Precej težko je razumeti vse na svetu. In biti profesionalec na vseh področjih znanosti in tehnologije je skoraj nemogoče. Vendar pa moramo pri dežurstvu, v izobraževalne namene ali zgolj za povečanje lastne ozaveščenosti, hitro pridobiti največ informacij o neki napravi ali procesu, v enostavni in dostopni obliki za neprofesionalce. Za te namene obstajajo tako imenovani "priročniki za lutke", torej za tiste, ki morajo hitro razumeti, kaj je v igri in kako deluje. Analizirajmo podobno navodilo in razmislimo o principu delovanja hladilnika (za lutke).
Kaj je to
Hladilnik (ali drugače hladilni stroj) je enota za ustvarjanje umetnega mraza in njegovo prenašanje na ustrezno hladilno sredstvo. Kot taka praviloma deluje navadna voda, redkeje - slanice (raztopinesoli v vodi). Etimologija besede se nanaša na angleški jezik, na glagol to chill (angleščina) - ohladiti, samostalnik, ki je iz nje nastal chiller (angleščina) - cooler. Hladilnik je lahko dveh različnih vrst. Obstaja parni kompresijski in absorpcijski hladilnik. Načelo delovanja vsakega od njih se bistveno razlikuje.
Vedno kul
Glavna naloga vsake hladilne enote je pridobivanje hladu v umetnih pogojih, torej tam, kjer zaradi narave tega ni mogoče (prosto hlajenje). Jasno je, da pozimi ne bo težko ohladiti vode z globokim minusom na ulici. Toda kaj storiti poleti, ko je temperatura okolice veliko višja, kot jo potrebujemo? Tu nastopi hladilnik. Njegovo načelo delovanja temelji na uporabi posebnih medijev, ki jih ustvarijo določene snovi (hladilna sredstva). Imajo sposobnost, da med vrenjem odvzamejo toploto iz drugega medija (torej jo ohlajajo), jo med kondenzacijo prenesejo in spustijo v drug medij. Med delovanjem hladilnega cikla taka hladilna sredstva spremenijo svoje fazno (agregatno) stanje iz tekočega v plinasto in obratno.
Toplotni izmenjevalniki
Vsak hladilni stroj lahko pogojno razdelimo na dve coni: nizek in visok tlak. Ne glede na vrsto ima vsak hladilnik vedno dva toplotna izmenjevalnika: uparjalnik v območju nizkega tlaka in kondenzator v območju visokega tlaka. Brez teh dveh komponent sistema hladilnik ne bo mogel delovati. NačeloDelovanje takšnih toplotnih izmenjevalnikov temelji na toplotni prevodnosti (prevodnosti), to je prenosu toplote iz enega medija v drugega skozi steno, ki ločuje ta dva medija. Uparjalnik hladilnega stroja vrne ustvarjen mraz v sistem do porabnika, kondenzator pa odvzeto toploto bodisi odda v okolje ali pa jo pošlje v rekuperacijo (ogrevanje prve stopnje oskrbe s toplo vodo, talno ogrevanje itd.).
Kako deluje
Razmislite o standardnem parno kompresijskem hladilniku. Načelo delovanja takšnega hladilnega stroja teoretično temelji na Carnotovem ciklu. Kompresor tlači plin in hkrati dviguje njegovo temperaturo. Vroči plin pod visokim tlakom se dovaja v kondenzator, kjer sodeluje v procesu izmenjave toplote z drugim medijem pri nižji temperaturi. Praviloma je to voda (solnica) ali zrak. Tu se plin kondenzira v tekočino, pri čemer se sprosti odvečna toplota, ki se odda hladilni tekočini in tako odstrani od porabnika. Nadalje tekočina vstopi v dušilno napravo, kjer se tlak v sistemu zmanjša z ustreznim padcem temperature. Po tem delno zavrena tekočina v ekspanzijskem ventilu (termični ekspanzijski ventil) vstopi neposredno v uparjalnik, ki je tudi pomemben del sistema chiller-fan coil. Načelo delovanja uparjalnika je podobno kot pri kondenzatorju. Tukaj poteka izmenjava toplote med hladilno tekočino (ki prenaša mraz v enoto ventilatorskega konvektorja) in hladilnim sredstvom, ki začne vreti in hkrati jemlje toploto iz drugega medija. Poplin iz uparjalnika vstopi v kompresor in cikel se ponovi.
Absorpcijski hladilnik
Delovanje kompresorja v ciklu parne kompresije zahteva znatno količino električne energije. Vendar pa je že na voljo oprema, da se izognemo tem stroškom. Razmislite o načelu delovanja absorpcijskega hladilnika. Namesto kompresorja se uporablja sistem za tlačenje na osnovi absorbenta, ki uporablja zunanji vir toplote. Tak vir je lahko vroča para, vroča voda ali toplotna energija iz gorenja plina ali drugega goriva. Ta energija se uporablja za popravljanje ali izhlapevanje absorbenta, pri čemer se tlak hladilnega sredstva dvigne in se ta dovaja v kondenzator. Nadalje cikel deluje podobno kot cikel parne kompresije, po uparjalniku pa se plinasto hladilno sredstvo dovaja v toplotni izmenjevalnik-absorber, kjer se pomeša z absorbentom. Uporabljeni absorbent je amoniak (v vodno-amoniakovih hladilnikih) ali litijev bromid (litijev bromid ABCM).
Chiller-Fan Coil System
Načelo delovanja temelji na pripravi zraka v posebnih toplotnih izmenjevalcih, zapiralih, ventilatorskih konvektorjih (iz besed fan (angleško) - ventilator in coil - tuljava), ki se vgradijo v zračne kanale pred njegovo neposredno distribucijo v servisirane prostore. Prednosti tovrstnih sistemov pred centralno klimatsko napravo je, da je mogoče v vsakem prostoru vzdrževati različne parametre zraka.(temperatura, vlaga, mobilnost), odvisno od namembnosti prostora in izračuna toplotne bilance. In čeprav se zrak iz dovodne enote včasih spusti skozi zapirala za končno obdelavo, torej tako kot v sistemu "chiller-fan coil", je princip delovanja opisanih sistemov opazno drugačen.
