آشنایی با چیلر و تجهیزات آن

چیلر (Chiller)  چیست؟

چیلر یک واحد خنک کننده است که برای سرمایش و گرمایش در سیستم های تهویه مطبوع مرکزی استفاده و بهره برداری می شود که می توان از آن در تاسیساتی همانند فن کویل ها استفاده کرد. اصولاً از چیلر برای خنک کردن آب در تجهیزات خنک کننده استفاده می شود.

طیف گسترده ای از چیلر ها به عنوان یک خنک کننده داخلی در اندازه های مختلف قابل طراحی و تولید می باشد. از آپارتمان ها و خانه های شخصی گرفته تا ادارات و هایپر مارکت ها می تواند از چیلر و تجهیزات آن استفاده نمایند.

چیلر های صنعتی از سه عنصر اصلی کمپرسور، کندانسور و اواپراتور تشکیل شده است. وظیفه اصلی تبخیر حذف گرما از جسم سرد شده است. برای این منظور آب و مایع خنک کننده از آن عبور می کنند. در نتیجه آب یا هر مایع خنک کننده دیگری خنک می شود و مبرد روشن می شود و به حالت گازی تبدیل می شود. پس از آن، ماده مبرد خنک شده وارد کمپرسور می شود، جایی که بر روی سیم پیچ موتور کمپرسور الکتریکی عمل می کند و به خنک شدن کمک می کند. در آن جا بخار داغ فشرده می شود و دوباره تا دمای 80-90 درجه سانتی گراد گرم می شود. در اینجا با روغن کمپرسور مخلوط می شود.

در حالت گرم، فریون وارد کندانسور می شود، جایی که عامل خنک کننده گرم توسط جریان هوای سرد خنک می شود. سپس چرخه نهایی رخ می دهد، خنک کننده مبدل حرارتی به سوپر کولر می رود، جایی که دمای آن کاهش می یابد، در نتیجه فریون به حالت مایع تبدیل می شود و به فیلتر خشک کننده تغذیه می رسد. در آنجا از رطوبت خلاص می شود. نقطه بعدی در مسیر حرکت مایع خنک کننده یک دروازه بالابر حرارتی است که در آن فشار فریون کاهش می یابد. پس از خروج از کانال حرارتی، خنک کننده فشار کم با یک سیال دیگر ترکیب می شود. این مخلوط به اواپراتور عرضه می شود، جایی که مایع خنک کننده به بخار تبدیل می گردد و بیش از حد گرم می شود. ترکیب گرم شده بیش از حد از اواپراتور خارج می شوند که آغاز یک چرخه جدید است.

طرح کلی از کارکرد قطعات چیلر صنعتی

• کمپرسور

کمپرسور در چرخه خنک کننده چیلر دو عملکرد دارد. در واقع سیال خنک کننده را در یک چیلر فشرده و حرکت می دهد. با افزایش بخار، فشار و دما افزایش می یابد. سپس گاز فشرده شده وارد جایی که سرد شده و تبدیل به مایع می شود، سپس مایع وارد اواپراتور می شود (هم زمان فشار و دما کاهش می یابد)، در آنجا می جوشد، به حالت گاز تبدیل می شود، حرارت را پس می گیرد. پس از آن، گشتاور خنک کننده به کمپرسور باز می گردد تا چرخه تکرار شود.

• کندانسور خنک کننده هوا (کندانسور هوا خنک)

در این قسمت تبادل حرارتی صورت می گیرد که در آن گرمای جذب شده توسط خنک کننده در فضای اطراف بخش می شود. سپس گاز فریون که خنک و متراکم می شود به فاز مایع تبدیل می شود. فن سانتریفیوژ یا محوری جریان هوا را از کندانسور تغذیه می کند.

• عدد فشار سنج

نشانگر های بصری فشار متراکم شده سیال خنک کننده را ارائه می دهد.

• گیرنده مایع

برای ذخیره فریون در سیستم استفاده می شود.

• فیلتر خشک کن

این فیلتر رطوبت، کثیفی و سایر مواد خارجی را از مایع خنک کننده حذف می کند اگر این قسمت به خوبی عمل نکند باعث می شود به سیستم خنک کننده آسیب برسد و کارایی آن را کاهش یابد.

• شیر برقی

شیر برقی جریان مایع خنک کننده را در چیلر کنترل می کند که در صورت توقف کمپرسور بسته می شود. این امر از ورود مبرد مایع به اواپراتور جلوگیری می کند که می تواند باعث هیدراتاسیون شود. هیدراتاسیون می تواند منجر به آسیب جدی کمپرسور شود. با روشن شدن کمپرسور شیر باز می شود.

• شیر ترموستاتیک (شیر انبساط)

شیر ترموستاتیک یا TRV یک رگولاتور است، موقعیت رگولاتور (سوزن) که موقعیت آن به دلیل دمای اواپراتور است و وظیفه آن تنظیم مقدار مایع خنک کننده عرضه شده به اواپراتور بسته به گرم شدن بیش از حد بخار خنک کننده است. در تبخیر خروجی، همیشه باید فقط مقدار مایع خنک کننده در اواپراتور را مصرف کند، که با توجه به شرایط فعلی، ممکن است به طور کامل از بین برود.

• شیر تنظیم کننده های عملکرد

 شیر تنظیم کننده های عملکرد برای رساندن عملکرد کمپرسور به بار فعلی در اواپراتور (نصب شده در خط بای پس بین دو طرف فشار کم و بالا سیستم خنک کننده) استفاده می شود. دریچه هوای گاز داغ (که در تمیز کردن چیلر های استاندارد گنجانده نشده است) از تعدیل سریع قدرت توسط کمپرسور جلوگیری می کند. هنگامی که فعال می شود، شیر باز می شود و گاز خنک کننده را از تخلیه به جریان مایع مبرد که وارد اواپراتور می شود، منتقل می کند. این امر باعث کاهش پهنای باند کارآمد سیستم می شود.

• اواپراتور

اواپراتور وسیله ای است که در آن مایع خنک کننده می جوشد و گرما را در حین تبخیر جذب می کند و در خنک کننده ای که از آن عبور می کند، جریان می بخشد.

• حد انجماد دما (حد انجماد)

از یخ زدن مایع در تبخیر جلوگیری می کند.

• سنسور دما

سنسوری که دمای آب در مدار خنک کننده را نشان می دهد.

• گیج فشار مایع خنک کننده

یک نشانه بصری از فشار مایع خنک کننده به تجهیزات ارائه می دهد.

• شیر برقی آب

زمانی که آب مخزن به کم تر از حد مجاز کاهش یابد این شیر عملکرد خود را شروع می کند. در واقع شیر برقی آب باز می شود و ظرف را از منبع آب تا سطح مورد نظر پر می کند. بعد، دریچه بسته می شود.

• سنسور دما

سنسور دما قطعه ای است که دمای آب گرم برگشتی از دستگاه را نشان می دهد.

انواع چیلر

• جذبی
• تراکمی (شامل چیلر تراکمی آب خنک و چیلر تراکمی هوا خنک)

چیلر جذبی چیست؟

همان طور که می دانید در چیلر های جذبی، از همین دو مفهوم ساده فشار و دما و البته روابط حاکم بین آن ها، استفاده شده است. درواقع در چیلر های جذبی تنها این امکان فراهم شده است که فشار داخلی دستگاه در قسمت اواپراتور به 0.008bar رسیده و این فشار با مکانیزم هایی تقریبا ثابت بماند.

چیلر تراکمی چیست؟

چیلر های تراکمی به دو نوع اصلی هوا خنک و آب خنک تقسیم بندی می شوند. چیلر های هوا خنک مبرد را با جریان هوا خنک می کنند اما در آب خنک ها این عمل توسط آب انجام می شود. چیلر های تراکمی نسبت به چیلر های جذبی جدید تر هستند، هزینه کم تری دارند و فضای کم تری را نیز اشغال می کنند.

چیلر تراکمی هوا خنک چیست؟

این چیلر ها از مبدل های حرارتی هواخنک برای قسمت کندانسور و مبدل های حرارتی پوسته و لوله برای قسمت اواپراتور استفاده می کنند که نسبت به چیلر های تراکمی آب خنک تجهیزات کم تری احتیاج دارند و فضای کم تری را نیز اشغال می کنند همچنین هزینه تهیه آن نیز پایین تر است. در این نوع چیلر ها بسته به ظرفیت آن ها از تعداد متفاوت فن استفاده می شود.

چیلر تراکمی آب خنک چیست؟

تفاوت این نوع چیلر با چیلر تراکمی هوا خنک در قسمت مبدل حرارتی یا کویل کندانسور آن است که مثل اواپراتور از نوع پوسته و لوله (Sheel and tube) می باشد و به برج خنک کننده (کولینگ واتر) و پمپ آب نیاز دارد.

هر دو مدل از چیلر های بالا برای ما آب سرد تولید می کنند و این آب سرد می تواند با کمک سیستم های دیگری همانند هواساز ها و فن کویل ها هوای محیط ما را خنک کند بنابراین چیلر تنها نمی تواند محیط ما را تهویه کند. مکان نصب چیلر های تراکمی معمولا در پشت بام ها می باشد و از پشت بام به تمامی واحد های مورد نیاز لوله کشی آب سرد انجام می گیرد (سیستم چیلر و فن کویل) اما اگر از سیستم چیلر و هواساز بهره بگیریم کانال های انتقال هوا هستند که وارد محیط مورد نظر ما می شوند.

محاسبه ظرفیت چیلر یا تناژ تبرید آن از مهم ترین محاسبات برای محیط مورد نظر شما می باشد. اگر میزان تن تبرید پایین در نظر گرفته شود انتظار سرما کافی را نباید از دستگاه داشت و اگر مقدار آن بالا تر از مقدار صحیح باشد مصرف برق بالا می رود.

از مهم ترین فاکتور ها برای محاسبه ظرفیت چیلر می توان به:

• متراژ محیط
• هدر رفت هوا
• آب و هوای منطقه
• نوع کاربری ساختمان
• نوع مصالح به کار رفته

و... اشاره کرد.

کاربرد چیلر

چیلر ها یکی از مهم ترین اجزای محیط های صنعتی هستند. گرمای تولید شده توسط ماشین آلات سنگین و سیالات توسط چیلرها خنک می شود. اما در هنگام خرید چیلر می بایست به نکات مهمی توجه کرد و همچنین از مشاوران خبره راهنمایی گرفت.

نکات مهم در انتخاب چیلر صنعتی

زمانی که تصمیم به خرید چیلر صنعتی گرفتید، حتما نکات زیر را در نظر بگیرید:

• میزان بار حرارتی سیستم خود را مشخص کنید.
• از یک راهنمای مطمئن برای انتخاب چیلر کمک بگیرید.
• بر اساس میزان بار حرارتی نوع سیال خنک کننده، دمای هدف و سرعت جریان را مشخص کنید.
• محیط نصب چیلر را شناسایی کنید. نصب چیلر در محیط باز و بسته تمهیدات متفاوتی نیاز دارد و نسبت به آن سایز و اندازه چیلر ممکن است تغییر کند.

‌پرسش و پاسخ سوالات:

چرا چیلر؟

چیلر معمولا در ساختمان های با متراژ متوسط به بالا استفاده می شود تا هوای خنک مورد نیاز یک یا چند ساختمان را تامین کند.

راندمان چیلر ها چگونه محاسبه می شود؟

در تمامی دستگاه های سردکننده همانند چیلر، پکیج های برودتی و یونیت های سردخانه و ... برای بیان بازده یا راندمان از عبارت اختصاری C.O.P استفاده می شود.

C.O.P به نسبت سرمای ایجاد شده توسط دستگاه (یا همان گرمای گرفته شده توسط دستگاه) به انرژی مصرف شده توسط دستگاه گفته می شود.

لازم به ذکر است سرمای ایجاد شده توسط دستگاه های برودتی در قسمت اواپراتور و مصرف انرژی دستگاه در تمامی قطعات برقی همانند کمپرسور، فن کندانسر و ... را شامل می شود.

فاکتورهای مهم در تعیین ظرفیت واقعی چیلر گدام اند؟

• نوع مبرد
• دمای محیطی
• غلظت گلیکول
• ارتفاع از سطح دریا
• دمای آب ورودی به چیلر