Принципы охлаждения

В этих целях используются различные типы охлаждения, предназначенные для следующих случаев:

• кондиционирование воздуха в помещениях;
• охлаждения двигателей машин;
• в холодильных камерах бытового или производственного назначения.

Исторический очерк...

             Многие пользователи автоматических систем охлаждения считают кондиционирование воздуха достижением современных технологий, но это ошибочное мнение. Подобные системы создавались ещё в древней Персии. Использовалось свойство воды понижать температуру при испарении. Персидский охладитель воздуха того времени являл своеобразный продуваемый колодец с расположенными внутри него наполненными водой сосудами или с протекающим внутри него ручьём. Насыщенный прохладный воздух из колодца шёл в помещение, что было довольно эффективным средством борьбы с жарой. Хотя в более влажном климате, конечно, этот метод не был бы столь продуктивным.

В знойной Индии также было нечто подобное. Здесь применялась следующая система. В наиболее жаркое время года двери здесь делались из каркаса, который переплетали ветвями кокосовой пальмой тати. Над ней ставили чашу, заполнявшуюся водой, сочившейся из стеблей тати. После заполнения ёмкость опрокидывалась, смачивая дверь водой, после чего становилась в исходное положение. Процедура происходила до тех пор, пока пальма была живой, для чего ей нужен был солнечный свет, которого в Индии было всегда в достатке.

В 20 – х годах 19 – го столетия английский учёный М. Фарадей теоретически обосновал идею о том что жидкий аммиак, испаряясь, охлаждает воздух. На практике его теорию воплотил в начале 20 – века американец У. Кэррьер. Он сделал агрегат, охлаждавший воздух и осушавший его до 50 %. Уже к 1915 г. он основал компанию, которой дал своё имя. На сегодняшний день фирма «Кариер» производит 12% всех производимых в мире кондиционеров.

Со временем кондиционирование воздуха стали использовать для повышения производительности труда в производственных помещениях. Потом применение охладителей расширилось до применения в автомобилях и жилых домах.

          В первых кондиционных агрегатах использовались токсичные вещества типа аммиака и метилхлорида, вызывавшие серьёзные отравления, вплоть до летального исхода, при утечке. Поэтому в 30 – х г. фирма Дженерал Электрик наладила производство компрессорно-конденсаторных аппаратов для кондиционирования воздуха, устанавливавшихся с уличной стороны, что повысило уровень безопасности, а потребители получили первые сплит – системы.

Примерно в то же время появились первые кондиционеры для автомобилей. Идею реализовала компания Кадиллак, первая установившая их на своих изделиях.

Принципы работы

          Существуют системы жидкостного охлаждения и воздушного. Сущность работы первого заключается в том, что цилиндр помещён в охлаждающую жидкость, которая забирает тепло, передаёт его радиатору и далее во внешнюю среду. Постоянно циркулирующая жидкость создаёт оптимально комфортную температуру в системе.

К охлаждающим жидкостям помимо воды относятся антифризы и тосол. Недостаток жидкостных охладителей в том, что в процессе эксплуатации они образуют различные осадки и накипи, что мешает нормальному функционированию системы.

Второй системой кондиционирования воздуха является система охлаждения воздухом или охлаждающими газами. В отличии от жидкостных охладителей они не образуют сторонних образований. Работают по следующему принципу.

В окружающей нас природе тепло передаётся от объекта с высокой температурой объекту с более низкой. Это естественный процесс. Но возможно создание «искусственного теплообмена». Например, в домашнем холодильнике принцип охлаждения заключается в том, что тепло из внутреннего пространства перемещается на поверхность тыльной стороны агрегата и рассеивается в помещении. При кондиционировании в помещении при помощи домашнего воздушного кондиционера тёплый воздух выводится на улицу, в результате чего температура внутри комнаты становится ниже уличной.

Термином «воздушное кондиционирование» обозначается работа устройств или систем, предназначенных для искусственного охлаждения в определённых помещениях или приборах, например, радиатор в автомобиле. Также возможно использование данных устройств для обогрева или сушки воздуха, в зависимости от технологической необходимости.

Охлаждение и кондиционирование происходит за счёт испарения жидкости там, где должно происходить охлаждение. Образующийся при этом пар конденсируется в другом месте, преобразуясь в воду, которая возвращается обратно. Таким образом, процесс повторяется непрерывно.

Компоненты систем охлаждения и кондиционирования. Кондиционирование воздуха и его охлаждение производится шестью основными компонентами, выполняющими определённые важные функции перемещения тепла:

• Вентилятор, посредством которого производится нагнетание нагретого воздуха из помещения или системы.
• Теплообменник, посредством которые проходит теплый воздух.
• Возвратный фильтр.
• Охлаждающее вещество, находящееся под низким давлением в теплообменнике.
• Компрессор.
• Теплообменные трубки, в которых наружным воздухом производится охлаждение горячего воздуха и последующая конденсация.

Далее конденсат поступает обратно во внутренние трубки и цикл повторяется.

Цели 

Кондиционирование воздуха преследует следующие задачи при создании:

1. Нормативных условий воздушного режима при невозможности обеспечения его менее затратными средствами.
2. Температурного режима для определённых технических потребностей в специализированных промышленных сооружениях.
3. Специальных гигиенических параметров воздушной среды в производственных помещениях с целью повышения производительности труда.
4. Оптимальных климатических условий в жилых и производственных зданиях.

Кондиционирование воздуха бывает комфортное и технологическое. В первом случае подразумевается создание и дальнейшее поддержание оптимальных нормативных характеристик воздуха в помещениях, во втором – климатических условий, создаваемых искусственно, в соответствии с требованиями технологии.

           Первоначально в качестве охладителя использовался дифторхлорметан, получивший впоследствии название фреон. Однако, будучи безопасным для людей, его воздействие крайне негативно отразилось на озоновом слое Земли. По этой причине международным сообществом было принято решение о прекращении его использования к 2010 г. Сегодня во всём мире при производстве охладительных систем используется безопасный для людей и для озонового слоя хладагент R-410A. Помимо своей безопасности он отличается пожаробезопасностью и энергоэкономичностью.