در کولرهای گازی یا تجهیزات سرمایشی ولوازم خانگی چون یخچالها، فریزرها و سایر لوازمی که سرما تولید میکنند، به منظور جذب گرمای هوا و تولید سرما در چرخهای موسوم به سیکل تبرید انجام میشود. که در ادامه به توضیح بیشتر این فرآیند می پردازیم.
قبل از توضیح سیکل تبرید بهتر است ماده مبرد را بشناسیم. مبرد (به انگلیسی: Refrigerant) ماده یا ترکیبی از مواد است، که معمولاً به شکل سیال بوده و در سیستمهای سرمایشی استفاده میشود. مبردها در اکثر چرخههای تبرید تغییر فاز داده و از مایع به گاز و سپس برعکس تبدیل میشوند. استفاده از فلوئورکربنها، مخصوصاً کلروفلئوروکربنها در قرن ۲۰ام بسیار متداول بود، اما به دلیل اثرات مخربشان بر روی لایه ازون شروع به جایگزین کردن شدند.
برخی مبردهای متداول دیگر شامل آمونیاک، گوگرد دیاکسید و هیدروکربنهای غیرهالوژنی از جمله پروپان هستند. حال نوبت به آن است که عمل تبرید را تعریف کنیم. به طور کلی به فرآیند تولید سرما از راه جذب و دفع حرارت، تبرید گفته میشود. در سیکل تبرید، از طریق جذب گرما از یک سیال (سیال میتواند آب، هوا و یا هر نوع مایع و گازی باشد) و دفع آن به سیال دیگر، سرما تولید میشود. برای این کار، ماده مُبرّد، که مایعی خنک کننده و سرما زاست، به وسیله کمپرسور و با فشار زیاد از داخل کندانسور، کویل و اواپراتور انتقال داده میشود. این عملیاتِ سرد کردن به صورت یکنواخت، متوالی و پیوسته، و به مانند یک سیکل چرخشی انجام میشود. تمامی سردکنندهها بر اساس یک چرخه ثابت عمل میکنند.
ماده سرمازا، به عنوان یکی از اصلیترین قسمتهای این سیکل، باید حرارت محیط را جذب و آن را در جای دیگری دفع کند. در واقع با این کار، کمپرسور گرما را در موقعیتی قرار میدهد که حرارتی که قبلاً از محیطی با فشار کم جذب کرده بود را پس بدهد.
هر سیستم سردکننده از یک قسمت پر فشار و یک قسمت کم فشار تشکیل شده است که در آن، گرما از قسمت کمفشار دریافت و در قسمت پر فشار دفع میشود.
قسمت کم فشار
در سیکل تبرید، ماده مبرد دائما یک سیکل کامل را تکرار میکند. در این سیکل، ماده مبرد از شیر انبساط عبور میکند و به طرف اواپراتور میرود. سپس وارد کمپرسور میشود. از شیر انبساط تا ورودی کمپرسور را قسمت کم فشار میگویند. مقدار فشار این قسمت به نوع سیستم و دمای ورودی اواپراتور و محیط سرد بستگی دارد.
قسمت پر فشار
به قسمتهای کمپرسور، لوله خروج گاز از کمپرسور، کندانسور، مخزن مایع مبرد و لوله حامل مایع مبرد که قسمت باقیمانده از سیستم تبرید است، قسمت پر فشار یا فشار زیاد میگویند.
حال که با مفهوم تبرید و شیوه کار آن آشنا شدیم، بد نیست در مورد سیکل تبرید بیشتر بدانیم.
سیکل تبرید به دو نوع چرخه تبرید تراکمی و چرخه جذبی تقسیم میشود. در اینجا قصد داریم اطلاعات بیشتری در مورد سیکل تبرید تراکمی ارائه دهیم. ساختار سیستمهای سرمایشی تراکمی (سیکل تبرید) چهار عنصر اساسی دارند که ساختار اساسی یک چرخه تبرید را تشکیل میدهند. این چهار عنصر عبارتند از:
۱- کمپرسور، که به وسیله یک الکتروموتور به حرکت در میآید.
۲- شیر انبساط، که فشار را از روی مایع مبرد بر میدارد.
۳- مبدل حرارتی به نام کندانسور، که گاز متراکم شده در کمپرسور را خنک میکند و گرمای آن را به محیط اطراف انتقال میدهد تا مبرد از حالت گاز به حالت مایع تبدیل شود. کندانسور معمولاً در دو نوع وجود دارد: نوع هوا خنک (خنک شونده توسط فن و هوا) و نوع آب خنک (خنک شونده توسط آب).
۴- مبدل حرارتی به نام اواپراتور، که برعکس کندانسور عمل میکند و موجب انتقال گرما از هوا و یا آب به مبرد میشود تا مبرد این بار از حالت مایع به حالت گاز تغییر یابد. اواپراتور نیز در دو نوع هوای خنک (که منجر به کاهش دمای هوا و سردشدن آن میشود) و آب خنک (که منجر به سردشدن آب و ارسال آن به فن کویل یا هواساز میشود) طراحی و تولید میشود.