چیلر چیست؟ انواع چیلر جذبی، تراکمی و کاربرد آنها

امروزه تمامی ساختمانهای لوکس و مکان های عمومی از جمله ساختمان های اداری، تجاری و مسکونی نیاز به سیستم تهویه مطبوع مجهز و مدرن دارند. چیلرها و مینی چیلرها با سرمایش آب در گردش تجهیزات خنک کننده نقش بسزایی در خنک کردن هوا در مناطق با رطوبت بالا ایفا می کنند. برخی از مکان ها ممکن است با تغییرات رطوبت و شرایط تهویه هوا مواجه شوند لذا به طور موقت از این دستگاه ها استفاده می‌نمایند.

برخی از چیلرها قابل حمل هستند که به آن مینی چیلر می‌گویند و برای مکانهای کوچک بسیار مناسب اند. این نوع چیلرها به دلیل حمل و نصب راحت در کاربرد هایی مانند شرایط اضطراری نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند.

چیلر چیست؟

چیلرها چگونه کار می کنند؟

عملکرد چیلرها و مینی چیلرها بدین صورت است که تأمین هوا یا آب خنک با تبخیر مبرّد در اواپراتور شروع می شود. در این فرآیند، مایع مبرد که درون لوله قرار دارد از لوله های عبوری از اواپراتور عبور کرده و تبخیر می شود. گرمای جذب شده توسط آب خنک از طریق لوله های بسته روی اواپراتور به حرکت در می آید. در این شرایط، بخار مبرد که توسط اواپراتور از مایع به بخار تغییر حالت داده است وارد کمپرسور می‌شود. سپس کمپرسور با فرآیند تراکم بخار مبرد با حجم کمتر و فشار و دمای بیشتر را کندانسور منتقل می‌کند در مرحله بعد گاز مبرد گرمای خود را با توجه به نوع کندانسور به هوا یا آب خنک کننده منتقل نموده و سرد می‌شود. سپس مبرد که دوباره به صورت مایع درآمده است، به وسیله شیر منبسط کننده فشار و دمای مبرد کاهش یافته و سپس به سمت اواپراتور جریان پیدا می‌کند. در نهایت برای تداوم سیکل و ادامه فعالیت در چیلر و مینی چیلر هوا خنک، مبرد به لوله های مارپیچی آب خنک شده برگشته و مجدداً گرمای محیط را جذب می نماید و این سیکل ادامه خواهد داشت.

در خصوص تفاوت چیلر و مینی چیلر هوا خنک نیز باید بدانید که مینی چیلرها انواع کوچکی از چیلرهای هواخنک هستند که تا ظرفیت 20 تن تبرید تولید می‌شوند نوع کوچکتر چیلرها به دلیل استفاده در مکان های با نیاز محدود و کوچکتر، دارای تناژ تبرید و البته فضای اشغال کمتری می‌باشد. چیلرهای هوا خنک دارای ظرفیت های مختلفی هستند و در محدوده ی ۱۵ تا ۵۰۰ تن تبرید تولید و عرضه می‌شوند.

هنگام انتخاب و خرید چیلر موارد مهمی در نظر گرفته می شوند که آنها را در ادامه ذکر کرده ایم.

چیلرها بر اساس ساختار و سیکل سرمایشی به دو نوع چیلر تراکمی و جذبی تقسیم می شوند. باتوجه به شرایط پروژه، محدودیتها و ظرفیت برودتی مورد نیاز، میتوانیم یکی از این دو نوع را انتخاب کنیم.

معرفی انواع چیلرها

تفاوت چیلرها بر اساس نوع و ساختار

چیلر تراکمی هوا خنک و آب خنک

در ساختار سیستم چیلر تراکمی از کمپرسور استفاده شده است. نحوه عملکرد چیلر تراکمی هوا خنک و آب خنک بدین صورت است که در ابتدا گاز مبرد، بوسیله کمپرسور چیلر تراکمی متراکم شده و بعد از آن بوسیله آب یا هوای محیط، خنک می‌گردد و تبدیل به مایع می‌شود. این مایع تولید شده، از شیر انبساط یا لوله موئین عبور می‌کند و به درون لوله خنک‌کننده که فشار کمتری دارد می‌رود. در اصل کاهش فشار باعث تبخیر مایع شده و با دریافت حرارت محیط، سبب ایجاد سرما می‌گردد. و درانتها، بخار حاصله از تبخیر به کمپرسور منتقل می‌شود. قابل ذکر است که تعمیرات چیلر خانگی باید توسط مهندسین با تجربه صورت گیرد .

اجزا چیلرهای تراکمی عبارتند از:

اواپراتور (تبخیر کننده) چیلر تراکمی

آب سرد در اواپراتور (تبخیر کننده) و در جایی که مبرد در مجموعه لوله های تبخیر کننده جاری می شود، توسط چیلر ها جاری می گردد. مبرد گرمای آب را از لوله های مسی گرفته آن را تبخیر می کند و بعد از آن آب سرد به وسیله سیستم توزیع آب سرد به واحد جا به جایی هوا در ساختمان (مانند هواساز یا فن کویل) پمپاژ می شود. آب سرد به منظور از بین بردن گرما از هوایی که جهت تهویه ساختمان استفاده شده است، از لوله های موجود در فن کویل یا هواساز رد می شود. آب گرم ( با گرمای منتقل شده از هوای تهویه ساختمان گرم شده است) به تبخیر کننده (اواپراتور) برمی گردد و چرخه را از سر می گیرد.

کمپرسور چیلر تراکمی

مایع مبرد پس از تبخیر در اواپراتور از آن خارج شده و به سمت کمپرسور روانه گردد، در آن جا تحت کمپرس مکانیکی قرار می گیرد و به بخار مبرد با دما و فشار بالا تبدیل می شود. به محض خروج مبرد از اواپراتور، مبرد به بخش کندانسور (چگالنده) چیلر وارد می شود.

کندانسور چیلر تراکمی

کندانسور وظیفه خنک کردن مبرد داغ را عهده دارد که این کار به وسیله آب یا هوا انجام می‌پذیرد. مثلا در کندانسور آبی گرما به آب منتقل شده و باعث تغییر حالت آن به مایع می شود (تقطیر). آب داغ شده کندانسور به برج خنک کننده منتقل می‌شود تا گرمای آن به محیط منتقل شده و مجدداً خنک شود. مبرد مایع به سمت شیر انبساط حرکت می کند.

شیر انبساط چیلر تراکمی

پس از عبور ماده مبرد از شیر انبساط، درون اواپراتور جاری می‌شود. شیر انبساط همچنین وظیفه کنترل میزان سرمایش را به عهده دارد و از طریق آن، مبرد به فشار و دمای بسیار پایین تری می رسد. زمانی که مبرد در لوله های اواپراتور جاری می شود، گرمای آب سرد شده که از سیستم فن کویل یا هواساز برگشته است را جذب نموده و موجب تکرار مجدد چرخه سرمایش می گردد.

ابزار های کنترل چیلر تراکمی

چیلر های جدید توسط ریز پردازنده های پیچیده ای کنترل می شوند ( مانند پی ال سی ها) سیستم های کنترل چیلر شامل کنترل ایمنی و عملکرد می باشند. در صورتی که تجهیز درست عمل نکند، کنترل ایمنی برای جلوگیری از آسیب های جدی به دستگاه، آن را خاموش می کند مانند کلید کنترل فشار بالا (pressure Switchhigh) به کار گیری کنترل ها به تنظیمات برخی چیلر ها امکان استفاده از پارامتر ها را می دهد. برای عملکرد بهتر چیلر، سیستم کنترل چیلر باید با کنترل دیجیتال مستقیم (DDC-Direct Digital Control) ساختمان ارتباط برقرار کند.

چیلر تراکمی

چیلر سانتریفیوژ

چیلر سانتریفیوژ یا گریز از مرکز نوعی چیلر تراکمی است که برای تأمین نیروی لازم برای گردش مبرد در سیکل تبرید، از کمپرسور سانتریفیوژ استفاده می کند. کمپرسور سانتریفیوژ نوعی از کمپرسورهای دینامیک است. که در عملکرد خود به نیروی گریز از مرکز تکیه می‌کند. به طوری که سیال ورودی (گاز) به مرکز پروانه در حال چرخش برخورد کرده و نیروی گریز از مرکز ایجاد شده به وسیله پروانه، گاز را به اطراف پرتاب می‌کند. چرخش پروانه، سرعت گاز و همچنین فشار آن را افزایش می دهد. بهره وری در کمپرسور سانتریفیوژ به سرعت چرخش پروانه (ایمپلر) کمپرسور بستگی دارد. چیلر سانتریفیوژ در ظرفیت های تبرید بالا کاربرد دارد. عملکرد اصلی و بهینه ی این دستگاهها در بارهای جزیی است و همانطور که مشخص است از روی نوع کمپرسور به کار رفته در آنها نام گذاری شده اند. مدل های سانتریفیوژ مصرف برق و آب کمتری نسب به سایر مدل های تراکمی دارد.

اجزا چیلرهای سانتریفیوژ عبارتند از:

کمپرسور چیلر سانتریفیوژ

کمپرسور سانترفیوژ استفاده شده در این نوع از چیلر تراکمی، با چرخش پروانه فشار و دمای گاز مبرد را به میزان چشم‌گیری افزایش می‌دهد.

اواپراتور چیلر سانتریفیوژ

اواپراتور که نقش آن در چیلر تراکمی، کاهش دمای آب موجود می باشد، از سه بخش پوسته، لوله و صفحه تشکیل می‌شود.

چیلر سانتریفیوژ

چیلر جذبی

در ساختار چیلرهای جذبی، جذب کننده‌ها (استفاده از لیتیوم بروماید) و مولدهای حرارتی پیشرفته ای به کار رفته است. که در اصل عمومی‌ترین سیستم‌ خنک‌کننده مورد استفاده در این نوع چیلرهاست. در بخش جذب کننده چیلر جذبی، در ابتدا بخار آب بوسیله لیتیوم برومایدی غلیظ شده جذب می شود و آب در قسمت مولد حرارتی، به بخار تبدیل می‌گردد. در مرحله دوم، بخار آب وارد کندانسور شده و به مایع تبدیل می‌گردد و سپس در خنک‌کننده دوباره به بخار تبدیل می‌شود. در واقع آب، گرمای مورد احتیاج خود را برای بخار شدن، از محیط می‌گیرد و بعد از آن بخار تولید شده در خنک کننده، به جذب کننده سیستم انتقال پیدا می‌کند و این چرخه به طور مکرر انجام می‌گیرد. در سیستم چیلرهای جذبی با بخار کم فشار و آب داغ هزینه‌ها را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهند و می‌توانند جایگزین خوبی برای چیلرهای تراکمی باشند.

اجزاء چیلرهای جذبی عبارتند از:

اواپراتور یا (تبخیر کننده) چیلر جذبی

وظیفه اواپراتور سرد کردن آبی است که باید برای مصارف سرمایشی ساختمانی یا صنعتی با پمپ ارسال شود. در اواپراتور، آب مقطر (به عنوان مبرد) توسط نازل هایی بر روی لوله های حاوی آب چیلد (آبی که قرار است سرد شود و داخل لوله ها جریان دارد) افشانده می شود و به خاطر اینکه در اواپراتور حالت خلا وجود دارد، آب مقطر افشانده شده به سرعت و با گرفتن کوچک ترین حرارت از اطراف خود، بخار می شود. در واقع منظور از اطراف همان آب چیلد جاری در لوله ها است که حرارت را از آب چیلد می گیرد و منجر به کاهش دمای آب چیلد می شود. حال سوالی که پیش می آید این است که چرا و چطور فشار قسمت اواپراتور کم بوده و حالت خلا دارد؟ علت وجود ماده ای به نام لیتیوم بروماید در قسمت ابزوربر چیلر جذبی است (اواپراتور و ابزوربر به هم راه دارند) که به عنوان جذب کننده عمل کرده و بخار آب را به خود جذب می کند.

ابزوربر یا (جاذب) چیلر جذبی

ابزوربر وظیفه بقا و نگهداری فشار اواپراتور در حالت خلا را دارد و این کار را از طریق جذب بخار مبرد تبخیر شده در اواپراتور انجام می دهد. بعد از اینکه لیتیوم بروماید توانست بخار آب را به خود جذب کند با پمپی به قسمت ژنراتور پمپاژ می شود تا با گرفتن حرارت خارجی (گرمایی که به منظور راه اندازی سیکل جذبی استفاده می کنیم که می تواند گرمای در حال هدر رفتن یک کوره یا شعله مشعل و … باشد) بتواند بخار آب را از خود جدا کرده و مجددا مورد استفاده قرار گیرد.

ژنراتور (مولد یا تغلیظ کننده) چیلر جذبی

وظیفه ژنراتور، غلیظ کردن محلول لیتیوم بروماید به حالت غلظت اولیه اش می باشد. هنگامی که در ژنراتور، لیتیوم بروماید از بخار آب جدا شود، هر یک در مسیری جداگانه جریان خواهند یافت؛ بخار آب به قسمت کندانسور می رود تا دوباره به حالت مایع (آب مقطر) تبدیل شود و لیتیوم بروماید به ابزوربر می رود تا دوباره بتواند بخار آب قسمت اواپراتور را به خود جذب کند.چیلر جذبی، دستگاهی سرمایشی است که در آن به جای انرژی الکتریکی و موتور الکتریکی کمپرسور (چیلرهای تراکمی) از حرارت و ژنراتور به عنوان منبع انرژی استفاده می شود. سیکل جذبی و سیکل تبرید تراکمی از نظر فرایندهای تبخیر و تقطیر که در دو فشار متفاوت انجام می شوند شبیه هم هستند. تفاوت این دو سیکل در این است که در سیکل جذبی برای تولید اختلاف فشار از یک ژنراتور که با حرارت کار می کند استفاده می گردد ولی در سیکل تراکمی، اختلاف فشار توسط کمپرسور ایجاد خواهد شد. هر دو سیکل برای کار کردن نیاز به انرژی دارند؛ سیکل جذبی نیاز به حرارت و سیکل تراکمی نیاز به انرژی الکتریکی الکتروموتور که کمپرسور را به گردش در می آورد.

کندانسور یا (چگالنده) چیلر جذبی

بخار مبردی (بخار آب) که از ژنراتور آزاد می شود، در کندانسور به مایع (آب مقطر) تبدیل می شود. در چیلرهای جذبی یک مدار آب برج خنک کننده هم وجود دارد که این آب از قسمت ابزوربر و کندانسور عبور داده شده تا دمای این دو قسمت را کاهش بدهد تا هم لیتیوم بروماید بتواند در قسمت ابزوربر با راندمانی بالاتر بخار آب را به خود جذب کند و هم اینکه در قسمت کندانسور، بخارآب بتواند به مایع تبدیل شود. وجود برج خنک کننده باعث بروز مزایا و معایب مهمی در چیلر جذبی می شود و در شرایط آب و هوایی خاصی کاربرد چیلر جذبی را محدود می کند.

مدار عملکرد چیلر جذبی

مزایا و معایب چیلرهای جذبی و تراکمی

چیلرهای جذبی با توجه به نوع ماده مبرد و همین طور عدم استفاده از وسیله مکانیکی کمپرسور در ظرفیت های برابر از چیلرهای تراکمی کم حجم تر هستند و جای کمتری اشغال می کنند اما در قالب یک دستگاه واحد می تواند تا ۱۵۰۰ تن تبرید ظرفیت داشته باشند. در حالی که یک چیلر تراکمی با کمپرسور سیلندر پیستونی حداکثر تا ۳۰۰ تن تبرید ظرفیت دارد. بنابراین در پروژه های بزرگ که به ظرفیت سرمایشی بیشتری نیاز دارند از آن استفاده می‌شود.

چیلر های جذبی در مجموع حجم کمتری را اشغال می کند مثلا در پروژه ای با نیاز سرمایش ۲۰۰۰ تن تبرید بهتر است از دو چیلر جذبی با ظرفیت ۱۰۰۰ تن تبرید استفاده نمود. زیرا با وجود ده عدد چیلر تراکمی، طبیعی است سطح اشتغال فضای ده عدد چیلر تراکمی به مراتب بیشتر است نسبت به دو چیلر جذبی می باشد. اما تعدد چیلر مزایا خاص خود را دارد در بارهای جزیی، امکان کنترل بهتر از مزایای آن است.

با توجه به اینکه چیلر برای بدترین شرایط گرمایی انتخاب می شود. بنابراین در مواقعی غیر از اوج بار، مصرف به صورت جزیی می باشد و با استفاده از پنل کنترل و مدار فرمان چیلر به صورت موردی و یا خاموش شدن کمپرسور می توان کنترل ظرفیت دقیق تری انجام داد، هر چند کنترل ظرفیت برای چیلرهای جذبی و تراکمی می‌تواند به صورت موردی نیز انجام گردد. اما دامنه عملکرد به طور قطع مطابق نقطه عملکرد سیستم نخواهد بود.

چیلرهای تراکمی به واسطه کار مکانیکی کمپرسور دارای سروصدا و ارتعاشات و لرزش بیشتری هستند، در حالی که چیلرهای جذبی در مقایسه چیلرهای تراکمی ساکت تر هستند. که در برخی کاربردهای خاص در صورتی که محل موتورخانه باید از آلودگی های صوتی دور باشد و همچنین باید نوع چیلر در نظر گرفته شده باشد.

چیلر جذبی، چیلر تراکمی، چیلر سانتریفیوژ

مزایا و معایب چیلرهای سانتریفیوژ

چیلرهای سانتریفیوژ در ظرفیت‌های بالا تولید می‌شوند و به علت راندمان بالا مناسب پروژه‌های با ظرفیت بالاتر از 300 تن تبرید می‌باشند.
تعمیر و نگهداری این چیلرها ساده است اما به دلیل رزومه و سابقه فروش کم در ایران نیروی متخصص در خصوص تعمیر و نگهداری آن کمتر از چیلرهای دیگراست.
در پروژه هایی که نیاز به یک مقدار ظرفیت بالای پیوسته و در حالت فول بار دارند استفاده از چیلرهای سانتریفیوژ مناسب تر است زیرا در حالت عملکرد در بارهای جزئی، کمپرسورهای سانتریفیوژ بازدهی خوبی نداشته و با ایجاد پدیده (Surge) در آن ها صدا و ارتعاش زیادی تولید می کنند.
دوام و طول عمر چیلرهای سانتریفیوژ نسبتاً بیشتر است.
هزینه اولیه برای خرید این چیلرها نسبتاً بالا است.
کمپرسور چیلرهای سانتریفیوژ دارای دور متغیر و یا اینورتر است که در صورت استفاده باعث کاهش موثر مصرف برق و هزینه های انرژی در مقایسه با انواع چیلرهای تراکمی می‌گردد.
این چیلرها با داشتن ظرفیت بسیار‌بالا و در ابعاد کم، نیاز به فضای کمی جهت نصب در موتورخانه دارند.
ماده مبرد چیلرهای جذبی آب مقطر می باشد که به وفور در طبیعت یافت می شود در حالی فریون های چیلرهای تراکمی از نوع کلروفلوروکربن ها بوده که آثار بسیار زیان باری بر روی محیط زیست از جمله آسیب به لایه اوزون است. البته در چیلر های جذبی علاوه بر آب مقطر به عنوان مبرد از لیتیوم بروماید به عنوان جاذب استفاده می شود.
لیتیوم بروماید به خودی خود سمی نیست، اما مواد ضد خورنده که به آن اضافه می گردد مانند لیتیوم کرومات و نیترات بسیار سمی و خطرناک هستند و از تماس مستقیم با آن ها باید جلوگیری گردد. در چیلرهای جذبی نیز به دلیل مصرف گرما که از سوزاندن سوخت های فسیلی حاصل می گردد، نیز در گرمایش جهانی نقش داشته و با توجه به عدم نگهداری مناسب و عدم تنظیم کامل نحوه احتراق مشعل های آن، اثر احتراقی آن را میتوان چشم گیر دانست.
تمایز آشکار چیلرهای تراکمی و جذبی، موضوع میزان مصرف برق و تامین آن است. در سیستم های تراکمی برای تامین هر تن تبرید تقریبا بین ۰٫۸ الی ۱ کیلو وات توان الکتریکی مورد نیاز است. در ظرفیت های زیاد این مقایسه سهم بسزایی در تعیین برتری های چیلرهای جذبی نسبت به چیلرهای تراکمی دارد. مثلا برای پروژه ای که نیازمند به ۵۰۰ تن تبرید باشد، در صورت استفاده از چیلر تراکمی فارغ از دیگر اجزا ، باید انشعاب الکتریکی بین ۴۰۰-۵۰۰ کیلووات برای تامین سرمایش درنظرگرفت که نیازمند حدود ۸۰۰ الی ۱۰۰۰ آمپر برق 3 فاز می باشد، در صورتی که در یک چیلر جذبی با همین مقدار سرمایش نیازمند نهایتا ۱۵ کیلووات یا ۳۰ آمپر برق است که این اختلاف کاملاً تاثیر گذار و چشم گیر است. زیرا توان تامین انشعاب سنگین برق جهت چیلر تراکمی باید در نظر گرفته شود.
تبعات تامین توان های زیاد الکتریکی از دیدگاه های مختلفی قابل بررسی می باشد. اولین مشکل، هزینه های نسبتا گران خرید انشعاب برق 3 فاز نسبت به انشعاب گاز و دوم بحث دسترسی به انرژی می باشد. مثلا در نیروگاه ها که انرژی گرمایی به وفور در دسترس است می‌توان جهت تامین سرمایش از چیلر جذبی استفاده گردد، و یا در بیمارستان که استفاده از بخار در بخش هایی مانند لاندری و… استفاده می شود، می توان از چیلر جذبی استفاده نمود، اما در پروژه های مسکونی یا اداری چیلرهای تراکمی هوایی یا آبی با توجه به راحتی در نگهداری و هزینه های زیاد بهای گاز در مصارف مسکونی می تواند مناسب‌تر باشد.

دمـاتجهیــز؛ بهترین قیمت ها و برند های تجهیزات تأسیسات ساختمان

برای بررسی بیشتر و انتخاب چیلر مورد نیاز پروژه خود و محصولات مربوطه، لطفاً به سایت تخصصی دماتجهیز مراجعه فرمایید.

سخن پایانی

در سایت مجموعه تخصصی دماتجهیز (اولین و معتبرترین مرجع خرید اینترنتی تجهیزات تأسیسات ساختمان) می‌توانید مشخصات فنی هزاران محصول از جمله انواع چیلر و مینی چیلر را مشاهده نمائید. با ارائه خدمات پس از فروش، گارانتی معتبر و قیمت مناسب از انتخاب خود اطمینان حاصل نمائید. در صورت داشتن هرگونه پرسش در زمینه برندها، مقایسه، انتخاب و خرید انواع تجهیزات تهویه مطبوع، تجهیزات گرمایشی و موتورخانه و... لطفاً در ساعات اداری از طریق تلفن: 88822550-021 از کارشناسان دماتجهیز مشاوره دریافت نمائید.

مقالات مرتبط

جهت کسب اطلاعات بیشتر، پیشنهاد می‌شود مطالب مرتبط با مقاله "چیلر چیست؟" را نیز مطالعه فرمایید.