انواع کمپرسور تبرید و تهویه مطبوع (HVAC)

کمپرسور را می توان قلب سیستم تبرید نامید چرا که عامل اصلی به جریان انداختن مبرد در سراسر سیکل تبرید بوده و از کار افتادن آن یعنی از کار افتادن سیستم. کمپرسور سیستم تبرید، با ازدیاد فشار و متراکم نمودن گاز مبرد، عامل به جریان افتادن مبرد در سیکل می‌گردد.

در یک سیستم تبرید که درجه حرارت‌های پایینی را تولید می کند و از فریون ۱۲ ( ۱۲ – R ) به عنوان مبرد در آن استفاده شده و فشار مکش می تواند در حد ۳psig و فشار تخلیه ۱۸۱psig باشد و این یعنی اینکه کمپرسور در چنین سیستمی فشار را به میزان ۱۷۸psig بالا می‌برد.

زمانی که نسبت تراکم برای یک کمپرسور بسته (hermetic) از حدی بیشتر شود، برای مثال بالاتر از (۱۲:۱) درجه حرارت سمت تخلیه کمپرسور تا حدی بالا می رود که روغن کمپرسور بیش از حد گرم می شود. روغن در چنین درجه حرارت هایی ممکن است ضمن تجزیه شیمیایی به کربن و اسید در سیستم تبدیل گردد. برای کاهش نسبت تراکم کمپرسورها می‌توان از سیستم تراکم دو مرحله ای استفاده نمود. در این سیستم تخلیه کمپرسور مرحله اول همان مکش کمپرسور مرحله دوم خواهد بود.

بخار سرد مبرد از طریق سوپاپ مکش کمپرسور وارد آن شده و محفظه سیلندر را کاملا پر می‌کند. این بخار سرد مقداری حرارت را در اوپراتور (جایی که مبرد تبخیر می‌شود) جذب نموده است. گرمای جذب شده از طریق مبرد در اواپراتور، به علاوه‌ی گرمای حاصل از کار مکانیکی کمپرسور، از طریق چگالنده دفع می‌گردد.

توجه داشته باشید معمولا بخار خروجی از کمپرسور معمولا خیلی داغ است.

» انواع کمپرسور تبرید:

به طور کلی پنج نوع متداول کمپرسور در سیستم های تبرید و تهویه مطبوع عبارتند از

1. کمپرسورهای رفت و برگشتی (Reciprocating) = متداول‌ترین و پرکاربردترین کمپرسورها در سیستم‌های تبرید و تهویه مطبوع است.
2. کمپرسورهای دوار (Rotary) = بیشتر در تاسیسات کوچک تجاری و خانگی
3. کمپرسورهای اسکرول (Scroll) = بیشتر در تاسیسات کوچک تجاری و خانگی
4. کمپرسورهای پیچی (Screw) = اغلب در تاسیسات بزرگ تبرید تجاری و صنعتی به کار گرفته می‌شوند.
5. کمپرسورهای سانتریفوژ (Centrifugal) = از کمپرسورهای سانتریفوژ در تاسیسات برخی از ساختمان‌های بزرگ استفاده می‌شود.

» کمپرسورهای رفت و برگشتی (Reciprocating)

این کمپرسورها جهت تولید هد (Head) بالا دبی نسبتا کم مناسب می‌باشند. کمپرسورهای رفت و برگشتی مورد استفاده در تبرید از نظر شکل محفظه و نحوه‌ی انتقال قدرت به سه دسته تقسیم می‌شوند که عبارتند از:

1. کمپرسورهای باز (Open Type)
2. کمپرسورهای بسته (Hernietic Type)
3. کمپرسورهای نیمه بسته (Semi Hermetic Type)

در مورد هرکدام از موارد بالا در مقاله و فرصت مناسب توضیحات بیشتری را ارایه خواهیم داد.

» کمپرسورهای دوار (Rotary)

این نوع از کمپرسورها که برای تولید هد و دبی نسبتا پایین مناسب هستند، عمل تراکم را به وسیله‌ی اجزای چرخشی با دوار خود انجام می‌دهند و به دلیل فاصله‌ی آزاد (Clearance) ناچیزی که دارند از بازده بسیار خوبی برخوردارند.

» کمپرسورهای اسکرول (Scroll)

این نوع کمپرسورها شامل دو حلزونی مارپیچ که یکی ثابت بوده و دیگری توسط محور دوران می‌کند. در حین چرخش حلزونی متحرک درون حلزونی ثابت، فضاهایی ایجاد شده و گاز به درون محفظه مکیده می‌شود و رفته رفته این فضاها کوچکتر شده و گاز به تدریج متراکم می‌شود تا به دهانه‌ی خروجی برسد. کل مراحل مکش، تراکم و تخلیه، بسته به تعداد پیچ‌های حلزونی در هر ۹۰۰ تا ۱۱۰۰ درجه از دوران محور صورت می‌پذیرد.

امروزه از این کمپرسورها به طور عمده در صنعت تهویه مطبوع و به ویژه در سیستم‌های پمپ حرارتی یا چیلرهای کوچک با ظرفیت‌های ۱ تا حداکثر ۱۰.۵ تن تبرید استفاده می‌شود.

سروصدا و ارتعاش کمتر، بازده حجمی بالاتر و ضربان کمتر گاز خروچی، از مزایای مهم این نوع کمپرسورها در مقایسه با کمپرسورهای رفت و برگشتی است.

• آشنایی با کمپرسورهای رفت و برگشتی
• پیاده سازی سیستم‌های تهویه مطبوع
• داکت یا کانال هوا و اندازه‌یابی درست ابعاد آن
• روش‌های خنک کاری در کمپرسورهای تبرید و تهویه مطبوع

» کمپرسورهای پیچی Screw

این کمپرسورها از دو مارپیچ نر و ماده که با یکدیگر درگیر بوده و می چرخند تشکیل می‌شوند. شاید بتوان گفت که این نوع کمپرسور ویژگی‌های مثبت کمپرسورهای گریز از مرکز و رفت و برگشتی را توام با هم دارد و به همین علت امروزه چه در صنعت تبرید ( در سیستم های با ظرفیت بالاتر از ۲۵ تن تبرید ) و چه در تولید هوای فشرده کاربردهای فراوانی پیدا کرده‌اند. از مزایای این کمپرسورها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. صدا و ارتعاش کم
2. جریان آرام و مداوم گاز برخلاف کمپرسورهای رفت و برگشتی
3. قابلیت کنترل ظرفیت
4. عمر طولانی و قابلیت اطمینان
5. دمای تخلیه ی پایین
6. بازده حجمی بالا

» کمپرسورهای سانتریفوژ Centrifugal

کمپرسورهای سانتریفوژ جهت تولید هد پایین و دبی های بسیار بالا مناسب هستند و در مواقعی که به هد بالا نیاز است این کمپرسورها به صورت چند طبقه ( اغلب تا ۸ طبقه ساخته می‌شوند. از مزایای این کمپرسورها می توان به حجم پایین عملیات تعمیر و نگهداری به واسطه‌ی سادگی ساختمان و تعداد بسیار کم قطعات‌، عاری بودن از هرگونه ضربه یا ارتعاش (به شرط بالانس بودن دینامیکی و استاتیکی مجموعه) و بازده خویشان اشاره کرد شایان ذکر است که کمپرسورهای سانتریفوژ نیز معایب خاص خود را دارند که از جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. به سرعت های دورانی بالا احتیاج دارند و به همین علت اغلب به محرک توربین بخار یا مجموعه ی موتور و گیربکس نیاز دارند.
2. به علت سرعت بالای کاری باید دقت زیادی در بالانس کردن قسمت متحرک صورت گیرد.
3. احتمال وقوع پدیده ی سرج (Surge).

اکنون که با انواع کمپرسورهای صنعت تهویه مطبوع آشنا شدید قصد داریم تا در ادامه به بررسی دقیق‌تر و کامل هرکدام از آنها بپردازیم. از آنجا که معمول‌ترین و پرکاربردترین کمپرسورها در تبرید و تهویه مطبوع کمپرسورهای رفت و برگشتی هستند، در مقاله زیر در این مورد بیشتر صحبت کرده‌ایم.

منابع مقاله:

1. Refrigeration and Air Conditioning technology -William whitman
2. Priciples of Refrigeration – Olivo
3. A Practical Guide to Compressor Technology – Bloch
4. Principles of Refrigeration – Dossat
5. Mark’s standard hand book for Mechanical Engineers