ساخت سردخانه و فناوری‌های نوین برودت

از آنجایی که چرخه تبرید یک جزء حیاتی در طراحی و ساخت سردخانه محسوب می‌شود، ارائه‌ی راهکارهای نوآورانه در این زمینه، نقش مهمی را در بهبود عملکرد دستگاه‌های کندانسینگ یونیت ایفا می‌کند. با توجه به اهمیت استفاده از فناوری‌های نو در ساخت سردخانه در این مقاله برخی از فناوری‌هایی را مرور خواهیم کرد که چهره‌ی سیکل تبرید refrigeration cycle را دگرگون کرده‌اند.

ساخت سردخانه با سرمایش مغناطیسی

استفاده از اثر میدان‌های مغناطیسی برای تولید سرما، از طریق تغییر انتروپی، از جمله راهکارهای نوین در ساخت سیستم‌های سرمایشی و ساخت سردخانه محسوب می‌شود.

سرمایش مغناطیسی برای تولید سرما از انرژی magnetocaloric یا مغناگرمایی استفاده می‌کند. منظور از سرمایش مغناطیسی، افزایش یا کاهش حرارت محیط با بر هم زدن میدان مغناطیسی است.

برای ایجاد سرمایش مغناطیسی از عنصرهای خاص طبیعی یا آلیاژهای فلزی با قابلیت‌های شیمیایی ویژه‌ای استفاده می‌شود، در واقع با قرار گرفتن این عنصرها و آلیاژها در میدان مغناطیسی است که امکان کنترل دما در این روش فراهم می‌شود.

سرمایش مغناطیسی برای تولید دماهای بسیار پایین، گزینه‌ی بسیار مناسبی محسوب می‌شود، هر چند که منعی برای استفاده از این فناوری در تولید کندانسینگ یونیت سردخانه‌های صنعتی و یخچال‌های خانگی هم وجود ندارد.

سرمایش مغناطیسی با ایجاد میدان مغناطیسی، گرمای موجود در فضا را جذب و محیط را خنک می‌کند. با غیر فعال شدن این میدان مغناطیسی، فرآیند جذب گرما متوقف شده و محیط مجددا دمای قبلی خود را باز می‌یابد.

اشاره شد که سرمایش مغناطیسی برای تولید سرمایش یا جذب گرما نیازمند اعمال میدان مغناطیسی روی عناصر خاص طبیعی است. گادولینیوم یکی از بهترین مثال‌ها از این عناصر است که با قرارگیری در میدان مغناطیسی دچار تغییر دما می‌شود.

نکته جالب در مورد گادولینیوم این مسأله است که حرارت این عنصر با قرار گرفتن در میدان مغناطیسی، بالا می‌رود و وقتی گادولینیوم را از میدان مغناطیسی خارج می‌کنیم، گرمای خود را به صورت قابل توجهی از دست می‌دهد. کاهش شدید دمای گادولینیوم، فضای مورد نظر را نیز خنک می‌کند.

با توجه به اینکه روش سرمایش مغناطیسی برای تولید سرما، در مقایسه با روش‌های متداول فعلی، انرژی کم‌تری مصرف می‌کند، دور از ذهن نیست که در آینده‌ای نه چندان دور، از این شیوه در ساخت سردخانه برای کاربری‌های مختلف، استفاده‌های فراوانی صورت بگیرد.

استفاده از دستگاه‌های ترموآکوستیکی در ساخت سردخانه

ترموآکوستیک علم تبدیل انرژی صوتی به انرژی گرمایی و تبدیل انرژی گرمایی به صوتی است. در صورتی که با چرخه‌ی تبرید و نحوه‌ی تولید برودت در این چرخه آشنا باشیم، توضیح استفاده از ترموآکوستیک در تولید سرما تقریبا ساده است. می‌دانیم که در سیکل تبرید، به عنوان چرخه‌ی تراکمی بخار، کمپرسور با تغییر فشار مبرد و متراکم کردن آن، زمینه‌ی تغییر دما و جذب حرارت را فراهم می‌کند.

در روش ترموآکوستیک نیز همین اتفاق رخ می‌دهد، تنها با این تفاوت که دیگر برای متراکم کردن ماده‌ی مبرد به کمپرسور و یا تجهیزات برودتی خاصی نیاز نخواهیم داشت و این انرژی صوتی است که با حرکت تناوبی به سمت جلو و عقب، امکان متراکم شدن بخار مبرد را فراهم می‌آورد.

بنابراین در این راهکار جدید از امواج صوتی برای تولید سرمایش استفاده می‌‌شود و در این شیوه به دلیل استفاده از قطعات متحرک کمتر، نیاز به تعمیر و نگهداری نیز کاهش می‌یابد. تولید سرمایش با استفاده از دستگاه ترموآکوستیک، برای محیط زیست نیز خطر کم‌تری دارد.

استفاده از مبرد حالت جامد در ساخت سردخانه

در این روش که تازه مراحل آغازین توسعه‌ی خود را پشت سر می‌گذارد، تلاش می‌شود تا گاز مبرد کنار گذاشته شود و دیگر نیازی به کمپرسور برای فشرده‌سازی مبردها وجود نداشته باشد.

برای درک اهمیت مبرد در حالت جامد، باید یک بار دیگر چرخه‌ی تبرید را در حالت سنتی آن مرور کنیم، در چرخه سنتی تبرید با گردش مبرد بین حالت گاز و مایع حرارت جذب و محیط خنک می‌شود، اما مشکل اینجاست که که در چرخه سنتی تبرید، از مبردهایی استفاده می‌شود که در مقایسه با دی‌اکسید کربن، به مراتب در تغییرات اقلیمی و آب و هوایی، نقش پر‌رنگ‌تری ایفا می‌کنند.

حال اگر این امکان فراهم شود تا از مبردی استفاده کرد که به جای حالت مایع و گاز، در وضعیت جامد نیز در دسترس باشد، دیگر خطر نشت مبرد در حالت گاز به محیط‌زیست از میان خواهد رفت، ساخت سردخانه دیگر با دغدغه‌های زیست‌محیطی همراه نخواهد بود.

در این روش از فرآیندی موسوم به اثر باروکالریک، استفاده می‌شود، مواد جامدی که از حالت بالروکالریک برخوردارند، دارای زنجیره‌های مولکولی بلند، اما انعطاف‌پذیری‌اند. این طولانی بودن و انعطاف‌پذیری سبب می‌شود که ساختار مولکولی این مواد، سست و نامنظم باشد.

هر زمان ساختار مولکولی مواد باروکاریک تحت فشار قرار بگیرند، سفت‌تر و منظم‌تر می‌شوند و گرما آزاد می‌کنند، از سوی دیگر، با آزاد شدن فشار از روی این مواد، گرما دوباره توسط ماده جذب می‌شود و بدین ترتیب، سیکل تبرید در چرخه‌ای کامل می‌شود که مبرد آن، مبرد حالت جامد بوده است.

ساخت سردخانه با سرمایش تبخیری   

در این راهکار جدید از آب یونیزه برای افزایش اثر سرمایش تبخیری استفاده می‌شود. فرآیند یونیزاسیون می تواند اثر سرمایشی را بهبود بخشد و در عین حال مزایای ضد باکتریایی و تصفیه هوا را نیز در اختیار کاربران قرار دهد.

استفاده از تغییر فاز دهنده‌ها در ساخت سردخانه

مواد تغییر فاز دهنده (PCM) :PCM ها انرژی حرارتی را در طول فرآیند ذوب و انجماد جذب و آزاد می‌کنند. در واقع در این روش به جای جذب حرارت از محیط، این ماده‌ی تغییر فازدهنده است که ضمن تغییر حالت از مایع به جامد، حرارت و گرمای موجود در فضا را کاملا به خود جذب می‌کند.

به عبارت دیگر، در این شیوه، ماده تغییر فازدهنده، به منبع سردی عمل می‌کند که فرآیند جذب گرما از محیط مورد نظر را ممکن می‎سازد.

هوش مصنوعی و آینده‌ی صنعت تبرید

محققان همچنین در حال بررسی کاربردهای هوش مصنوعی در بهینه‌سازی کارایی و عملکرد سیستم‌های برودتی‌اند. از سیستم‌های کنترلی مجهز به هوش مصنوعی گرفته ​​که قادر باشند در لحظه به نوسانات جریان الکتریکی پاسخ ‌دهند تا استفاده از این قابلیت پر کاربرد برای نگهداری، عیب‌یابی و تعمیر قطعاتی که دچار مشکل‌اند.

به نظر می‌رسد، با توسعه‌ی روزافزون هوش مصنوعی و استفاده از قابلیت‌های این نوآوری جدید، در آینده‌ی نزدیک شاهد تحولات شگرفی در طراحی تولید تجهیزات مختلف برودتی از جمله ساخت سردخانه باشیم.

ساخت سردخانه‌های سازگار با محیط‌ زیست

چرخه تبرید در حالت سنتی، در حالی که برای تولید سرمایش موثر است، اثرات زیست محیطی قابل توجهی را به همراه دارد. مبردهایی که معمولاً در سیستم‌های برودتی نظیر کندانسینگ یونیت یا چیلر استفاده می‌شوند (کلروفلوئوروکربن‌ها (CFC)  و هیدروفلوئوروکربن‌ها (HFC)) گازهایی با اثرات گلخانه‌ای قابل توجه‌اند.

انتشار این دسته از مبردها در جو، به طور قابل توجهی در گرمایش زمین نقش خواهد داشت. علاوه بر این، تأمین انرژی مورد نیاز برای فعالیت اجزای کندانسینگ یونیت مانند کمپرسور و اواپراتور از منابع تجدید ناپذیر حاصل می‌شود که انتشار کربن را نیز تشدید می‌کند.

مبردهای کلروفلوئوروکربن‌ها (CFC) و هیدروفلوئوروکربن‌ها (HFC) در صورت انتشار در جو، در مقایسه با دی‌اکسید کربن، اثرات به مراتب مخرب‌تری بر محیط‌زیست دارد، اما مبردهای جایگزینی نیز وجود دارند که در مقایسه با مبردهای کلروفلوئوروکربن‌ یا هیدروفلوئوروکربن‌ سازگاری بیشتری با محیط زیست دارند.

مبردهای طبیعی: موادی مانند آمونیاک، دی اکسید کربن و هیدروکربن‌ها نسبت به مبردهای سنتی اثرات زیست محیطی بسیار کمتری دارند.

تبرید مغناطیسی: همانطور که پیش‌تر نیز توضیح دادیم، تبرید مغناطیسی یک فناوری نوظهور با استفاده از اثر میدان‌های مغناطیسی است که برای تکمیل چرخه سرمایش به گازهای مبرد نیاز ندارد.

استفاده از سرمایش جذبی در ساخت سردخانه: در این روش از گرما به جای برق به عنوان منبع انرژی اولیه استفاده می‌کنند که می‌تواند از منابع تجدیدپذیری مانند انرژی خورشیدی به دست آید.

بهبود کیفیت ساخت سردخانه: بهبود کیفیت عایق‌های استفاده شده و طراحی و ساخت سردخانه متناسب با شرایط اقلیمی ناحیه‌ی جغرافیایی مورد نظر، از دیگر عواملی است که مصرف انرژی و به تبع آن تولید دی‌اکسید کربن را توسط کندانسینگ یونیت‌های سردخانه کاهش می‌دهد.

آسه همگام با فناوری‌های روز و دوستدار همیشگی محیط‌ زیست

گروه تولیدی و بازرگانی آسه در قالب واحد تحقیق و توسعه، همواره تلاش داشته است تا حداقل یک گام از تحولات جاری در صنعت تبرید، جلوتر بایستد و همیشه در تولید محصولات خود از کویل، کندانسور و اواپراتور گرفته تا کندانسینگ یونیت و رک‌های چند کمپرسوری، با به کارگیری آخرین فناوری‌های روز، ترسیم‌کننده‌ی افق‌های نوینی باشد که به بهترین نحو نیازهای برودتی کشور و منطقه را پاسخ دهند.

برای آگاهی از جدیدترین محصولات گروه آسه مانند کندانسور های V type و انواع گازهای مبرد تأمینی توسط این گروه تولیدی و بازرگانی با واحد فروش این گروه تماس بگیرید.