کولر گازی

کولر گازی وسیله ای است که با تبدیل گاز به مایع و سپس مایع به گاز تولید سرما می‌کند (گرما را می‌گیرد). کولر گازی را ویلیس کریر در سال ۱۹۰۲ میلادی اختراع کرد. کولرگازی که از دوکلمه کولر و گازی تشکیل شده است که خود کلمه کولر از  cooler و گازی هم از gas برگرفته شده است . کلمه cooler به معنی خنک کندده حالا هر وسیله ای که باشد و با ترکیب گاز به آن کولر گازی می گویند . در تعریف کولرگازی در زبان انگلیسی که به آن air conditioning   گویند که از ترکیب air  به معنی هوا  و conditioning به معنی تهویه است و ترکیب این دوکلمه به معنای کولرگازی می باشد .

اصطلاحات کولرگازی

کمپرسور یا فشرده ساز : برای فشرده کردن سیالات تراکم پذیر به کار می‌رود. در برخی دستگاه‌ها و ماشین‌آلات، کمپرسورها وسایلی هستند که توسط آن‌ها هوا فشرده شده و سپس به سمت قسمت احتراق فرستاده می‌شود.

از کمپرسورها برای فشرده کردن گازها استفاده می‌شود. در حقیقت کمپرسورها وسایلی هستند که با صرف انرژی مکانیکی، سیال را با سرعت به درون خود مکیده و سپس آنرا فشرده می‌سازند. در اثر این عملیات، دمای گازی که فشرده می‌شود نیز افزایش می‌یابد. معمولاً گاز پر فشار خروجی از کمپرسورها را از یک سیستم خنک‌کننده عبور می‌دهند تا دمای گاز دوباره به حد معمولی بازگردد.

کندانسور یا خنک کننده کولرگازی

کندانسور کولرگازی

وسیله یا واحدی است که وظیفه خنک‌سازی سیال ( گازها  ) و عمدتاً تبدیل بخار به مایع را بر عهده دارد که از لوله های معمولا مسی طویل جهت خنک سازی استفاده می گردد .

فن خنک کننده در کولرگازی

فن خنک کننده که یک پروانه خنک کننده می باشد که در حالت سرما سازی   گرمای ایجاد شده را از لوله های مسی می گیرد . این فن در موتور کولرقرار می گیرد.

پنکه خنک کننده بیرونی کولرگازی

 لوله موئین

لوله موئین به عنوان کنترل کننده های جریان مبرد در سیستم های خننک کننده  استفاده  میگردد.

لوله موئین

ساده ترین وسیله برای کنترل جریان مایع مبرد لوله موئین می باشدکه در اغلب سیستم های تبرید کوچک بکار می رود. مقدار افت فشار وجریان مایع مبرد بستگی به طول لوله موئین و قطر داخلی آن دارد ومعمولا طول لوله موئین از یک متر تا شش متر می باشد . بارزترین عیب لوله موئین در این است که پس از انتخاب قطر و طول لوله دیگر نمی توانآنرا تغییر داد و همچنین همیشه با ثابتی مبرد جریان دارد و فقط تابع فشار تقطیر و تبخیر می باشد و دارای مزایایی از قبیل ارزانبودن به دلیل ساختمان ساده ، نداشتن قطعات متحرک و متعادل نمودنسیستم پس از خاموش شدن کمپرسور می باشد در نتیجه به هنگام راه اندازی نیاز به گشتاور زیاد ندارد و جریان راه اندازی به مقدارقابل ملاحظه ای کاهش می یابد.

کولرگازی از نظر کارکرد با کولرها تفاوت اساسی دارند اما در کل هر دو برای خنک کنندگی بکار می روند. مبنای کولرگازی بر اساس گازی که دراخل آن رد و بدل  می شود است .

نحوه کار کولرگازی

کولرگازی در حالت سرمایش چگونه کار می کند؟

گاز خنک کننده درون کمپرسور متراکم شده و با فشار به سمت کندانسور رفته و در آنجا گرما را از دست داده ، تبدیل به مایع می شود. سپس مایع خارج شده از کندانسور از لوله مویی یا شیر انبساط عبور کرده و دچار افت فشارشدید می شود که در اثر این افت فشار مقداری حالت دو فازی (مایع و گاز) به خود گرفته و به سمت ورودی اواپراتور هدایت می شود. در محل اواپراتور ( تبخیر کننده ) تحت تأثیر دمای محیط ، تبخیر و دوباره تبدیل به گاز شده بنابر این سرمای خود را به محیط یا همان لوله های اواپراتور پس می دهد.  هوای اتاق با گردش پروانه فن داخلی (فن ایندور) ازیک سمت یونیت داخلی واردشده  و بعد از  عبوراز بین لوله های اوپراتور، سرد شده و از سمت دیگر به داخل اتاق هدایت می گردد. مبرد تبخیر شده در اواپراتور دوباره توسط کمپرسور مکش شده و این سیکل ادامه می یابد.

کولرگازی در حالت گرمایش چگونه کار می کند؟

در حالت گرمایش چرخه فوق از طریق یک شیر چهارطرفه تغییر کرده و گاز سردکننده گرم شده در کمپرسور، مستقیما به سمت اواپراتور رفته و در آنجا با از دست دادن گرمای خود باعث گرم شدن لوله های اواپراتور و در نتیجه گرم شدن محیط می شود.

انواع گاز در کولرهای گازی

گازهای که در کولرگازی به کار می رود دو نوع می باشد  :

1 – گاز R22   و  2 – گاز R410A

گاز R22  – گاز R22  یا HCFC-22  که با نام  کلریدیفروورمتین (ifluoromonochloromethane  ) شناخته می شود یک گاز بی رنگ است که در کولرگازی بکار برده می شود . این گاز به دلیل تخریب لایه ازون در کشورهای توسعه یافته تقریبا استفاده از آن متوقف گردیده است.  این گاز در سال 1994 از 450 گرم در سال به 800 گرم در سال 2008  که بالاترین میزان استفاده از آن می باشد رسیده است .

بیشترین مصرف این گاز در کشورهای در حال توسعه مانند هند و همچین چین استفاده می شود و کاربرد آن اکثرا برای کولرگازی  می باشد.

گاز R410 -گاز R410  که تحت نام های تجاری مانند  Suva 410A, Forane 410A, Puron, EcoFluor R410 به فروش می رود

گاز r410  برخلاف گاز r22   بدون ترکیب گاز کلر ( آلکال هیلد )  است . گاز کلر  که یک نابود کننده لایه اوزون است در گاز r410 حذف شده است  و تنها شامل گاز فلوئر است . این گاز دوست دار محیط زیست می باشد و تخریب کننده لایه اوزون نیست.

گاز r410  در سال 1991 توسط Allied Signal    اختراع گردید . این گاز برای اولین بار در سال 1996 برای کولرهای گازی و مارک carrier  استفاده گردید.

کمپرسور کولرگازی : کمپرسور همان موتور کولر می باشد که وظیفه فشرده کردن گاز داخل کولر را بر عهده دارد که به آن فشرده ساز یا کمپرسور می گویند . در اینجا به جای موتور فشرده ساز می گوییم.

  انواع کولرگازی بر حسب کمپرسور

---

1 – کمپرسور پیستونی

عملکردی مشابه سیلندر و پیستون خودرو داشته که با هر بار رفت و برگشت پیستون مقداری از گاز مبرد موجود در محفظه کمپرسور به داخل سیلندر مکیده شده و تحت تراکم قرار گرفته و با فشار به داخل سیستم هدایت می شود. ظرفیت این کمپرسورها معمولا بین ۱۸۰۰۰ تا ۳۶۰۰۰ بی تی یو ( BTU )  است و عیب اصلی آنها تولید صدای زیاد است . به کمپرسورهای پیستونی ، کمپرسورهای رفت و برگشتی نیز میگویند
موارد مصرف در جاهای گرم مثل مناطق مرکزی و جنوبی ایران

2 – کمپرسور روتاری

در این نوع کمپرسور ها با گردش 360 درجه ای تیغه ها عمل مکش و کمپرس ماده مبرد انجام می گیرد، بدین ترتیب که وقتی گاز از دریچه ورودی وارد کمپرسور می شود ، در اثر چرخش تیغه ها و برخورد پره ها با گاز آن را با فشار به سوی لوله های خروجی هدایت می کند.
موارد مصرف فلات غربی، شمال غربی و شمال ایران
کمپرسورهای روتاری نسبت به کمپرسورهای پیستونی مصرف برق کمتری داشته و صدای حاصل از کارکرد آنها نیز کمتر است و در مجموع راندمان بالاتری نسبت به کمپرسورهای پیستونی دارند.
ولی کمپرسورهای پیستونی قدرت سرمایش بهتری دارند

کمپرسور روتاری کولرگازی

3 – کمپرسور های اسکرول ( چرخشی )

نوع دیگری از کمپرسورهای مورد مصرف در کولر های گازی می باشند که معمولاً در ظرفیت های بالا مورد استفاده قرار می گیرند مکانیزم داخلی این کمپرسور ها از دو قطعه حلزونی شکل تشکیل شده که یکی ثابت و دیگری متحرک می باشد که حرکت حلزون متحرک باعث فشرده شدن گاز بین این دو شده و فشار لازم را در خروجی ایجاد می نماید.
از مهمترین مزایای این کمپرسور ها راندمان بالا صدای کم و طول عمر زیاد آن می باشد ولیکن قیمت بسیار بالاتری نسبت به سایر کمپرسورها دارند.
موارد مصرف مناطق حاره ای جنوب و فلات مرکزی ایران

کوپرسور اسکرول کولرگازی

کولرگازی بر حسب مصرف انرژی

کولرهای گازی بر حسب انرژی بر دو نوع  معمولی و کم مصر تقسیم می شوند . در نوع کم مصرف اینورتر دار هم می گویند .

کولرگازی معمولی و فاقد اینورتر

در این نوع کولرگازی هیچ گونه قطعه ای برای کم کردن مصرف انرژی بکار نرفته است و گاز آن هم معمولا گاز R22  می باشد اما جدبدا کولرهای بر حسب گاز R410  هم وارد بازار شده است . قیمت این نوع کولرها به مراتب ارزان تر از کولرهای کم مصرف می باشد .

کولرگازی کم مصرف یا اینورتر دار

کولرگازی کم مصرف به کولری گویند که یک برد الکترونیکی به نام اینورتر در آن تعبیه شده است . همچنین گاز مصرفی این نوع کولرهای گاز R410A  می باشد .  این نوع کولرهای به مراتب دارای مصرف کمتر اما هزینه بیشتر هستند .

---

اینورتر چیست ؟

اینورتر یک مبدل الکترونیکی  تبدیل برق AC  یا همان برق معمولی ( نوسانی ) به برق مستقیم (DC  ) و یا بلعکس تبدیل می کند . در برق متناوب برای کم کردن سرعت موتور و کنترل آن فقط با تغییر ولتاژ  وجریان این امکان وجود دارد که در این حالت قدرت و گشتاور موتور هم کاهش می یابد  اما در حالت برق مستقیم می توان با کم یا زیاد کردن فرکانس ،  سرعت  و گشتاور موتور را کنترل نمود بدون این که از قدرت و گشتاور موتور کاسته شود . یعنی با تغییر فرکانس می توان این کار راانجام داد . که تغییر فرکانس در برق متاوب امکان پذیر نمی باشد( امکان پذیر هست اما جریان ولتاژ هم تغییر می کند )  اما در برق مستقیمم می توان آن را تغییر دادبدون اینکه جریان آن افزایش یابد.  . حال که قدرت و سرعت موتور بدون اضافه کردن جریان امکان پذیر شد دارای یک اشکال می باشد . کمپرسور با برق مستقیم کار نمی کند جهت این کار باید همان برق تبدیلی به برق متاوب تبدیل گردد . به همین منظور در اینورتر به وسیله فیلترهای خاص به نام سلف و خازن برق را به همان متناوب تبدیل می کنند و در این حالت دارای فرکانس بیشتری است که موجب سرعت و قدرت بیشتری می گردد .

چرا در حالت متناوب نمی توانیم فرکانس را کنترل کنیم ؟ ( ضرورت وجود اینورتر )

در این حالت در کولرگازی جهت راه اندازی اولیه موتور به یک سرعت و گشتاور بسیار زیادی نیاز می باشد بنابراین برای همین قدرت موتور ولتاژ که ثابت است اما جریان زیادتری از شبکه برق می کشد که همین امر موجب مصرف زیاد کولر می گردد و تغییر فرکانس با تغییر جریان همراه است.

مزیت های کولرگازی کم مصرف

استفاده از گاز R410A   – دمای جوشش گاز R410a منفی ۵۲ در جه سانتی گراد است و این در حالی است که دمای جوشش گاز R22 منفی ۴۱ درجه سانتی‌گراد بوده که این تفاوت در سیستم های تهویه مطبوع بسیار قابل‌توجه و نقش مهمی در تولید سرما در بازه زمانی کمتر خواهد داشت.

ساختار کمپرسور یا همان قلب تپنده سیستم تهویه مطبوع یا کولر گازی های قدیمی به نحوی است که بعد از هم‌دما شدن محیط با دمایی که شما برای کولر گازی تنظیم کرده‌اید موتور یا کمپرسور کولر گازی کاملاً خاموش و منتظر خواهد ماند تا دوباره از طریق فرمان مادربرد به کار گیری شود که همین استارت مجدد باعث مصرف جریان بالایی از برق است.

اما در کولرهای اینورتر با توجه به کمپرسور و قطعات و مدارات فرمانی که در آن کار برده شده است سیستم به نوعی طراحی شده که کمپرسور هیچ‌گاه کاملاً از مدار خارج نمی‌شود تا برای روشن شدن دوباره جریان بالایی بخواهد بلکه دور حرکتی یا قدرت موتور به حداقل خود خواهد رسید تا برای خنک کردن مجدد محیط نیاز به جریان بالایی برای استارت نباشد.

درواقع مهم ترین کار اینورتر جلوگیری از خاموش و روشن شدن در طول کار می باشد که مصرف کولررا پایین نگه می دارد .