چیلر تراکمی چیست
چیلر در واژه به معنی آب سرد کن می باشد. می توان به وسیله چیلر دمای یک سیال خنک شونده که بیشتر وقت ها آب است را به مقدار مورد نظر پایین آورد.سپس آب سرد شده را در مصارف صنعتی و تهویه مطبوع مورد استفاده قرار داد.
چیلرها در صنایع، جهت خنک کاری ماشین آلات، مواد، محصولات و در تهویه مطبوع جهت خنک کردن هوای عبوری از فن کویل و یا هواساز مورد استفاده قرار می گیرد.
چیلرها به دو دسته چیلر تراکمی و جذبی تقسیم می شوند، در چیلر جذبی انرژی مورد مصرفی به صورت حرارت می باشد، و در چیلر تراکمی مصرف انرژی به صورت الکتریسته می باشد.
مصرف انرژی چیلر تراکمی جهت ایجاد برودت به صورت انرژی الکتریکی می باشد، که با توجه به کار کمپرسور این انرژی را مصرف می کند. در چیلر تراکمی مثل سیکل تبرید دارای ۴ قطعه اصلی کمپرسور، کندانسور، شیر انبساط و اواپراتور می باشد و همچنین مبرد که عامل حرکت سیکل تبرد می باشد.
سیکل، طرز و نحوه عملکرد چیلر تراکمی
در سیکل تبرید تراکمی ابتدا کمپرسور باعث حرکت گاز مبرد در سیکل می شود و همچنین فشار گاز را افزایش می دهد. بنابراین گاز مبرد در کندانسور در دمای معلوم شروع به تقطیر و به مایع شدن می کند. سپس مایع فشار بالا به شیر انبساط می رسد. شیر انبساط شکست و افت فشار شدیدی در مسیر مایع به وجود می اورد.
بنابراین در اثر این کاهش فشار باعث کاهش دما نیز می شود. در اثر کاهش فشار، مقداری از مبرد تبخیر شده و مخلوط گاز و مایع مبرد وارد اواپراتور می شود و در اواپراتور سیال خنک شونده که معمولا آب است با انتقال گرمای خود به مبرد مایع، باعث تبخیر مایع مبرد در فشار ثابت می گردد. آب چیلر نیز چون گرمای زیادی از دست داده است جهت تهویه کویل های فن کویل و هواسازها به چرخش در می آید. و مبرد تبخیر شده دوباره وارد کمپرسور شده و سیکل تبرید چیلر را طی می کند. در چیلر تراکمی پایه ایجاد تبرید، تبخیر در اواپراتور می باشد.
اجزای چیلر تراکمی
سیستم های برودتی دارای اجزا ریز و درشت بسیاری می باشند که در ادامه به معرفی و بررسی اجزای اصلی آن پرداخته می شود.
کمپرسور چیلر تراکمی
کمپرسور چیلر اولین و اصلی ترین جز از اجزای چیلر تراکمی می باشد. وظیفه کمپرسور گردش مبرد در سیکل می باشد. کمپرسور ها را برحسب نیاز در اندازه های مختلفی می سازند. حجم گازی که در کمپرسور چیلر باید متراکم شود بستگی به میزان جابه جایی کمپرسور، توان موتور الکتریکی کمپرسور و ابعاد آن دارد. وظیفه کمپرسور علاوه بر ایجاد جریان مبرد در سیکل، وظیفه اختلاف فشار بین قسمت فشار بالا و فشار پایین را نیز دارد. همین اختلاف فشار بین قسمت فشار قوی و فشار ضعیف باعث ورود مایع از طریق اکسپنشن به اواپراتور چیلر می شود.
کمپرسور چیلر از نظر ساختار به چهار دسته زیر تقسیم می شود.
چیلر تراکمی با کمپرسور رفت برگشتی (Reciprocating)
چیلر تراکمی با کمپرسور چرخشی (Screw)
چیلر تراکمی با کمپرسور دوار و گریزاز مرکز (centrifugal)
چیلر تراکمی با کمپرسور اسکرال (scroll)
کندانسور چیلر تراکمی
یکی از تجهیزات اصلی چیلر کندانسور می باشد که بعد از کمپرسور نصب می شود و مبرد سوپرهیت وارد کندانسور می شود و به حالت مایع مادون سرد از کندانسور خارج می شود. مایع سازی یا تقطیر مبرد در کندانسور در فشار ثابت انجام می گردد. کندانسور ها به دو دسته چیلر با کندانسور آبی و چیلر با کندانسور هوایی تقسیم می شوند.
اواپراتور چیلر تراکمی
بعد از بیان کمپرسور و کندانسور چیلر به سومین جز سیکل تبرید تراکمی می رسیم. سومین جز سیکل تبرید تراکمی اواپراتور نام دارد به معنای تبخیر کننده، که در دستگاه برودتی با تبخیر مبرد، گرمای آب را می گیرد و باعث خنک شدن آب چیلر می گردد. اواپراتور ها به سه دسته shell&tube و brazed plated و flooded تقسیم بندی می شوند. طبق استاندارد ARI590 دمای آب ورود به اواپراتور 54 درجه فارنهایت یا 12.2 درجه سیلسیوس و خروج از آن 44 درجه فارنهایت یا 6.67 درجه سیلسیوس می باشد و به ازای هر تن تبرید 2/4GPM دبی آب چیلر در نظر گرفته می شود.
در دستگاه های با ظرفیت بالا از اواپراتور مستغرق و در دستگاه های ظرفیت متوسط از اواپراتورهای پوسته لوله استفاده می گردد. در اواپراتورهای پوسته لوله مبرد در لوله های مسی و آب چیلر در پوسته جریان دارد ولی در اواپراتور های مستغرق مبرد در پوسته و آب در لوله های مسی جریان دارد.
شیر انبساط چیلر تراکمی
آخرین جزء اصلی از اجزای سیستم چیلر تراکمی، شیر انبساط می باشد. نخستین وظیفه این شیر، افت فشار است که به تبع آن افت دما نیز همراه می شود. همین افت باعث می شود سیستم برودتی در دمای مورد نیاز از اواپراتور گرمای آب را بگیرد، وظیفه دوم نیز تنظیم مقدار مبرد عبوری از اوپراتور براساس مقدار سوپرهیت گاز خروجی از اواپراتور می باشد.
در حال حاضر شیر انبساط هایی که برای چیلر تراکمی استفاده می گردند بیشتر الکترونیکی می باشند. این شیرها به همراه یک کیت الکترونیکی و سنسور دما و فشار به استپ موتور شیر، فرمان کنترل مقدار مبرد و سوپرهیت را می دهد.
از معروف ترین شیرهای مورد استفاده در سیستم های برودتی میتوان از کرل دانفوس و اسپرلن یاد کرد. این کیت با خواندن فشار با استفاده از سنسور فشار و دما، شیر را کنترل و سوزن شیر را باز یا بسته می کند.
از جمله مزیت شیر الکترونیکی نسبت به شیر مکانیکی می توان به کنترل دقیق سوپرهیت اشاره کرد که به دلیل برنامه پذیر بودن شیر های الکترونیکی امکان قابلیت بسیاری را فراهم می کند.
سوپرهیت چیست
به اختلاف دمای گاز نهایی و دمای تبخیر سیال سوپرهیت می گویند. t – te = superheat
سوپر هیت گاز خروجی از اواپراتور باید بین 8 تا 5 درجه سلسیوس باشد.
جهت اندازه گیری سوپرهیت ابتدا باید دمای خروجی از اواپراتور را اندازه گیری کرد و سپس فشار اواپراتور را اندازه گرفت و سپس دمای متناظر با فشار اواپراتور را از جدول دما-فشار مبرد چیلر خواند که حاصل اختلاف این دو دما، دمای سوپرهیت معرفی می گردد.
در صورتی که دمای سوپرهیت به کمتر از دو درجه سانتی گراد برسد احتمال برگشت مبرد به صورت مایع به کمپرسور وجود دارد. در این صورت احتمال آسیب به کمپرسور به مقدار بسیار زیادی وجود دارد. و در صورتی که این مقدار به بیشتر از ده درجه سلسیوس برسد باعث داغ شدن سیم پیچ و احتمال سوختن آن می شود. بنابراین تنظیم سوپرهیت یکی از مهمترین عوامل موثر در عمر چیلر می باشد.
انواع چیلر های تراکمی
انواع چیلر تراکمی براساس نوع کمپرسور
چیلرهای تراکمی براساس نوع کمپرسور مورد استفاده جهت فشرده سازی مبرد به چهار دسته تقسیم می شوند.
چیلر تراکمی با کمپرسور رفت و برگشتی ( چیلر رفت و برگشتی )
در چیلر رفت و برگشتی، کمپرسور سیلندر پیستونی یا ضربه ای جابه جایی مثبت استفاده می شود. در این سیستم، مبرد در کمپرسور توسط سیستم سیلندر و پیستون تا فشار بالا متراکم می گردد. سپس بخار اشباع وارد کندانسور می شود. کمپرسور ضربه ای، بیشتر در سیستم های تهویه مطبوع ارزان قیمت کاربرد دارد.
چیلر تراکمی با کمپرسور اسکرو ( چیلر اسکرو )
چیلر اسکرو یکی از نسل های جدید سیستم های سرمایش تراکمی می باشد. تجهیزات سرمایشی تراکمی اسکرو به دلیل استفاده از کمپرسورهای اسکرو یا مارپیچ به این نام شناخته می شود. یکی از ویژگی های مهم کمپرسور اسکرو نسبت به کمپرسورهای رفت و برگشتی، قابلیت کنترل ظرفیت و راندمان بالای آن می باشد.
چیلر تراکمی با کمپرسور اسکرال ( چیلر اسکرال )
چیلر تراکمی اسکرال نیز نسل جدید سیستم سرمایش در صنعت تهویه مطبوع می باشد. در این نوع از تجهیزات سرمایشی تراکمی کمپرسور اسکرال جایگزین کمپرسور پیستونی رفت و برگشتی می شود. به همین دلیل این چیلر به نام چیلر اسکرال یا حلزونی شناخته می شود. کمپرسور اسکرال عموما از دو حلزون غیر هم محور تشکیل شده است (یکی ثابت و دیگری متحرک)
چیلر تراکمی با کمپرسور سانتریفیوژ ( چیلر سانتریفیوژ )
یکی دیگر از انواع چیلرهای تراکمی، چیلر سانتریفیوژ می باشد. چیلر سانتریفیوژ به دلیل سیکل تبرید خاصی که دارد در مقایسه با سایر چیلرهای تراکمی ضریب عملکرد و راندمان بالایی دارد. طرز کار کمپرسور سانتریفیوژ بر اساس نیروی گریز از مرکز می باشد.
یکی از مهمترین مزایای این سیستم های تراکمی، تامین بارهای سرمایشی زیاد با استفاده از یک دستگاه سرمایش است. از دیگر مزایای کمپرسور سانتریفیوژ سر و صدای بسیار کم، لرزش پائین، هزینه تعمیر چیلر و نگهداری پائین به دلیل تکنولوژی بالا و کنترل پذیری خطی می باشد.
انواع چیلر تراکمی براساس نوع کندانسور
چیلر تراکمی را بر اساس نوع کندانسور مورد استفاده جهت خنک سازی ماده مبرد می توان به دو دسته، چیلر هوا خنک و چیلر آب خنک دسته بندی کرد. هوا خنک و آب خنک یعنی این که کندانسور چیلر به چه طریق حرارت را از مبرد می زداید.
چیلر تراکمی هوا خنک
چیلر هوا خنک را می توان به عنوان واحدی یکپارچه حتی در ابعاد و اندازه یک کولر اسپلیت در پیکربندی های مختلف به کار برد. انعطاف پذیری بالای چیلر هوا خنک در مقایسه با چیلر آب خنک، کمک به محبوبیت زیاد این گروه از چیلر ها در میان طراحان می کند. چیلر تراکمی هوا خنک از نظر سایز، دامنه وسیعی از مدل های با ظرفیت پایین تا مدل های با ظرفیت بیش از صد تن را در بر می گیرد. بنابراین، جهت خنک کردن دامنه وسیعی از ساختمان های تجاری کوچک و بزرگ مناسب می باشد.
چیلر تراکمی آب خنک
چیلر آب خنک به وسیله انرژی الکتریکی تولید سرما و برودت می کند. چیلر تراکمی آب خنک، با عنوان چیلر آبی نیز شناخته می شود. سیکل چیلر آبی تراکمی بر اساس سیکل تبرید تراکمی بوده و برخی از قسمت های اصلی آن کمپرسور با الکتروموتور، کندانسور، اواپراتور، شیر انبساط، تجهیزات برج خنک کننده، پمپ و … می باشد. در چیلر آب خنک، سرد سازی آب در اواپراتور یا مبدل حرارتی صورت پذیرفته و آب سرد شده از طریق لوله کشی به دستگاه های خنک کننده هوا مانند هواساز، فن کویل، داکت اسپلیت، زنت، ایرواشر و .. فرستاده می شود. در چیلر آبی باید از برج خنک کن برای سردسازی آب کندانسور استفاده کرد.
مزایا و معایب چیلر تراکمی و تفاوت آن با چیلر جذبی
مزایای چیلر تراکمی نسبت به چیلر جذبی
در سیستم های سرمایش با ظرفیت برابر، چیلر تراکمی در مقایسه با چیلر چذبی کم حجم تر می باشد.
راندمان و ضریب عملکرد چیلر تراکمی از چیلر جذبی بیشتر است.
مصرف آب سیستم تراکمی هوا خنک بسیار کمتر از چیلر آب خنک است.
جهت استفاده از چیلرهای تراکمی در مناطق مختلف محدودیتی دیده نمی شود حتی در مناطق گرم و مرطوب.
اثرات زیست محیطی تجهیزات تراکمی نسبت به تجهیزات جذبی کمتر می باشد.
چیلر جذبی ضریب عملکرد (COP) بسیار پایینی بین 0.54 تا 1.2 دارد، در حالی که ضریب عملکرد چیلر تراکمی بین ۳ تا ۸ است.
تجهیزات چیلر جذبی حدود ۵۰ درصد بیشتر از چیلر تراکمی حجم دارد و به همین اندازه فضای بیشتری از کف موتورخانه را اشغال می کند.
ارتفاع تجهیزات چیلر جذبی نسبت به تراکمی بلندتر بوده و در نتیجه ارتفاع موتورخانه حدود ۶ تا ۱۰ فوت بلندتر باید در نظر گرفته شود.
وزن تجهیزات چیلر جذبی برای تولید برودتی یکسان نسبت به چیلر تراکمی حدود ۲ برابر است و معمولا در چندین قسمت مختلف تقسیم و سپس حمل می شود و نیز اینکه فوندانسیون بسیار محکم تری نیاز دارد.
بیشتر چیلرهای تراکمی همراه با مبرد درون آنها مستقیما از کارخانه سازنده به محل نصب حمل می شوند، در حالی که مبرد و جاذب چیلر جذبی می بایستی که بعد از نصب چیلر در موتورخانه، درون آن تزریق شود.
قیمت تمام شده چیلرهای جذبی از نوع شعله غیر مستقیم حدود ۵۰ درصد نسبت به قیمت تمام شده چیلرهای تراکمی بیشتر است. در ضمن قیمت تمام شده چیلر جذبی نوع شعله مستقیم حدود ۲ برابر چیلر تراکمی خواهد بود.
معایب چیلر تراکمی نسبت به چیلر جذبی
مصرف بالای انرژی الکتریکی
افزایش هزینه خدمات برق
هزینه بالا تجهیزات برق اضطراری
هزینه بالای اولیه مورد نیاز برای دیگ ها
راندمان پایین دیگ ها در تابستان
مخاطرات زیست محیطی ناشی از مبردهای مضر
ضریب عملکرد چیلر تراکمی
ضریب عملکرد چیلرهای تراکمی از چیلرهای جذبی عموما بالاتر می باشد. به طوری که ضریب عملکرد چیلر جذبی کمتر از یک و ضریب عملکرد چیلر تراکمی معمولا بالاتر از ۲ می باشد. البته در انتخاب نوع چیلر باید به نوع حامل انرژی مصرفی و در دسترس بودن انرژی و همچنین ارزش و قیمت آن نیز توجه نمود.
ضریب عملکرد چیلرهای جذبی تک اثره بین 0.8 – 0.6 می باشد.
ضریب عملکرد چیلرهای جذبی دو اثره بین 1 می باشد.
ضریب عملکرد چیلرهای تراکمی بین 1.6 – 2 می باشد.
مقایسه چیلر تراکمی و جزبی
چک لیست چیلر تراکمی
جهت حفظ و نگهداری و کنترل چیلر تراکمی در ادامه نمونه چک لیستی در نظر گرفته شده است که می توان از آن استفاده نمود.
چیلرهای تراکمی حتی در مواردی که گرمای اتلافی در بسیار از پروژه ها موجود هست مورد استفاده قرار می گیرند چون از لحاظ بازدهی، عمر مفید و تعمیرات و نگهداری بسیار مقرون بصرفه تر از چیلرهای جذبی است. از سمت دیگر قیمت گاز و برق در گذشته اختلاف فاحشی داشتند اما اکنون این اختلاف قیمت کم شده است و چیلرهای جذبی واقعا کمرنگ شده اند. ممنون از مقاله مفید و‌جامع
مطلب بسیار جامعی بود
واقعا چیلرهای تراکمی باکیفیت عالی هستند
خیلی پست کامل و خوبی بود.
باتشکر- بسیار جامع و کامل بود، فقط ضریب عملکرد چیلرهای تراکمی آب خنک بیشتر از مقداری هست که عنوان کردید، البته فکر میکنم نظر شما همان چیلرهای تراکمی هواخنک بوده