Одним из основных видов работ в «триаде» физических действий (испарение, компрессия, конденсация), если подразумевается любая традиционная хладоновая холодильная установка, является конденсация хладагента.
Если не заставить хладагент после испарения (испарители холодильных машин) вновь стать жидкостью или, правильнее говоря, сконденсироваться, то процесс охлаждения прекратится с момента превращения последней капли жидкого хладагента в газообразное состояние (испаритель холодильных установок).
Чтобы сделать процесс охлаждения непрерывным, а количество хладагента в холодильном контуре, вполне ограниченным, движение хладагента по холодильной установке делается «закольцованным» (с выхода опять на вход), и поэтому обычно используется понятие «холодильный контур».
Если хладагент при нормальных условиях окружающей среды имеет газообразное агрегатное состояние, то для превращения его в жидкость в нашем мире существуют два пути:
- повышение давления при неизменной температуре хладагента
- понижение температуры при неизменном давлении хладагента
Эти два метода невозможно осуществить простым естественным способом, они требуют применения специальных устройств и механизмов, которые позволяют создавать необходимые физические условия внутри себя для агрегатных превращений хладагента в необходимое состояние в текущий момент, когда работает холодильное устройство.
Устройства, осуществляющие конденсацию хладагента в холодильных и кондиционерных установках, не мудрствуя лукаво, по прямой аналогии с самим воздействием на холодильный агент, именуются холодильные конденсаторы. Хотя чисто физически – это теплообменник холодильный, то есть прибор, позволяющий передавать или принимать тепловую энергию от одной физической среды к другой через какую-либо разъединяющую эти среды поверхность (перегородку).
Холодильное оборудование, работающее на хладагенте, при его попадании в конденсатор, обладает не только повышенным давлением после компрессии, но и повышенной температурой, которая возникает в самом хладагенте от процесса сжатия. Так же с хладагентом «выносится» в конденсатор холодильной установки большая часть тепла от работы мотора и внутренних механизмов, которые содержит компрессор.
При поступлении хладагента в конденсатор холодильной машины после компрессора выполняется только одно условие, из двух необходимых для осуществления конденсации: хладагент обладает высоким давлением.
Конденсатор холодильника должен «остудить» хладагент до температуры, при которой процесс конденсации станет возможным, и хладагент сменит своё агрегатное состояние на жидкое.
Кстати, процесс смены агрегатного состояния вещества с газообразного на жидкое так же сопровождается выделением тепловой энергии. Поэтому конденсатор для компрессора несёт «тройную» тепловую нагрузку: ему необходимо «избавиться» от избыточного тепла скомпрессированного хладагента, тепла, которое вырабатывается, когда происходит работа компрессора, и тепла от преобразования газ/жидкость.
По мере роста энергетической эффективности передачи тепла от хладагента в иную среду, конструктивно воздушные холодильные конденсаторы можно расположить в следующем порядке (какие бывают конденсаторы):
- «пассивные», где тепло удаляется от теплообменной поверхности конденсатора за счёт естественной тепловой конвекции со внешней средой (воздухом, водой, грунтом и т.д.)
- «активные», где для удаления тепла от теплообменной поверхности применяют принудительное движение «внешней среды» вдоль охлаждаемой теплообменной поверхности испарителя (обдув воздухом, прокачка охлаждающей жидкости)
«Активные» конденсаторы, за счёт принудительного отбора тепла с их внешней поверхности, обладают меньшими геометрическими размерами, а значит и меньшей материалоёмкостью при изготовлении, при одинаковой или соизмеримой энергетической эффективности с «пассивными» испарителями.
«Активные» же позволяют использовать свою, одну и ту же, теплообменную поверхность с различными степенями энергоэффективности.
Это можно сделать простым изменением скорости перемещения «внешней среды» (обдув воздухом или протоком жидкости) вдоль этой самой поверхности.
Последнее время, в связи с модой на «повышение энергоэффективности» и «сбережение окружающей среды» очень часто пытаются при проектировании или модернизации, или когда осуществляется монтаж конденсаторов, навязать клиентам утилизацию тепла, выделяемого испарителями, добавляя в гидравлические схемы холодильных контуров дополнительные теплообменники, используемые, например, для подогрева технической воды…
Но не стоит обольщаться такой псевдоэкономией и рачительностью по отношению к окружающей среде – вода то же денег стоит, расход «подогретой» воды не стабилен, удержать тепло в воде = дополнительные расходы на оборудование и его обслуживание…
Любая система «утилизации тепла» от конденсаторов холодильных или кондиционерных установок может рассматриваться лишь как дополнительное оборудование и не служит «панацеей» энерго- и природо-сбережения, а образует лишь дополнительный источник возможных нарушений термобаланса холодильных контуров и возникновения непредвиденных неисправностей в холодильной и кондиционерной технике.
Любая тепловая энергия, произведённая при работе машин и механизмов, включая холодильную и кондиционерную технику, как её не утилизируй, все равно выделяется в окружающую среду, только более опосредованными (длинными) путями.
Сколько бы ни было на этих путях «промежуточных потребителей» этой тепловой энергии, они ведь так же «поделятся» полученным теплом со своей окружающей средой… а планета у нас одна.