מערכת קירור

כיצד עובדת מערכת הקירור בחדרי הקירור

למעשה כמעט בכל מקום בוא נעשה שימוש במערכת הגורמת להורדת טמפרטורה עקרון הפעולה הוא דומה. מערכות מיזוג אוויר, מקררים ביתיים, מקררים תעשייתיים, מזגן הרכב, מקפיאים למיניהם, וגם חדרי קירור (שהם למעשה מקררי ענק) פועלים על עקרון פיזיקאלי זהה, מפל טמפרטורה המתרחש בעת שמניחים לגז דחוס להתפשט. מי שאינם מכירים את האופן בו פועלות מערכות קירור כאלה יוכלו לקבל מושג טוב מן התיאור הכללי שערכנו עבורכם.

התחממות בעת הדחיסה, נפילת הטמפרטורה עם הנפילה בלחץ

כאשר דוחסים גז, דהינו נעזרים במדחס כדי להכניס כמות גדולה של גז לתוך מיכל קטן, הטמפרטורה של הגז עולה. זאת משום שמולקולות הגז, המצויות בתנועה, פוגעות יותר זו בזו, ככל שהחיכוך גדול יותר כך עולה הטמפרטורה. תופעה הפוכה מתרחשת כאשר מניחים לגז לשוב ולהתפשט, שחרור הלחץ מביא עימו ירידה בטמפרטורה עד כדי נפילתה אל מתחת לאפס מעלות צלזיוס. ניתן אפילו להשיג טמפרטורות נמוכות מאוד, עד עשרות מעלות מתחת לאפס.

פיזור החום בחוץ ושמירת הקור בפנים

כדי לנצל את התופעה הנ"ל על ולהשיג טמפרטורה נמוכה בתוך חדרי קירור, דחיסת הגז מבוצעת מחוץ לחלל המבודד בעוד התפשטות הגז מתרחשת בתוך חדר הקירור. המדחס מוצב מחוץ לחדר הקירור, הוא מונע באמצעות מנוע חשמלי (בעל הספק מתאים לפי גודל מערכת הקירור) והחום הנוצר בעת דחיסת הגז (כמו גם החום של המנוע הנושא בעומס) יכול להתפזר בחופשיות באזור שמחוץ לחדר הקירור. בדרך כלל נעשה שימוש במאוורר חשמלי ובמקרן (רדיאטור) כדי לסייע בסילוק החום.
הגז שנדחס מאוחסן במיכל עגול (הצורה העגולה מקנה למיכל הצבירה חוסן) ממנו מובילים צינורות התפשטות אל החלל אותו מקררים. שחרור לחץ הגז נעשה באופן מבוקר, שחרור מהיר יותר יגרום למפל טמפרטורה רב יותר. הגז המתפשט בצינורות גורם להתקררותם, הצינורות שמתקררים גורמים לנפילת הטמפרטורה באזור סביבם, לעיתים קרובות נעשה שימוש במאוורר/מאווררים כדי לפזר את הקור באופן אחיד בחלל חדר הקירור.

משאבת חום

לעיתים מכנים מערכת לסילוק חום מחלל מסוים והורדת הטמפרטורה בו בשם "משאבת חום". כינוי זה נגזר מאופן הפעולה שכן ככל ששומרים על הטמפרטורה בתוך חדר הקירור נמוכה כך נפלט חום ממערכת דחיסת הגז שמחוצה לו. יוצא איפה שיש מעיין החלפה, הטמפרטורה בתוך חדר הקירור מגיעה לרמה הרצויה ואז נשמרת בה בעוד המדחס והמקרן מתחממים וחום זה מסולק ונפלט אל מחוץ למערכת.

עקרון פעולה זהה המשתכלל והולך

כל חדרי הקירור פועלים על עיקרון סילוק החום הנ"ל (תוך ניצול נפילת טמפרטורה בעת שמניחים לגז להתפשט). עם זאת המערכות משתכללות והולכות לאורך השנים. כך למשל הוחלף ברבות הזמן הגז המשמש במערכות, המדחסים הפכו יעילים יותר, מבנה הצנרת הופך מורכב יותר וכך ניתן להשיג קירור טוב יותר (כולל הולכת קור טובה יותר ופיזור אחיד שלו). עוד משתכללות מערכות הבקרה המווסתות את פעולת המערכת כך שנשמרת הטמפרטורה הרצויה.