کولر گازی، با تبدیل گاز به مایع و سپس مایع به گاز تولید سرما می‌کند؛ درواقع گرما را می‌گیرد. کولر گازی را ویلیس کریر در سال ۱۹۰۲ میلادی اختراع کرد.
تهویه مطبوع شاخه‌ای از تأسیسات در مهندسی مکانیک می‌باشد که با توجه به عملکرد و کاربری سیستم‌های مختلف در این زمینه، دارای تنوع بالایی می‌باشد که کولر گازی یکی از این سیستم‌ها می‌باشد و امروزه دارای طرفداران زیادی می‌باشد
کولرهای گازی معمولاً در چند مدل ساخته می‌شوند:
- کولرهای یک تکه یا پنجره‌ای
- کولرهای دو تکه (اسپلیت)
- کولرهای پرتابل (قابل حمل)
- کولرهای ایستاده
- کولرهای سقفی یا کاستی
- کولرهای داکتی یا کانالی
- کولرهای چند شعبه یا مولتی
کولرهای دو تکه
کولرهای دوتکه یا اسپلیت‌ها از دو واحد مجزا ساخته می‌شوند، یونیت خارجی شامل کمپرسور و کندانسور است که در خارج از ساختمان نصب می‌گردد و یونیت داخلی که واحد تبخیر (اواپراتور) در آن جای دارد در داخل ساختمان جای می‌گیرد. یونیت خارجی و یونیت یا پنل داخلی توسط دولولهٔ مسی یا آلومینیومی به همدیگر مرتبط هستند. لولهٔ باریکتر گاز سرد را از یونیت بالا به یونیت داخلی منتقل می‌کند و لوله ضخیمتر کار خروج وانتقال گاز گرم را به یونیت و کمپرسور بالا به عهده دارد. این کولرها معمولاً دارای دستگاه کنترل از راه دور هستند.
این نوع کولرها شامل دو مدل معمولی و اینورتر می‌شوند که در مدل اینورتر تا حداکثر شصت درصد (البته در شرایط ایدئال) از مصرف انرژی را نسبت به مدل معمولی کاهش می‌دهد.
نحوه تشخیص کولر اینورتر (inverter) از کولر معمولی چیست؟
نسل جدید کولرهای گازی یا اسپلیت‌ها، کولرهای اینورتر می‌باشد، که ممکن است مردم به کولرهای گازی اینورتر کولرهای گازی کم مصرف نیز بگویند. اینورتر یا مبدل برق دستگاه الکترونیکی است که جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل می‌کند. جریان متناوب تبدیل شده می‌توانند بر اساس نیاز در هر ولتاژ و فرکانسی باشد که بوسیله ترانسفورماتورهای مناسب و مدارها کنترل می‌شود. تحقیقات دایکین (بروشور FTK-1115-B) بر روی صرفه جویی انرژی در طول یک سال بین یک اینورتر ۱.۵ HP و یک غیراینورتر ۱.۵ HP نشان داد که کولر اینورتر باعث صرفه جویی معنی دار در مصرف برق می شود. کولرها در اتاقی به اندازۀ ۵/۱۶ متر مربع، دمای تنظیم شدۀ ۲۵ درجه سانتی گراد، سرعت فن بالا و دمای بیرون ۳۳ درجه سانتی گراد آزمایش شدند.
کولرهای کم مصرف نسل جدید دو تفاوت اصلی با کولرهای قدیمی دارند که با همین تفاوت توانسته‌اند مشکلات مصرف برق را تا حد قابل قبولی کم کنند.
- گاز مصرفی در این کولرها گاز R410a بوده که بسیار سردتر از گازهای R22 که در کولرهای قدیمی مورد استفاده قرار می گرفت است.دمای جوشش گاز R410a منفی ۵۲ درجه سانتی گراد است و این در حالی است که دمای جوشش گاز R22 منفی ۴۱ درجه سانتی‌گراد بوده که این تفاوت در سیستم های تهویه مطبوع بسیار قابل‌توجه و نقش مهمی در تولید سرما در بازه زمانی کمتر خواهد داشت.
- ساختار کمپرسور یا همان قلب تپنده سیستم تهویه مطبوع یا کولر گازی های قدیمی به نحوی است که بعد از هم‌دما شدن محیط با دمایی که شما برای کولر گازی تنظیم کرده‌اید موتور یا کمپرسور کولر گازی کاملاً خاموش و منتظر خواهد ماند تا دوباره از طریق فرمان مادربرد به کار گیری شود که همین استارت مجدد باعث مصرف جریان بالایی از برق است.
اما در کولرهای اینورتر با توجه به کمپرسور و قطعات و مدارات فرمانی که در آن کار برده شده است سیستم به نوعی طراحی شده که کمپرسور هیچ‌گاه کاملاً از مدار خارج نمی‌شود تا برای روشن شدن دوباره جریان بالایی بخواهد بلکه دور حرکتی یا قدرت موتور به حداقل خود خواهد رسید تا برای خنک کردن مجدد محیط نیاز به جریان بالایی برای استارت نباشد.
کولر گازی پرتابل یا قابل حمل، در ظرفیت‌های پایین ساخته می‌شود و دارای حالت گرمایش نیز هست. این مدل کولر گازی دارای ریموت کنترل است و به دلیل شکل آن، برای فضاهای کوچک اجاره‌ای یا استفاده موقت استفاده می‌شود. تمام بخش‌های مختلف کولر گازی از جمله کندانسور، اواپراتور و… در یک مجموعه جا گرفته‌اند و در حالت سرمایش، گرمای موتور از طریق لوله خرطومی پشت دستگاه به بیرون انتقال پیدا می‌کند. در نتیجه، این لوله خرطومی باید به پنجره یا منفذی که هوا را به بیرون انتقال می‌دهد وصل گردد. در غیر این صورت، گرمای خارج شده از هوا دوباره از طریق همین لوله خرطومی به فضا برمی گردد و کار تهویه و سرمایش به درستی انجام نمی‌شود. اما در حالت گرمایش، نیازی به این کار نیست.
گرمایش در این نوع کولر گازی از طریق هیتر انجام می‌شود که زیاد مقرون به صرفه نیست. اما امکان استفاده از این حالت در کولر گازی پرتابل در نظر گرفته شده‌است.
کولر گازی ایستاده
کولر گازی ایستاده بر خلاف پرتابل دو تکه است به این معنی دارای واحد خارجی و داخلی می‌باشند. پنل داخلی آنها در داخل قرار می‌گیرد باید توجه داشت که پنل داخلی را نمی‌توان مانند پرتابل حمل و جابجا کرد اما پنل خارجی باید در فضای بیرون نصب گردد.
کولر گازی ایستاده در ظرفیت‌های بالا حدوداً تا ۹۶۰۰۰۰ بی تی یو تولید می‌شوند به همین علت در سالن‌های وسیع و بسیار بزرگ مناسب می‌باشد و استفاده می‌گردد.
کولرگازی ایستاده مصرف انرژی پایینی دارند و همچنین قدرت رطوبت زدایی بالای دارند.
کولرگازی پنجره ای
کولرگازی پنجره‌ای شامل کندانسوری است که در انتهای این اتاقک و به سمت بیرون است و یک فن کندانسور در پشت آن است که هوا از طریق آن دمیده می‌شود و به حذف گرما از کندنسورکمک می‌کند. این کولر گازی‌ها به دلیل نداشتن ریموت کنترل و نداشتن حالت گرمایش، کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. کولر گازی پنجره‌ای دارای ایراداتی است.
از معایب این نوع کولر گازی، مصرف بالای برق و ایجاد سر و صدای زیاد است.
چگونگی سرماسازی
داخل یونیت خارجی دستگاه یک کمپرسور گاز و یک کندانسور و یک فن خنک‌کننده کندانسور می‌باشد که عملکرد آن همانند یخچال و فریزر می‌باشد. بدین صورت که کمپرسور گاز را کمپرس کرده و راهی کندانسور و سپس از طریق لوله‌های رابط به یونیت داخلی می‌رساند که داخل لوله‌های مویین این گاز متراکم می‌شود و باعث می‌شود گاز از حالت فشرده خارج شود و در کوئل (اواپراتور) گردش نماید. گازی که در کوئل می‌چرخد، در حال جوشیدن است که گرمای مورد نیاز خود برای جوشش را از مولکولهای هوای گرمی که به فین‌های کوئل برخورد می‌کند بدست می‌آورد، بنابراین مولکولهای هوا سرد شده و سبب کاهش دمای محیط می‌شود، سیکل حرکت هوای محیط که به صورت بسته انجام می‌شود به عهده فن (blower) می‌باشد.
مقایسه با کولر آبی
تفاوت کولرهای آبی و گازی در چیست؟ کولرهای آبی با تبخیر رطوبت و تبدیل گرمای محسوس محیط به گرمای نهان، دمای محیط را کاهش می‌دهند ولی اساس کار کولر گازی به این صورت است که، وجود مبرد با دمای پایین در لوله‌های اواپراتور (یونیت داخلی) و مکش هوای گرم محیط بوسیله فن و گذر این هوا از بین لوله‌های اواپراتور سبب سرمایش هوای محیط می‌شود و گرمای دفع شدهٔ محیط توسط مبرد جذب شده و این گرما طی سیکلی از کندانسور به محیط خارج دفع می‌شود.
طبق پیش‌بینی‌ها گفته شده متأسفانه در اکثر شهرهای کشور ما در ۱۰ الی ۲۰ سال آینده دچار بحران شدید کم‌آبی خواهند شد. مسلماً این بحران یکی از سخت‌ترین دوران‌های زندگی در این کشور را رقم خواهد زد زیرا نه تنها هزینه تصفیه و انتقال آب بسیار زیاد است، بلکه مناطق مرکزی ایران از هر طرف با منابع آب فاصله زیادی دارند.
هر کولر آبی بسته به ظرفیت آن به طور متوسط بین ۳۰ تا ۴۵ لیتر آب در ساعت مصرف می‌کند (یعنی در شبانه‌روز مقداری تقریباً معادل ۷۰۰ لیتر). به بیانی ساده، واحدی مسکونی با مساحت ۱۵۰ تا ۱۷۰ متر با کولر ۷۰۰۰ CFM تقریباً ۸۰۰ لیتر آب را در طی شبانه‌روز تبخیر می‌کند. به همین علت است که کولرهای گازی امروزه طرفداران زیادی پیدا کرده‌اند. کولر گازی در صنعت تهویه و تبرید از جایگاه خاصی برخوردار است. زیرا:
- به سرعت از گرمای محیط می‌کاهد و در واقع تهویه مطبوع را حاصل می‌کند، زیرا هم رطوبت، هم دما را کاهش می‌دهد و هم با داشتن فیلتر ذرات معلق در هوا را با فیلتر خود از هوای اتاق جدا می‌کند.
- برخلاف کولرهای آبی، رطوبت را افزایش نمی‌دهد. یعنی تهویه مطبوع را حاصل نمی‌کند. کولر گازی از این جهت برای محیط‌های شرجی بسیار مناسب است.
- مصرف انرژی کولر گازی بیشتر از کولر آبی است.
- کولر گازی در واقع یک موتور گرمایی هست که گرما را از محیط سرد به محیط گرمتر یا بیرون انتقال می‌دهد؛ ولی کولر ابی یا کولر تبخیری گرمای محیط را به آب که مجبور به تبخیر می‌شود در کابین کولر انتقال می‌دهد.
- در محیطی که کولر گازی نصب می‌شود مکان باید ایزوله باشد با محیط بیرون؛ ولی در کولر ابی محیط ایزوله معنا ندارد چون کولر ابی باید در محیط بیرون نصب باشد.
- چرخه انتقال گرما در برخی کولرهای گازی می‌تواند معکوس شود و از آن می‌توان بعنوان بخاری نیز استفاده کرد؛ ولی در کولر ابی این امکان وجود ندارد.
سیستم اسپلیت
اسپلیت (Split) نوعی کولر گازی است که هوای گرم خانه را گرفته و به حالت خنک به داخل برمی گرداند این کار تا جایی اتفاق می افتد که ترموستات به دمای دلخواه برسد. کولر در واقع همانند یخچالی است که محفظه عایق ندارد. مایع مبرد مانند فرئون گرما را گرفته بخار می شود و محیط را خنک می کند. در کولرها دستگاهی که مبرد را بخار می کند همانند یخچال است.
واحدهای تهویه هوا، پیاده سازی یک سیستم سرمایش کامل در فضای کوچک است. اجزای تشکیل دهنده این سیستم شامل:
کمپرسور
شیر انبساط
کویل گرم و سرد
۲ فن
واحد کنترل
فن هوا را به درون کویل ها می دمد تا فضای اتاق را گرم یا سرد کند.در سیستم اسپلیت، همان طور که در شکل دیده می شود بخش سرد و گرم از یکدیگر مجزاست.
بخش سرمایش شامل شیر انبساط و کویل سرد، که معمولا در کنترل کننده هوا قرار می گیرد. کنترل کننده هوا ، هوا را به دورن کویل ها دمیده و توسط کانال ها دراتاق منتشر می کند.
سمت گرمایش به عنوان واحد تغلیظ در خارج از ساختمان قرار دارد. این واحد متشکل از یک سیم پیچ مارپیچی طولانی استوانه ای شکل است. در کنار کویل ها، فن جهت دمیدن هوا به همراه کمپرسور قرار دارد. این روش در طول سال ها کاربرد داشته، به دلیل هزینه کم و صدای کم آن در محیط داخل. این همان سیستمی است که در کولر های گازی نیز از آن بهره می جویند.
در انبارها، مراکز خرید، ادارات بزرگ، سالن های همایش، سیستم های تهویه مطبوع حجم زیادی اشغال می کنند از این رو در پشت بام ها نصب می شوند. در روش دیگر، ممکن است تعدادی واحد کوچک در پشت بام وجود داشته باشد که هر یک به بخشی از سیستم سرمایش واحد های ساختمان مرتبط باشند.
