عملکردچیلر

اسفند 1, 1402

چیلر چیست و چه کاری انجام می دهد ؟

برای پاسخ به سوال چیلر چیست می توان گفت که چیلر دستگاهی است که با استفاده از فرآیند تقطیر و تبخیر یک مبرد (مانند R134a) در حال گردش بین اجزای نوع تراکمی (یا اجزای نوع جذبی) ، حرارت را از یک قسمت دستگاه به قسمت دیگر در یک چرخه (سیکل) منتقل می کند. کار دستگاه چیلر این است که آب را برای سرمایش هوای ساختمان و یا مصارف صنعتی (برای مثال کاهش دمای فرآیند برش لیزر یا قالب های تزریق پلاستیک و غیره) ، سرد کند. مبرد مطابق شکل زیر بین این اجزا به گردش درآمده و حرارت آب را در اواپراتور گرفته (آب سرد می شود) و در کندانسور این گرمای اضافی را به محیط بیرون دفع می کند و این کل کاری است که این دستگاه انجام می دهد. در ادامه به طور دقیق به معرفی اجزای آن ، انواع ، کاربرد ، مشخصات فنی و قیمت آن می پردازیم.

آب سرد شده در دستگاه چیلر با پمپ و از طریق لوله کشی به واحدهای توزیع کننده هوای سرد مانند فن کویل های تعبیه شده در داخل ساختمان یا دستگاه هواساز ارسال می شود. لوله های منتقل کننده آب سرد به خوبی عایق کاری می شوند تا دمای آب سرد حفظ گردد و بدین ترتیب ضمن جلوگیری از افت راندمان ، از تشکیل برفک (یخ خشک) بر روی دیواره بیرونی لوله ها نیز جلوگیری می شود. علاوه بر سرمایش ساختمان ها ، آب سرد می تواند در فرآیندهای صنعتی نیز به عنوان آب خنک کننده یک دستگاه مورد استفاده قرار بگیرد. آب سرد چیلر در مداری بسته جریان دارد. منظور از مدار بسته این است که آب درون لوله ها و کویل ها جریان پیدا کرده و راهی برای تبخیر آن وجود ندارد.

برای مثال در شکل زیر نمونه ای از دستگاه چیلر کوچک سرمایشی (مینی چیلر) و پکیج گرمایشی نشان داده شده است که این دو دستگاه در کنار یکدیگر یک سیستم کامل سرمایشی گرمایشی ساختمان را شکل می دهند و آب سرد و گرم را به فن کویل های نصب شده در اتاق ها و سالن ها ارسال می کنند تا عمل سرمایش و گرمایش هوا توسط این فن کویل ها صورت بگیرد. وقتی در فصل تابستان آب سرد وارد لوله های مسی (کویل) دستگاه فن کویل یا دستگاه هواساز شود، دمای کویل را به شدت کاهش داده و وقتی هوای دمیده شده توسط فن با کویل سرد برخورد کند، خنک شده و در اتاق ها و سالن ها به گردش در می آید. همین اتفاق در فصل زمستان نیز رخ داده و این بار چیلر خاموش و پکیج یا بویلر موتورخانه روشن می شود تا آبگرم را به فن کویل ها ارسال و این بار عمل گرمایش هوا انجام شود.

نمونه هایی از کاربردهای آن :

1 . نمونه ای از کاربرد دستگاه مینی چیلر و پکیج متصل به فن کویل های ساختمان برای تهویه هوا :

هر زمانی که یک ساختمان از پارتیشن های (اتاق ها و سالن ها) متعددی تشکیل شده باشد (مثلا یک ساختمان اداری یا مسکونی) باید به ازای هر اتاق یک فن کویل در نظر گرفته شود (در اکثر ساختمان های متوسط و بزرگ از این سیستم استفاده می شود) و برای سرمایش ، همه این فن کویل ها به آب سرد چیلر متصل می شوند. فن کویل ها قابلیت کنترل مستقل دارند. یعنی اینکه هر کدام از آنها را می توان با توجه به شرایط مورد نیاز کاربر و در دمایی دلخواه و به سادگی (با استفاده از یک کنترل) تنظیم نمود (بدون اینکه بر راندمان یا عملکرد فن کویل های دیگر خللی وارد شود) و هر کدام را نیز به صورت اختیاری روشن یا خاموش کرد. فرض کنید در یک هتل 180 اتاق مجزا از هم وجود داشته باشد که در چنین شرایطی منطقی نیست که از 180 دستگاه کولر گازی (شامل 180 پنل دیواری و 180 یونیت بیرون از ساختمان) استفاده شود و به جای آن از 180 عدد فن کویل استفاده می شود که همه آنها به یک چیلر متصل می شوند. در 180 تا کولر گازی ما 180 مسیر لوله کشی مسی و حجم بسیار زیادی از مبرد نیاز داریم ولی در این سیستم نیاز به این مقدار از لوله کشی مسی نیست و آب توسط دستگاه چیلر سرد شده و به فن کویل ها با لوله کشی ساده و ارزان آب ، پمپاژ می گردد.

مطالعه بیشتر درباره انواع فن کویل ها در این متن ⇐ فن کویل

2 . نمونه ای از کاربرد چیلر و بویلر متصل به دستگاه هواساز برای تهویه هوای یک ساختمان یا سوله :

اگر ساختمان یا سوله ای داشته باشیم که پارتیشن های متعدد نداشته باشد (برای مثال سالن های بزرگ یک تکه مانند یک سالن تولیدی یا یک سالن سینما و غیره داشته باشیم) دیگر نمی توانیم برای سرمایش و گرمایش آنها به فن کویل ها متوسل شویم و به جای فن کویل ها یک دستگاه هواساز (هوارسان) در بیرون از ساختمان مستقر شده و برای سرمایش به آب سرد چیلر و برای گرمایش به آب گرم بویلر اتصال می یابد. هواساز دارای کویل بزرگی است که آب سرد یا گرم در داخل کویل سیرکوله شده و هوای عبوری از سطح کویل را سرد یا گرم می کند. نکته اینکه هم فن کویل ها و هم هواسازها در حین اینکه عمل سرمایش هوا را انجام می دهند به خوبی و با توانی بالا می توانند رطوبت را نیز از هوا بگیرند.

مطالعه بیشتر درباره اجزا و ساختار هواسازها در این متن ⇐ دستگاه هواساز

3 . نمونه ای از کاربرد آن برای خنک کاری یک فرآیند یا دستگاه صنعتی :

در تصویر بالا یک نمونه از کاربردهای صنعتی آن را مشاهده می کنید که برای کاهش دمای یک مخزن استفاده می شود. این فقط یک مورد از موارد استفاده از آن در صنعت است و صدها استفاده دیگر در صنایع مختلف دارد که در همگی آنها یک کار انجام می دهد و آن هم کاهش دما است. بنابرین بر اساس کاربرد به این نتیجه می رسیم که انواع چیلر را می توان به دو بخش کلی تهویه و صنعتی تقسیم بندی کرد که قطعا مشخصات فنی و قیمت این دو با توجه به اینکه نوع صنعتی معمولا تمام 365 روز سال را در حال کار است با یکدیگر متفاوت است.

شناخت اجزای چیلر تراکمی و انواع آن

اجزای چیلر تراکمی شامل دو عدد مبدل حرارتی آب خنک یا هوا خنک (به نام کندانسور و اواپراتور) ، یک یا چند کمپرسور (از نوع اسکرال ، اسکرو ، پیستونی یا سانتریفیوژ) ، یک شیر منبسط کننده به نام شیر انبساط و مقداری سیال مبرد است. بر اساس همین قطعات می توان دستگاه چیلر را به انواع مختلفی تقسیم بندی کرد که در ادامه به آن اشاره می کنیم.

1 . کمپرسور چیلر

مبرد در حالت گازی شکل وارد کمپرسور می شود. وظیفه کمپرسور این است که مبرد گازی را فشرده کرده و فشار و دمای آن را به شدت افزایش دهد و از طریق لوله به یک مبدل حرارتی آب خنک یا هوا خنک به نام کندانسور ارسال کند. کمپرسورها در انواع مختلفی موجود هستند که بر اساس عوامل مختلفی از جمله تناژ تبرید دستگاه ، شرایط آب و هوایی محل نصب دستگاه و نیازهای پروژه معمولا یکی از انواع اسکرال یا اسکرو یا پیستونی و بر اساس محاسبات مهندس طراح انتخاب می شوند. یکی از روش های دسته بندی انواع چیلر همین کمپرسور است و برای مثال وقتی که از کلمه “چیلر اسکرال” استفاده می کنیم منظورمان این است که در آن از کمپرسور اسکرال استفاده شده است.

2 . کندانسور چیلر تراکمی

دو نوع کندانسور آب خنک (آبی) و هوا خنک (هوایی) وجود دارد. یعنی اینکه مبرد داغ خروجی از کمپرسور باید به نوعی گرمای اضافی خود را به محیط بیرون پس دهد و این دفع گرما در بخشی به اسم کندانسور انجام می شود که ما در اینجا یا باید با آب این گرما را به بیرون دفع کنیم یا با هوا. اگر با آب این کار انجام شود به آن آب خنک و اگر با هوا انجام شود هوا خنک می گوییم.

مبدل حرارتی آب خنک (کندانسور) معمولا از نوع مبدل پوسته و لوله (شل اند تیوب) است که از درون لوله های آن مبرد و از اطراف لوله ها، آب عبور می کند. آب حرارت بالای مبرد را گرفته تا مبرد از حالت گاز به حالت مایع تغییر فاز دهد. آبی که حرارت را می گیرد، خودش به خنک کاری نیاز دارد و با پمپ به دستگاه کولینگ تاور (برج خنک کننده) ارسال می شود تا در برج مجددا خنک شده و به مبدل حرارتی چیلر (کندانسور) برگردد. به این نوع چیلر، چیلر تراکمی آب خنک گفته می شود زیرا کندانسور آن از نوع آب خنک است. در شکل زیر به صورت شماتیک اجزای چیلر تراکمی آب خنک ، برج خنک کننده و هواساز نشان داده شده است.

مطالعه بیشتر درباره طرز کار و مشخصات فنی چیلرهای آب خنک در این متن ⇐ چیلر تراکمی آب خنک

مطالعه بیشتر درباره اجزا و ساختار برج های خنک کننده (کولینگ تاورها) در این متن ⇐ دستگاه کولینگ تاور

اگر مبدل حرارتی کندانسور از نوع آب خنک نباشد و به جای آن از نوع مبدل هوا خنک باشد، هوا از اطراف لوله های کندانسور توسط فن دمیده شده و حرارت را از مبرد می گیرد تا مبرد از حالت گاز به حالت مایع تغییر فاز دهد که به آن کندانسور هوا خنک گفته می شود و به این نوع چیلر، چیلر تراکمی هوا خنک گفته می شود. در شکل زیر یک چیلر تراکمی هوا خنک که در شرکت ما ساخته شده است را مشاهده می کنید که کندانسور هوا خنک آن به همراه فن های موجود در بالای چیلر نشان داده شده است. (چیلر هوا خنک فاقد برج خنک کننده است)

مطالعه بیشتر درباره طرز کار و مشخصات فنی چیلرهای هوا خنک در این متن ⇐ چیلر هوایی

نکته اینکه اگر بخواهیم این دو نوع را نسبت به هم مقایسه ای کوتاه کنیم و بدانیم که در چه شرایطی باید از نوع هوا خنک و چه شرایطی باید از نوع آب خنک استفاده کرد باید به این چند نکته توجه کنیم که عبارتند از :

الف . نوع آب خنک (آبی) در موتورخانه نصب می شود و بنابرین فضایی را در موتورخانه باید به آن اختصاص داد که مسلما در مواردی که بتوان از این فضا بهره برداری های دیگری نمود هر متر مربع آن ارزش بالایی خواهد داشت. مزیت نصب در موتورخانه این است که چیلر تراکمی آب خنک چون در معرض بارش باران ، نور آفتاب و غیره نیست عمر بالاتری نسبت به نوع هوا خنک (هوایی) که روی بام نصب می شود و معمولا در معرض بارش باران و نور آفتاب قرار دارد خواهد داشت. نوع هوا خنک چون بر روی بام نصب می شود بنابرین نگرانی بابت در نظر گرفتن یک فضای سرپوشیده خاص که معمولا هم ارزش بالایی دارد وجود نخواهد داشت.

ب . نوع آب خنک دارای برج خنک کننده است و نگهداری و سرویس برج خنک کننده زیاد بوده و هزینه بر است ولی نوع هوا خنک چون برج خنک کننده ندارد به نگهداری و سرویس بسیار کمتری نیاز خواهد داشت. محدودیت هایی در استفاده از برج خنک کننده وجود دارد که مهمترین آنها این است که در شهرهایی که رطوبت هوا بالاست اصلا نمی توان برج خنک کننده استفاده کرد.

ج . خنک کاری کندانسور چیلر با آب ، راندمان بالاتری نسبت به خنک کاری آن با هوا دارد و دفع گرما با آب نسبت به هوا بهتر انجام می شود و لذا نوع آبی راندمان بالاتری نسبت به نوع هوایی دارد.

یکی دیگر از اصلی ترین روش های دسته بندی انواع چیلر همین کندانسور است که به طور دقیق به آن اشاره کردیم. بنابرین هر یک مزایا و معایب و نیز محدودیت هایی در استفاده دارند که پس از کارشناسی و تعیین نوع کاربری و شهر محل نصب و غیره توسط مهندسان متخصص تصمین نهایی گرفته می شود.

3 . شیر انبساط

شیر انبساط (اکسپنش ولو) یکی دیگر از اجزای مهم این دستگاه است و به این علت بعد از کندانسور بر سر راه مبرد قرار می گیرد که فشار را از روی مبرد با منبسط کردن، بردارد و مجدد آن را از حالت مایع به حالت گاز تبدیل کند. بعد از شیر انبساط حدود 25 درصد از مبرد از حالت مایع به حالت گاز تغییر فاز داده و مخلوطی از مبرد مایع و گازی به صورت کنترل شده وارد مبدل حرارتی دیگری به نام اواپراتور چیلر می شود. اکسپنشن ولوها در دو نوع TEV (حرارتی که معمولا در ظرفیت های کم استفاده می شود) و EEV (الکترونیکی) موجود هستند. حتی از این نظر نیز می توان انواع چیلر را به دو دسته الکترونیکی (دارای شیر انبساط الکترونیکی) و ترموستاتیکی (دارای شیر انبساط ترموستاتیکی) دسته بندی کرد.

4 . اواپراتور

معمولا مبدل حرارتی اواپراتور از نوع پوسته و لوله است که از درون لوله های آن مبرد و از اطراف لوله ها آب عبور داده می شود. مخلوط مبرد مایع و گازی تمایل بسیار زیادی برای تبخیر کامل پیدا کرده و این بار با گرفتن حرارت از آب، آب را به شدت سرد می کند. سپس این آب سرد شده برای مصارف سرمایش هوای داخل ساختمان (به فن کویل یا هواساز) یا مصارف صنعتی با پمپ ارسال می شود. مبرد که به طور کامل تبخیر شده مجددا وارد کمپرسور شده و سیکل چیلر تراکمی تکرار می گردد. بنابرین اجزای چیلر تراکمی از چند قسمت تشکیل شده که در همه دستگاه های چیلر تراکمی این چند جز وجود دارد و این خلاصه آن کاری است که این سیستم انجام می دهد. در مواردی هم می توان انواع چیلر را بر اساس نوع اواپراتور دسته بندی کرد که برای مثال اواپراتور هم می تواند از نوع پوسته و لوله و هم از نوع صفحه ای باشد و یا حتی به جای اینکه مبرد از درون لوله ها عبور کند در برخی از طرح ها ، مبرد از اطراف لوله ها عبور داده می شود که به آن چیلر فلودد گفته می شود.

5 . سایر اجزای آن

این مواردی که به طور خلاصه شرح دادیم تنها اجزای اصلی آن هستند و قطعات بسیار زیاد برقی و مکانیکی برای بهبود عملکرد و نیز کنترل بهینه آن در نظر گرفته می شود. از جمله مهمترین موارد می توان به تابلو برق و کنترلر PLC ، انواع شیرها ، کنترلرها و سنسورها در مسیر حرکت مبرد ، اجزایی برای بهبود راندمان و عملکرد آن در شرایط سخت ، رسیور ، اویل سپراتور ، فیلتر درایر ، سایت گلس ، پمپ آب ، مخزن و غیره اشاره کرد که وجود یا عدم وجود این اجزا و مشخصات فنی آنها بر قیمت نهایی دستگاه تاثیر گذار است. در تصویر زیر بخشی از تابلو برق و کنترلر PLC یک دستگاه 320 تن تبرید در حال مونتاژ در کارخانه شرکت ماخ را مشاهده می فرمایید. تابلو برق شامل بخش های مهمی از جمله قطع کننده های جریان ، استارتر ، کنترل کننده سرعت ، نمایشگر و غیره می شود.