چیلر

چیلر (Chiller) دستگاهی است که حرارت را از مایع (معمولاً آب) بر اساس سیکل تبرید تراکم بخار یا جذبی می‌زداید. این مایع می‌تواند برای خنک کاری هوا یا دستگاه‌ها( هواسازها و فن‌کوئل‌ها) استفاده شود که معمولاً به صورت سیکل و درون یک مبدل حرارتی جریان دارد. به عنوان یک محصول جانبی مهم، حرارتی که از مایع جذب شده یا باید به محیط خارج دفع شود یا برای کارایی‌های بالاتر برای مقاصد گرمایی استفاده شود. نگرانی‌هایی در مورد طراحی و انتخاب چیلرها وجود دارد که شامل کارایی، بازده، تعمیر و نگهداری و آسیب‌پذیری‌های محیطی می‌باشد.

در چیلرهای تراکمی گاز توسط کمپرسور، متراکم شده . این گاز وارد کندانسور شده توسط آب یا هوا، خنک می شود و به مایع تبدیل می‌گردد این مایع با عبور از شیر انبساط یا لوله مویین وارد خنک­کننده (اواپراتور)  که در فشار کمتری قرار دارد می‌شود. این کاهش فشار باعث تبخیر مایع گردیده و در نتیجه مایع مبرد با گرفتن گرما از محیط ، آن را خنک می کند. سپس گاز ناشی از تبخیر، به کمپرسور منتقل می‌شود

اساسا 4 نوع کمپرسور در چیلرهای تراکمی وجود دارد.

رفت و برگشتی، اسکرال، اسکرو و سانتریفوژ. که همه آنها توسط الکتروموتور یا توربین کار می کنند. در سال های اخیر، با رشد تکنولوژی راندمان چیلرهای تراکمی افزایش چشمگیری داشته. کمپرسورهای تبرید، کندانسور و  اواپراتور از اجزای مهم چیلرهای تراکمی می باشند.

مینی چیلر :

همانطور که از نام آن برمی­ آید این دستگاه­ها چیلرهای کوچکی هستند که در فضا­هایی استفاده می­ شوند که نیاز به سرمایش و گرمایش مستقل دارند. مکانیزم تغییر مدار سرمایی به گرمایی و بالعکس توسط شیر چهارراهه معکوس کننده جریان گاز انجام می­ گردد. با استفاده از این دستگاه­ها مشکلات مربوط به موتورخانه مرکزی حذف خواهد شد. عموما مینی چیلرها از کندانسورهای هوا خنک بهره می ­برند. در واقع مینی­ چیلرها پمپ­ های حرارتی هستند که می­ توانند آب گرم مورد نیاز در زمستان را نیز فراهم نمایند. برخی مینی چیلرها با بکارگیری مشعل، آب گرم مورد نیاز را تامین می­ کنند.

از مزایای آن می توان به موارد زیر اشاره نمود:

• از سیستم های مستقل آپارتمانی می باشد
• قابل نصب در تراس و پشت بام
• وزن کم و صدای کم و حجم کوچک دارد
• ضریب عملکرد بالا دارد
• نصب و راه اندازی سریع دارد
• دارای تنوع ظرفیت در تناژ برودتی

 

انواع چیلرها

چیلرها بر اساس شکل خنک شدن ماده مبرد، به سه دسته آب خنک، هوا خنک و تبخیری تقسیم‌بندی می‌شوند. در كندانسورهای هوایی از هوا به عنوان عامل تقطیر استفاده می­ شود در حالی كه در كندانسورهای آبی عامل تقطیر مبرد آب است. در كندانسورهای تبخیری، از هر دو عامل  هوا و آب استفاده می‌شود. در كندانسورهای تبخیری، دمای هوای عبوری مقداری افزایش می‌یابد اما تقطیر مبرد عمدتاً از تبخیر آب پاشیده شده بر روی كندانسور ناشی حاصل شده و هوا جهت افزایش شدت تبخیر با رفع بخار آب به کار می­رود. جریان هوا در كندانسور های هوایی ممكن است به دو صورت جریان طبیعی (كاربرد یخچال ها و فریزرهای خانگی) و جریان اجباری (جریان هوا به وسیله فن یا دمنده) باشد.

شکل دیگر تقسیم‌بندی بر اساس نحوه عملکرد آنها است که به دو دسته چیلرهای تراکمی و چیلرهای جذبی تقسیم می‌شوند. چیلرهای تراکمی با استفاده از انرژی الکتریکی و چیلرهای جذبی با استفاده از انرژی حرارتی باعث ایجاد برودت و سرما می‌شوند.

چیلر جذبی

چیلر جذبی نوعی از چیلر است که با استفاده از چرخه تبرید جذبی و استفاده از حرارت حاصل از شعله مستقیم، آب گرم یا بخار، عمل سرما سازی را انجام می­ دهد. در چیلرهای جذبی برخلاف چیلرهای تراکمی از جذب کننده (Absorber)  و مولد حرارتی (Generator) بجای کمپرسور استفاده می‌شود.

عمومی‌ترین خنک‌کننده در چیلرهای جذبی سیستم لیتیوم برماید است. در این سیستم، در قسمت جذب کننده، بخار آب توسط لیتیوم برماید غلیظ جذب شده و در قسمت مولد حرارتی، آب بر اثر حرارت تبدیل به بخار می‌شود. بخار آب در کندانسور به حالت مایع در می‌آید و سپس در خنک‌کننده دوباره به بخار تبدیل می‌گردد و آب برای اینکه تبخیر گردد گرمای نهان خود را از محیط خنک‌کننده می‌گیرد و باعث ایجاد برودت می‌گردد سپس بخار آب ایجاد شده در خنک‌کننده به جذب کننده منتقل می‌شود و دوباره این چرخه تکرار می‌شود.

چیلر تراکمی

در چیلرهای تراکمی گاز ابتدا توسط کمپرسور، متراکم می‌گردد. این گاز سپس به کندانسور وارد شده توسط آب یا هوای محیط، خنک شده و به مایع تبدیل می‌گردد این مایع با عبور از شیر انبساط یا لوله موئین وارد اواپراتور می‌شود که در فشار کمتری قرار دارد، این کاهش فشار باعث تبخیر مایع گردیده و در نتیجه مایع سردکننده با گرفتن حرارت نهان تبخیر خود از محیط خنک‌کننده، باعث ایجاد برودت در موادی که با قسمت خنک‌کننده در ارتباطند می‌گردد. سپس گاز ناشی از تبخیر، به کمپرسور منتقل می‌شود. با عبور بخار با سرعت در یک مسیر هوای کندانسور مکیده می‌شود. خلاء در کندانسور به علت تبدیل بخار به آب و اختلاف حجم بین بخار و آب ایجاد می‌گردد.

انواع چیلر تراکمی

چیلر تراکمی با کمپرسور رفت و برگشتی

چیلر تراکمی با کمپرسور اسکرو

چیلرهای تراکمی با کمپرسور اسکرال

چیلرهای تراکمی با کمپرسور سانتریفیوژ

امروزه متداولترین آنها که در محصولات شرکت تهویه زئوس نیز موجود است چیلر اسکرو (Screw) و چیلر اسکرال (Scroll) است.

چیلر اسکرو

نسل جدیدی از چیلر در صنعت تهویه مطبوع، چیلر اسکرو هستند. وجه تسمیه آن استفاده از کمپرسورهای مارپیچ یا اسکرو است. از ویژگیهای مهم این کمپرسورها قابلیت کنترل ظرفیت، راندمان بالا نسبت به کمپرسورهای رفت و برگشتی، جریان راه اندازی پایین، تعداد قطعات کم و … است.

كمپرسورهای بکار رفته در دستگاههای چیلر اسکرو شرکت تهویه زئوس همگی از نوع نیمه بسته و بدون کاسه نمد (Semi hermetic) است که از نوع كمپرسورهایی با جابجایی مثبت هستند. از مزایای این کمپرسورها  صدا و ارتعاش كم، ساختار بسیار ساده نسبت به کمپرسورهای پیستونی (27 قطعه در مقابل 268 قطعه)، جریان یكنواخت مبرد و سیستم روغن كاری مخصوص بدون نیاز به پمپ است.

چیلر اسکرال

چیلر اسکرال نام خود را از کمپرسور بکار رفته در سیکل تبرید خود گرفته­ است. ساختمان این کمپرسورها از دو حلزون غیر هم محور تشکیل شده که یکی ثابت و دیگری متحرک است. این کمپرسور نیز مانند نوع اسکرو از نسل جدید و جایگزین کمپرسورهای رفت و برگشتی است.

مزایای چیلر تراکمی نسبت به چیلر جذبی

• چیلر تراکمی با توجه به نوع ماده مبرد و داشتن کمپرسور در ظرفیت‌های برابر، از چیلر جذبی کم‌حجم‌ترند و جای کم تری اشغال می‌کنند. در واقع از لحاظ وزنی و حجمی چیلر تراکمی آب خنک نسبت به چیلر جذبی فضای کمتری در موتورخانه اشغال می کند و از لحاظ حجمی و وزنی در حدود ½ چیلر مشابه جذبی وزن و حجم دارند.
• ضریب عملکرد (COP) بالاتر نسبت به چیلر جذبی مشابه: ضریب عملکرد (COP)، ضریب بازدهی و عملکرد دستگاه می‌باشد. این عدد شاخصی جهت تعیین میزان بهینه بودن مصرف انرژی وسایل سرمایشی است. بالاتر بودن این عدد نشان‌دهنده عملکرد وبازده بالاتر پمپ گرمایی است. ضریب عملکرد چیلرهای جذبی تک اثره بین ۰٫۶ الی ۰٫۸ و چیلرهای جذبی دو اثره 2 است ولی ضریب عملکرد چیلرهای تراکمی بین ۲ تا ۶٫۱ است.
• مصرف انرژی اولیه کمتر
• مصرف آب کمتر
• امکان استفاده بهینه از سیستم‌های جذبی خصوصا در ظرفیت‌های زیاد در مناطق گرم و مرطوب وجود ندارد. اما در همین مناطق می­توان از چیلرهای تراکمی استفاده نمود.
• اثرات به مراتب کمتر زیست محیطی نسبت چیلر جذبی.
• پیک زدایی مصرف برق در ساعات اوج بار (ساعات 19 الی 23) با استفاده از سامانه کنترلر سرمایش تراکمی
• ظرفیت پائین تر برجهای خنک کن و سیستم پمپاژ به برج‌ها

مقایسه بین چیلرهای مذکور، تنها در صورتی قابل انجام است که امکان انتخاب انواع چیلر وجود داشته باشد، در غیر اینصورت مقایسه و نتیجه گیری در مورد نوع خاصی، صحیح نیست. پارامترهایی از قبیل: شرایط آب و هوایی، قیمت دستگاه،  قیمت انرژی، هزینه نگهداری، عمر مفید تجهیزات، ابعاد دستگاه، تجهیزات پیرامونی، هزینه نصب، هزینه بیمه و مالیات دستگاه، هزینه انرژی مصرفی و … از عوامل محدود کننده امکان استفاده از انواع چیلرها است. با توجه به هزینه های بالای انرژی و هزینه های بسیار بالایی که آلایندگی تجهیزات سرمایشی و گرمایشی به کشور وارد می کند، لازم است مهندسین و دست اندکاران صنعت تهویه مطبوع، ضمن در نظر گرفتن سیاست‌های کلان کشور در زمینه انرژی، محاسبات هزینه های اقتصادی طرح را قبل از انتخاب تجهیزات انجام دهند و براساس آن اقدام به انتخاب تجهیزات و تهیه طرح خود نمایند.

مینی چیلر

همانطور که از نام مینی چیلرها برمی­ آید این دستگاه­ها چیلرهای كوچكی هستند كه در فضا­هایی استفاده می­ شوند كه نیاز به سرمایش و گرمایش مستقل دارند. مکانیزم تغییر مدار سرمایی به گرمایی و بالعکس توسط شیر چهارراهه معکوس کننده جریان گاز انجام می­ گردد. با استفاده از این دستگاه­ها مشكلات مربوط به موتورخانه مركزی حذف خواهد شد. عموما مینی چیلرها از کندانسورهای هوا خنک بهره می ­برند. در واقع مینی­ چیلرها پمپ­ های حرارتی هستند كه می­ توانند آب گرم مورد نیاز در زمستان را نیز فراهم نمایند. برخی مینی چیلرها با بکارگیری مشعل، آب گرم مورد نیاز را تامین می­ کنند.

از مزایای مینی چیلر می توان به موارد زیر اشاره نمود:

از سیستم های مستقل تهویه آپارتمانی

دارای تنوع ظرفیت در تناژ برودتی

قابل نصب در تراس و یا پشت بام

دارای کمپرسور اسکرال هرمتیک

صدا حجم و وزن کم

دارای ضریب عملکرد بالا

نصب و راه اندازی سریع و آسان

قابل ارائه بصورت سرد یا سرد و گرم

قابل اتصال به سیستم­ های گرمایی