کندانسور و نقش آن در سیستمهای سرمایشی و تهویه مطبوع
-
در این مطلب می‌خوانید:
تعریف
کندانسور(Condenser) یک مبدل حرارتی است که در انواع سیستمهای تبرید و تهویه مطبوع؛ برای انتقال حرارت از مبرد به محیط خارج استفاده میشود. طی این فرآیندی که با فشار ثابت انجام میگیرد، مبرد داغ و فشرده از حالت گاز به مایع تغییر فاز می‌دهد. کندانسورها در تمامی سیستمهای برودتی و تهویه مطبوع، سردخانه‌ها و تونل‌های انجماد، صنایع پتروشیمی و پالایشگاه‌ها، تأسیسات پزشکی و آزمایشگاهی و ... مورد استفاده قرار میگیرند.
انواع کندانسور
کندانسورها بر اساس محل بکارگیری، نوع سیستم و همچنین نیاز کاربر، در سه نوع هوا-خنک، آب-خنک و تبخیری ساخته میشوند. در ادامه، نحوه عملکرد و ویژگیهای ساختاری هرکدام شرح داده شده است:
1. کندانسور هوا-خنک (Air-Cooled)
اساس کار این نوع کندانسور، دفع حرارت مبرد توسط هوای عبوری از روی کویلها میباشد. به این معنی که هوای محیط توسط فنها از روی کویلها جریان پیدا کرده و گرمای سیال مبرد را به محیط منتقل میکند. این نوع کندانسور برای مناطقی که با کمبود آب مواجه هستند و دسترسی مناسبی نیز به منابع آبی ندارند، مناسب میباشند. از کندانسورهای هواخنک معمولاً در سیستمهای متوسط و کوچک استفاده میشود.
2. کندانسور آب-خنک (Water-Cooled)
همانطور که از نام این نوع مشخص است، در این دستگاه برای خنکسازی سیال مبرد، از آب استفاده میشود. به همین دلیل، در مناطقی که دسترسی خوبی به منابع آب وجود دارد، استفاده از این نوع کندانسور توصیه میگردد. ساختار این گونه از دستگاهها، شامل یک پوسته میباشد که کویلها درون آن قرار گرفتهاند. اساس عملکرد آن به این صورت است که آب خنککننده درون کویلها جریان داشته و در اطراف آن سیال مبرد جریان پیدا میکند، در نتیجه بین مبرد و کویلها انتقال حرارت صورت گرفته و به این صورت گرمای مبرد توسط آب به خارج دستگاه منتقل میشود. از آنجا که حرارت این آب خنککننده نیز باید دفع گردد، در سیستمهایی که از کندانسورهای آب-خنک استفاده میشود، بکارگیری برجخنککن(Cooling Tower) نیز الزامی میباشد. کندانسورهای آب-خنک به دلیل قابلیت دفع حرارت بیشتر و کارآمدتر نسبت به کندانسورهای هوا-خنک، برای کاربریهای وسیع و سیستمهای برودتی عظیم مناسب میباشند.
3. کندانسور تبخیری (Evaporative)
ساختار کندانسور تبخیری به صورت ترکیبی از کندانسور هوا-خنک و برج خنککن میباشد، به این صورت که کویلهای مبرد در داخل بدنه اصلی قرار دارد و فرآیند انتقال حرارت بین مبرد و محیط، توسط هوا و آب صورت میگیرد. فنهای کندانسور هوا را از روی کویل عبور داده و به طور همزمان نیز آب بر روی کویلها اسپری میشود. کندانسورهای تبخیری برای مناطقی که دسترسی به منابع آب تا حدی محدود میباشد، مناسب هستند. مصرف انرژی این کندانسورها نسبت به کندانسور آب-خنک کمتر بوده و همچنین دارای راندمان مناسبی میباشند.
اجزای تشکیل‌دهنده
بسته به نوع ساختار کندانسورها (هوا-خنک، آب-خنک و یا تبخیری) ، اجزای اصلی تشکیل دهنده ی آنها نیز متفاوت خواهد بود.
| نوع کندانسور | هوا-خنک | آب-خنک | تبخیری |
| اجزای تشکیل دهنده | بدنه اصلی کویل(لوله ها) فین فن |
بدنه اصلی(پوسته) کویل(لوله ها) پمپ آب |
بدنه اصلی کویل(لوله ها) اسپری آب فن مخزن جمعآوری آب پمپ آب دریچه هوا |
هرکدام از این اجزا نقش مهمی در عملکرد کلی کندانسور دارند که به اختصار در ادامه ارائه شده است:
- بدنه اصلی/پوسته (Shell): محافظ اجزا و پوسته در نوع آب-خنک برای هدایت جریان سیال
- کویل/لوله‌ها (Coil/Tubes): مجرای انتقال مبرد
- فین‌ها (Fins): در نوع هوا – خنک؛ برای افزایش سطح انتقال حرارت برای افزایش راندمان دستگاه
- فنها (Fans): در نوع هوا – خنک و تبخیری؛ برای جابجایی هوا برای خنکسازی و دفع حرارت
- پمپ (Pump) : در نوع آب – خنک و تبخیری؛ برای جابجایی آب خنککننده
- اسپری (Spray) : در نوع تبخیری؛ برای اسپری کردن آب خنککننده بر روی کویل
- مخزن جمع آوری آب (Water Pool): در نوع تبخیری؛ برای جمع آوری آب خنک کننده
ویژگی‌ها و مزایا
با توجه به این که در یک سیستم برودتی، حرارت منتقل شده به مبرد باید به هر نحو ممکن دفع گردد، کندانسور یکی از اجزای اصلی هر سیستم تبرید به شمار میرود. انواع گوناگون کندانسورها با توجه به نوع ساختار و عملکرد، مزیتها و فوایدی برای سیستم و کاربر فراهم می آورند.
| ویژگی‌ها | مزایا |
|---|---|
| طراحی متنوع (هوا-خنک، آب-خنک، تبخیری) | قابل استفاده در شرایط محیطی مختلف |
| عمر طولانی و مقاوم در برابر خوردگی | قابل استفاده در صنایع و مصارف خانگی |
| تحمل فشارهای بالا و سازگاری با شرایط کاری گوناگون | بهبود عملکرد سیستم و کاهش مصرف انرژی |
| توانایی بالا در دفع حرارت | افزایش راندمان سیستم تبرید |
نصب کندانسور
کندانسور در نقش دافع حرارت به عنوان یونیت خارجی(Outdoor Unit) یک سیستم برودتی به شمار میآید، به این معنی که به همراه کمپرسور، ریسیور و قطعات خط مایع در محلی خارج از فضای مورد نظر(سردخانه یا فضای مورد تهویه) جایگذاری میگردد. مهمترین نکاتی که هنگام نصب کندانسینگ یونیت باید رعایت گردند، در ادامه شرح داده شده اند:
- انتخاب محل مناسب: برای نصب کندانسینگ یونیت باید محلی انتخاب شود که بر اساس نوع کندانسور، دارای جریان هوای مناسب و یا در نزدیکی منبع آب باشد. یونیت کندانسور همچنین باید به آسانی قابل دسترسی باشد.
- استفاده از تجهیزات نصب و اتصالات مناسب: برای جلوگیری از هرگونه آسیب و نشتی احتمالی، استفاده از لوله‌ها و اتصالات مقاوم در برابر فشار بالا، حرارت و شرایط مختلف محیطی الزامی میباشد.
- تراز بودن یونیت کندانسور: برای جلوگیری از ایجاد هرگونه لرزش و صدای نامناسب، باید از تراز بودن دستگاهها و تجهیزات یونیت کندانسور اطمینان حاصل گردد.
نکات مهم در حین انتخاب کندانسور
همانطور که گفته شد، کندانسور یکی از اجزای اصلی سیستم تبرید به شمار میآید. بنابراین، فرآیند طراحی و انتخاب آن از اهمیت ویژه ای برخوردار است که تأثیر قابل‌توجهی بر راندمان و طول عمر دیگر تجهیزات دارد و باید با در نظر گرفتن تمامی شرایط حاکم و نیازهای کاربر انجام گیرد. نکاتی که حین طراحی و انتخاب یک کندانسور باید مد نظر قرار گیرند، عبارتند از:
- ظرفیت برودتی سیستم: ظرفیت کندانسور انتخابی باید کاملاً متناسب با ظرفیت برودتی سیستم مورد نظر باشد.
- شرایط محیطی: انتخاب از میان انواع گوناگون کندانسور(هوا - خنک، آب - خنک یا تبخیری) با توجه به شرایط محیطی موجود صورت میگیرد.
- جنس مواد: اجزای کندانسور انتخابی باید از موادی ساخته شده باشند که در برابر خوردگی و تغییرات دما/ فشار مقاوم باشند.
- میزان مصرف انرژی: پس از انجام محاسبات و در نظر گرفتن شرایط موجود، باید کندانسوری با راندمان بالا و مصرف انرژی بهینه انتخاب گردد.
- هزینه نگهداری: در حین انتخاب کندانسور از میان گزینه های موجود، هزینه‌های تعمیر و نگهداری آن در طول زمان نیز باید پیشبینی شود و بهینه ترین دستگاه انتخاب گردد.