È abbastanza difficile capire tutto ciò che ènel mondo. Ed è quasi impossibile essere un professionista in tutti i campi della scienza e della tecnologia. Tuttavia, in servizio, per scopi educativi o semplicemente per aumentare la nostra consapevolezza, dobbiamo ottenere rapidamente quante più informazioni possibili su un dispositivo o processo, in una forma facile e accessibile per i non professionisti. A tal fine esistono i cosiddetti "manuali per manichini", cioè per chi ha bisogno di capire velocemente cosa è in gioco e come funziona. Analizziamo un'istruzione simile e consideriamo il principio di funzionamento del refrigeratore (per i manichini).
Cos'è?
Un refrigeratore (o un refrigeratore in un altro modo) lo èunità per creare freddo artificiale e trasferirlo al refrigerante appropriato. In quanto tale, di regola, l'acqua ordinaria agisce, meno spesso le salamoie (soluzioni di sali in acqua). L'etimologia della parola la mette in relazione alla lingua inglese, al verbo to chill (inglese) - freddo, e il sostantivo chiller formato da esso (inglese) - più fresco... Il chiller può essere di due diversi tipi. C'è un refrigeratore a compressione di vapore e ad assorbimento. Il principio di funzionamento di ciascuno di essi è significativamente diverso.
Sempre cool
Il compito principale di qualsiasi unità di refrigerazione èottenere il freddo in condizioni artificiali, cioè dove è impossibile farlo a scapito della natura (free cooling). È chiaro che non sarà difficile raffreddare l'acqua in inverno, con un profondo meno all'esterno. Ma cosa fare in estate quando la temperatura ambiente è molto più alta di quella di cui abbiamo bisogno? È qui che entra in gioco il refrigeratore. Il suo principio di funzionamento si basa sull'utilizzo di ambienti speciali creati da determinate sostanze (refrigeranti). Hanno la capacità di prendere calore da un altro mezzo (cioè di raffreddarlo) durante l'ebollizione, per trasferirlo e rilasciarlo in un altro mezzo durante la condensazione. Durante il funzionamento del ciclo frigorifero, tali refrigeranti cambiano il loro stato di fase (aggregato) da liquido a gassoso e viceversa.
Scambiatori di calore
Qualsiasi macchina di refrigerazione può essere suddivisa condizionatamentein due zone: bassa e alta pressione. Indipendentemente dalla tipologia, qualsiasi chiller avrà sempre due scambiatori di calore: un evaporatore nella zona di bassa pressione e un condensatore nella zona di alta pressione. Il refrigeratore non sarà in grado di funzionare senza questi due componenti del sistema. Il principio di funzionamento di tali scambiatori di calore si basa sulla conduttività termica (conduzione), ovvero il trasferimento di calore da un mezzo all'altro attraverso la parete che separa questi due mezzi. L'evaporatore della macchina frigorifera cede il freddo prodotto all'impianto all'utenza e il condensatore o scarica il calore espulso nell'ambiente, oppure lo invia per il recupero (riscaldamento del primo stadio di fornitura di acqua calda, riscaldamento a pavimento, ecc.).
Come funziona
Considerare un refrigeratore a compressione di vapore standard. Il principio di funzionamento di una tale macchina di refrigerazione è teoricamente basato sul ciclo di Carnot. Il compressore aumenta la pressione del gas e allo stesso tempo la temperatura. Il gas caldo ad alta pressione viene immesso nel condensatore, dove partecipa al processo di scambio termico con un altro mezzo di temperatura inferiore. Di regola, è acqua (salamoia) o aria. Qui, il gas si condensa in un liquido, durante il quale viene rilasciato il calore in eccesso, ceduto al refrigerante e quindi rimosso dal consumatore. Inoltre, il liquido entra nel dispositivo di strozzamento, dove la pressione nel sistema diminuisce con un corrispondente calo di temperatura. Il liquido parzialmente bollito nella valvola di espansione (valvola di espansione termostatica) fluisce quindi direttamente nell'evaporatore, che è anche una parte importante del sistema chiller-fan coil. Il principio di funzionamento dell'evaporatore è simile a quello del condensatore. Qui avviene lo scambio termico tra il refrigerante (che trasporta il freddo al fan coil) e il refrigerante, che inizia a bollire e allo stesso tempo prende calore da un altro mezzo. Dopo l'evaporatore, il gas entra nel compressore e il ciclo si ripete.
Refrigeratore ad assorbimento
Funzionamento del compressore in un ciclo di compressione del vaporerichiede un consumo energetico significativo. Tuttavia, esistono già attrezzature per evitare queste spese. Consideriamo il principio di funzionamento di un refrigeratore ad assorbimento. Invece di un compressore, utilizza un sistema di pressurizzazione a base assorbente che utilizza una fonte di calore fornita esternamente. Questa fonte può essere vapore caldo, acqua calda o energia termica dalla combustione di gas o altri combustibili. Questa energia va alla rettifica o evaporazione dell'assorbente, durante la quale la pressione del refrigerante sale e viene alimentata al condensatore. Inoltre, il ciclo funziona in modo simile a quello a compressione di vapore e dopo l'evaporatore il refrigerante gassoso viene alimentato allo scambiatore-assorbitore di calore, dove viene miscelato con l'assorbente. L'ammoniaca (nei refrigeratori acqua-ammoniaca) o il bromuro di litio (bromuro di litio ABChM) viene utilizzato come assorbente.
Sistema chiller-fan coil
Il principio di funzionamento si basa sulla preparazione dell'aria in speciali scambiatori di calore-chiudiporta, ventilconvettori (dalla parola fan (inglese) - fan e bobina - bobina), che sono installati nei condotti dell'aria antistantidistribuzione diretta ai locali serviti. I vantaggi di tali sistemi rispetto alla climatizzazione centralizzata sono che diversi parametri dell'aria (temperatura, umidità, mobilità) possono essere mantenuti in ogni stanza, a seconda dello scopo della stanza e del calcolo del bilancio termico. E sebbene l'aria proveniente dall'unità di alimentazione venga talvolta fatta passare attraverso i dispositivi di chiusura per il suo trattamento finale, cioè allo stesso modo del sistema chiller-fan coil, il principio di funzionamento dei sistemi descritti è notevolmente diverso.
