Automatyka w elementach urządzeń chłodniczych - pompy ciepła

Podstawą działania każdego urządzenia, bez względu na to, czy jest to urządzenie grzewcze, czy też chłodnicze, jest zbiór powiązanych ze sobą elementów, które tworzą zwartą konstrukcję. Tworzące całość elementy wpływają na pracę innych składników budowy urządzenia. Awaria choćby jednego ze składników może doprowadzić do poważnej awarii całego urządzenia, a nawet instalacji, do której dany sprzęt jest podłączony.

Jednym z podstawowych elementów urządzeń chłodniczych jest pompa ciepła, bez której działanie instalacji chłodniczych jest właściwie niemożliwe. Pompa ciepła jest w zasadzie osobną maszyną, której zadaniem jest wymuszanie przepływu ciepła z obszarów o niższych temperaturach do obszarów o wyższych wartościach temperatur. Proces ten może zachodzić w przypadku, gdy do pompy dostarczona zostanie energia - mechaniczna bądź cieplna - płynąca z zewnątrz.

Rodzaj potrzebnej energii jest zależny od tego, czy mamy do czynienia z pompami sprężarkowymi czy absorpcyjnymi. Te pierwsze wymagają energii mechanicznej, te drugie - cieplnej.

W przypadku pomp sprężarkowych, mamy do czynienia z procesem, w którym wykorzystywany jest odpowiedni czynnik chłodniczy. Sprężarkowe pompy ciepła realizują obieg termodynamiczny, zwany także obiegiem Lindego. Ciepło jest pobierane przez czynnik termodynamiczny, zwany także czynnikiem pośrednim, czynnikiem chłodniczym czy medium chłodzącym. Może być nim na przykład freon, amoniak lub sprężony dwutlenek węgla.

Ów czynnik chłodniczy trafia do parownika, umieszczonego w dolnej części urządzenia chłodniczego. Tam czynnik odparowuje, a następnie trafia do sprężarki, gdzie następuje wzrost energii wewnętrznej oraz temperatury czynnika. Kolejny etap dokonuje się w skraplaczu, który z kolei oddaje ciepło, poprzez skraplanie się. Urządzenia chłodnicze mają różnorodne zastosowania - od domowych chłodziarek aż po zaawansowane urządzenia chłodnicze, wykorzystywane w przemyśle spożywczym czy farmaceutycznym.

Coraz więcej nowoczesnych urządzeń chłodniczych opiera się na wykorzystaniu osiągnięć automatyki. W tym względzie następuje stopniowe odchodzenie od manualnej obsługi urządzeń, na rzecz tej - niemal w pełni - zautomatyzowanej.

Dokonania automatyki są wykorzystywane przy projektowaniu nowoczesnych wersji urządzeń chłodniczych, w których coraz częstszym elementem wyposażenia są panele sterujące. Automatyka pozwala na maksymalne ograniczenie udziału człowieka, poprzez zautomatyzowanie procesu pracy.

W ten sposób, człowiek nie musi stale obsługiwać urządzenia, włączać i wyłączać go, śledzić jego pracę i kontrolować prawidłowość przebiegu wszelkich procesów. Nie trzeba też kontrolować poboru czynnika chłodniczego, co jest szczególnie istotne w przypadku urządzeń chłodniczych, chłodzonych amoniakiem. Dlaczego to właśnie w kontekście chłodzenia amoniakiem bezpieczeństwo jest tak istotne.

Dzieje się tak dlatego, że amoniak jest czynnikiem toksycznym i wybuchowym. W wielu urządzeniach musi występować w dużym natężeniu, co podnosi poziom zagrożenia.

Amoniak musi być przechowywany w urządzeniach szczelnych. Nawet najmniejsza awaria może doprowadzić do powstania rozszczelnień, które umożliwią wyciek amoniaku. W przeciwdziałaniu takiemu zagrożeniu pomagają zautomatyzowane systemy bezpieczeństwa, które reagują na każdą, nawet najmniejszą, zmianę w funkcjonowaniu urządzenia.