چیلر تراکمی

قبل از خرید چیلر (chiller) تراکمی لازم است ، حتما در مورد چگونگی کار ، انواع و قطعات آن مطالعه  کافی داشته باشید. البته برخی فروشندگان با دادن اطلاعات زیاد و بی فایده ، باعث سردرگمی شما می شوند. اما ما در این مقاله ، بدون زیاده گویی ، تمام اطلاعاتی که نیاز دارید را در اختیار شما قرار خواهیم داد.

همچنین بخوانید : چیلر چیست؟

همچنین بخوانید : چیلر جذبی ، کاربرد و انواع آن

چیلرهای تراکمی ، متداول ترین نوع ، در سال های اخیر هستند که توانسته اند سهم بازار مدل های دیگر از جمله چیلرهای جذبی را از آن خود کنند. به دلیل ویژگی های برتر چیلر تراکمی، امروزه تقریبا در تمام پروژه های تهویه مطبوع و برودت صنعتی از آن استفاده می کنند.

چیلر تراکمی وظیفه دفع گرما از یک محیط هدف به فضای دیگر را دارد و برای این کار از آب استفاده می کند که البته در یک مدار بسته در چرخش است و برخلاف کولر آبی ، نیاز به یک منبع آب نداریم. آب پس از سرد شدن ، در لوله هایی به سمت ساختمان حرکت می کند. از کویل های دستگاهی به نام فن کویل عبور می کند. فن کویل که شبیه یونیت داخلی کولر گازی است ، با استفاده از آن ، فضا را خنک می کند. آب که در فن کویل دوباره گرم شده است ، به سمت چیلر برای سرد شدن بر می گردد.

چیلرهای تراکمی به دو نوع کلی هواخنک و آب خنک تقسیم می شوند که تفاوت عمده آن ها در کندانسور و نحوه خنک شدن مبرد در آن است. البته نوع دیگری نیز به نام چیلر تبخیری وجود دارد ، اما چون به ندرت از آن استفاده می شود ، اکثرا صحبتی از آن نمی شود.

کاربرد چیلر تراکمی

امروزه معمولا در تمام پروژه هایی که چیلر برای تامین سرمایش انتخاب می شود ، منظور چیلر تراکمی است. انواعِ جذبی را فقط در تناژ بالا و در ساختمان های قدیمی می توان پیدا کرد. انعطاف پذیری بالا در تولید با ظرفیت های پایین (2 تن تبرید) تا ظرفیت های بسیار بالا ، راندامان بهره وری خوب و قیمت مناسب ، باعث شده هر روز محبوب تر از پیش شوند.

کاربرد صنعتی

در کاربردهای صنعتی مانند ، ریخته گری ، صنعت پلاستیک ، مواد غذایی و … نیز از چیلر تراکمی استفاده می شود که می تواند دمای آب خروجی را حتی تا 40 درجه زیر صفر ، پایین بیاورد. مثلا در صنعت پلاستیک از آن برای سرد کردن ابزارآلات دستگاه های تولیدی و قطعات ساخته شده و در دامداری ها جهت سرد کردن شیر دوشیده شده از دام ها ، بهره می برند.

چیلر تراکمی چگونه کار می کند؟

چیلر تراکمی بخار (Vapor compression chiller) بر اساس سیکل تبرید تراکمی بخار (کارنو) طراحی و تولید می شود. این دستگاه با استفاده از تبخیر یک ماده مبرد ، دمای آب را کاهش می دهد . ماده مبرد در یک چرخش ، تحت فشار بالا ، گرمای خود را از دست داده و تبدیل به مایع می شود. سپس در مجاورت آب قرار می گیرد و با گرفتن انرژی گرمایی از آب دوباره به گاز تبدیل می شود.این آب سرد شده به فن کویل های داخل ساختمان یا فرایند صنعتی می رود و پس از گرفتن گرمای فضای هدف ، دوباره برای سرد شدن به چیلر تراکمی بر می گردد.

مراحل سیکل تبرید تراکمی

ماده مبرد در دمای اتاق به شکل گاز (فریون) است. مبرد در چهار جزء اصلی چیلر تراکمی ، یعنی کمپرسور ، کندانسور ، شیر انبساط و اواپراتور در گردش است.   بخار داغ (super heat) در کمپرسور فشرده می شود. تحت افزایش فشار دمای آن نیز بالا می رود. در ادامه گاز به کندانسور منتقل می شود. در این مرحله نیز گاز تحت همان فشار (افت فشار قابل چشم پوشی) خنک شده و به مایع با دمای پایین تبدیل می شود. این مایع در مسیر خود به شیر انبساط می رسد.

شیر انبساط چیلر تراکمی ، سیکل تبرید را به دو بخشِ با فشار بالا و فشار پایین تقسیم می کند. در کمپرسور و کندانسور که قبل از آن قرار دارند ، فشار بالاست. فشار مبرد با عبور از شیر انبساط ، کاهش می یابد و بخشی از آن تبخیر می شود. به همین دلیل دمای مایع ، باز هم کاهش می یابد.

اما قبل از عبور مبرد از شیر انبساط ، فیلتر درایر در مسیر آن قرار داده می شود. وظیفه این فیلتر این است که ناخالصی ها را از مدار حذف کند. رطوبت ورودی احتمالی به جریان مبرد را نیز فیلتر می کند. سایت گلاس دقیقا پس از فیلتر درایر نصب می شود. این قطعه از یک شیشه در میان یک فلز و یک نشانگر در وسط آن ، تشکیل شده است. نشانگر ممکن است سبز یا زرد رنگ باشد. مبرد پس از عبور از فیلتر درایر ، به سایت گلس می رود. در این مرحله می توان وضعیت مبرد را از نظر خلوص ، مقدار و میزان رطوبت ، بررسی کرد.

اواپراتور ، قطعه ای است که در آن سیکل تبرید کامل شده و با تبخیر کامل مبرد ، آب سرد می شود. اواپراتور چیلر تراکمی ، از نوع پوسته و لوله و یا صفحه ای است که در ادامه مقاله ، به معرفی آنها می پردازیم.

طبق تعریف شرایط استاندارد تهویه مطبوع (AHRI 550/590) ، یعنی در دمای خشک محیط 35 درجه سانتی گراد و ارتفاع از سطح دریا ، دمای آب ورودی و خروجی از اواپراتور ، 7 و 12 درجه سانتی گراد است.

 انواع چیلر تراکمی بر اساس کمپرسور

کمپرسور (Compressor) یکی از تعیین کننده ترین قطعه چیلر تراکمی است. براساس ظرفیت مورد نیاز ، نوع پروژه و شرایط آب و هوایی می تواند یکی از انواع زیر باشد.

• کمپرسور روتاری (Rotary compressor) که به پیستونی- دورانی نیز معروف است ، دارای مزایای و معایب زیر است:

1. فشرده و سبک است.
2. ارتعاش و لرزش چندانی ندارد.
3. راندمان حجمی آن بالاست.
4. سر و صدای آن کم است.
5. نگهداری و سرویس کم
6. و قیمت اولیه کمپرسور روتاری پایین است.
7. عدم انعطاف پذیری در ظرفیت و نسبت تراکم

کمپرسورهای روتاری را بیشتر در چیلرهای خانگی با ظرفیت کم نصب می کنند.

• کمپرسور اسکرال (Scroll compressor) نیز در ظرفیت های پایین و پروژهای تهویه مطبوع تولید می شود.

1. بازدهی آن نسبت به کمپرسورهای روتاری و پیستونی بالاتر است.
2. صدای کمی تولید می کند.
3. تعمیرات آن معمولا مقرون به صرفه نیست و در صورت خرابی ، باید تعویض شود.
4. کمپرسورهای دیگر در صورت نصب نادرست اصلا روشن نمی شوند ، اما اسکرال در این شرایط نیز کار می کنند و پس از مدت کوتاهی می سوزند.

• کمپرسور پیستونی (Reciprocating) از انواع قدیمی تر است که امروزه فقط در شرایط خاص از آن استفاده می شود. به دلیل قیمت اولیه بالا ، مصرف برق بیشتر و سر و صدا زیاد ، گزینه چندان جذابی نیست. در مناطق گرم و شرجی ، می تواند انتخاب خوبی باشد.

• کمپرسور اسکرو (Screw compressor) در چیلر تراکمی با ظرفیت بالا برای کاربری های تهویه مطبوع و چیلرهای صنعتی نصب می شود.

1. طول عمر و دوام آن بالاست.
2. بازدهی حجمی بالایی دارد.
3. در صورت برگشت مایع ، خراب نمی شود.
4. نیاز به سرویس و روغن کاری منظم دارد که این کار نسبتا پیچیده ای است.

• کمپرسور سانتریفیوژ (Centrifugal compressor) فقط برای تناژ بسیار بالا (300 تن به بالا ) توجیه خواهد داشت. نکته مهم این است که زمانی چیلر سانتریفیوژ مناسب است که همیشه به تمام ظرفیت چیلر نیاز داریم.

انواع کندانسور چیلر تراکمی

کندانسورها در دو نوع هواخنک و آب خنک تولید می شوند.

 کندانسورهای آب خنک (Water-Cooled Condensers) ، دارای ساختار لوله و پوسته (shell and tube) هستند. برای کندانسورهای هوا خنک ، به برج خنک کننده نیاز داریم. آب سردی که از برج خنک کننده می آید ، در لوله های کندانسور جریان می یابد و مبرد داغ فشرده شده در کمپرسور نیز در پوسته در حرکت است. آب ، گرمای مبرد را می گیرد و برای دفع آن دوباره به برج خنک کننده می رود. طی دفع گرما در کولینگ تاور ، مقداری از آب نیز تبخیر می شود. پس در چیلرهای تراکمی آب خنک ، علاوه بر مصرف برق ، مصرف آب نیز داریم. توجه کنید ، آبی که برای مصرف کننده می رود متفاوت است و در یک مدار بسته در حال گردش است.

در کندانسور هواخنک(Air-cooled condenser) ، دیگر نیازی به برج خنک کننده و مصرف آب نیست. مبرد از طریق تبادل حرارت با هوای محیط ، خنک می شود. این نوع کندانسور که رایج ترین نوع است ، به شکل فین و تیوب و یا میکروکانال طراحی و تولید می شوند. چیلرهای هواخنک ، می توانند به صورت یکپارچه (Packaged) یا دو تکه (Split) تولید شوند. منظور از اسپلیت این است که کندانسور به صورت جداگانه و مستقل کار می کند که به دلیل پایین آمدن کارایی و بالا رفتن هزینه ها ، فقط در شرایط خاص تولید می شود.

شیر انبساط (Expansion valve)

حال مبرد در کندانسور با از دست دادن گرما و تحت فشار زیاد ، تبدیل به مایع شده است. اما برای این که گرمای آب را در اواپراتور بگیرد ، باز هم باید سردتر گردد. با عبور مایع از شیر انبساط ، فشار آن کاهش می یابد و مقداری از آن تبخیر می شود. بر اثر این تبخیر ، دمای مبرد باز هم پایین می آید. پس از این کاهش دما ، مخلوط مایع و گاز به اواپراتور می رود.

شیر انبساط وظیفه تنظیم جریان مبرد ورودی به اواپراتور را دارد. این مقدار ، تعیین کننده دمای آب سرد خروجی از چیلر است.

انواع اواپراتور

در چیلرهای تراکمی از دو نوع مبدل حرارتی به عنوان اواپراتور استفاده می کنند.

اواپراتور پوسته و لوله (shell and tube evaporator)

این مبدل از تعدادی لوله درون یک محفظه استوانه ای شکل تشکیل شده است. در نوع DX یا Dry expansion مبرد پس از عبور از شیر انبساط ، از لوله ها عبور می کند. آب نیز در محفظه (بیرون لوله ها) در جریان است. گرمای آب به مبرد انتقال یافته ، دمای آب کاهش می یابد و مبرد کاملا تبخیر می شود.

نوع دیگری از اواپراتورهای پوسته و لوله ،  Flooded نام دارد که برخلاف Dry expansion ، مبرد از محفظه و آب از درون لوله ها عبور می کند. اواپراتور Flooded بیشتر در چیلرهای تراکمی آب خنک سانتریفیوژی نصب می شود.

اواپراتور پلیتی یا صفحه ای (plate evaporator)

مبدل پلیتی ، از کنار هم قرار گرفتن تعدادی صفحه نازک در کنار هم که یکی در میان در آن ها مبرد و آب در جریان است ، ساخته می شود. به دلیل سطح تماس بالای صفحات ، راندمان بالایی دارد و حجم آن نیز کاهش می یابد. این نوع در مینی چیلرها مورد استفاده قرار می گیرد.

تابلو برق چیلر تراکمی

تابلو برق یکی از مهم ترین بخش های چیلر تراکمی است. عمر و کارکرد بهینه قطعات ، کاملا به تابلو برق آن وابسته است. تابلو برق از دو بخش قطعات مدار قدرت و مدار کنترل تشکیل شده است. مدار قدرت وظیفه تامین برق قطعات چیلر را دارد. در حالی که مدار فرمان ، نحوه عملکرد قطعات را تعیین می کند.

خرید چیلر تراکمی

بیشتر بخوانید : راهنمای جامع خرید چیلر

برای انتخاب درست چیلر تراکمی ، علاوه بر شناخت قطعات ، باید به ظرفیت مورد نیاز ، کاربری پروژه ، شرایط آب و هوایی نیز توجه کنید. برای استفاده از کندانسور هواخنک ، نیاز به برج خنک کننده داریم. با توجه به محدودیت فضا و مصرف آب ، امروزه محبوبیت خود را از دست داده است. شاید در برخی پروژه  ها نیاز باشد از به جای یک چیلر مرکزی از چند مینی چیلر استفاده کنیم.

حتما مطمئن شوید ، دستگاهی که می خرید برای شرایط آب و هوایی مورد نظرتان ، مناسب باشد. برخی سیستم ها بسیار عالی هستند ، اما برای شرایط متفاوتی طراحی و تولید شده اند.