آلات صنع الثلج الصناعية المبردة بالهواء مقابل المبردة بالماء: أيهما أفضل؟

مقدمة

في مجال تصنيع الأغذية، تُستخدم آلات صنع الثلج الصناعية في محلات السوبر ماركت والمطاعم والفنادق، وفي معالجة الأحياء المائية واللحوم، ومسالخ الدواجن، وغيرها، لضمان جودة المنتجات وسلامتها. ويعتمد حفظ السلع القابلة للتلف على أجهزة صناعية تُنتج الثلج وفقًا لمعايير درجات الحرارة المختلفة الخاصة بكل قطاع. عند شراء آلة صنع الثلج الصناعية، يتعين على المشترين الاختيار بين نظامي التبريد: التبريد بالهواء والتبريد بالماء.

يهدف هذا المقال إلى توفير فهم شامل لأنظمة آلات صنع الثلج الصناعية، وذلك من خلال تقديم مقارنة تفصيلية بين تقنيتي التبريد الهوائي والتبريد المائي من حيث كفاءة استهلاك الطاقة والمسؤولية البيئية، بالإضافة إلى متطلبات الصيانة وإمكانيات التشغيل لمجموعة متنوعة من التطبيقات التجارية. ومن خلال تحليل هذه الخصائص، تتمكن الشركات من اتخاذ قرارات أكثر استنارة.

فهم أنظمة تبريد آلات صنع الثلج

تقوم آلات صنع الثلج بإزالة الحرارة الناتجة عن العملية من خلال إجراء عمليتي إزالة حرارة متميزتين.

ماكينات صنع الثلج المبردة بالهواء

يعمل الهواء المحيط كمصدر تبريد لآلات صنع الثلج المبردة بالهواء، حيث يبرد ملفات المكثف أثناء امتصاص المُبرِّد للحرارة الناتجة عن عملية صنع الثلج. وتتسرب الحرارة إلى البيئة عبر مراوح تُحرك الهواء فوق ملفات المكثف. ويتبع تشغيل هذه الآلات نفس مبدأ عمل مكيفات الهواء، حيث تستخدم الهواء للحفاظ على التبريد بدلاً من الماء. وتتميز هذه الآلات بسهولة تركيبها وانخفاض تكلفتها، لعدم حاجتها إلى إمدادات مياه أو أبراج تبريد. وفي درجات الحرارة المحيطة المرتفعة، تنخفض قدرة التبريد للأنظمة عالية الكفاءة نتيجة لارتفاع درجة حرارة الهواء. وتعمل أنظمة التبريد بالهواء بكفاءة عالية عند استخدامها في مناطق ذات تهوية جيدة ودرجات حرارة معتدلة (Koeller & Hoffman, 2008).

ماكينات صنع الثلج المبردة بالماء

يعتمد تشغيل ماكينة صنع الثلج المبردة بالماء على الماء لامتصاص الحرارة من غاز التبريد المتحرك عبر ملفات المكثف. ينقل الماء الحرارة المتولدة بعيدًا عن الماكينة باستخدام أبراج التبريد أو أجهزة التبادل الحراري. يصبح التشغيل في المناخات الحارة أكثر كفاءةً باستخدام الماء، نظرًا لأن السعة الحرارية للماء تفوق سعة الهواء. يعمل نظام التبريد المائي بقدرة تبريد ثابتة عبر جميع نطاقات درجات الحرارة، مما يجعله مثاليًا للمناطق ذات الاستخدام المكثف. ترتفع تكاليف تشغيل أنظمة التبريد المائي نظرًا لحاجتها إلى إمداد مستمر من الماء. تُشكل ماكينات التبريد المائي تحديات بيئية فيما يتعلق بتوافر المياه بسبب ارتفاع مستويات استهلاكها، مما يقلل من جدواها في المناطق الجافة (الطاقة، 2021).

الكفاءة والأداء

يعتمد مستوى أداء آلات صنع الثلج على هيكلها وظروف التشغيل المحيطة بها (EasyIce، 2024).

تنقل المراوح في آلات صنع الثلج المبردة بالهواء الطاقة الحرارية من ملفات المكثف إلى الهواء المحيط. يرتبط أداء هذه الأجهزة ارتباطًا مباشرًا بدرجة حرارة الهواء الخارجي، حيث أن ارتفاع درجة حرارة البيئة يقلل من قدرات التبريد، مما يزيد من استهلاك الطاقة. وقد ساهم تطوير آلات صنع الثلج المبردة بالهواء الحاصلة على شهادة ENERGY STAR في تحسين كفاءة استهلاك المياه بنسبة 20% وزيادة الكفاءة بنسبة 10% مقارنةً بالنماذج الأساسية. توفر آلات صنع الثلج الموفرة للطاقة ما يصل إلى 75 دولارًا و700 كيلوواط ساعة سنويًا، ما يعني توفيرًا إجماليًا محتملًا يصل إلى 660 دولارًا على مدى عمرها الافتراضي.

تستخدم آلات صنع الثلج المبردة بالماء الماء كوسيط لامتصاص الحرارة في ملفات المكثف، ثم يُطلق الماء عبر أبراج التبريد أو المبادلات الحرارية. تحافظ هذه الآلات على إنتاجية ثابتة في جميع الظروف الجوية بفضل عزلها عن تغيرات درجات الحرارة المحيطة. ينبغي على المؤسسات التي تُشغل أبراج التبريد على مدار العام اختيار هذه الآلات، إذ تحتاج إلى إمداد مستمر بالماء مع ضمان توصيله مباشرةً إلى ملفات المكثف لتحقيق الأداء الأمثل. تتطلب هذه الأجهزة صيانة دورية منتظمة، لأن تراكم الترسبات الكلسية يُقلل من كفاءتها.

الأثر البيئي

يعتمد الأثر البيئي لآلات صنع الثلج على نظام التبريد الخاص بها لأن

تُعدّ كفاءة استهلاك المياه من أبرز مزايا آلات صنع الثلج المبردة بالهواء، إذ تستهلك كمية أقل بكثير من الماء عند إنتاج الثلج مقارنةً بالنماذج الأخرى. ويتراوح استهلاك الماء في آلات صنع الثلج المبردة بالهواء الحاصلة على شهادة ENERGY STAR بين 15 و25 جالونًا لإنتاج 100 رطل من الثلج، وذلك تبعًا لعدة عوامل (LADWP، 2024).

على الرغم من أن الآلات المبردة بالماء تستهلك طاقة أقل، إلا أنها تتطلب كمية أكبر من الماء، مما يثير مخاوف بيئية. وتُعد أبراج التبريد لإدارة المياه من المعدات الأساسية لمنع فقدان كميات كبيرة من الماء عند تشغيل هذه الآلات (practicegreenhealth، 2013).

الصيانة والمتانة

للنظامين احتياجات صيانة منفصلة ينبغي مراعاتها:

تتطلب الآلات المبردة بالهواء تنظيفًا منتظمًا لفلتر الهواء وملف المكثف لضمان عملها بأقصى كفاءة. كما تحتاج وحدات تكييف الهواء الموجودة في بيئات الطحن أو البيئات الزيتية إلى صيانة دورية نظرًا لظروف تركيبها (LADWP، 2024).

تتضمن متطلبات صيانة الآلات المبردة بالماء إجراء فحوصات دورية لجودة المياه لمنع ترسبات الترسبات الكلسية والتآكل الذي قد يُلحق الضرر بالنظام. تحتاج الآلة إلى أساليب ترشيح مياه مناسبة، بالإضافة إلى حلول معالجة للحفاظ على كفاءتها التشغيلية وبلوغ أقصى عمر افتراضي لها (الطاقة، 2021).

اعتبارات التكلفة

على عكس بعضهما البعض، تعمل الأسعار الأولية إلى جانب نفقات التشغيل بشكل مختلف في هذين النظامين (Ironmountain، 2024):

بشكل عام ، تُعدّ آلات صنع الثلج المبردة بالهواء أكثر اقتصادية من نظيراتها المبردة بالماء من جميع النواحي المتعلقة بفعاليتها من حيث التكلفة. تتميز وحدات التبريد الهوائي بانخفاض تكاليفها الأولية وتكاليف تركيبها، بالإضافة إلى الحد الأدنى من تكاليف التشغيل. يمكنك إيجاد وحدات تبريد هوائي بأسعار أقل مقارنةً بالمنتجات الأخرى المتوفرة في السوق. كما يمكن تشغيل آلة صنع الثلج في مواقع متعددة، مما يجعلها خيارًا مفضلًا. يساعد شراء وحدة حاصلة على تصنيف Energy Star في تقليل تكاليف التشغيل، إلا أن اختيار الموقع المناسب لآلة صنع الثلج أمر ضروري لتحقيق أقصى قدر من توفير الطاقة.

يتطلب تركيب ماكينات صنع الثلج المبردة بالماء معدات إضافية لتشغيلها، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف الشراء. كما أن بعض المناطق الجغرافية تحظر استخدام هذه الماكينات، مما يقلل من اهتمام الشركات المصنعة بها. ويؤدي الاستهلاك المفرط للمياه أثناء التشغيل إلى جعل أنظمة التبريد المائية خيارًا أكثر تكلفة مقارنةً بأنظمة التبريد التقليدية.

الاعتبارات التنظيمية والاستدامة

يتم توجيه اختيار آلة صنع الثلج من خلال كل من اللوائح وأهداف الاستدامة (docs.lib.purdue.edu) (aceee.org (practicegreenhealth.org).

يُعدّ استخدام الآلات المبردة بالهواء مفيدًا، إذ تُفضّل المناطق هذه الأنظمة التي تُقلّل من استهلاك المياه في برامج ترشيد استهلاكها. كما تُفضّل برامج شهادات الطاقة ENERGY STAR® وغيرها من البرامج المعتمدة اختيار المعدات المبردة بالهواء نظرًا لكفاءتها العالية في استهلاك الطاقة (فيشر، كوين، كاراس، وسبور، 2012).

وضعت المناطق التي تُولي أهميةً لترشيد استهلاك المياه قواعد صارمةً تمنع استخدام الآلات المبردة بالماء، وقد يتطلب تركيبها الحصول على تصريح من السلطات. يجب مراجعة الإرشادات المحلية وتقييم الأثر البيئي قبل البدء في عملية التركيب.

خاتمة

يعتمد اختيار آلات صنع الثلج الصناعية، سواءً المبردة بالهواء أو بالماء، على ثلاثة عناصر أساسية: الظروف البيئية، وموارد المياه، والوقت اللازم للصيانة. تتميز الآلات المبردة بالهواء بسهولة صيانتها، كما أنها تُسهم في ترشيد استهلاك المياه، بينما تُوفر الآلات المبردة بالماء تكاليف الطاقة في المناطق المناخية المناسبة. تحتاج المؤسسات إلى تقييم متطلباتها التشغيلية وظروفها المحلية لاختيار الحل الأمثل من حيث التكلفة والأداء. ثق بشركة ICESTA، إحدى أبرز موردي آلات صنع الثلج الصناعية ، لتقديم حلول مخصصة تلبي احتياجاتك التشغيلية والبيئية.

مراجع

إيزي آيس. (2024). الفرق بين آلات صنع الثلج المبردة بالهواء والمبردة بالماء. تم استرجاعه من www.easyice.com: https://www.easyice.com/difference-between-air-cooled-and-water-cooled-ice-machines/

الطاقة. (2021). شراء آلات صنع الثلج المبردة بالماء ذات الكفاءة العالية في استهلاك الطاقة. تم استرجاعه من الموقع الإلكتروني www.energy.gov: https://www.energy.gov/femp/purchasing-energy-efficient-water-cooled-ice-machines

فيشر، د.، كوين، د.، كاراس، أ.، وسبور، س. (2012). آلات صنع الثلج التجارية: إمكانات كفاءة الطاقة والاستجابة للطلب. وقائع دراسة ACEEE الصيفية لعام 2012 حول كفاءة الطاقة في المباني.

آيرون ماونتن. (2024). ماكينات صنع الثلج المبردة بالهواء مقابل المبردة بالماء: أيهما الأنسب لعملك؟ تم استرجاعها من موقع ironmountainrefrigeration.com: https://ironmountainrefrigeration.com/2024/12/18/air-cooled-vs-water-cooled-ice-machine/

كولر، ج.، وهوفمان، هـ. (2008). تقييم أفضل الممارسات الإدارية المحتملة - آلات صنع الثلج التجارية. تم استرجاعه من موقع calwep.org: https://calwep.org/wp-content/uploads/2021/03/Commercial-Ice-Makers-PBMP-2008.pdf

إدارة المياه والطاقة في لوس أنجلوس (2024). وفر المياه باستخدام آلات صنع الثلج المبردة بالهواء. تم استرجاعه من الموقع الإلكتروني www.ladwp.com: https://www.ladwp.com/publications/newsletters/articles/save-water-air-cooled-ice-machines

موقع practicegreenhealth. (2013). الاعتبارات البيئية المقترحة لآلات صنع الثلج ومبردات المياه. تم استرجاعه من الموقع الإلكتروني practicegreenhealth.org/: https://practicegreenhealth.org/sites/default/files/2019-03/suggested_environmental_considerations_for_ice_machines_and_water_coolersv4.pdf