کمپرسور سردخانه یا کمپرسور تبرید سیستم تراکمی به عنوان قلب سیستم سرمایش است.
آشنایی با کمپرسور سردخانه و کاربرد آن
کمپرسور سردخانه چیست ؟
کمپرسور سردخانه یا کمپرسور تبرید سیستم تراکمی به عنوان قلب سیستم سرمایش است. وظیفه کمپرسور در سیستم سردخانه چرخاندن مبرد در سیکل تبرید است. همان نقشی که پمپ در سیستم هیدرولیک دارد، کمپرسور سردخانه در سیستم تبرید همان نقش را دارد. نقش کمپرسور سیکل تبریدی افزایش فشار گازی است که از سمت اواپراتور می آید تا بتواند این گاز فشرده را در کندانسور تقطیر کند و گرمایی که در قسمت اواپراتور وارد سیستم می شود را در قسمت کندانسور به محیط برگرداند. در یک سیستم برودتی و سردخانه بیشتر از کمپرسور پیستونی ، کمپرسور اسکرو یا پیچی ( حلزونی ) و کمپرسور اسکرال استفاده می شود.
نحوه عملکرد کمپرسور
کمپرسور موقعی که شروع به کار می‌کند، ماده مبرد که فشار پایینی دارد را از اوپراتور می‌گیرد. ماده مبردی که از اوپراتور مکیده می‌شود، حامل گرمای جذب شده از سردخانه است و باید به طوری این انرژی به محیط بیرون منتقل کرد. ولی زمانی تبادل گرما اتفاق می افتد که دمای گاز از دمای محیط بیش تر باشد. کمپرسور با کاهش حجم گاز، باعث افزایش فشار گاز می‌شود و دمای گاز افزایش می یابد. بعد از افزایش دمای ماده مبرد، کمپرسور به عنوان یک پمپ عمل کرده است و این گاز گرم را به کندانسور می فرستد تا در آن‌جا دمای آن کاهش پیدا کند.
ساختمان کمپرسور سردخانه
انواع کمپرسور را از لحاظ ساختمان به 3 دسته تقسیم می شود:
کمپرسور هرمتیک یا بسته
کمپرسور سمی هرمتیک یا نیمه بسته
کمپرسور باز
کمپرسور هرمتیک یا بسته : کمپرسور و الکتروموتور در یک پوسته فولادی جوشکاری شده قرار دارند.
کمپرسور سمی هرمتیک یا نیمه بسته : کمپرسور و الکتروموتور در یک پوسته با درپوش و پیچ قرار گرفته است.
کمپرسور باز : کمپرسور و الکتروموتور به صورت دو عضو جداگانه با یکدیگر کوپل می شوند.
کمپرسور سردخانه صنعتی چیست؟
سردخانه صنعتی در دو حالت بالای صفر و زیر صفر قرار می گیرد که با سالن های متفاوت قابل طراحی و بهره برداری می باشند. در این سردخانه ها متناسب با شرایط کاری که همان دمای اواپراتور و کندانسور است و نوع مبرد و بار برودتی مورد نیاز این سردخانه ها، کمپرسورصنعتی مناسب انتخاب می شود و در یونیت کندانس نصب می شود.
کمپرسور سردخانه صنعتی می تواند در سردخانه های آمونیاکی ، سردخانه بالا صفر و یا زیر صفر استفاده کرد. تفاوت اصلی کمپرسورزیر صفری و کمپرسور بالای صفر رنج دمایی طراحی است. در کمپرسور زیر صفر معمولا رنج دمایی از 5- تا 45- است و کمپرسور بالای صفر مناسب رنج دمایی 30- تا 15+ است.
کمپرسور سردخانه زیر صفر refrigration compressor
کمپرسور سردخانه زیر صفر به خاطر نگهداری محصولاتی که نیازمند نگهداری زیر صفر و شرایط انجماد دارند مورد استفاده قرار می گیرد. مانند
محصولات پروتئینی، محصولات فاسد شدنی، برخی از میوه ها و …. در کمپرسور سردخانه زیر صفر به دلیل بارگیری کمتر سیلندر در موقع مکش، هنگام تراکم فشار کمتری بر کمپرسور اعمال می شود کمپرسور زیر صفری در مقایسه با معادل آن معمولا ضعیف تر است. در مورد قطر سوپاپ تفاوتی وجود دارد به این صورت که کمپرسور زیر صفری سوپاپ مکش گشادتری دارد و سوپاپ دهش تنگ تر می باشد .
کمپرسور سردخانه آمونیاکی Ammonia compressor
طرز کار و نحوه عملکرد کمپرسور سردخانه های آمونیاکی خیلی شبیه به سردخانه های فریونی است به این صورت که آمونیاک در کمپرسور به صورت بخار تحت تراکم قرار گرفته است و با فشار بالا و دمای بالا وارد کندانسور می شود در کندانسور عمل تقطیر صورت گرفته است و آمونیاک از حالت گاز به حالت مایع خالص در می‌آید. خروجی از کندانسور آمونیاک به ریسیور تانک و مخزن آمونیاک می‌رسد در این قسمت فشار آمونیاک ۱۲ بار است و دمای آن ۳۵ درجه سانتی گراد.
عملکرد کمپرسور سردخانه
عملکرد کمپرسور ها به دو دسته تقسیم می شوند:
دوار یا چرخشی (Rotary)
رفت و برگشتی (Reciprocating).
کمپرسور های دوار: کمپرسور اسکرو و کمپرسور اسکرال جزو کمپرسور های دوار یا چرخشی است.
کمپرسور های رفت و برگشتی: کمپرسور سیلندر پیستونی جزو کمپرسور های رفت و برگشتی است.
مراحل تراکم کمپرسور
کمپرسور های پیستونی از نظر تعداد مراحل تراکم به دو دسته تقسیم می شوند:
یک مرحله (one-stage)
دو مرحله(two-stage)
کمپرسور یک مرحله :
کمپرسور های پیستونی که به شکل یک مرحله عملیات تراکم گاز را انجام می دهند توانایی دستیابی به دمای حداقل 35- درجه سانتی گراد است. از این مدل کمپرسور ها به عنوان کمپرسور سردخانه، پیش سردکن، آیس بانک، یخ سازیو سیستم های تهویه مطبوع استفاده می شود.
کمپرسور دو مرحله :
کمپرسور های پیستونی که به شکل دو مرحله عملیات تراکم گاز را انجام می دهند توانایی دستیابی به دمای حداقل 55- درجه سانتی گراد است. از این مدل کمپرسور ها در تونل انجماد، IQF استفاده می شود.
انواع کمپرسور سردخانه تبریدی و سیستم برودت
کمپرسور سردخانه مثل دیگر کمپرسور ها به دو نوع کمپرسور جابجایی مثبت و دینامیک تقسیم می شوند. در مدل جابجایی مثبت، حجم مشخصی از گاز در فضایی محبوس می شود که این فضا در کمپرسور تبریدی پیستونی در سیلندر و در کمپرسور سیستم تبرید مدل دورانی بین دو روتور است و با انجام فرایند تراکم و کاهش حجم، فشار آن افزایش پیدا می کند. در ابتدا کمپرسور های دینامیکی هم سرعت گاز را افزایش می دهند و با روشی این سرعت را کاهش می دهند تا منجر به افزایش فشار گاز بشود در مدل های دینامیکی بیشترین کاربرد را کمپرسور سانتریفیوژ دارد.
در نوع کمپرسور باز یا Open Type پوسته موتور و کمپرسور از هم جدا است و به وسیله تسمه و یا کوپلینگ بهم متصل می شوند که در سیستم های برودتی با ظرفیت بالا و سیستم با مبرد آمونیاک بسیار گسترده استفاده می کنند. در کمپرسور برودتی هرمتیک یا بسته ، پوسته موتور و کمپرسور یکی است و شرایط به صورتی است که امکان دسترسی به قطعات داخلی کمپرسور وجود ندارد و فقط در صورت برش پوسته کمپرسور می توان به داخل کمپرسور دسترسی پیدا کرد.
کاربرد کمپرسور هرمتیک تبرید در سیستم های تبریدی کوچک و باظرفیت کم است. کمپرسور برودتی سمی هرمتیک به این صورت است که پوسته موتور و کمپرسور یکی است ولی امکان دسترسی به اجزای داخلی و تعمیر و تعویض قطعات در صورت نیاز وجود دارد. کاربرد کمپرسور سمی هرمتیک تبرید از ظرفیت های پایین تا بالا و در سردخانه ها و چیلر ها است.
کمپرسور پیستونی برودتی سردخانه
بهترین کمپرسور سردخانه نوع سیلندر پیستونی است که از رنج ظرفیت های پایین تا بالا را پوشش می دهد. در کمپرسور تبریدی پیستونی از یک و یا چند سیلندر و پیستون استفاده شده است که پیستون به وسیله شاتون به میل لنگ اتصال داده شده است و میل لنگ هم با توجه به نوع کمپرسور تبرید هرمتیک یا سمی هرمتیک یا باز به نحوی به موتور کمپرسور متصل می شود.
نحوه عملکرد و کار کرد کمپرسور سردخانه
در کمپرسور سردخانه ای پیستونی فرایند عملکرد به این صورت است که با حرکت پیستون به سمت پایین ، فشار در داخل سیلندر از فشار مکش کمتر می شود و با باز شدن سوپاپ مکش ، مبرد وارد سیلندر می شود و با حرکت پیستون به سمت بالا گاز فشرده می شود و زمانی که این فشار از فشار لوله رانش بیشتر شود سوپاپ دهش باز می شود و گاز به سمت کندانسور حرکت می کند.
کمپرسور سردخانه برودتی اسکرو چیست؟
کمپرسور اسکرو برودتی معمولا در نوع دو روتور به محور موازی تشکیل شده است و مارپیچ ها به نحوی قرار دارند که جریان سیال را از یک طرف مکش می کنند و با چرخیدن روتور گاز محبوس می شود و فضای آن کاهش می یابد. فشار گاز بالا می رود و از انتهای دیگرد مارپیچ ها خارج می شود و به سمت کندانسور حرکت می کند.
کمپرسور سردخانه ای اسکرو نیازی به سوپاپ مکش و رانش ندارد و روغن کاری ، خنک کاری و آب بندی قطعات متحرک با پاشیده شدن روغن بر روی روتور ها صورت می گیرد. نیاز به سیستم روغن کاری جداساز روغن است که در داخل و یا بیرون آن نصب می شود و روغن جدا شده از گاز بعد از کاهش دما به کارتل کمپرسور اسکرو بر می گردد.
کمپرسور سردخانه برودتی اسکرال ( اسکرول)
نحوه عملکرد کمپرسور برودتی اسکرول ( اسکرال ) به طوری است که گاز مبرد وردی در بین دو اسکرال مارپیچی قرار می گیرد که یکی از این اسکرال ها ثابت و دیگری متحرک است و گاز با وارد شدن به این ناحیه و چرخیدن محور متحرک محبوس می شود و با کاهش فضای بین آن دو فشار بالا می رود و از سمت دیگرد خارج می شود. ظرفیت کمپرسور سرد خانه برودتی اسکرول به طوری است که قادر به پاسخگویی نیاز خیلی از دستگاه های تهویه مطبوع است و دستگاه های با رنج کم تا متوسط را به طور کامل پوشش می دهد.
قطعات جانبی و لوازم کمپرسور سرد خانه برودتی
قطعات کمپرسور تبریدی پیستونی شامل موتور که وظیفه محرک را دارد ، میل لنگ که حرکت دورانی موتور را به حرکت خطی تبدیل می کند ، شاتون که حرکت میل لنگ را به پیستون منتقل می کند ، پیستون با بالا و پایین رفتن باعث تراکم گاز می شود ، سوپاپ ها که مجرای ورود گاز و خروج آن پس از بالا رفتن فشار گاز و همچنین مانند اتصالات لوله مکش و رانش ، سیستم فنر بندی داخلی و رینگ ها ، پایه نصب کمپرسور و … است.
در کمپرسور های آمونیاکی به دلیل دمای بالای گاز متراکم نیاز به خنک کاری اضافی است که به وسیله آب و با عبور دادن آن از روی سیلندر ها صورت می گیرد. مهمترین اجزای کمپرسور تبرید اسکرو دو عدد روتور است و تفاوت اصلی این مدل عدم نیاز به سوپاپ های مکش و رانش است. مهمترین قطعات کمپرسور تبرید اسکرال وجود دو عدد اسکرال ثابت و متحرک است.
قطعات جانبی که در کنار کمپرسور در یک سیستم تبرید قرار دارد با توجه به شرایط طراحی تا حدودی متغیر است اما قطعاتی مثل آکومولاتور ، جداکننده روغن ، شیر های دستی و برقی ، شیر یک طرفه ، گیج های فشار ، سایت گلس ، لرزه گیر و .. از اجزای اصلی کمپرسور برودتی سیستم تبریدی است.
روغن کمپرسور سردخانه
ویژگی های روغن کمپرسور برودتی سردخانه:
روغن مورد استفاده باید با مبرد سرخانه سیستم برودتی سازگار باشد و مخلوط شدن روغن و مبرد نباید موجب شود خواص روغن کاری روغن از بین برود. روغن کمپرسور تبرید در شرایط مختلف دمایی و فشار های متفاوت کاری تغییر حالت دهد و یا به حالت جامد در بیاید. روغن مورد استفاده در کمپرسور تبریدی باید به دور از آب یا هر مواد دیگری که اثر منفی بر سیستم می گذارند باشد.
در برابر کف کردن مقاوم باشد و در برابر اکسیداسیون مقاوم باشد. نشانگر گیج روغن که فشار کمپرسور سردخانه در مورد روغن را مشخص می کند باید پایین باشد و به منظور استفاده در کمپرسور تبرید هرمتیک و سمی هرمتیک باید مقاومت دی الکتریکی بالایی داشته باشد.
روغن کاری کمپرسور تبرید تراکمی
روغن کاری کمپرسور سردخانه هرمتیک یا بسته به صورت معمولی انجام می شود اما در مدل باز و سمی هرمتیک و یا ظرفیت های بالاتر روغن کمپرسور برودتی سیستم تبرید برای روغن کاری نیاز به پمپ روغن دارد که در انتهای محور کمپرسور تبریدی قرار می گیرد . پمپ کمپرسور سردخانه روغن را از کارتل به تمامی نقاطی که نیاز به روغن کاری دارند منتقل می شود و از روغن به خاطر کنترل ظرفیت در یک سری از کمپرسور ها استفاده می شود.
روغن مورد استفاده در سیستم هایی که از مبرد CFC و HCFC استفاده می کنند روغن های معدنی است اما سیستم های که از مبرد HFC استفاده می کنند روغن های مصنوعی است. رعایت نکردن این موارد می تواند مشکلات زیادی را برای سیستم به وجود آورد خصوصا این که روغن های مصنوعی که برای مبرد های جدید استفاده می شوند و به شدت جاذب رطوبت است و نباید بیشتر از 10 دقیقه در برابر هوا قرار بگیرند.
فیلتر درایر سردخانه چیست؟
یکی از اجزای اصلی در سیستم های برودتی فیلتر درایر سردخانه است و راندمان یک دستگاه سرد کننده خانگی و صنعتی تا حد زیادی به نظافت داخلی آن بستگی دارد برای تمیز نگه داشتن مبرد از فیلتر درایر استفاده می شود فیلتر درایر رطوبت و جرم را در خود جمع می کند مونتاژ فیلتر درایر لازم است و در هر سرویس باید عوض شود.
اجزای تشکیل دهنده یک فیلتر درایر : 2 عدد توری برای ذرات ریز و جرم ها و اکسید ها قسمت درایر یا خشک کن دانه های ریز سفید یا کرم رنگ است از جنس سولفات کلسیوم و الومنیای احیا شده و کلروکلسیوم است. در سایز های 1/4 و 3/8 و 1/2 و 5/8 و 3/4 در بازار موجود است.
ساید گلاس سردخانه چیست؟
ساید گلاس یا شیشه رویت در خط مایع نصب می شود که در آن مقدار مایع مشخص است مایع مبرد در زیر ساید گلاس باید ببندد و بدون حباب در گردش باشد در صورت وجود رطوبت رنگ آن به شکل زرد و صورتی بنفش و یا نارنجی است. در حالت نرمان ساید گلاس به رنگ آبی یا سبز است.
شیر دستی سردخانه چیست؟
شیر دستی سردخانه برای جمع کردن گاز سردخانه از شیر دستی برای جمع آوری گاز استفاده می شود.
شیر برقی سردخانه چیست؟
شیر برقی سردخانه برای جلو گیری از برگشت مبرد به کمپرسور مونتاژ می کنند شیر برقی سردخانه یعنی در موقع خاموش شدن کمپرسور شیر برقی راه گاز را می بندد تا مبرد به صورت مایع بر نگردد و با استارت کمپرسور مجدد راه گاز را باز می کند.
تفاوت انواع کمپرسور چیلر، سردخانه و سیستم‌های سرمایش
در چیلرها معمولا برای خنک سازی آب در ابعاد کوچک (ظرفیتی کمتر از ۲۰۰ تن) از کمپرسورهای اسکرال استفاده می‌شود. ظرفیت این کمپرسورها از ۲۰ تن شروع می‌شود. برای افزایش ظرفیت سیستم هایی که از کمپرسورهای اسکرال استفاده می کنند، باید تعداد کمپرسور را افزایش داد. ضعف این مسئله این است که ظرفیت چیلر را تنها می توان به صورت پله ای افزایش داد و نمی‌ت وان به ظرفیت کاملا دلخواه رسید.
مزیت این روش این است که اگر یکی از کمپرسورها خراب شود، با اینکه ظرفیت سیستم کاهش پیدا می کند، اما سیستم به طور کامل قطع نمی شود .حداکثر از ۶ کمپرسور ۳۰ تنی اسکرال در کنار هم استفاده می شود و برای ظرفیت های بیش تر باید از کمپرسورهای اسکرو استفاده کرد. کمپرسورهایی می‌توانند تا ۵۰۰ تن ظرفیت داشته باشند. برای این کمپرسورها این قابلیت وجود دارد که می توان ظرفیت کاری آن ها را بین بازه ۲۰ درصد تا ۱۰۰ درصد تنظیم کرد و می توان ظرفیت دلخواه را به طور دقیق به دست آورد.
کمپرسورهای اسکرو بازده بالایی به نسبت سایر کمپرسورهای معمول دارند اما صدایی که تولید می کنند از کمپرسورهای اسکرال بیش تر است. کمپرسور دیگری که برای سیستم های سرمایش استفاده می‌شود، کمپرسور گریز از مرکز (سانتریفیوژ) است. با استفاده از پره های ورودی می توان ظرفیت این نوع از کمپرسور را تغییر داد. می‌توان از یک درایو فرکانس متغییر (VFD) برای تغییر سرعت پروانه کمپرسور استفاده کرد و می توان ظرفیت کمپرسور را افزایش یا کاهش داد.
پرکاربردترین کمپرسور برای یخچال ها و فریزهای خانگی، آب سردکن ها و… ،کمپرسورهای پیستونی است. برای مصرف های خانگی، از کمپرسورهای پیستونی هرمتیک استفاده می شود و برای مصرف های صنعتی، کمپرسورهای باز و نیمه هرمتیک استفاده می شوند. ظرفیت کمپرسورهای پیستونی از ۰.۵ تن می تواند شروع شود و تا ۱۵۰ تن می تواند بیشتر شود.
در کمپرسورهای چند سیلندره، ظرفیت کمپرسور با استفاده از روشن و خاموش کردن سیلندرها تغییر پیدا می کند. مهم ترین مزیت کمپرسورهای پیستونی، قیمت پایین است که آن ها را برای مصرف های خانگی مناسب می‌کند. این کمپرسورها سر و صدای زیادی تولید می کنند و مسئله روغن ریزی آن ها شایع است. معمولا کمپرسورهای پیستونی بازده پایین دارند و برای افزایش کارایی سیستم، باید از دیگر کمپرسورها استفاده کرد.