دو سیستم غوطهوری سرد میتوانند از یک خنککنندهٔ یکسان استفاده کنند، ولی نتایج خنکسازی متفاوتی ایجاد کنند.
یک استخر ممکن است در زمان معقولی به دمای هدف برسد. اما استخر دیگری که به دقیقاً همان دستگاه متصل است، ممکن است بهآهستگی خنک شود یا در شرایط گرمتر نتواند دمای یکسان را حفظ کند.
جذاب است که تنها خنککننده را مقصر یا مسئول این تفاوتها بدانیم.
در واقع، یک سیستم غوطهوری سرد بهعنوان یک سیستم حرارتی .
عمل میکند. خنککننده گرما را از آب جدا میکند. در عین حال، استخر، هوای اطراف، نور خورشید، لولهکشی و کاربر همه بر مقدار گرمایی که وارد این سیستم میشود یا در آن جابهجا میشود، تأثیر میگذارند.
بههمین دلیل، مشخصات فنی خنککننده را هرگز نباید بدون درک کامل از استخری که به آن متصل است، تفسیر کرد.
سیستم غوطهوری سرد را میتوان به سه بخش سادهشده تقسیم کرد:
گرماي واردشده به آب
از محيط، كاربر، پمپ و سطوح اطراف
↓
گرماي منتقلشده درون آب
از طريق جريان و اختلاط
↓
گرماي خارجشده توسط چيلر
اگر ميزان گرماي واردشده به سيستم تغيير كند، همين چيلر رفتار متفاوتي نشان خواهد داد.
اين همان دليلي است كه مقايسهٔ صرف سيستمها بر اساس اسب بخار كمپرسور گاهي گمراهكننده است.
برچسبي مانند ۰٫۳ اسب بخار، ۰٫۵ اسب بخار يا ۱ اسب بخار بخشي از سيستم تبريد را توصيف ميكند، اما تمام اطلاعات لازم دربارهٔ سرعت سرد شدن يك غوطهوری سرد كامل را به شما نميدهد.
سوال مفيدتر اين است:
اين چيلر در اين حوضچه، با اين حجم آب و در اين شرايط، چگونه عمل ميكند؟
تفاوت واضحترین بین چوب یخی ها نیز یکی از مهمترین موارد است: مقدار واقعی آبی که در حین استفاده در آنها نگهداری میشود.
آب ظرفیت گرمایی بالایی دارد. هرچه حجم آب در وان بیشتر باشد، سردکننده باید گرمای بیشتری را قبل از رسیدن به دمای هدف از آن خارج کند.
رابطهٔ اصلی این است:
گرمای قابل خارجسازی = جرم آب × گرمای ویژه × تغییر دما
دو وان را در نظر بگیرید که هر دو از دمای ۲۵ درجه سانتیگراد شروع کرده و تا دمای ۱۰ درجه سانتیگراد سرد میشوند.
وانی که حاوی ۳۰۰ لیتر آب است، تقریباً نیازمند ۵٫۲ کیلوواتساعت انرژی گرمایی است در حالت ایدهآل و نظری باید حذف شود.
وانی که حاوی ۴۵۰ لیتر نیازمند تقریباً ۷٫۸ کیلوواتساعت .
یعنی حدوداً ۵۰ درصد گرماي بیشتری برای خارج کردن صرفاً به دلیل وجود ۵۰ درصد آب بیشتر.
و این اعداد هنوز شامل گرمایی که بهطور مداوم از محیط اطراف وارد میشود، نمیشوند.
بههمین دلیل ابعاد اسمی استخر کافی نیستند.
دو محصول با اندازهی خارجی مشابه ممکن است حجم عملیاتی آب متفاوتی داشته باشند که این تفاوت بستگی به موارد زیر دارد:
هنگام مقایسه عملکرد سرمایشی، حجم واقعی آب در حال کار اهمیت بیشتری نسبت به ابعاد خارجی چاپشده روی جعبه دارد.
استخر غوطهوری سرد تنها یک ظرف نیست.
دیوارههای آن آب سرد را از محیط گرمتر جدا میکند؛ بنابراین ساختار استخر بر سرعت بازگشت گرما به آب تأثیر میگذارد.
محصولات مختلف غوطهوری سرد ممکن است از:
اما نام مواد به تنهایی کل داستان را نمیگوید.
عایقبندی مؤثر وابسته به ساختار کامل دیوار است:
دیواری با ظاهر ضخیم لزوماً دیواری با عایقبندی بالا نیست.
بههمینترتیب، دو حوضچه که هر دو «عایقبندیشده» توصیف شدهاند، پس از پر شدن با آب سرد ممکن است رفتار متفاوتی داشته باشند.
قابلاطمینانترین روش برای درک این تفاوت، انجام آزمونهای همسان (matched testing) بهجای استنباط از ویژگیهای ماده است.
حجم آب بیشترین توجه را دریافت میکند، اما شکل حوضچه همچنین معادلهٔ حرارتی را تغییر میدهد.
دو ظرف را تصور کنید که هر دو ۳۵۰ لیتر ظرفیت دارند.
یکی بلند و باریک است.
دیگری پهن و نسبتاً کمعمق است.
این دو ظرف مقدار یکسانی آب را در خود جای میدهند، اما لزوماً مساحت یکسانی از سطح آب یا دیوارهها را در برابر محیط بیرون قرار نمیدهند.
این امر بر تبادل حرارتی تأثیر میگذارد.
سطح بزرگتری از آب که در معرض محیط قرار گرفته باشد، میتواند با موارد زیر تعامل قویتری داشته باشد:
مساحت دیواره نیز میزان آب سردی که توسط ساختار استخر از محیط گرمتر جدا میشود را تغییر میدهد.
این یکی از دلایلی است که نباید فرض کرد یک استخر غوطهوری مستطیلی DWF، یک استخر غوطهوری گرد و یک استخر بلند استوانهای بهدلیل مشابه بودن ظرفیتشان عملکرد یکسانی دارند.
یک پوشش خوبطراحیشده میتواند قرارگیری در معرض عوامل محیطی را کاهش دهد و در فضای باز، بار مستقیم خورشیدی را نیز مسدود کند.
اما پوششها همچنین تبخیر و جریان هوا در سطح آب را تغییر میدهند.
بههمین دلیل، حالت «پوشش روی استخر» و «پوشش برداشتهشده از استخر» را باید بهعنوان دو شرایط آزمون متفاوت در نظر گرفت، نه اینکه فرض شود بهبودی یکسان و عمومی درصدی ایجاد میکنند.
در آزمون محصولات، ثبات نتایج از فرضیههای کلی اهمیت بیشتری دارد.
یک استخر غوطهوری سرد در خلأ آزمایشگاهی کار نمیکند.
سیستمی که در محیط داخلی با دمای ۲۰ درجه سانتیگراد آزمون میشود، در شرایط بسیار متفاوتی نسبت به همان سیستم که در محیط باز با دمای ۳۲ درجه سانتیگراد کار میکند، فعالیت دارد.
هرچه دمای آب نسبت به محیط اطراف سردتر شود، اختلاف دما که باعث انتقال حرارت مجدد به آب میشود بیشتر خواهد بود.
نصب در فضای باز متغیرهای دیگری را نیز اضافه میکند:
سرمازا نیز تحت تأثیر محیط اطراف خود قرار دارد.
بیشتر سرمازاهای قابل حمل برای استخرهای سردکننده، حرارتی را که از آب جدا شده است به هوای اطراف دفع میکنند.
اگر این جریان هوای گرم خروجی نتواند از محل خارج شود یا اگر سرمازا در شرایط محیطی بسیار گرم کار کند، سیستم تبرید آن با شرایط سختتری روبهرو خواهد بود.
بنابراین هنگام مقایسه دو ادعای مربوط به زمان سردکردن، دمای محیط هرگز نباید از اطلاعات آزمون حذف شود.
«تا ۵ درجه سانتیگراد سرد میشود» بدون اینکه بدانیم این نتیجه در کجا و تحت چه شرایطی حاصل شده، بسیار کممعناست. در کجا و تحت چه شرایطی این نتیجه بهدست آمده است.
غوطهوری سرد در فضای باز با متغیر دیگری روبهروست که آزمایشهای درونسالن اغلب آن را نادیده میگیرند: تابش خورشیدی.
ظرفی که در نور کامل خورشید قرار گرفته باشد، انرژی را مستقیماً از نور خورشید دریافت میکند.
سطح آب، دیوارههای ظرف و پوشش آن همگی بسته به مواد سازنده و ساختارشان مقداری از این انرژی را جذب میکنند.
این بدان معناست که سیستم خنککننده دیگر تنها گرمای موجود در آب را از بین نمیبرد.
بلکه همزمان با گرمایی که در طول روز بهصورت مداوم وارد میشود نیز مبارزه میکند.
بنابراین جابهجایی همین سیستم به منطقه سایهدار، بدون تغییر در خنککننده، رفتار خنککنندگی در دنیای واقعی را تغییر میدهد.
برای آزمون محصولات در فضای باز، ثبت این موارد مفید است:
در فضای باز / در سایهٔ فضای باز / در نور مستقیم خورشید
بهعنوان محیطهای کاری جداگانه.
ظرفیت سرمایش تنها زمانی مفید است که آب سردشده بهدرستی گردش کند.
در یک سیستم حلقهٔ خارجی آب معمولاً این مسیر را طی میکند:
استخر → پمپ → فیلتر → سرمایشدهنده → استخر
هر مؤلفهای در این حلقه بر جریان تأثیر میگذارد.
از جمله موارد زیر میتوان نام برد:
جریان محدود میتواند عملکرد سیستم را کاهش دهد یا تفاوت دمایی بزرگتری بین بخشهای مختلف مدار آب ایجاد کند.
در عین حال، افزایش سادهی جریان بدون محدودیت لزوماً بهتر نیست. مبدلهای حرارتی برای کار در محدودههای عملیاتی خاصی طراحی شدهاند.
بنابراین، جریان صحیح باید با توجه به طراحی واقعی چیلر و مدار آب ارزیابی شود.
حتی اگر حلقهٔ خارجی بهدرستی کار کند، جریان ضعیف آب درون استخر میتواند تفاوتهای دمایی محلی ایجاد کند.
دمای آب نزدیک ورودی بازگشتی ممکن است از دمای آب در سایر نقاط استخر پایینتر باشد.
بنابراین، سنسور دما در موقعیت نادرست میتواند سیستم را سردتر — یا گرمتر — از تجربهٔ میانگین کاربران نشان دهد.
لولهها اغلب شبیه قطعات فرعی جزئی به نظر میرسند.
این فرض اشتباه است.
افزایش طول لولهکشی منجر به:
لولههای سرد بدون عایق میتوانند نیز گرما را با محیط اطراف مبادله کنند و باعث تشکیل رطوبت شوند.
هیچکدام از این اثرات به تنهایی لزوماً مشکل بزرگی ایجاد نمیکنند.
اما در مجموع، این اثرات توضیح میدهند که چرا یک خنککننده که با حلقهای کوتاه و بهینهشده در کارخانه آزمایش شده است، ممکن است هنگام نصب در فاصلهای چند متری از استخر و با پمپ، فیلتر و چیدمان لولههای متفاوت، عملکرد متفاوتی داشته باشد.
این موضوع بهویژه زمانی اهمیت دارد که برندها یک سیستم کامل هماهنگشده را با یک خنککننده که بهصورت جداگانه فروخته میشود، مقایسه میکنند.
«زمان خنکسازی» بدون ذکر دمای اولیه بیمعناست.
خنکسازی آب از:
۱۸°س → ۱۰°س
کاملاً متفاوت از این است:
۲۸°س → ۱۰°س .
سیستم دوم گرمای بسیار بیشتری برای دفع دارد.
این امر بدیهی به نظر میرسد، اما در مقایسههای محصول، زمانهای سرمایش اغلب بدون ذکر واضح دمای اولیه آب ارائه میشوند.
همین مسئله برای دمای هدف نیز صادق است.
وقتی دمای آب بسیار پایینتر از دمای محیط اطراف میشود:
به همین دلیل، بخش پایانی آزمون کاهش دما میتواند به اندازه بخش ابتدایی آن اطلاعات ارزشمندی ارائه دهد.
سیستمی که در ابتدا به سرعت سرد میشود اما در نزدیکی دمای هدف بهطور قابل توجهی کند میشود، ممکن است رفتاری کاملاً متفاوت از سیستمی داشته باشد که برای حفظ دماهای پایین بهصورت کارآمد در طول زمان طراحی شده است.
یک چیلر باید گرما را به جایی منتقل کند.
در یک سیستم خنکشونده با هوا، این گرما از طریق کندانسور به هوای اطراف تخلیه میشود.
اگر دستگاه در موقعیتهای زیر نصب شود:
هوای گرم تخلیهشده ممکن است دوباره به سمت کندانسور برگردد.
در این صورت، چیلر مجبور است در هوایی گرمتر از هوای اتاق کار کند.
بنابراین، جریان هوای مناسب اطراف دستگاه بخشی از راهاندازی صحیح سیستم است.
این ممکن است بهجای یک مشکل مربوط به ظرف، مشکلی در مورد سردکننده باشد، اما شکل ظرف و نحوهٔ نصب آن اغلب تعیینکنندهٔ محل قرارگیری نهایی سردکننده هستند.
یک راهاندازی فشرده در خانه میتواند شرایط کاری بسیار متفاوتی نسبت به یک اتاق آزمایش باز ایجاد کند.
نمایش یک عدد روی صفحهٔ نمایش ممکن است اعتماد غلطی ایجاد کند.
آن دما در کجا اندازهگیری میشود؟
گزینههای ممکن عبارتند از:
این مقادیر اندازهگیریشده بهطور خودکار یکسان نیستند.
در طول سرمایش فعال، پیش از اینکه گردش کامل آب مخلوطسازی را انجام دهد، ممکن است تفاوتهای دمایی در اطراف سیستم وجود داشته باشد.
برای انجام آزمونهای معنادار، بهتر است عبارت زیر تعریف شود:
نوع سنسور + مکان سنسور + زمان اندازهگیری
بهجای گزارش دادن یک عدد دما بهتنهایی.
در یک سیستم غوطهوری سرد، دمایی که در حوضچه احساس میشود اهمیت بیشتری دارد تا سردترین نقطه در جایی درون مدار سرمایش.
یک آزمون سرمایش مفید لزوماً پیچیده نیست.
فقط باید شرایط مهم قابل مشاهده باقی بمانند.
به عنوان مثال:
| شرایط آزمایش | ثبت |
|---|---|
| مدل تاب | شکل و ساختار |
| حجم آب در حال کار | لیترهای واقعی پر شده |
| دمای اولیهٔ آب | درجه سانتیگراد / فارنهایت |
| دمای هدف | درجه سانتیگراد / فارنهایت |
| دمای محیط | درجه سانتیگراد / فارنهایت |
| نصب | داخل ساختمان / سایه / نور مستقیم خورشید |
| پوشش | روشن / خاموش |
| شرایط پمپ و جریان | پیکربندی تعریفشده |
| پیکربندی لولهها | قطر + طول تقریبی |
| محل نصب چیلر | فاصلهٔ تهویهٔ تعریفشده |
| اندازهگیری دما | مکان حسگر تعریفشده |
| نتیجه | زمان رسیدن به دمای هدف و عملکرد نگهداری |
اگر دو ظرف در شرایط یکسان با یک سرمایشدهندهٔ مشترک آزمایش شوند، تفاوتها بسیار آسانتر قابل درک میشوند.
بدون این جزئیات، عدد زمان سرمایش ممکن است ظاهراً دقیق به نظر برسد، در حالی که در واقع اطلاعات بسیار اندکی ارائه میدهد.
مفیدترین نتیجهگیری ساده است:
سرمایشدهنده به تنهایی عملکرد غوطهوری سرد را تعیین نمیکند.
ظرف بر موارد زیر تأثیر میگذارد:
این امر نحوه ارزیابی سیستم غوطهوری سرد را تغییر میدهد.
به جای اینکه فقط بپرسید:
«آیا این چیلر ۰٫۵ اسب بخار یا ۱ اسب بخار است؟»
سوال معنادارتری این است:
«این وان و چیلر در شرایطی که مشتری من احتمالاً از آن استفاده میکند، چگونه عمل میکنند؟»
همین امر دلیل اهمیت آزمون سیستمهای هماهنگشده است.
بهترین چیلر از نظر عملکردی در کاغذ لزوماً بهترین سیستم غوطهوری سرد نیست.
وانی، واحد خنککننده، مدار آب و محیط باید همگی بهصورت هماهنگ کار کنند.
برای برندهایی که محصولات قابل حمل غوطهوری سرد را توسعه میدهند، عملکرد خنککنندگی زمانی مفیدترین است که بهعنوان یک پیکربندی کامل تأیید شود نه بهعنوان مشخصات اجزای جداگانه.
در اوهو، توسعه غوطهوری سرد قابل حمل ممکن است شامل فرمتهای مختلف وانی، معماریهای خنککنندگی و پیکربندیهای چیلر باشد که بسته به محصول مورد نظر متغیر است.
هنگام مقایسه یا توسعه یک سیستم، مفیدترین اطلاعات اولیه عبارتند از:
این جزئیات پایهای بسیار روشنتر برای آزمایش فراهم میکنند تا صرفاً توان اسببخار.
یک غوطهوری سرد خوب، تنها یک استخر متصل به یک سرمایشدهندهٔ قوی نیست.
بلکه سیستمی حرارتی است که در آن هر مؤلفهٔ اصلی بهصورت هماهنگ با سایر اجزا در نظر گرفته شده است.
EN
