معرفی و بررسی انواع چیلر تراکمی و جذبی
چیلر در سال های اخیر کاربرد فراوانی در تهویه مطبوع و سرمایش واحدهای مسکونی، اداری و تجاری پیدا کرده است.
کاربرد چیلر در تهویه مطبوع و برودت صنعتی
چیلر در سال های اخیر کاربرد فراوانی در تهویه مطبوع و سرمایش واحدهای مسکونی، اداری و تجاری پیدا کرده است. چیلر علاوه بر حوزه تهویه مطبوع در سرمایش فرآیندهای صنعتی و خنک کاری ماشین آلات خطوط تولید نیز کاربرد دارد. ممکن است برای شما به عنوان یک ساکن در ساختمان و یا محل کار، سوال باشد که چیلر چیست؟ این دستگاه چه نقشی در سرمایش ساختمان دارد؟ یا به عنوان یک مهندس برای شما این سوال پیش بیاید یک چیلر صنعتی چگونه یک دستگاه را خنک می کند؟به همین دلیل در این مطلب قصد داریم علاوه بر بررسی کامل اجزا و ساختار انواع چیلر، کاربرد هر یک از انواع این سیستم سرمایشی را بررسی کنیم.
چیلر چیست؟
چیلر از واژه انگلیسی chiller وارد زبان فارسی شده است و در کتب فارسی آن را سرد کن می نامند. اما در یک تعریف ساده می توان چیلر را اینگونه توصیف کرد:
به دلیل وجود سیستم های متنوع و کاربرد متفاوت هر کدام از آن ها، بهتر است یک کارشناس یا مهندس تاسیسات مکانیکی این انتخاب را برای شما انجام دهد. انتخاب سیستم بهینه برای هر پروژه به چندین عامل بستگی دارد:
- کاربری پروژه مورد نظر
- شرایط اقلیمی یا آب و هوایی محل نصب دستگاه
- میزان بودجه کارفرما
- ملاحظات فنی
کابرد چیلر
یکی از سوالاتی که در ذهن مردم است این است که این دستگاه دقیقا در چه مواردی کاربرد دارد؟ در جواب این پرسش متخصصان حوزه برودت و سرمایش معتقد اند که چیلر به طور کلی دو نوع کارکرد دارد:
- تهویه مطبوع
- برودت صنعتی
منظور از تهویه مطبوع این است که آب سرد تولیدی از چیلر به وسیله پمپ به هواسازهای ساختمان یا فن کویل های نصب شده درداخل واحدها ارسال می شود و بدین وسیله سبب سرمایش و دمای آسایش محیط در فصل گرم سال می شود.
اما در حوزه برودت صنعتی میتوان گفت که منظور این است که تمامی فعایت هایی که در زمینه تولید و صنعت هستند و اگر در برخی فرآیند ها نیاز به خنک کاری وجود داشته باشد، می توان از چیلر استفاده کرد. به همین دلیل این حوزه را برودت صنعتی می نامند و چیلری که جهت این اهداف استفاده شود با نام چیلر صنعتی شماخته شده است اما از لحاظ ساختار در اغلب موارد تفاوت محسوسی با سایر چیلرها ندارد.
انواع چیلر
مهم ترین عامل دسته بندی انواع چیلر در بازار تجهیزات تهویه مطبوع، نوع سیکل کاری این دستگاه است. چیلرها بر مبنای نوع سیکلی که به وسیله آن آب سرد تولید می کنند به دو دسته تقسیم می شوند:
- چیلرهای تراکمی (Vapor compression chiller)
- چیلرهای جذبی (Absorption chiller)
در ادامه این گزارش سعی می کنیم به زبان ساده تا حد امکان هر کدام از این چیلرها را بررسی فنی کنیم و کاربرد هر کدام را بشناسیم.
چیلر تراکمی
چیلر تراکمی به این دلیل واژه تراکم را با خود به یدک می کشد که در آن از کمپرسور استفاده شده است. یعنی سیکل تبرید تراکمی مجهز به کمپرسور است. کمپرسور به عنوان عامل متراکم کننده ماده مبرد، نقش افزایش فشار و به حرکت درآوردن ماده مبرد در سیکل تبرید را را بر عهده دارد. خود کمپرسور از طریق یک الکتروموتور به جرکت درمی آید که همین موضع سبب شده است مصرف برق چیلرهای تراکمی قابل توجه باشد و در صنعت تهویه مطبوع و برودت صنعتی با نام چیلر برقی هم معروف اند.
گرچه چیلرهای تراکمی مصرف برق بالایی دارند اما به دلیل راندمان بالا، نگهداری آسان و مزیت های دیگری به شدت مورد استقبال مهندسان مکانیک و مهندسان تاسیات حرارتی و برودتی قرار گرفته اند. چیلرهای تراکمی در اغلب پروژه های خانگی و ثنعتی مورد استفاده قرار می گیرند.
چیلرهای تراکمی از چهر بخش اصلی تشکیل می شوند:
- کمپرسور (واحد متراکم کردن مبرد)
- کندانسور (واحد تقطیر یا چگالش)
- شیر انبساط یا اکسپنشن ولو (واحد افت فشار و کاهش دمای مبرد)
- اواپراتور (واحد تبخیر کننده ماده مبرد)
در بالا اشاره کردیم که مشخصه بارز چیلر تراکمی استفاده از کمپرسور در سکیل و ساختار آن است. لذا می توان گفت که کمپرسور قلب چیلرهای تراکمی محسوب می شود و گران ترین بخش از دستگاه چیلر تراکمی را به خود اختصاص می دهد. به همین دلیل سازندگان معتبر همیشه این بخش حساس را از برندهای معتبر کمپرسورسازی نظیر BITZER، ِDANFOSS، و یا COPELAND انتخاب می کنند.
انواع چیلر تراکمی
چیلرهای تراکمی با توجه به نوع کندانسور بکار رفته در آن ها به دو دسته تقسیم می شوند:
- چیلر تراکمی هوایی (Air cooled chiller)
- چیلر تراکمی آبی (Water cooled chiller)
چیلر تراکمی هوا خنک یا همان چیلر هوایی، مجهز به کندانسور هوا خنک است و تنها به وسیله جریان هوای محیط قادر به تولید آب سرد است. در نتیجه مهم است که این نوع چیلر در کدام منطقه آب و هوایی قرار است نصب شود. البته چیلر تراکمی هوایی در اغلب شرایط اقلیمی قابلیت کارکرد خوبی دارد اما به هر حال مهم است که این دستگاه در شهری مثل تهران نصب می شود یا اهواز. یکی از دلایل مهم مشاوره با مهندسان تاسیسات مکانیکی همین شرایط آب و هوایی محل نصب چیلر است.
چیلر تراکمی آب خنک یا همان چیلر آبی مجهز به کندانسور آبی است. به دلیل استفاده از کندانسور آبی، حتما بایستی از یک برج خنک کننده یا کولینگ تاور در مدار چیلرهای آبی استفاده شود که همین موضوع سبب پیچیده تر شدن نگهداری چیلر تراکمی آب خنک شده است. به دلیل اینکه قدرت گرماگیری آب بیشتر از هوای محیط است، چیلرهای آبی قدرت خنک کاری بیشتری دارند و قابیلت تولید در ظرفیت های برودتی بالاتر نسبت به چیلرهای هوایی دارند.
چیلرهای تراکمی آبی با استفاده از جریان آب ارسالی از برج خنک کننده فرآیند چگالش را در چیلر انجام می دهند و به همین دلیل علاوه بر مصرف برق بالا، مصرف آب هم دارند. اما چیلرهای هوا خنک بدون نیاز به آب و برج خنک کننده و تنها با استفاده از حریان هوای محیط فرآیند تقطیر ماده سرمازا را انجام می دهند. در کشور ایران به دلیل کم آبی استفاده از چیلرهای تراکمی هوا خنک بسیار رایج شده است زیرا این سیستم هیچگونه مصرف آبی ندارد.
مزایای چیلر هوا خنک
در سال های اخیر، چیلر هوایی به سه دلیل عمده به پر کاربردترین نوع چیلر تبدیل شده اند:
-
بهره برداری آسان: نبود برج خنک کننده، سیستم سختی گیر آب، لوله کشی سبک تر، تجهیزات جانبی کمتر و هزینه های سرویس و نگهداری پایین تر، بهره برداری از چیلرهای هوا خنک را در مقایسه با سایر چیلرها (چیلرهای تراکمی آب خنک و چیلرهای جذبی) بمراتب آسان تر کرده است.
-
عدم نیاز به مصرف آب: در سال های اخیر، کمبود منابع آبی در ایران که اساساً کشور کم آبی بشمار می رود، نگرانی هایی را به لحاظ تأمین مصرف در سال های آینده ایجاد کرده است؛ از این رو استفاده از چیلرهای هوا خنک به جای چیلرهای تراکمی آب خنک و بخصوص بجای چیلرهای جذبی می تواند گام مثبتی در کنترل مصرف آب باشد.
- امکان استفاده در تمامی شرایط اقلیمی: یکی از عوامل مؤثر در گسترش یافتن کاربرد چیلرهای هوا خنک، قابلیت کارکرد آن ها در تمامی شرایط اقلیمی است. چنانکه می توان از این نوع چیلرهای تراکمی براحتی در مناطق گرم و خشک و حتی گرم و مرطوب استفاده کرد.
یکی از معایب چیلر تراکمی هوا خنک صدای تقریباً زیاد آن در زمان کارکرد دستگاه است. امروزه به لطف استفاده از فن های کم صدا و همچنین استفاده از عایق های صوتی، صدای چیلرهای هوایی به خوبی کنترل می شوند. لذا در صورت استفاده از چیلر تراکمی، مهندس پروژه یا شرکت مشاور باید نکات متعددی را در نظر بگیرد که از کدام نوع سیستم تراکمی استفاده کند تا بهترین عملکرد و نتیجه را برای پروژه مورد نظر داشته باشد.
چیلر جذبی
چیلر جذبی نوع دیگری از انواع چیلر است که در آن از کمپرسور استفاده نمی شود. در این دستگاه دیگر از کمپرسور استفاده نمی شود. به دلیل اینکه در سیستم جذبی از فرآیند شیمیایی جذب مبرد (آب) به ماده جاذب (نمک مایع) استفاده می شود، نام دستگاه به چیلر حذبی معروف شده است.
بر خلاف چیلرهای تراکمی که از انرژی الکتریکی و کمپرسور در سیکل تبرید تراکمی استفاده می کنند، نقطه عطف چیلرهای جذبی این است که با حذف کمپرسور، از انرژی گرمایی یا حرارتی به منظور تولید برودت بهره می برند و همین امر سبب کاهش مصرف برق در این نوع ماشین ها شده است. این انرژی گرمایی به عنوان محرک سیکل برودت جذبی می تواند از طریق بخار داغ، احتراق گاز طبیعی و حتی گرمای اتلافیِ یک فرایند تأمین شود. چیلرهای جذبی دارای نقاط قوت و ضعفی هستند که در ادامه به آن ها می پردازیم.
واقعیت این است که امروزه با پیشرفت علم و تکنولوژی در حوزه برودت صنعتی، چیلرهای تراکمی بیش از پیش مورد استقبال قرار گرفته اند و بسیاری از مشتریان شرکت تهویه نگار در حال جایگزینی چیلرهای تراکمی بجای چیلرهای جذبی هستند.
اما به طور کلی انتخاب چیلرهای جذبی در موارد زیر بیشتر مورد توجه قرار می گیرد:
- امکان تامین برق برای چیلرهای تراکمی وجود نداشته باشد.
- آب به مقدار کافی و با خصوصیات قابل قبول وجود داشته و با مشکل کم آبی مواجه نباشیم.
- سوخت های فسیلی مانند گاز یا گازوئیل در محل نصب چیلر، به آسانی قابل دسترسی باشد.
- رطوبت نسبی هوای منطقه به جهت عملکرد کولینگ تاور یا برج خنک کننده بالا نباشد.
انواع چیلر جذبی
چیلرهای جذبی بر مبنای نوع مکانیزم طراحی به دو دسته تقسیم می شوند:
چیلر جذبی تک اثره (single effect absorption chiller)
چیلر جذبی دو اثره (Double effect absorption chiller)
چیلر جذبی بهتر است یا تراکمی؟
به گفته کارشناسان پاسخ این مسوال مستلزم بررسی دقیق پروژه و شرایط آن است. اما واقعیت امروز سیستم های تهویه مطبوع و برودتی نشان می دهد که چیلر های تراکمی و بخصوص نوع هوا خنک آن به دلیل راندمان مناسب، بهره برداری آسان، تعمیرات ساده، کاهش صدای دستگاه به لطف عایق های صوتی و همچنین عدم مصرف آب جهت تولید آب سرد، بسیار مورد استقبال مهندسان در پروژه های مسکونی و صنعتی قرار گرفته است.
چیلرهای تراکمی آب خنک نیز امروزه بیشتر در پروژه های که کاربرد صنعتی دارند و ظرفیت برودتی بالایی نیاز دارند بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. به طور مثال در اکثر پروژه های سردخانه که دمای کمتر از صفر درجه سانتی گراد نیاز است از چیلر آبی استفاده می شود.
اما با این حال نمی توان به طور مطلق گفت که که چیلر تراکمی بهتر از چیلر جذبی است یا بالعکس. اغلب مردم در زمان خرید این سیستم ها به دلیل قیمت بالا حساسیت زیادی به خرج می دهند اما به طور خلاصه تفاوت چیلر جذبی و تراکمی در موارد زیر است:
- چیلر تراکمی هوا خنک یا همان چیلر هوایی مصرف آب ندارد اما مصرف برق بالایی دارد
- چیلر جذبی مصرف برق کمی دارد اما در صورت استفاده از نوع شعله مستقیم مصرف گاز بالایی دارد
- عمر مفید چیلرهای جذبی به دلیل استفاده از نمک مایع و شرایط فشار منفی(خلاء) معمولا کمتر از چیلر تراکمی است
- سر و صدای چیلرهای جذبی کمتر است
- در صورت وجود بار گرمایی اتلافی محسوس می توان از چیلر جذبی استفاده کرد تا انرژی گرمایی به هدر نرود
- نگهداری و تعمیرات چیلر جذبی کمی دشوارتر است
- چیلرهای جذبی ابعاد بزرگی دارند و فضای بیشتری را نسبت به چیلرهای تراکمی اشغال می کنند
- شرکت های ارائه دهنده خدمات و سرویس چیلر تراکمی بیشتر هستند و دسترسی بهتری دارند
- در صورت استفاده از چیلر جذبی شعلعه مستقیم می توان آب گرم مصرفی را نیز تامین کرد
- یکی از مشکات چیلرهای جذبی پدیده کریستالیزاسیون یا همان فرآیند جامد شدن لیتیوم بروماید براثر کاهش دما در جاذب است که ممکن است چیلر از کار بیفتد
- نفوذ هوا در مدار چیلرهای جذبی سبب کاهش میزان وکیوم موجود در آن شده و راندمان چیلر به شدت افت می کند
- در صورت استفاده از چیلر تراکمی هوایی باید سر و صدای دستگاه را تا حد امکان کاهش داد
منابع گزارش:
ویکی پدیا
خبرگزاری آنا
عصر ایران
همشهری آنلاین
دیدگاه تان را بنویسید