به طور کلی اواپراتورهای مورد استفاده در بیشتر سیستم های سرمایشی را می توان به دو دسته آبی و هوایی تقسیم کرد.
همان طور که از نام این دو مشخص است، جریان مبرد عبوری از داخل اواپراتور در اواپراتورهای آبی، آب را خنک می کند (مانند چیلرها) و در اواپراتورهای هوایی هوا را. اواپراتورهای هوایی در کولرهای گازی، یخچال ها و سردخانه ها مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از مشکلات اواپراتورهای هوایی ایجاد برفک است.
البته این مشکل مختص اواپراتورهایی است که در دمای زیر صفر کار می کنند، مااند یخچال ها، فریزرها و سردخانه های زیر صفر. در این اواپراتورها هنگامی که دمای سطح کویل به زیر صفر و کوچکتر از دمای نقطه شبنم هوا می رسد، رطوبت هوا بر روی کویل های اواپراتور به شکل یخ در می آید که به آن اصطلاحاً برفک (Frost) گفته می شود.
معایب ایجاد برفک
برفک از دو نظر در کار اواپراتور اختلال ایجاد می کند. اول این که لایه برفک ایجاد شده روی کویل به صورت عایق حرارتی عمل کرده و مانع انتقال حرارت از هوا به مبرد داخل کویل می شود.
دومین مورد نیز آن است که برفک مسیر عبور هوا از روی کویل های اواپراتور را مسدود کرده و موجب کاهش جریان هوای عبوری از روی کویل می شود. هر دو این موارد نرخ انتقال حرارت از هوای اطراف به مبرد داخل کویل را کاهش داده و عملکرد اواپراتور را تضعیف می کند.
به همین دلیل، در سیستم های سرمایشی با اواپراتور زیر صفر، از روش های مختلف برفک زدایی یا دیفراست (Defrost) استفاده می شود.
به طور کلی روش های مختلف برفک زدایی را می توان به دو دسته دستی و اتوماتیک تقسیم کرد:
برفک زدایی دستی (Manual Defrost)
روش برفک زدایی دستی، قدیمی ترین و ساده ترین روش برفک زدایی است که هنوز در برخی از یخچال های تجاری کاربرد دارد. در این روش سیستم سرمایشی خاموش شده، محصولات از یخچال خارج می شوند و درها باز نگه داشته می شوند تا برفک به طور طبیعی ذوب شود.
گرچه استفاده از این روش قیمت تمام شده یخچال را کاهش می دهد، نیاز به صرف زمان و تلاش بیشتری برای انجام عملیات دیفراست دارد.
برفک زدایی اتوماتیک (Automatic Defrost)
در برفک زدایی اتوماتیک یا خودکار، عملیات برفک زدایی بدون نیاز به دخالت کاربر، به طور خودکار و در سیکل های مشخص انجام می شود. مهم ترین روش های برفک زدایی خودکار عبارتند از:
1- توقف سیکل تبرید
در این روش هنگامی که برفک بر روی کویل اواپراتور تشکیل شود، کمپرسور سیستم تبرید به طور خودکار خاموش شده و سیکل تبرید متوقف می شود. بدین ترتیب دمای مبرد داخل اواپراتور به تدریج افزایش می یابد و برفک تشکیل شده روی کویل اواپراتور ذوب می شود.
روش قطع سیکل تبرید ساده ترین روش برفک زدایی خودکار است و در سیستم های سرمایشی کوچک مانند یخچال های خانگی کاربرد دارد.
یکی از مزایای این روش آن است که در هنگام برفک زدایی نیز فرآیند سرمایش تا حدی ادامه پیدا می کند، چرا که فن اواپراتور هوا را بر روی لایه برفک در حال ذوب روی کویل می دمد. اما روش قطع سیکل تبرید به دلیل طولانی بودن فرآیند ذوب برفک، معمولاً در سیستم های سرمایشی بزرگ قابل استفاده نیست.
2- پاشش آب گرم
در این روش، برای ذوب کردن لایه برفک شکل گرفته روی کویل های اواپراتور، آب گرم بر روی آن اسپری می شود. سپس آب مورد استفاده مجدداً جمع آوری شده، به وسیله یک هیتر برقی گرم شده و دوباره بر روی کویل پاشیده می شود.
در مدت عملیات برفک زدایی یا دیفراست، کمپرسور خاموش شده و هیتر برقی روشن می شود. روشش پاشش آب گرم بیشتر در اواپراتورهای بزرگ و برای سردخانه های واکین (Walk-In) کاربرد دارد.
3- بای پس گاز داغ
در روش برفک زدایی با گاز داغ، از گاز مبرد خروجی کمپرسور برای برفک زدایی استفاده می شود. برای این منظور، یک لوله مستقیماً از خروجی کمپرسور به ورودی اواپراتور کشیده می شود.
این خط لوله کندانسور را دور می زند و به همین دلیل خط بای پس گاز داغ نامیده می شود. جریان در خط گاز داغ توسط یک شیر برقی کنترل می شود. هنگام عملیات برفک زدایی، شیر برقی مسیر گاز را باز می کند و بخشی از گاز داغ خروجی کمپرسور مستقیماً وارد اواپراتور می شود.
بدین ترتیب، دمای کویل اواپراتور از داخل افزایش یافته و برفک تشکیل شده روی سطح خارجی آن ذوب می شود. بنابراین در این روش برفک زدایی، نیازی به منبع گرمای خارجی برای تأمین حرارت مورد نیاز برفک زدایی وجود ندارد.
لازم به ذکر است که روش برفک زدایی با گاز داغ در انواع مختلفی اجرا می شود که در برخی جزئیات با یکدیگر متفاوت هستند، ولی اساس همه آن ها مطابق روش ذکر شده در بالا است.
4- کویل الکتریکی
در این روش، ازکویل یا المنت های گرمایشی برقی برای برفک زدایی استفاده می شود. این المنت ها بر روی کویل اواپراتور نصب می شوند و هنگام عملیات دیفراست روشن می شوند.
یکی از معایب این روش آن است که تنها حدود 30% از حرارت تولید شده توسط المنت های گرمایشی صرف برفک زدایی می شود و نزدیک به 70% از حرارت به هوای داخل یخچال یا سردخانه منتقل می شود، که باید به عنوان بار اضافی سرمایشی برای سیستم تبرید در نظر گرفته شود.
5- منابع گرمایی خارجی
این مورد خود شامل مجموعه ای از روش های برفک زدایی است که در آن ها از یک سیال ثانویه مانند گلیکول استفاده می شود تا حرارت را از یک منبع حرارتی خارجی به کویل اواپراتور منتقل کند.
منبع حرارتی می تواند بخار، برق و … باشد. سیال ثانویه پس از گرم شدن از درون یک لوله که داخل اواپراتور تعبیه می شود عبور کرده و حرارت خود را از دست می دهد. بدین ترتیب یک برفک زدایی سریع با حداقل اتلاف حرارت حاصل می شود. این روش بیشتر برای اواپراتورهای بزرگ دما-پایین مانند فریزرهای واکین قابل استفاده است.
جمع بندی
یکی از مشکلات اواپراتورهای هوایی زیر صفر ایجاد برفک در آن ها است که موجب اختلال در عملکرد اواپراتور و کاهش ظرفیت سرمایشی آن می شود. برفک هنگامی ایجاد می شود که رطوبت موجود در هوا به شکل یخ بر روی کویل اواپراتور در می آید.
بنابراین برای برفک زدایی باید کویل به نحوی گرم شود تا برفک ایجاد شده روی آن ذوب شود. برفک زدایی به طور کلی به دو روش دستی و اتوماتیک انجام می شود. در روش دستی، سیستم تبرید خاموش شده و درهای یخچال باز نگه داشته می شوند تا برفک به طور طبیعی ذوب شود.
مهم ترین روش های برفک زدایی خودکار عبارتند از: توقف سیکل تبرید، پاشش آب گرم، بای پس گاز داغ، کویل الکتریکی و منابع گرمایی خارجی.