چیلر دستگاهی است که با استفاده از یک سیال خنک کننده در سیکل تبرید که عموما مبرد وظیفه تهویه وتبرید در منازل و پروسه های صنعتی بر عهده دارد. در سیکل تبرید چیلر مبرد با گردش در مدار تبرید و تبخیر در اواپراتور چیلر باعث خنک کردن دمای آب چیلر آب خنک می گردد. این آب خنک شونده با گردش توسط پمپ سیرکولاتور در مدار لوله کشی هواساز ها و فن کویل ها یا در مبدل های حرارتی پروسس گردش می کند و گرما را از محیط پیرامون جذب می کند. پس از افزایش دمای آب چیلد این آب دوباره به چیلر تراکمی آب خنک باز می گردد. چیلرهای آبی به دو دسته چیلر تراکمی و چیلر جذبی تقسیم می شوند.
انواع چیلرهای آبی
تفاوت چیلرهای تراکمی و چیلرهای جذبی در مبرد در گردش این چیلرهای آبی می باشد. در چیلر های تراکمی مبرد ها عموما فریون های شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد در صورتی که در چیلرهای جذبی آبی از آب مقطر به عنوان مبرد استفاده می گردد. در چیلرهای تراکمی آبی جهت تراکم از انواع کمپرسورهای برودتی استفاده می گردد که می توان به انواع کمپرسورهای سیلندر پیستونی، اسکرو، اسکرال و سانتریفیوژ اشاره کرد. اما در چیلرهای جذبی انرژی جهت جابجایی مبرد به وسیله انرژی حرارتی و مشعل و موتورخانه بخار تامین می گردد. در چیلرهای تراکمی جابجایی مبرد و حرکت آن به وسیله کمپرسور انجام می گیرد. کمپرسورهای چیلرهای تراکمی آب خنک به وسیله انرژی الکتریکی حرکت خود را انجام می دهد. اما در چیلرهای جذبی آبی انرژی قابل مصرف انرژی حرارتی می باشد.
انواع چیلرهای آبی
چرخه چیلرهای آب خنک
در سیکل تبرید چیلرهای تراکمی آبی مطابق شکل زیر مبرد در چهار قسمت اصلی چیلر تراکمی آب خنک در حل گردش می باشد.
سیکل چیلر تراکمی
در چیلر تراکمی آبی ابتدا مبرد در مخلوط مایع و گاز در فشار پایین وارد اواپراتور می گردد. حال گرما به طریق مبدل حرارتی یعنی اواپراتور چیلر تراکمی آبی از آب چیلد به مبرد منتقل می گردد و باعث تبخیر مبرد در اواپراتور می گردد. سپس این مبرد به کمپرسور مکش می گردد و باعث افزایش دما و فشار می گردد. حال مبرد با دمای بالا و فشار بالا از کمپرسور خارج می گردد و سپس وارد کندانسور می گردد در کندانسور چیلر تراکمی آبی مبرد به وسیله آب برج خنک کننده به گرما را به محیط پس می دهد و مبرد از حالت گاز به مایع تبدیل می گردد. این تغییر حالت به واسطه انتقال گرما از مبرد به محیط بیرون می باشد. مبرد پس از خروج از اکسپنشن ولو فشار و دمای آن کاهش می یابد و دوباره وارد اواپراتور می گردد.
انواع کندانسورهای چیلرهای آبی
چیلرهای آبی به دو دسته ی چیلرهای تراکمی با کندانسور هوایی و چیلرهای تراکمی آب خنک تقسیم می شوند. این چیلر ها با توجه به نوع این مبدل حرارتی در تقسیم بندی های چیلرهای تراکمی و رنج ظرفیت های مختلف مورد بررسی قرار می گیرد.
رنج چیلرهای تراکمی آبی
چیلرهای تراکمی هوا خنک در رنج کوچک مورد استفاده قرار می گیرد و ظرفیت 5 تن تا 500 تن تبرید ساخته و طراحی می گردد. در صورتی که چیلرهای تراکمی آبی در بازه رنج ظرفیتی 20 تن تا 3000 تن تبرید مورد استفاده قرار می گیرند.
چیلر تراکمی آب خنک
چیلرهای تراکمی هوا خنک جزو اولیه گروه از چیلرهای تولید شده می باشند. اولین دسته از کمپرسورهای به کار گرفته شده در چیلرهای تراکمی آبی، کمپرسورهای سانتیفیوژ می باشد. قدرت و هنر ساخت کمپرسورها قبلا در سال 1917 جهت کمپرسورهای هوا موجود بوده است. در آن زمان ولیامز کریر پدر علم تهویه مطبوع متوجه به کار گیری و استفاده این پتانسیل در تهویه مطبوع نو پایه آن زمان شد.
چیلرهای سانتریفیوژ اولیه
در سال 1922 شرکت کریر از یک شرکت آلمانی یک کمپرسور هوا خریداری کرد و آن را جهت استفاده از مبرد R11 بهسازی و اصلاح گرید. و بعد از سال تحقیق و توسعه اولین چیلر با کمپرسور برودتی سانتریفیوژ ساخته شد. این چیلر تا سال 1950 مورد استفاده قرار گرفت بعد ار آن این چیلر بازنشسته شد. هم اکنون در موزه افتخارات ملی صنایع ایالات متحده امریکا به نمایش گداشته شده است. دومین چیلر تراکمی آبی نیز در سال 1923 طراحی و ساخته شد. در همان آغاز دهه بیست چیلر تراکمی آبی بسیار مقبول مورد پذیرش قرار گرفت که از دلایل آن می توان به اطمینان بالا، بازده مناسب و طراحی و ساخت ساده اشاره نمود.
اولین چیلر سانتریفیوژ کریر
هزینه و کارایی یکی از مهمترین فاکتور های خرید چیلر تراکمی می باشد. چیلرهای تراکمی آبی با بالا بودن بارده حرارتی و هزینه کمتر نسبت به چیلر تراکمی آبی بسیار مورد مقبولیت قرار می گیرد. چیلرهای تراکمی آبی در مقایسه با چیلر های تراکمی هوا خنک دارای هزینه به مراتب کتری می باشد. از لحاظ مداربندی در چیلرهای تراکمی، مدار آبی یک چیلر تراکمی آبی دارای سه مدار می باشد. قدم اول مدار آبی که شامل آب در گردش فن کویل ها و هواساز ها می باشد. این آب به وسیله پمپ آب در مدار چیلر و دستگاه های خنک کننده می چرخاند گرفتن گرمای ساختمان می گردد سپس آب داخل چیلر گردد ودمای آن توسط اواپراتور چیلر تراکمی آبی گرفته می شود. در مدار سیکل مبرد تبخیر و گرمای خود را در کندانسور پس می دهد سپس به وسیله پمپ گردش آب و برج خنک کننده دفع می گردد. در چیلرهای هوا خنک نیز همانند چیلرهای آب خنک ابتدا گرمای ساختمان به وسیله مدار سوم وجود ندارد و به وسیله کندانسورهای هوایی گرما ساختمان را به وسیله فن کویل ها و هواساز ها از محیط گرفته و چیلر توسط سیکل تبرید خود، گرما را به محیط دفع می کنند. در چیلرهای تراکمی هوا خنک، دفع گرما به وسیله فن های و کویل هایی روی انجام می گیرد و مدار سوم لوله کشی که شامل برج خنک کننده و پمپ و مدار لوله کشی می باشد حذف می گردد. که این خود باعث کاهش هزینه های نگهداری و اجرای پروژه می گردد. در چیلرهای آب خنک هزینه اجرای پروژه به واسطه تهیه برج خنک کننده و لوله کشی و پمپ های برج خنک کننده کمتر می شود. و همچنین هزینه تعمیر نگهداری نیز با توجه به نبود برج خنک کننده و دیگر اقلام بسیار کاهش می یابد. از جمله هزینه تعمیر نگهداری چیلر تراکمی آبی می توان به تعمیرات و سرویس پمپ برج خنک کننده و سرویس و تعویض پکینگ ها آب پخش کن و تسمه های برج خنک کننده اشاره کرد. این هزینه با هزینه های اسید شویی سالیانه و تمیز کردن لوله های کندانسور چیلر تراکمی هوا خنک اشاره کرد.
مدار چیلرهای تراکمی آب خنک
همچنین جهت استفاده از چیلرهای صنعتی و پروسس چیلرهای تراکمی آبی کمتر مورد استفاده قرار می گیرند. در زمستان ها به دلیل برودت بالا و کنترل فشار کندانسور بسیار آسیب پذیر هستند و امکان آسیب به چیلر تراکمی آبی وجود دارد. اما تفاوت اصلی عملکردی در چیلرهای تراکمی آب خنک و چیلرهای تراکمی هواخنک در دمای کندانس و فشار دیسشارژ چیلر تراکمی می باشد. دما و فشار کندانسور در چیلرهای تراکمی هواخنک عمدتا بستگی زیادی به دمای خشک هوای محیط دارد اما در چیلرهای تراکمی آب خنک دما و فشار دیسشارژ بستگی به دمای آب خروجی برج خنک کننده دارد. دمای آب برج خنک کننده وابسطه به رطوبت هوای محیط و دمای مرطوب هوا می باشد. عموما دمای هوای مرطوب پایین تر از دمای دمای هوای خشک می باشد. لذا عموما دما و فشار کندانسینگ چیلر آبی پایین تر از چیلرهای تراکمی هوا خنک می باشد. به عنوان مثال در دمای هوای خشک 35°C و دمای هوای مرطوب به مقدار 25°C می باشد. در این دما، دمای آب خروجی برج خنک کننده به مقدار 29.5°C می رسد که در کندانسورهای آبی چیلرهای تراکمی اب خنک دمای کندانسینگ یونیت به اندازه 42°C میرسد. در صورتی که در چیلر تراکمی هوا خنک با شرایط فوق دمای کندانسینگ به مقدار 52°C میرسد. لذا کارکرد کمپرسور در شرایط چیلر آبی بسیار مناسب و دارای بازدهی بالاتر می باشد.
شرایط تغییرات دمای خشک و مرطوب
در شرایط پارت لود با توجه به این که کنترل دما و تغییرات دما سریع تر می باشد لذا شرایط چیلر تراکمی هوا خنک مطلوب تر می باشد. حال جهت بررسی دقیق تر شرایط کارکرد کمپرسور در شرایط هوا خنک و آب خنک به نمودارهای عملکرد کمپرسور با توجه به شرایط دمایی تعریف شده را بررسی می کنیم. کمپرسور چیلر تراکمی که با برند بیتزر و مدل 6FE-50 را در شرایط چیلر آبی و هوا خنک مورد بررسی قرار می دهیم.
عملکرد کمپرسور در شرایط چیلر هوا خنک
شرایط عملکرد کمپرسور چیلر آبی
ابتدا شرایط کمپرسور را در شرایط چیلر تراکمی هوا خنک مورد بررسی قرار می دهیم، در چیلر تراکمی هوا خنک دمای کندانسینگ حدود 50°C مورد بررسی قرار می دهیم در این حالت cooling capacity به مقدار 118.7kw می باشد. در چیلر با کندانسور آبی دمای معادل با فشار کندانسینگ معمولا مقدار 42°C می باشد که با بررسی مقدار ظرفیت برودتی به مقدار 130.8KW و مقایسه آن با چیلر تراکمی هوا خنک متوجه بیشتر بودن ظرفیت برودتی یک کمپرسور چیلر تراکمی آبی می باشد. لذا از بزرگ ترین مزیت های چیلر تراکمی آبی بالا بودن ظرفیت کمپرسور و به طبع کوچک شدن اندازه چیلر تراکمی و کاهش اندازه های آن می باشد.
یکی دیگر از مهمترین بررسی یک کمپرسور برودتی، مقدار آمپر و جریان مورد نیاز یک کمپرسور در شرایط کاری آن می باشد. در چیلر تراکمی هوا خنک با کمپرسور 6FE-50 جریان آن به مقدار 76.8 آمپر می باشد در حالیکه در چیلرتراکمی آبی با همین کمپرسور مقدار جریان به مقدار 72.1 آمپر می باشد. بنابراین چیلر با کندانسور آبی دارای ظرفیت و آمپر پایین تر می باشد. بنابراین در می یابیم که چیلر تراکمی در شرایط آب خنک دارای بازده بالاتر و مصرف برق پایین تر می باشد همچنین این چیلرها با توجه به تفاوت ضریب انتقال حرارت آب و هوا در چیلرهای تراکمی هواخنک و آب خنک کندانسور های چیلر تراکمی آب بسیار کوچک تر از کندانسور چیلر تراکمی هوا خنک می باشد که باعث کاهش محسوس قیمت می شود. همچنین با بررسی مقدار COP یا بازده چیلر تراکمی در می بابیم که چیلر تراکمی در شرایط هوا خنک مقدار بازده آن 3.07 می باشد و در شرایط آب خنک 3.79 می باشد. بنابراین چیلر تراکمی آب بدون در نظر گرفتن شرایط برج خنک کننده و متعلقات آن، چیلری به تبع با راندمان بالاتری می باشد.
تحریریه تیم خدمات فنی مهندسی به فیکس
برداشت از مطالب سایت تنها با ذکر منبع و لینک سایت مجاز می باشد
سلام و عرض ادب مقاله بسیار کاملی بود ممنون از شما
سلام خسته نباشید بابت مطالبتون ایرادات تایپی زیاد داشتین و در بعضی جاها نام شیر آب خنک و هوا خنک جابجا نوشته شده بود