نحوه عملکرد چیلر تراکمی
چیلرهای تراکمی بر پایه چرخه تبرید تراکمی کار می‌کنند که چهار مرحله اصلی دارد:
- فشرده‌سازی (Compression): مبرد گازی توسط کمپرسور فشرده شده و دمای آن افزایش می‌یابد.
- تراکم (Condensation): گاز فشرده‌شده وارد کندانسور می‌شود و از طریق تبادل حرارتی با محیط، به مایع تبدیل می‌گردد.
- انبساط (Expansion): مایع مبرد از طریق یک شیر انبساط یا دستگاه مشابه به‌سرعت فشارش کاهش یافته و دمای آن افت می‌کند.
- تبخیر (Evaporation): مبرد وارد اواپراتور شده، گرمای آب سیستم را جذب کرده و آن را خنک می‌کند. در این مرحله، مبرد دوباره به حالت گاز تبدیل شده و چرخه ادامه می‌یابد.
این فرآیند اساساً انتقال حرارت از یک محیط به محیط دیگر را ممکن می‌سازد، به طوری که آب سرد برای سرمایش تولید می‌شود.
اگر بخواهیم به طور دقیق تر و علمی تر نحوه عملکرد چیلر تراکمی بر مبنای اصول ترمودینامیک در سیکل تبرید تراکمی را توضیح دهیم، باید اینطور توضیح دهیم:
نحوه عملکرد چیلر تراکمی به این ترتیب است که سیال مبرد به شکل بخار داغ (Super Heat) وارد کمپرسور شده و تا فشار بالاتری متراکم می گردد؛ در نتیجه، افزایش دما نیز در جریان مبرد ایجاد خواهد شد. سپس بخار داغ خروجی از کمپرسور، به کمک کندانسور در فشار ثابت (با افت فشار قابل اغماض) ابتدا تا دمای اشباع خنک شده و با ادامه دفع حرارت به مایع اشباع یا مادون سرد تبدیل می شود. مایع مبرد حاصل از چگالش، با عبور از شیر انبساط، افت فشار قابل توجهی پیدا می کند.به طوری که مقداری از مایع مبرد تبخیر شده و باعث کاهش بیشتر دمای جریان عبوری (مضاف بر کاهش دمای ناشی از افت فشار) خواهد شد.
این گونه بواسطه وجود اختلاف دمای ایجادشده بین جریان (مخلوط مایع و بخار) مبرد و محیط هدف (آب یا هوا) در اواپراتور، سرمایش (جذب گرما) اتفاق می افتد؛ لذا جریان دو فازی ورودی به اواپراتور در فشار ثابت (با افت فشار قابل اغماض) کاملاً تبخیر شده و با ادامه جذب گرما به بخار داغ تبدیل می گردد. نهایتاً جریان بخار خروجی از اواپراتور مجدداً وارد کمپرسور شده تا این چنین سیکل تبرید تراکمی بخار تکمیل گردد.
انواع چیلر تراکمی بر اساس نوع کندانسور و کمپرسور
چیلرهای تراکمی یکی از پرکاربردترین تجهیزات سرمایشی هستند که در ساختمان‌ها، صنایع و بسیاری از کاربردهای دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند. این چیلرها بر اساس نوع کندانسور و کمپرسور به انواع مختلفی تقسیم‌بندی می‌شوند.
تقسیم‌بندی بر اساس نوع کندانسور
کندانسور دستگاهی است که گرمای مبرد را به محیط دفع می‌کند. بر اساس نحوه دفع این گرما، چیلرهای تراکمی به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند:
- چیلر تراکمی هوا خنک: در این نوع چیلر، گرمای مبرد توسط هوا دفع می‌شود. کندانسور در فضای باز قرار دارد و با کمک فن، هوای محیط از روی آن عبور کرده و گرمای آن را جذب می‌کند.
- چیلر تراکمی آب خنک: در این نوع چیلر، گرمای مبرد توسط آب دفع می‌شود. آب گرم شده از کندانسور به برج خنک‌کن منتقل شده و در آنجا با تبخیر بخشی از آب، خنک می‌شود.
تقسیم‌بندی بر اساس نوع کمپرسور
کمپرسور قلب تپنده چیلر است که با فشرده کردن مبرد، دمای آن را افزایش می‌دهد. بر اساس نوع کمپرسور، چیلرهای تراکمی به انواع زیر تقسیم می‌شوند:
- چیلر تراکمی پیستونی: ساده‌ترین نوع کمپرسور است که برای چیلرهای کوچک مناسب است.
- چیلر تراکمی روتاری: حجم کمی اشغال می‌کند و برای چیلرهای متوسط مناسب است.
- چیلر تراکمی اسکرول: راندمان بالایی دارد و برای چیلرهای بزرگ مناسب است.
- چیلر تراکمی سانتریفیوژ: برای چیلرهای بسیار بزرگ استفاده می‌شود و ظرفیت بالایی دارد.
کاربرد چیلرهای تراکمی
چیلرهای تراکمی به لحاظ کاربرد، در دو دسته تهویه مطبوع و برودت صنعتی تعریف می شوند:
کاربرد چیلرهای تراکمی در مصارف تهویه مطبوع
در سیستم های تهویه مطبوع، آب سرد تولیدی چیلر از طریق گردش درون مبدل های حرارتی هوایی (کویل) مانند فن کویل، کویل هواساز و ایرکولر، جریان هوای خنک مورد نیاز جهت سرمایش فضاهای مسکونی، اداری، تجاری و … را فراهم می کند. سپس بعد از انتقال انرژی (دریافت گرما)، جریان آب به چیلر بازگشته و مجدداً تا دمای استاندارد تهویه (7 درجه سانتی گراد) سرد می شود. طی فرایند سرمایش هوا در مبدل حرارتی، گرمای محسوس و نهان محیط (فضای تهویه شده)، هردو به هوای سرد خروجی مبدل، منتقل می شوند. به همین علت در مقایسه با سیستم های سرمایش تبخیری (کولر آبی، ایرواشر و زنت) هوای مطبوع و مناسب تری حاصل می گردد.
کاربرد چیلرهای تراکمی در مصارف برودت صنعتی
آب سرد تولیدی چیلر، جهت خنک کاری مکانیزم ها و ماشین آلات خطوط تولید، در گستره وسیعی از صنایع مختلف استفاده می شود. نمونه ای از این صنایع عبارتند از: پلاستیک، تزریق و ریخته گری، فلزکاری، جوشکاری، ماشین ابزار، پتروشیمی، داروسازی، بهداشت و درمان، تولید و نگهداری مواد غذایی، پرورش ماهی، کاغذ و سیمان، راهسازی و …
چیلرهای صنعتی بسته به میزان حساسیت و اهمیت ثبات در فرایند تولید کارخانه و همچنین با توجه به الزامات خنک کاری، می توانند به صورت مرکزی و یا غیر مرکزی، جهت تولید آب سرد از 40- تا 3 درجه سانتی گراد بیشتر از دمای مرطوب محیط بکار گرفته شوند.
مزایا و معایب انواع چیلر تراکمی
چیلر تراکمی هوا خنک
مزایا:
- مناسب برای مناطقی با محدودیت منابع آب.
- نصب و نگهداری آسان‌تر.
- هزینه اولیه و عملیاتی کمتر در صورت نیاز به منابع محدود.
معایب:
- راندمان کاهش‌یافته در دماهای بالای محیط.
- تولید نویز بیشتر به دلیل استفاده از فن‌های بزرگ.
چیلر تراکمی آب خنک
مزایا:
- راندمان بالاتر در مقایسه با هوا خنک (به‌ویژه در شرایط محیطی گرم).
- عملکرد پایدار و مستقل از تغییرات دمای محیط.
معایب:
- هزینه بالای اولیه و نیاز به برج خنک‌کننده.
- مصرف آب بالا که در مناطق کم‌آب مشکل‌ساز است.
تفاوت چیلر تراکمی و جذبی
چیلرهای تراکمی و جذبی دو نوع اصلی چیلر هستند که هر کدام ویژگی‌ها، مزایا و معایب خاص خود را دارند. انتخاب بین این دو نوع چیلر به عوامل مختلفی از جمله ظرفیت مورد نیاز، هزینه، نوع سوخت موجود، شرایط محیطی و الزامات خاص پروژه بستگی دارد.
اصل عملکرد
- چیلر تراکمی: این نوع چیلر بر اساس سیکل تبرید تراکمی کار می‌کند. در این سیکل، مبرد با جذب گرما از آب تبخیر می‌شود و سپس با فشرده شدن توسط کمپرسور، دمای آن افزایش می‌یابد. در ادامه، مبرد گرم در کندانسور گرما را از دست داده و مایع می‌شود و این سیکل تکرار می‌شود.
- چیلر جذبی: این نوع چیلر بر اساس سیکل تبرید جذبی کار می‌کند. در این سیکل، از یک جاذب (معمولاً لیتیوم بروماید) و یک مبرد (معمولاً آب) استفاده می‌شود. محلول جاذب-مبرد با جذب گرما تبخیر شده و سپس با یک فرایند جذب مجدد، مبرد از محلول جدا می‌شود.
مزایا و معایب چیلرهای تراکمی و جذبی
- چیلر تراکمی:
- مزایا: راندمان بالا، هزینه اولیه کمتر، تنوع مدل، کنترل آسان
- معایب: نیاز به برق، صدای بیشتر، حساسیت به تغییرات بار
- چیلر جذبی:
- مزایا: راندمان کمتر وابسته به دمای آب چیلر، قابلیت استفاده از منابع حرارتی مختلف، صدای کمتر
- معایب: هزینه اولیه بیشتر، راندمان پایین‌تر، پیچیدگی بیشتر، نیاز به نگهداری بیشتر
چه زمانی از چه نوع چیلری استفاده کنیم؟
- چیلر تراکمی: برای ساختمان‌هایی با بار سرمایشی متوسط تا بالا، جایی که دسترسی به برق پایدار وجود دارد و هزینه برق پایین است، مناسب است.
- چیلر جذبی: برای ساختمان‌هایی که در مناطقی با قیمت بالای برق واقع شده‌اند و یا دسترسی به منابع حرارتی ارزان قیمت مانند بخار وجود دارد، مناسب است. همچنین برای ساختمان‌هایی که نیاز به صدای کم دارند، چیلر جذبی گزینه مناسبی است.
عوامل مؤثر در انتخاب چیلر
- ظرفیت سرمایشی مورد نیاز
- هزینه اولیه و عملیاتی
- نوع سوخت موجود
- شرایط محیطی
- الزامات خاص پروژه (مانند صدا، لرزش، آلودگی محیط زیست)
در نهایت، انتخاب بین چیلر تراکمی و جذبی باید بر اساس یک ارزیابی جامع از نیازها و محدودیت‌های پروژه انجام شود.
نتیجه گزارش:
چیلر تراکمی یک سیستم سرمایشی قدرتمند و کارآمد است که برای ساختمان‌های بزرگ و صنایع مناسب است. انتخاب نوع چیلر، ظرفیت آن و همچنین عیب‌یابی و تعمیر آن نیاز به تخصص و تجربه دارد. با توجه به نیازهای خود و مشورت با متخصصان تأسیسات، می‌توانید بهترین انتخاب را داشته باشید.
*مسئولیت صحت و سُقم محتوای این پست برعهده‌ی سفارش‌دهنده است.*