کولر گازی چگونه کار میکند؟

کولر گازی در واقع یک سیستم تهویه مطبوع است که به آن «Air Conditioner» یا اسپلیت هم گفته می‌شود. وقتی از کولر گازی حرف می‌زنیم در واقع از یک سیستم سرمایشی صحبت می‌کنیم که مبتنی بر تراکم و انبساط گاز است و از طریق چرخه تبرید قابلیت تغییر دما و رطوبت و کیفیت هوا را دارد. سیکل تبرید در واقع یک چرخه دائمی است که طی آن هوا توسط گاز مبرد خنک شده و در نهایت به خنک شدن محیط منجر می‌شود.

نحوه کار کولر گازی چگونه است؟اجزای تشکیل دهنده کولر گازیگاز مبرد چیست و در کولر گازی چه نقشی دارد؟اواپراتور "Evaporator"فن خنک‌کنندهفیلتر هوادریچهکمپرسور "Compressor"کندانسور "Condencer"شیر انبساط گرمایی "Expansion Value"فن بخش خارجینحوه کار کولر گازی

نحوه کار کولر گازی چگونه است؟

نحوه کار کولر گازی به این صورت است که هوای گرم داخل را به بیرون انتقال می‌دهد و هوایی خنک و مطبوع را جایگزین آن می‌کند. چنانچه واضح است عملکرد کولر گازی برعکس کولرهای آبی است، به این صورت که کولر گازی جریان هوای گرم داخل محیط را به بیرون می‌راند و آن را با هوای خنک جایگزین می‌کند و کولر آبی هوای بیرون را بعد از عبور دادن از بین پوشال‌های خیس به داخل انتقال می‌دهد. کولر گازی قابلیت این را دارد که با به بیرون راندن هوای گرم داخل و جایگزین کردن آن با هوای خنک و مطبوع، رطوبت و دما و کیفیت هوا را تغییر دهد، تا فرآیند خنک شدن هوا شروع گردد. در ادامه این مقاله نحوه کار کولر گازی را بررسی خواهیم کرد، با سایت بانه ویترین همراه باشید.

اجزای تشکیل دهنده کولر گازی

برای اینکه بتوانیم نحوه کار کولر گازی را به صورت مفصل شرح دهیم، باید ابتدا اجزای تشکیل‌دهنده‌ی این دستگاه را بشناسیم. تمام سیستم‌های خنک‌کننده و سرمایشی دارای اجزا و قطعات مختلفی هستند که هر کدام وظیفه و مسئولیت مشخصی دارند و نتیجه کار تمام این قطعات با هم خنک کردن فضای مورد نظر است.

یک کولر گازی دیواری دارای دو واحد مجزا است که به آنها یونیت داخلی و یونیت خارجی گفته می‌شود. واحد داخلی در داخل محیط و بر روی دیوار نصب می‌شود و واحد خارجی در فضایی مناسب و خارج از محیط نصب خواهد شد. یونیت‌های داخلی و خارجی توسط لوله‌های مسی به هم متصل هستند. بخش خارجی شامل کمپرسور، کندانسور و شیر انبساط است و بخش داخلی نیز شامل اواپراتور، فن، برد الکترونیکی و ترموستات می‌شود. در ادامه وظیفه و عملکرد هر یک از این قطعات را بررسی خواهیم کرد.

گاز مبرد چیست و در کولر گازی چه نقشی دارد؟

گاز مبرد در واقع یک گاز سرمازا است که حالت سیال دارد و از طریق جذب حرارت تغییر حالت خواهد داد و در نهایت در چرخه‌های تبریدی به کار گرفته می‌شود که یکی از کارایی‌های آن به کارگیری در سیستم‌های تهویه مطبوع است و برای خنک کردن محیط استفاده می‌شود. در واقع چگونگی کارکرد و نحوه کار کولر گازی به این گاز بستگی دارد.

این گاز مبرد سرمازا در کولر گازی نیز نقش مهمی بر عهده دارد و وظیفه آن خنک کردن هوای داخلی محیط است. این گاز مایع با جذب حرارت و دمای محیط به گاز خنک‌کننده تبدیل می‌شود و بین بخش خارجی و داخلی جریان می‌یابد. در واقع گاز مبرد وارد اواپراتور خواهد شد و باعث خنک شدن هوای گرم گرفته شده از محیط می‌شود.

اواپراتور “Evaporator”

اواپراتور در واقع یک نوع مبدل حرارتی است و به آن سیم‌پیچ خنک‌کننده نیز می‌گویند. دلیل این نامگذاری به ساختار و نحوه کارکرد آن مربوط می‌شود. در واقع این مبدل حرارتی با تبادل گرما بین دو سیال باعث تغییر درجه حرارت و تغییر فاز سیال مورد نظر خواهد شد.

اواپراتور از لوله‌های مسی حلقوی شکل تشکیل شده است که دارای پوشش آلومنیومی هستند. گاز مبرد پس از خنک شدن از طریق لوله‌های تعبیه شده وارد اواپراتور می‌شود، که دمای بسیار پایین و فشار بسیار کمی دارد. سپس هوای گرم محیط داخل از طریق فن جذب شده و آن را از اواپراتور عبور می‌دهد. گاز مبرد در فشار پایین این خاصیت را دارد که با جذب حرارت از هوای گرمی که توسط فن مکیده شده است، تبخیر شود و از مایع به گاز تغییر حالت دهد و در نهایت هوای گرم نیز خنک شود.

گاز مبرد بعد از جذب حرارت و تغییر حالت دوباره از طریق لوله‌های تعبیه شده ارتباطی وارد کمپرسور می‌شود. در نتیجه با عبور هوای گرم از اواپراتور(تحت تاثیر گاز مبرد) هوا خنک شده و دوباره از طریق دریچه‌های هوا و به وسیله فن به محیط پرتاب می‌شود.

فن خنک‌کننده

یکی دیگر از قطعاتی که در ساختار کولر گازی دیواری حضور دارد، فن خنک‌کننده داخلی است. همانطور که مشخص است این فن در بخش داخلی کولر گازی حضور دارد و کار آن مکیدن هوای اتاق است. فن خنک‌کننده هوای اتاق را مکیده و آن را به اواپراتور انتقال می‌دهد. سپس هوای گرم و آلوده بعد از عبور از فیلتر و اواپراتور به هوای تمیز و خنک تبدیل شده و به محیط داخلی پرتاب خواهد شد. از آنجایی که کولرهای گازی قابلیت تنظیم و تغییر سرعت را دارند، لذا طبیعی است که فن خنک‌کننده به موتوری چند سرعته متصل باشد و سرعت فن نیز قابلیت تغییر و تنظیم داشته باشد و در واقع تغییر سرعت کولر همان تغییر سرعت فن است.

فیلتر هوا

یکی دیگر از قطعات کولر گازی فیلتر هوا است، که در بخش داخلی دستگاه به کار رفته است. فیلتر هوای به کار رفته در دستگاه‌های سرمایشی نظیر کولر گازی قبل از اواپراتور قرار دارند. یعنی هوای گرمی که توسط فن مکیده می‌شود ابتدا از فیلتر عبور می‌کند و با جذب ذرات گرد و غبار و … هوایی تمیز و عاری از هر نوع آلودگی را وارد محیط خواهد کرد. در واقع هوای تمیز شده از اواپراتور گذشته و خنک خواهد شد، سپس دوباره از طریق دریچه‌ها وارد محیط می‌شود. گفتنی است که این فیلتر به دلیل استفاده مدوام و جذب ذرات گرد و غبار موجود در هوا، کثیف شده و احتمال گرفتگی و مسدود شدن منافذ آن بسیار بالا است. بنابراین فیلتر هوا باید به صورت مداوم هر چند وقت یکبار تمیز شود، تا هوای پرتاب شده به محیط عاری از هر نوع آلاینده و گرد و غبار باشد.

دریچه

دریچه‌های پرتاب هوا یکی از بخش های اصلی یونیت داخلی کولر گازی است، که از طریق آن هوای خنک به محیط داخل منتقل می‌شود. دریچه‌ها را می‌توان به دو دریچه افقی و عمودی تقسیم کرد، که دریچه افقی توسط ریموت کنترل و دریچه عمودی به صورت دستی تنظیم خواهد شد. ساختار و طراحی دریچه به گونه‌ای است که قابلیت تنظیم و تغییر زاویه و جهت وزش هوا را دارند. دریچه‌های افقی برای کنترل شدن و تنظیم شدن توسط ریموت کنترل به موتور کوچکی متصل شده‌اند، تا به راحتی بتوان جهت ورود جریان هوای خنک را تنظیم نمود. با تنظیم این دریچه‌ها می‌توان جهت وزش هوای خنک را تنظیم کرد.

کمپرسور “Compressor”

یکی از اصلی‌ترین قطعات کولر گازی “کمپرسور” است و بدون کمپرسور هیچ سیستم تهویه مطبوعی قادر به کار کردن و تهیه هوای خنک نخواهد بود. همانطور که از نامش مشخص است “کمپرسور” به منظور کمپرس و متراکم کردن گاز مبرد به کار می‌رود و کار اصلی آن افزایش فشار گاز و کاهش حجم آن است. این دستگاه مکانیکی با مکیدن گاز مبرد و کاهش دادن فشار آن به جریان خنک‌سازی هوا کمک می‌کند و یکی از مهمترین قطعات در نحوه کار کولر گازی است. در واقع کمپرسور با ایجاد نیروی مکش کافی، گاز مبرد را از اواپراتور می‌گیرد و بعد از متراکم کردن و افزایش فشار، آن را به کندانسور انتقال می‌دهد. گاز مبرد متراکم نیز در کندانسور به گاز مایع تبدیل خواهد شد. با این تفاسیر وظیفه کمپرسور این است که گاز مبرد مورد نیاز برای انتقال به اواپراتور را تامین کند و انرژی لازم برای مکش گاز مبرد را بعد از تغییر حالت از اواپراتور داشته باشد.

کمپرسور باعث کمپرس شدن گاز مبرد و پایین آمدن درجه حرارت آن می‌شود تا در نهایت به مایع تبدیل گردد. سپس مایع تولید شده را از طریق خطوط ارتباطی به بخش داخلی کولر گازی منتقل می‌کند. بعد از اینکه مایع ارسال شده از کمپرسور به بخش داخلی یعنی اواپراتور رسید، فن خنک‌کننده نیز هوای گرم محیط را جذب کرده و با عبور دادن هوای گرم از فیلتر و اواپراتور، هوای گرم، تمیز و خنک می‌شود. در واقع مایع تحت تاثیر هوای گرم تبخیر شده و گرمای هوا را جذب خواهد کرد. در نتیجه هوای خنک و تمیز از طریق دریچه‌ها وارد محیط شده و گاز مبرد نیز دوباره به کمپرسور باز خواهد گشت.

کمپرسورها با توجه به ساختار و نحوه کارکرد دارای انواع مختلفی چون کمپرسور روتاری، کمپرسور پیستونی و کمپرسور اسکرول هستند. کمپرسور اسکرول را می‌توان یکی از بهترین و پیشرفته‌ترین کمپرسورها دانست که دارای کارایی بیشتر و طول عمر بالاتری نیز می‌باشد. گفتنی است که، ساختار و طراحی این قطعه به گونه‌ای است که باید در فضای باز قرار گیرد.

کندانسور “Condencer”

یکی دیگر از قطعاتی که در بخش خارجی کولر گازی حضور دارد، کندانسور است. در واقع کندانسور به عنوان مبدل حرارتی عمل می‌کند، به این صورت که گاز مبرد را که متراکم شده و دارای فشار بالایی است، از کمپرسور دریافت کرده وآن را به مایع تبدیل می‌کند. کار کندانسور این است که گرمای بخار را جذب کند و آن را به بیرون انتقال دهد. سازندگان کولر گازی برای اینکه سرعت انتقال گرما توسط کندانسور بیشتر باشد، کندانسور را توسط درهای آلومنیومی پوشش داده‌اند.

با این تفاسیر می‌توان گفت که کندانسور و اواپراتو در کولر گازی هر دو یک نوع مبدل حرارتی هستند، با این تفاوت که کندانسور، گاز با درجه حرارت بالا را دریافت کرده و آن را به مایع با درجه حرارت پایین تبدیل می‌کند و سپس مایع را از طریق شیر انبساطی به اواپراتور انتقال می‌دهد. اما اواپراتور سیالی مایع با درجه حرارت کم را دریافت خواهد کرد و به سیال گازی با درجه حرارت بالا تبدیل می‌کند. در اواپراتور عملیات تبخیر روی می‌دهد و در کندانسور عملیات میعان.

شیر انبساط گرمایی “Expansion Value”

بخش خارجی کولر گازی دارای قطعه‌ای است که به آن شیر انبساط گرمایی گفته می‌شود. شیر انبساط بین دو مبدل حرارتی اواپراتور و کندانسور قرار دارد و وظیفه اصلی آن تنظیم کردن و کنترل نمودن گاز مبرد ورودی به اواپراتور است. اساس کار در این شیر انبساط گرمایی به این صورت است که با افزایش دمای اواپراتور، فشار گاز مبرد ورودی به اواپراتور نیز افزایش یافته و در نتیجه سوزن شیر انبساط به سمت پایین حرکت خواهد کرد و در نتیجه سیال مایع بیشتری به اواپراتور منتقل می‌گردد و دمای اواپراتور جذب خواهد شد و سیال خنک می‌شود. با خنک شدن سیال، سوزن شیر انبساط مجدداً به سمت بالا حرکت کرده و میزان جریان ورودی سیال مایع از کندانسور کاهش پیدا می‌کند.

فن بخش خارجی

همانطور که می‌دانید بخش خارجی کولر گازی هم دارای فن است. فنی که برای یونیت خارجی به کار رفته دارای سه یا چهار پره بوده و ساختاری معمولی و ساده دارد. جایگاه این فن جلوی کمپرسور و کندانسور است و با کمک یک موتور هدایت خواهد شد. کار این فن خنک کردن کمپرسور است و در واقع باید گرمایی را که توسط کمپرسور تولید می‌شود به بیرون از پنل انتقال دهد. هنگامی که پره‌های به کار رفته در فن به چرخش درمی‌آیند، هوا را جذب کرده و با چرخش سریع به خنک شدن آن کمک خواهند کرد. هوای خنک به کمپرسور و کندانسور برخورد خواهد کرد و باعث کاهش دمای آنها می‌شود و از بروز خطرات احتمالی ناشی از گرم شدن بیش از اندازه جلوگیری می‌نماید.

نحوه کار کولر گازی

همانطور که در بالا نیز اشاره شد، سیستم‌های تهویه هوا از فرآیندی پیروی می‌کنند که بر اساس آن هوای گرم داخل محیط را به بیرون انتقال دهند و آن را با هوایی خنک جایگزین نمایند و نحوه کار کولر گازی نیز بر همین اساس است. یعنی ابتدا گاز مبرد داخل کمپرسور متراکم و فشرده شده و سپس با فشار بالا به سمت کندانسور حرکت می‌کند. در کندانسور گاز متراکم، گرما و حرارت خود را از دست خواهد داد و به مایع تبدیل می‌گردد. سپس مایع از کندانسور خارج شده و وارد شیر انبساط می‌شود. مایع در شیر انبساط با کاهش فشار مواجه می‌شود و به سیالی با دو حالت گاز و مایع تبدیل می‌شود.

این سیال دو فازی وارد اواپراتور شده و در آنجا تحت تاثیر دما و درجه حرارت هوای محیط تبخیر می‌شود و به گاز تبدیل می‌گردد. سیال وارد شده به اواپراتور، سرمای خود را به سیم پیچ‌های اواپراتور خواهد داد. فن خنک‌کننده‌‌ داخلی نیز هوای گرم محیط را از قسمت بالایی پنل داخلی وارد اواپراتور خواهد کرد. با گردش هوا و عبور آن از بین سیم پیچ‌ها، هوا سرد شده و در نهایت از سمت دیگر پنل داخلی و از طریق دریچه‌ها به داخل محیط پرتاب می‌شود. در نهایت گاز مبردی که در اواپراتور تبخیر شده بود دوباره به وسیله کمپرسور مکیده شده و این چرخه تداوم می‌یابد.