تصميم واختيار أربعة أجزاء من نظام التخزين البارد: الضاغط، والمبادل الحراري، وصمام الخانق.

1. الضاغط:

يُعدّ ضاغط التبريد أحد المعدات الرئيسية في غرف التبريد، لذا فإنّ اختياره الصحيح أمرٌ بالغ الأهمية. ترتبط قدرة التبريد لضاغط التبريد وقوة المحرك المُناسب له ارتباطًا وثيقًا بدرجة حرارة التبخر ودرجة حرارة التكثيف.

تُعدّ درجة حرارة التكثيف ودرجة حرارة التبخر من أهمّ معايير ضواغط التبريد، والتي تُعرف بظروف التبريد. بعد حساب حمل التبريد اللازم لغرفة التبريد، يُمكن اختيار وحدة الضاغط ذات سعة التبريد المناسبة.

تُعدّ ضواغط التبريد من النوع المكبسي واللولبي الأكثر استخدامًا في أنظمة التبريد الخاصة بمخازن التبريد. أما الآن، فقد أصبحت ضواغط التبريد الحلزونية الأكثر شيوعًا في أنظمة التبريد الصغيرة.

المبادئ العامة لاختيار ضواغط التبريد في غرف التبريد

1. يجب أن تكون قدرة التبريد للضاغط قادرة على تلبية أعلى متطلبات الحمل لإنتاج موسم الذروة للتخزين البارد، وعمومًا لا تستخدم وحدات.

٢. ينبغي تحديد سعة وعدد كل جهاز تبريد وفقًا لعوامل مثل سهولة ضبط الطاقة وتغير ظروف تشغيل وحدة التبريد. يُنصح باختيار ضواغط كبيرة الحجم لمخازن التبريد ذات الأحمال التبريدية العالية لتجنب زيادة عدد الأجهزة. يُعدّ اختيار عدد ضواغط التبريد المناسبة لمخازن التبريد الكبيرة أمرًا معقدًا، ويمكن إضافة ضاغطين إلى جانب ضاغطين آخرين لمخازن التبريد طويلة الأمد.

3. اختر ضاغطًا مناسبًا وفقًا لنسبة الضغط المحسوبة. بالنسبة لضواغط الفريون، استخدم ضاغطًا أحادي المرحلة إذا كانت نسبة الضغط أقل من 10، واستخدم ضاغطًا ثنائي المرحلة إذا كانت نسبة الضغط أكبر من 10.

4. عند اختيار عدة ضواغط، ينبغي مراعاة إمكانية النسخ الاحتياطي المتبادل واستبدال الأجزاء بين الوحدات بشكل شامل. يجب أن تكون طرازات الضواغط في الوحدة الواحدة من نفس السلسلة أو من نفس الطراز.

5. يجب أن تتوافق ظروف تشغيل ضاغط التبريد مع شروط التصميم الأساسية قدر الإمكان، وألا تتجاوز نطاق التشغيل المحدد من قبل الشركة المصنعة للضاغط. ومع التطور المستمر لتكنولوجيا التحكم في التبريد، تُعد وحدة الضاغط التي يتم التحكم بها بواسطة حاسوب صغير خيارًا مثاليًا.

٦- نظرًا للخصائص الهيكلية لضاغط اللولب، تتغير نسبة حجمه بتغير ظروف التشغيل، مما يجعله قادرًا على التكيف مع مختلف ظروف التشغيل. يتميز ضاغط اللولب بنسبة ضغط عالية في المرحلة الواحدة ونطاق تشغيل واسع. وفي حالة استخدام مُقتصد الطاقة، يمكن تحقيق كفاءة تشغيل أعلى.

7. نظرًا لكفاءتها التشغيلية العالية، وانخفاض مستوى الضوضاء، واستقرار أدائها، حظيت ضواغط اللولب باهتمام متزايد في السنوات الأخيرة، وأصبحت تُستخدم بشكل متزايد في مشاريع التخزين البارد الصغيرة والمتوسطة الحجم.

معدات التبادل الحراري: المكثف

يمكن تقسيم المكثف إلى مكثف مبرد بالماء، ومكثف مبرد بالهواء، ومكثف مختلط بالماء والهواء وفقًا لطريقة التبريد ووسط التكثيف.

المبادئ العامة لاختيار المكثف

1. يتم وضع المكثف العمودي خارج غرفة الآلات وهو مناسب للمناطق التي تحتوي على مصادر مياه وفيرة ولكن جودة المياه فيها رديئة أو درجة حرارة المياه مرتفعة.

2. تُستخدم مكثفات المياه في غرف النوم على نطاق واسع في أنظمة الفريون، وعادة ما يتم وضعها في غرفة الكمبيوتر، وهي مناسبة للمناطق ذات درجة حرارة المياه المنخفضة وجودة المياه الجيدة.

3. المكثفات التبخيرية مناسبة للمناطق ذات الرطوبة النسبية المنخفضة للهواء أو نقص المياه، ويجب وضعها في مكان جيد التهوية في الهواء الطلق.

4. المكثفات المبردة بالهواء مناسبة للمناطق ذات مصادر المياه المحدودة، وتستخدم على نطاق واسع في أنظمة التبريد بالفريون الصغيرة والمتوسطة الحجم.

5. يمكن لجميع أنواع المكثفات المبردة بالماء اعتماد طريقة التبريد عن طريق تدوير الماء،

6. بالنسبة للمكثفات المبردة بالماء أو المكثفات التبخيرية، يجب اختيار درجة حرارة التكثيف وفقًا للمعيار الوطني أثناء التصميم، ولكن يجب ألا تتجاوز 40 درجة مئوية.

٧. من منظور تكلفة المعدات، تُعدّ تكلفة المكثف التبخيري هي الأعلى. بالمقارنة مع مخازن التبريد الكبيرة والمتوسطة الحجم، فإنّ تكلفة الإنشاء الأولية للمكثف التبخيري وأنواع المكثفات المائية الأخرى التي تجمع بين التبريد ودوران مياه التبريد متقاربة، إلا أن المكثف التبخيري أكثر اقتصادية على المدى الطويل. ولتوفير الطاقة المائية، تُستخدم المكثفات التبخيرية بشكل أساسي في الدول المتقدمة، ولكن في المناطق ذات درجات الحرارة والرطوبة العالية، لا يكون أداء المكثفات التبخيرية مثاليًا.

بالطبع، يعتمد الاختيار النهائي للمكثف على الظروف المناخية للمنطقة وجودة المياه في المصدر المحلي. كما يرتبط أيضاً بالحمل الحراري الفعلي لمخزن التبريد ومتطلبات تصميم غرفة الحاسوب.

صمام الخانق:

تُعدّ آلية الخنق أحد المكونات الأربعة الرئيسية لنظام التبريد في غرف التبريد، وهي عنصر لا غنى عنه لتحقيق دورة التبريد بالبخار. وتتمثل وظيفتها في خفض درجة حرارة وضغط غاز التبريد في المُجمّع بعد الخنق، وفي الوقت نفسه ضبط تدفق غاز التبريد وفقًا لتغير الحمل.

بحسب طريقة الضبط المستخدمة، يمكن تقسيم آلية الخانق إلى: صمام خانق يدوي الضبط، صمام خانق بضبط مستوى السائل، آلية خانق غير قابلة للضبط، صمام تمدد إلكتروني مضبوط بنبضة إلكترونية، وصمام تمدد حراري مضبوط بتسخين البخار الفائق.

يُعد صمام التمدد الحراري أكثر أجهزة التحكم شيوعًا في أنظمة التبريد الحكومية. فهو يضبط درجة فتح الصمام وكمية سائل التبريد عن طريق قياس درجة التسخين الزائد للهواء العائد على أنبوب مخرج المبخر باستخدام حساس درجة الحرارة، ويُجري تعديلًا تلقائيًا ضمن نطاق محدد. وتتغير كمية سائل التبريد المُزوَّدة تلقائيًا مع تغير الحمل الحراري.

يمكن تقسيم صمامات التمدد إلى نوعين: نوع التوازن الداخلي ونوع التوازن الخارجي وفقًا لهيكلها.

صمام التمدد الحراري المتوازن داخلياً مناسب لأنظمة التبريد ذات قدرة المبخر المنخفضة نسبياً. وعموماً، تُستخدم صمامات التمدد المتوازنة داخلياً في أنظمة التبريد الصغيرة.

عندما يكون للمبخر فاصل سائل أو يكون خط أنابيب التبخير طويلاً وهناك العديد من الفروع في نظام التبريد مع فقدان ضغط كبير على جانبي المبخر، يتم اختيار صمام التمدد الخارجي المتوازن.

تتعدد أنواع صمامات التمدد الحراري، وتختلف قدرات التبريد باختلاف مواصفاتها ونماذجها. ويُعتمد في اختيار الصمام المناسب على حجم قدرة التبريد لنظام التبريد في المخزن البارد، ونوع غاز التبريد، وفرق الضغط قبل وبعد صمام التمدد، وحجم المبخر. ويتم اختيار الصمام بناءً على عوامل مثل انخفاض الضغط، وذلك بعد تعديل قدرة التبريد المقدرة له.

حدد نوع صمام التمدد الحراري المستخدم في نظام التبريد عن طريق حساب فقدان الضغط ودرجة حرارة التبخر. عندما يكون فقدان الضغط أقل من القيمة المحددة، يمكن اختيار صمام التمدد الداخلي، بينما يمكن اختيار صمام التمدد الخارجي عندما تكون القيمة أكبر من القيمة الموضحة في الجدول.

رابعًا، معدات التبادل الحراري - المبخر

يُعدّ المبخر أحد الأجزاء الأربعة المهمة في نظام التبريد الخاص بغرف التبريد. فهو يستخدم سائل التبريد ليتبخر تحت ضغط منخفض، ويمتص حرارة الوسط المبرد، ويحقق بذلك هدف خفض درجة حرارة هذا الوسط.

يتم تركيب المبخرات بأشكال مختلفة من وسائط التبريد، وتنقسم إلى نوعين: مبخرات لتبريد السوائل ومبخرات لتبريد الغازات.

المبخر المستخدم في التخزين البارد هو المبخر المستخدم لتبريد الغاز.

مبدأ اختيار شكل المبخر:

1. يجب تحديد اختيار المبخر بشكل شامل وفقًا لمتطلبات معالجة الأغذية والتبريد أو المتطلبات التكنولوجية الأخرى.

2. يجب أن تتوافق ظروف استخدام المبخر ومعاييره الفنية مع المتطلبات القياسية لمعدات التبريد الحالية

3. يمكن استخدام معدات تبريد الهواء في غرف التبريد، وغرف التجميد، وغرف التبريد.

٤. يمكن استخدام أنابيب العادم المصنوعة من الألومنيوم، أو أنابيب العادم العلوية، أو أنابيب العادم الجدارية، أو مبردات الهواء في غرفة التجميد لحفظ الأطعمة المجمدة. ويمكن استخدام المبرد عندما يكون الطعام مُغلفًا جيدًا. أما بالنسبة للأطعمة غير المُغلفة، فيسهل استخدام أنابيب العادم.

5. نظراً لاختلاف عمليات تجميد الطعام، يجب اختيار معدات التجميد المناسبة وفقاً للوضع الفعلي، مثل أنفاق التجميد أو رفوف التجميد الأنبوبية.

6. معدات التبريد في غرفة التعبئة والتغليف مناسبة لاستخدام مبردات الهواء عندما تكون درجة حرارة التخزين أعلى من -5 درجة مئوية، والمبخر الأنبوبي مناسب للاستخدام عندما تكون درجة حرارة التخزين أقل من -5 درجة مئوية.

7. المجمد مناسب لاستخدام أنابيب الصف العلوي الملساء.

تتميز مروحة التبريد بالعديد من المزايا، منها كفاءة عالية في تبادل الحرارة، وسهولة التركيب، وصغر حجمها، ومظهرها الأنيق، والتحكم التلقائي، وقدرتها على إزالة الجليد بشكل كامل. وهي تحظى بشعبية واسعة في العديد من مشاريع التبريد الصغيرة، والتبريد الطبي، والتبريد النباتي.