چیلر
چیلرها به دو دسته چیلرهای تراکمی و چیلرهای جذبی تقسیم می‌شوند. چیلر(Chiller) دستگاهی است كه حرارت را از مايع (معمولا آب) بر اساس سيكل تبريد تراكمی و يا جذبی دفع مي‌كند. اين مايع می‌تواند برای خنك كردن هوا و يا دستگاه‌ها ( هواسازها و فن کوئل ها) استفاده شود. برای این کار معمولاً آب خنک شده به وسیله چیلر به صورت سيكل و درون يك مبدل حرارتی جريان دارد.
امروزه چیلرها به رکن اصلی سیستم سرمایشی بناهای بزرگ و مدرن تبدیل شده اند. این وسیله با هزینه اقتصادی و با کمترین ضایعات در مقایسه با تکنولوژی های دیگر، راندمانی به مراتب بالاتر از سیستم های قدیمی تر از خود ارائه می دهد. در ادامه به بررسی چیلر چیست و کاربرد آن پرداخته و با انواع چیلر یخچال و کولر چیلر تراکمی آب خنک و چیلر تراکمی اسکرو اشنا شوید.
اجزای چیلر و وظایف هر یک از این اجزا
اواپراتور
وظیفه این بخش، خنک کردن آب در سیستم است. اواپراتور مبدلی است که جریان آب خنک مورد نیاز برای سیستم فن کوئل و هواساز را تغذیه می‌کند. داخل اواپراتور لوله های مسی ای تعبیه شده که آب خروجی فن کوئل های نصب شده درون ساختمان، درون آن جریان دارد. این مایع در واقع همان عامل خنک شدن محیط است.
کندانسور
کندانسور وظیفه تغییر فاز مبرد از حالت بخار به مایع را برعهده دارد. بخاری که در خروجی ژنراتور جمع شده به کندانسور هدایت می شود تا به وسیله آب خنک، تبدیل به مایع گردد. درون کندانسور مجموعه لوله های مسی قرار دارد که داخل آن ها آب خنک جریان دارد. اطراف این لوله ها مبرد به صورت بخار داغ در جریان است.
جذب کننده
در این قسمت از دستگاه چیلر، از ماده ای به عنوان جذب کننده رطوبت استفاده میشود. ماده ای که به عنوان جاذب استفاده میشود باید قابلیت جذب حجم زیادی از بخار آب در زمان کوتاهی را داشته باشد. این قابلیت باعث می شود اواپراتور همیشه خشک باشد. در بیشتر چیلرها از محلول لیتیم برماید برای جذب بخار استفاده می شود.
ژنراتور
وظیفه ژنراتور جداکردن مبرد(آب) از لیتیم برماید است. این فرآیند یک فرآیند بسیار مهم است چون غلظت لیتیم را به صورت مستمر افزایش می دهد. منبع انرژی در ژنراتورها می تواند دیگ آب گرم، دیگ بخار یا شعله مستقیم حرارت باشد. محلول با غلظت کم خارج شده از جذب کننده، با گرفتن حرارت، آب موجود در خود را از دست داده و این عمل باعث افزایش غلظت لیتیم برماید می شود.
مبدل حرارتی
جریان محلول رقیق از جذب¬کننده به ژنراتور فرستاده شده و بعد از افزایش غلظت، جریان محلول به جذب کننده فرستاده می شود. لوله های عبوری محلول رقیق و غلیظ به موازات هم قرار دارند. سردی موجود در محلول جذب کننده، راندمان فرآیند را بالا می برد.
پمپ ها
تنها بخش های مکانیکی موجود در سیستم چیلر جذبی، پمپ ها هستند. درون چیلر دو پمپ وجود دارد که بنابر شرایط، ممکن است یک پمپ دیگر هم به مجموعه اضافه شود. پمپ اول برای به جریان انداختن مبرد و پمپ دوم برای حرکت دادن محلول غلیظ و رقیق در سیستم تعبیه می شوند.
تفاوت انواع چیلر چیست؟
چیلرها دو دسته اند: چیلر جذبی و چیلر تراکمی.
تفاوت این دو نوع چیلر در این است که چیلرهای جذبی با استفاده از انرژيی حرارتی و چیلرهای تراکمی با استفاده از انرژی الکتریکی، گرما و سرما تولید می‌کنند.. دومین تفاوت چیلر تنوع بر اساس کمپرسور سیلندر پیستونی، اسکرال، چیلر تراکمی اسکرو و سانتریفیوژی بوده در صورتی که در چیلرهای جذبی استفاده از چرخه تبرید جذبی مرسوم است. در چيلرهای جذبی از يک جاذب استفاده می شود که عموماً آب يا نمک ليتيوم برومايد است.
چیلر تراکمی
چیلر تراکمی دستگاهی برای سرد کردن آب می‌باشد تا بتوان از این آب برای سرمایش هوای ساختمان و یا سرد کردن ماشین آلات و محصولات صنعتی استفاده کرد.برای چیلر تراکمی نیازمند دستگاه کمپرسور هستیم که از برق تغذیه می‌کند. بنابراین، این نوع چیلرها به چیلر برقی معروف‌اند.
ساختمان چیلر تراکمی از چهار قسمت اصلی چرخه تبرید تراکمی تشکیل شده است.
این چهار قسمت عبارتند از:
1. اواپراتور
2. کندانسور
3. کمپرسور
4. شیر انبساط
5. منبع برق و تغذیه
روش کار چیلر تراکمی
• در چیلرهای تراکمی گاز ابتدا توسط کمپرسور، متراکم می‌گردد.
• این گاز سپس به کندانسور وارد شده توسط آب یا هوای محیط، خنک شده و به مایع تبدیل می‌گردد.
• این مایع با عبور از شیر انبساط یا لوله موئین وارد خنک کننده(اواپراتور) که در فشار کمتری قرار دارد میشود.
• این کاهش فشار باعث تبخیر مایع گردیده و در نتیجه مایع سرد کننده با گرفتن حرارت نهان تبخیر خود از محیط خنک کننده، باعث ایجاد برودت در موادی که با قسمت خنک کننده در ارتباط اند می‌گردد. سپس گاز ناشی از تبخیر، به کمپرسور منتقل میشود و این چرخه تکرار میشود.)
انواع مدل‌های چیلر تراکمی
• چیلر تراکمی اسکرو
• چیلر تراکمی با سانتریفیوژ
• چیلر تراکمی رفت و برگشتی
• چیلرهای تراکمی با اسکرال Scroll
چیلر جذبی
• در چیلر جذبی از کمپرسور گرمایی (شامل ژنراتور، ابزربر، پمپ و مبدل حرارتی) برای جوشش مبرد در محوطه‌ای از محلول لیتیم بروماید و فشرده سازی بخار مبرد در فشار بالا استفاده می شود. افزایش فشار مبرد، دمای تراکم را نیز افزایش می دهد و این یعنی بخار مبرد در دما و فشار بالاتر به مایع تبدیل می شود.
• از آن‌جایی که دمای تراکم بیشتر از دمای محیط است، حرارت از کندانسور به محیط منتقل میشود. مایع فشار بالا پس از عبور از یک دریچه کم فشار می شود و با ادامه روند کاهش فشار، نقطه جوش پایین می‌آید. سپس این مایع فشار پایین وارد اواپراتور شده و می‌جوشد. از آن جا که دمای جوش در این مرحله پایین‌تر از دمای هوا است، حرارت از هوا به مبرد منتقل می شود، مبرد می‌جوشد و خود هوا خنک میشود.
انواع چیلرهای جذبی
در چیلرهای جذبی برخلاف چیلرهای تراکمی از جذب کننده(Absorber) و مولد حرارتی(ژنراتور) بجای کمپرسور استفاده می‌گردد. عمومی ترین خنک کننده در چیلرهای جذبی سیستم لیتیوم برماید است. در ادامه با روش کار چیلر جذبی آشنا شوید.
در این سیستم، در قسمت جذب کننده بخار آب توسط لیتیوم برماید غلیظ، جذب و در قسمت مولد حرارتی، آب بر اثر حرارت تبدیل به بخار میشود. بخار آب در کندانسور که دارای فشار 1/0 اتمسفر است به حالت مایع در می‌آید و سپس در خنک کننده که تحت فشار 01/0 اتمسفر دوباره به بخار تبدیل می‌گردد آب برای اینکه تبخیر شود گرمای نهان خود را از محیط خنک کننده گرفته و باعث ایجاد برودت میشود. سپس بخار آب ایجاد شده در خنک کننده به جذب کننده منتقل می‌گردد و دوباره این چرخه تکرار میشود.
مزايای چيلرهای جذبی
از جمله مزایای انواع جذبی چیلر چیست را در زیر عنوان کرده‌ایم:
• بازگشت سرمايه اوليه
• کاسته شدن صدا و ارتعاشات
• صرفه جويی در هزينه خدمات برق
• صرفه جويی در مصرف انرژی الکتريکي
• صرفه جويی در هزينه تجهيزات برق اضطراري
• صرفه جويی در هزينه اوليه مورد نياز برای ديگ
• حذف مخاطرات زيست محيطی ناشی از مبردها
• کاستن از ميزان توليد گازهای گلخانه ای و آلاينده‌ها
مزایای چیلر جذبی نسبت به چیلر تراکمی
با توجه به مدل های مختلف چیلر، این سوال در ذهن ایجاد میشود که مزایا و معایب هر کدام از انواع چیلر چیست؟ رده مصرف برق هرکدام از انواع چیلر چیست و …
چون چیلر های جذبی به عنوان منبع اصلی انرژی از گاز طبیعی، گازوئیل و یا گرمای هدر رفته استفاده می کنند در نتیجه مصرف برق آنها بسیار پایین است.
استفاده از چیلر های جذبی در ساختمان هایی مثل سالن های کامپیوتر و یا مراکز درمانی و .. که وجود برق اضطراری در این مکان ها بسیار ضروری است، بسیار مقرون به صرفه بوده و این چیلرها باعث صرفه جویی چشمگیری در هزینه اینگونه تجهیزات خواهد کرد.
چیلر های جذبی باعث صرفه جویی در میزان هزینه اولیه مورد نیاز دیگ ها خواهد شد به این صورت که از بعضی چیلر ها می توان در زمستان به عنوان هیتر استفاده کرد و برای سیستم های گرمایشی آب گرم لازم را با دمای تا حد ۲۰۳ درجه را تامین نمود. این نکته را هم در نظر بگیرید که با استفاده از این چیلر ها نه تنها در هزینه های خرید دیگ صرفه جویی چشمگیری داشته اید که در فضا هم صرفه جویی قابل ملاحظه ای خواهید داشت.
دلیل استفاده از چیلر چیست؟
• فضای بسیار کمتر و پیچیدگی کمتر تاسیسات را نیز به همراه دارند.
• پاسخگویی بالای آن برای محیط‌های بزرگ مانند برج‌ها و پروژه‌های بزرگ با زیربنای بیش از 4000 متر مربع قابل ملاحظه است.
• یک دستگاه چیلر در ساختمان‌های بزرگ بسیار با صرفه تر از واحدهای کوچک داکت اسپلیت یا کولر گازی‌ها و سیستم‌های مشابه هستند.
• چیلرها دارای تابلو کنترل‌های بسیار مجهزی هستند که کنترل کل سیستم سرمایشی یک ساختمان به آسانی در دستان شما قرار می‌گیرد.
• چیلر مطمئن ترین سیستم در بین سیستم‌های تهویه مطبوع بوده و همواره کارایی خود را در بدترین شرایط حفظ کرده و طول عمر بسیار بالایی نیز دارند.
البته چیلرها را براساس فرآیند کارشان هم تقسیم می کنند: آب خنک و هوا خنک.
چیلرهای هوا خنک
این نوع از سیستم های چیلر معمولا در بناهای کوچک استفاده می شوند. این نوع سیستم نسبت به سیستم آب خنک نیاز به داکت کشی بیشتری دارد. در سیستم های هوا خنک تمام پکیج سیستم در یک کابین سرهم می شود و فضای کمتری اشغال می کند.
در چیلرهای هواخنک، از درون کابین چیلر به سمت یونیت های داخل ساختمان داکت کشی می شود. مهمترین ایراد این سیستم، پایین بودن راندمان انرژی است. این ایراد با میزان فاصله مقصد داکت ها و کابین اصلی سیستم رابطه مستقیم دارد. اگر یک سیستم چیلر هوا خنک برای چند ساختمان استفاده شود، راندمان انرژی به شدت کاهش پیدا می کند.
چیلرهای آب خنک
همانطور که گفته شد، چیلرهای هوا خنک برای ساختمان های کوچک مناسب هستند و برای ساختمان های بزرگ و با مصرف بالا، سیستم های آب خنک استفاده می شوند. در این سیستم آب بعد از خنک شدن در سیستم چیلر، به بخش های مختلف ساختمان ارسال می شود. هوای مجاور آب جاری در سیستم، در اثر تردد آب، خنک می شود و ماندگاری دمای مناسب در محیط را افزایش می دهد. این نوع از چیلرها راندمان به مراتب بالاتری نسبت به سیستم های هواخنک دارند اما برای ارسال آب به بخش های مختلف ساختمان، نیاز به انرژی بیشتر دارند.