چیلر به معنای واقعی کلمه یعنی «آب سرد کن» و در تهویه مطبوع و صنعت کاربرد فراوان دارد. چیلرها به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: چیلر جذبی و چیلر تراکمی. انتخاب چیلر باید دقیقاً بر اساس نوع کاربری صورت بگیرد، چون تفاوت این دو در ساختار و منبع انرژی مصرفی اساسی است.
چیلرهای جذبی معمولاً در ظرفیت‌های بزرگ‌تر ساخته می‌شوند. انرژی مورد نیازشان هم به‌صورت حرارتی (بخار یا آب داغ) تأمین میشود. چیلر تراکمی اما با برق کار میکند و در دو نوع چیلر تراکمی هواخنک و چیلر تراکمی آبخنک عرضه میشود. در این مقاله مصرف برق هر دو نوع چیلر تراکمی را با جزئیات بررسی می‌کنیم.
مصرف برق تهویه مطبوع
در نمودار سهم مصرف‌کننده‌های برق یک ساختمان، بخش تهویه مطبوع و خنک‌کاری بیشترین سهم را دارد. این بخش شامل چیلرهای تراکمی، پمپ‌های در گردش و فن‌های هواساز است.
قلب چیلر تراکمی، کمپرسور آن است. کمپرسور مبرد را در مسیر جریان می‌راند و فشار و دمای آن را بالا میبرد. مبرد بعد از کمپرسور وارد کندانسور میشود و آنجا تبادل حرارت و تغییر فاز میدهد.
در چیلر آبخنک، مبرد با آب برج خنک‌کننده تبادل حرارت میکند. دمای این آب معمولاً از دمای هوای عبوری از کویل کندانسور هوایی پایین‌تر است. به همین دلیل دمای کندانس مبرد در چیلر آبخنک اغلب حدود ۴۲ درجه سانتی‌گراد است.
در چیلر هواخنک اما دما و فشار کندانس به شهر و شرایط اقلیمی وابسته است. کندانسور هوایی بر اساس میانگین دمای هوا طراحی میشود.
اختلاف دمای هوای ورودی به کندانسور با دمای کندانس مبرد، به سطح حرارتی کویل بستگی دارد. در کندانسورهای با سطح تبادل حرارتی بزرگ، این اختلاف تا ۷ درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد. در طراحی معمول، این عدد حدود ۱۵ درجه در نظر گرفته میشود.
برای مثال، در هوای ۳۵ درجه، با اضافه کردن ۱۵ درجه اختلاف، دمای کندانس به ۵۰ درجه می‌رسد. افزایش فشار کندانس، نسبت تراکم کمپرسور را بالا میبرد و همین موضوع بازده حجمی را کاهش و مصرف برق را افزایش میدهد. رابطه زیر این موضوع را نشان میدهد:
در شرایط کارکرد چیلر، نسبت تراکم فشار با نسبت حجم متراکم‌شده رابطه مستقیم دارد:
هرچه نسبت تراکم و دمای کندانس بالاتر برود، مصرف انرژی کمپرسور بیشتر و بازده آن کمتر میشود.
برای بررسی دقیق‌تر مصرف برق چیلر تراکمی، باید مصرف تمام موتورهای الکتریکی دخیل در سیستم — از کمپرسور تا پمپ‌ها و فن‌ها — محاسبه شود.
مصرف برق اجزای چیلر و سیستم‌های برودتی
برای محاسبه مصرف برق چیلر آبخنک، ابتدا باید سیکل کارکرد آن را بررسی کرد.
چیلر آبخنک سه مدار کاری دارد. مدار اول، آب خنک‌کننده فن‌کویل‌ها و هواسازها است که پمپ چیلد واتر آن را در گردش نگه می‌دارد. مصرف برق این مدار همان پمپ‌های چیلد واتر است.
آب بعد از خنک شدن به چیلر برمی‌گردد و گرمای آن را اواپراتور می‌گیرد. مدار دوم، سیکل مبرد است: مبرد در اواپراتور تبخیر میشود و گرمای گرفته‌شده را در کندانسور پس میدهد. این گرما به وسیله پمپ گردش آب و برج خنک‌کننده دفع میشود؛ پس مصرف برق این بخش شامل پمپ برج و فن برج خنک‌کننده است.
مدار سوم، گردش مبرد به‌وسیله کمپرسور است. بخش اصلی مصرف برق چیلر تراکمی همیشه همین کمپرسور یا کمپرسورهاست. برای محاسبه کامل مصرف برق چیلر آبی باید توان الکتریکی کمپرسورها، پمپ فن‌کویل، پمپ برج خنک‌کننده و فن برج خنک‌کننده را با هم جمع کرد.
در چیلر هواخنک، مدار آب چیلد واتر شامل پمپ‌های گردش و الکتروموتور هواسازهاست. مدار تبرید هم کمپرسورها را در بر می‌گیرد. تفاوت اصلی اینجاست: چیلر هواخنک به‌جای برج خنک‌کننده، کندانسور هوایی دارد که از کویل و فن تشکیل شده است. هرچه ظرفیت چیلر بالاتر باشد، تعداد کویل و فن کندانسور هم بیشتر میشود.
برای محاسبه مصرف برق چیلر هواخنک، باید توان پمپ آب سرد و کمپرسورها را مثل چیلر آبی حساب کرد، اما این‌جا مصرف فن‌های کندانسور هوایی هم به جمع اضافه میشود.
عوامل مؤثر بر مصرف برق چیلر
مصرف برق چیلر فقط به ظرفیت اسمی دستگاه بستگی ندارد. چند عامل دیگر هم نقش تعیین‌کننده دارند:
- ضریب عملکرد (COP): هرچه COP چیلر بالاتر باشد، برای تولید همان مقدار برودت، برق کمتری مصرف میشود.
- بار حرارتی واقعی ساختمان: چیلری که بیش از نیاز واقعی ساختمان انتخاب شده، اغلب در بار جزئی و با راندمان پایین‌تر کار میکند.
- دمای محیط: در چیلر هواخنک، افزایش دمای هوای محیط مستقیماً دمای کندانس و مصرف کمپرسور را بالا میبرد.
- سن تجهیزات و کیفیت سرویس‌کاری: کمپرسور فرسوده یا کندانسور رسوبگرفته، مصرف برق را نسبت به حالت استاندارد به‌طور محسوسی افزایش میدهد.
- کیفیت شارژ گاز مبرد: شارژ ناقص یا اضافی، هر دو باعث افت راندمان و افزایش مصرف می‌شوند.
محاسبه مصرف برق کمپرسور چیلرهای تراکمی
مصرف برق چیلر تراکمی عمدتاً از توان الکتریکی کمپرسور و آمپر مصرفی آن به دست می‌آید. با توجه به تفاوت دمای کندانس، مصرف برق چیلر هواخنک معمولاً از چیلر آبخنک بیشتر است. برای مثال، عملکرد کمپرسور اسکرو بیتزر CSH9573-180 را با کندانسور هوایی و گاز R134a بررسی می‌کنیم.
طبق قبوض شرکت برق، هزینه بر اساس کیلووات‌ساعت محاسبه میشود. مصرف این کمپرسور مطابق جدول کاتالوگ، ۱۱۴٫۸ کیلووات است.
اگر کمپرسور به‌طور میانگین ۱۵ ساعت در روز روشن باشد:
- مصرف روزانه: ۱۱۴٫۸ × ۱۵ = ۱۷۲۲ کیلووات‌ساعت
- مصرف ماهانه (۳۰ روز): ۱۷۲۲ × ۳۰ = ۵۱٬۶۶۰ کیلووات‌ساعت
با نرخ فرضی هر کیلووات‌ساعت حدود ۱۰۰ تومان، هزینه ماهانه این کمپرسور به ۵٬۱۶۶٬۰۰۰ تومان می‌رسد.
چیلر هواخنک یا آبخنک؛ کدام مصرف برق کمتری دارد؟
| مورد مقایسه | چیلر تراکمی هواخنک | چیلر تراکمی آبخنک |
|---|---|---|
| دمای معمول کندانس | وابسته به دمای هوا و فصل | حدود ۴۲ درجه سانتی‌گراد |
| مصرف برق کمپرسور | بیشتر، به‌خصوص در روزهای گرم | کمتر و پایدارتر |
| مصرف اضافه | فن‌های کندانسور هوایی | پمپ و فن برج خنک‌کننده |
| نیاز به برج خنک‌کننده | ندارد | دارد |
| مناسب برای | ساختمان‌های با محدودیت فضای پشت‌بام یا آب | پروژه‌های بزرگ با دسترسی به آب و فضای برج |
راهکارهای کاهش مصرف برق چیلر
- شستشوی منظم کویل کندانسور، به‌خصوص قبل از فصل گرما
- رعایت برنامه سرویس دوره‌ای چیلر برای تشخیص زودهنگام افت راندمان کمپرسور
- کنترل و تنظیم دقیق شارژ گاز مبرد
- بررسی و اصلاح ست‌پوینت دمای آب چیلد واتر متناسب با نیاز واقعی ساختمان
- در پروژه‌های جدید، استفاده از کمپرسورهای اینورتردار برای تطبیق بهتر با بار جزئی
سوالات متداول
چرا چیلر هواخنک برق بیشتری مصرف میکند؟
چون دمای کندانس آن به دمای هوای محیط وابسته است. در روزهای گرم، این دما بالاتر می‌رود، نسبت تراکم کمپرسور افزایش می‌یابد و مصرف برق بیشتر میشود.
آیا رسوب کندانسور واقعاً روی مصرف برق چیلر تأثیر دارد؟
بله. کویل رسوبگرفته یا کثیف مانع دفع مناسب گرما میشود و کمپرسور را مجبور میکند با فشار بیشتری کار کند؛ همین موضوع مصرف برق را قابلتوجه بالا میبرد.
بزرگترین مصرفکننده برق در یک سیستم چیلر تراکمی چیست؟
کمپرسور، چه در چیلر هواخنک و چه در چیلر آبخنک، همیشه بیشترین سهم مصرف برق را به خود اختصاص میدهد.
جمع‌بندی
مصرف برق چیلرهای تراکمی هواخنک، به دلیل وابستگی دمای کندانس به هوای محیط و حضور فن‌های آکسیال، معمولاً بیشتر از چیلرهای آبخنک است. انتخاب درست نوع چیلر باید با توجه به شرایط اقلیمی، دسترسی به آب و فضای پروژه صورت بگیرد. در کنار انتخاب صحیح، سرویس دوره‌ای، شستشوی کندانسور و نگهداری منظم برج خنک‌کننده نقش مستقیمی در پایین نگه‌داشتن هزینه برق چیلر دارند. اگر مصرف برق چیلر شما نسبت به گذشته بدون دلیل مشخص بالا رفته، احتمال زیاد یکی از عوامل بالا (رسوب، افت شارژ گاز یا خرابی کمپرسور) دخیل است و بهتر است هرچه زودتر عیب‌یابی و تعمیر چیلر انجام شود.
تحریریه تیم خدمات فنی مهندسی به فیکس
برداشت از مطالب سایت تنها با ذکر منبع و لینک سایت مجاز می‌باشد
