Czym różnią się skraplacze powietrzne i wodne stosowane w układach chłodniczych?

Skraplacze stanowią jeden z niezbędnych elementów każdego układu chłodniczego, ponieważ umożliwiają odprowadzanie energii cieplnej z ziębnika. Podzespół występuje w dwóch rodzajach – powietrznym oraz wodnym. Tłumaczymy, czym różnią się od siebie wspomniane typy, kiedy się je stosuje oraz na czym polega ich działanie.

Czemu służą skraplacze w układach chłodniczych?

Zadaniem wymiennika jest odprowadzanie do otoczenia ciepła skraplania – jest to suma energii, która została pobrana przez czynnik chłodniczy w parowniku oraz uzyskana w procesie sprężania. Stosowane w układach chłodniczych skraplacze składają się z trzech stref. Pierwsza z nich to tzw. strefa chłodzenia – jak wskazuje sama nazwa, dochodzi w niej do schłodzenia przegrzanego ziębnika. Czynnik trafia następnie do strefy skraplania, gdzie przy stałej temperaturze i ciśnieniu zmienia swój stan skupienia z gazowego na ciekły. W ostatniej strefie z płynu roboczego usuwa się resztę ciepła – w efekcie temperatura czynnika spada do poziomu przechłodzenia.

W zależności od zastosowanego czynnika chłodzącego wyróżniamy dwa podstawowe rodzaje skraplaczy – mowa o wersjach powietrznych (w których dochodzi do chłodzenia z pomocą powietrza) oraz wodnych (czyli chłodzonych przy użyciu wody). Jakie różnice występują pomiędzy tymi typami wymienników?

Zastosowanie skraplaczy powietrznych oraz ich ograniczenia

Skraplacze powietrzne są dość uniwersalne – możemy spotkać je zarówno w małych układach freonowych, jak i przemysłowych instalacjach amoniakalnych. Wyróżnikiem tego rodzaju wymienników są ożebrowane rury, które łączy się w charakterystyczne wężownice w układzie przestawnym. W zależności od zastosowanego czynnika chłodniczego, orurowanie tworzy się z miedzi lub stali ocynkowanej. Dla poprawy intensywności wymiany ciepła wykorzystuje się również specjalne rowkowanie wewnętrznych powierzchni rur.

Duża popularność tego rodzaju skraplaczy wynika z zalet samego chłodziwa – powietrze jest po prostu darmowe oraz ogólnodostępne, dzięki czemu nie generuje żadnych dodatkowych kosztów. Niestety, na tym plusy wymiennika powietrznego się kończą. Największym mankamentem chłodzenia powietrzem jest jego niska wydajność. Słaby współczynnik przejmowania ciepła sprawia, że niezbędne jest zastosowanie wymienników o sporych rozmiarach.

Należy też pamiętać, że działanie chłodziwa jest uzależnione od panujących warunków termicznych – w okresie letnim temperatura skraplania rośnie, z kolei zimą maleje. W praktyce wymusza to stałe regulowanie pracy wentylatorów. Obecnie wykorzystuje się do tego celu zautomatyzowane systemy, pozwalające na wydajne działanie urządzenia przez cały rok.

Dla prawidłowego działania tego rodzaju skraplaczy potrzeba również zapewnić swobodny dopływ oraz odpływ powietrza – w tym celu podzespół nie może znaleźć się zbyt blisko innych urządzeń czy ścian danego obiektu (nie może na niego działać również prąd powietrzny, który wieje w przeciwnym kierunku niż ruch powietrza wywoływany przez wentylator). Poza tym należy unikać montażu skraplaczy w miejscach, gdzie będą narażone na nadmierny kontakt z zanieczyszczeniami, np. w postaci sadzy, kurzu czy liści.

Skraplacze wodne – ogólna charakterystyka

Skraplacze wodne są bardziej efektywne od skraplaczy powietrznych, ponieważ woda cechuje się lepszymi właściwościami pochłaniania ciepła. Na tym zalety tego podzespołu się jednak nie kończą, ponieważ może on zostać połączony z naturalnym ciekiem wodnym lub własnym ujęciem, np. w postaci studni głębinowej – dzięki temu koszty eksploatacji urządzenia są minimalne. Właśnie z tego powodu wymienniki cieczowe są tak szeroko wykorzystywane na statkach. Można je jednak znaleźć również w domowych pompach ciepła oraz systemach odzysku ciepła technologicznego.

Aby układ działał prawidłowo i wydajnie, to chłodziwo krążące w układzie nie może być brudne ani twarde. Zanieczyszczenia oraz tworzący się stopniowo osad zmniejszają bowiem intensywność wymiany ciepła, sprawiając, że wymiennik pracuje coraz mniej efektywnie. Warto również dodać, że skraplacze cieczowe nie są jednolitą grupą – można podzielić je ze względu na zastosowaną konstrukcję. Tym samym wyróżniamy:

• skraplacze płaszczowo-rurowe poziome – składają się z systemu rur, który jest osłonięty obustronnie zamkniętym walcem. Specjalny płaszcz spełnia rolę komory, do której dostaje się przegrzana para czynnika chłodniczego – ziębnik skrapla się na orurowaniu, którym przepływa woda chłodząca,
• skraplacze płytowe – powstają ze specjalnie wytłoczonych płyt. Naprzemiennie ułożone rowki tworzą sieć bardzo drobnych kanalików, którymi obok siebie przepływa woda oraz czynnik chłodniczy. Nietypowa konstrukcja pozwala na znaczne zredukowanie rozmiaru skraplacza.