بررسی جامع چیلر تراکمی هوا خنک

چیلر تراکمی هواخنک

در این مقاله به بررسی عملکرد چیلر هوا خنک پرداخته و اجزای چیلر تراکمی هواخنک را بررسی می کنیم.

اصول کلی عملکرد چیلر تراکمی

چیلر به معنای آب سرد کن است که برای تهیه آب سرد به منظور سرمایش فضای موجود در ساختمان به کارمی رود. چیلر تراکمی مانند دیگر دستگاه های تهویه و تبرید دارای چهارقطعه اصلی کمپرسور کندانسور شیر انبساط و اواپراتور می باشد. در چیلرها نیز با استفاده از کمپرسور فشار مبرد را به اندازه دمای کندانس بالا برده و در شیر انبساط به طور ناگهانی فشار را پایین آورده و بنابراین دما نیز به صورت ناگهانی به مقدار زیادی افت می کند. با ورود مبرد به اواپراتور چیلر در انجا با توجه به فشار اواپراتور و دمای اب مبرد به صورت بخار فوق گرم تبخیر شده و وارد اواپراتورمی گردد. چیلرهای تراکمی عموما در حالت کلی دارای سه مدار لوله کشی اولین مدارلوله کشی آب چیلد واتر که گرما را از ساختمان یا فرایند به خصوص گرفته و به در این فرایند به وسیله چرخش آب به وسیله پمپ گرما را از هواسازها و فن کویل ها می گیرد و پس از ورود آب به چیلر، چیلر دمای آب را پایین  می آورد. چیلرهای تراکمی به دو دسته هوا خنک و آب خنک تقسیم می شوند. چیلرهای تراکمی هواخنک، به چیلرهای اطلاق می شوند که کندانسور آن با هوای محیط خنک و تقطیر می شوند و چیلر های آب خنک که دارای کندانسور شل اند تیوپ باید به همراه برج خنک کننده قابلیت استفاده را دارند در حالیکه چیلرهای  هوا خنک دارای کندانسور هوایی به همراه کویل فین خورده به همراه فن می باشد.

چیلر تراکمی آب خنک

چیلر آب خنک

چیلر تراکمی هواخنک

چیلر تراکمی هوا خنک

مقایسه چیلر تراکمی هوا خنک و آب خنک

از لحاظ مدارها در چیلرهای تراکمی، مدار یک چیلر تراکمی آب خنک دارای سه مدار آبی می باشد. اولین مدار آبی که شامل آب خنک کننده فن کویل ها و هواساز ها می باشد. این آب به وسیله پمپ چیلد واتر در مدار اواپراتور و دستگاه های خنک کننده می چرخاند و باعث انتقال حرارت می گردد سپس آب وارد چیلر می شود وگرمای آن توسط اواپراتورگرفته 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. اما هزینه اولیه تامین آن بسیار بالاتر می باشد. و همچنین محل قرار گیری چیلر باید در یک فضای باز و محیط بیرون باشد. و فضای مناسب سرویس و فاصله از دیوار ها قرار گیرد.

حتما بخوانید!
نحوه اسید شویی چیلر

مقایسه چیلر تراکمی و آبی

شماتیک چیلرتراکمی آب خنک و چیلرتراکمی هوا خنک

چیلر تراکمی هوا خنک

این دسته از چیلر جهت تولید برودت و گرفتن گرمای ساختمان جهت پس دادن آن به هوای محیط بیرون می باشد. چیلرها جهت انجام وظیفه خود باید به وسیله پمپ آب سرد و لوله کشی به مدار آب ساختمان متصل گردند. این لوله کشی ها به ترمینال و زون بندی داخلی تهویه مطبوع متصل می گردد و با گردش اب سرد چیلر به داخل زون گرما از محیط دفع می کنند. چیلرهای تراکمی هواخنک از اوایل دهه ۸۰ میلادی به مرحله  تولید و بهره برداری رسیده اند و در حال حاضر به دلیلی نصب ساده تر و هزینه پایین تر در اجرا و نگهداری در حال حاضر یکی از مرسوم ترین نمونه های چیلرهای تولیدی در ایران و در تمام جهان می باشد. از مهمترین مزیت های آن تولید چیلر های کوچک در اصطلاح مینی چیلرها می باشد که به دلیل فراهم بودن کندانسور و بدون احتیاج به برج خنک کننده در ظرفیت ۵ تا ۲۰ تن طراحی و ساخته می گردد، که بسیار جهت چیلرهای صنعتی کاربرد فراوان دارد.

مدار بندی چیلر هواخنک

مدار بندی چیلرهوا خنک

مزایا و معایب چیلر هواخنک

یکی از مشخصه چیلرتراکمی هوا خنک کندانسور آن می باشد. کندانسورهای هوا خنک شونده در چیلرهای تراکمی با دریافت هوا به وسیله فن در سراسر تمام سطح کویل کندانسور چیلر تراکمی را فرا می گیرد. ظرفیت کمپرسور در چیلر های تراکمی به دمای کندانس مبرد بستگی دارد. کندانسور در چیلرهای تراکمی هوا خنک  به اختلاف دمای میانگین آن بستگی دارد.

اختلاف میانگین دمای کندانسور چیلر هواخنک

اختلاف دمای میانگین کندانسور چیلر تراکمی هواخنک

به عنوان مثال در شکل بالا کندانسور چیلر تراکمی هوا خنک  بر حسب دمای ۹۵°F طراحی شده است. پس وارد شدن هوا به داخل فین کویل کندانسور چیلر هواخنک، دمای هوا بالا می رود با مقدار هوا دهی و طراحی این مقدار متفاوت می باشد. در کندانسور چیلر مذکور، دمای هوا به مقدار ۱۱۰°F می رسد. حال با توجه به این تغییر دما، مقدار دمای کندانس چیلر  حدود ۱۲۵°F  متناظر با فشار دیسشارژ چیلر تراکمی هوا خنک  می شود.  حال با اختلاف دمای کندانس چیلر تراکمی و دمای هوا ورودی به چیلر تراکمی هوا خنک حدود ۳۰°F  می باشد که جهت انتخاب کندانسور چیلر تراکمی هواخنک بسیار فاکتور مهم و تعیین کننده ای می باشد. هر چه این عدد بزرگتر یا کوچکتر باشد، تاثیر مستقیم بر عملکرد کمپرسور دارد. در ظرفیت در کمپرسورهای چیلر تراکمی به دو عامل دمای کندانس و اواپراتور بستگی دارد هر چه دمای کندانس یه چیلر تراکمی بالاتر باشد ظرفیت چیلر پایین تر می آید. در شکل زیر عملکرد کمپرسور اسکرو هنبل مدل RC2-230 را جهت چیلر تراکمی هوا خنک با دو کندانسور با اختلاف دمای میانگین متفاوت مشاهده می کنیم.

حتما بخوانید!
انتخاب چیلر و نحوه چیدمان آن ها

عملکرد چیلر تراکمی هواخنک

عملکرد کمپرسور چیلر تراکمی هواخنک

عملکرد کمپرسور چیلر هواخنک

عملکرد کمپرسور چیلر تراکمی هوا خنک در دمای کنداس ۵۵°C

همان طور عملکرد کمپرسور در دو دمای کندانس متقاوت که ناشی تفاوت کندانسور چیلر تراکمی هوا خنک می باشد، بررسی می کنیم. عملکرد کمپرسور چیلر تراکمی هوا خنک در دمای کندانس ۴۸°C ظرفیت آن در حدود ۲۰۸٫۷KW می باشد اما  همان طور که مشاهده می کنیم عملکرد کمپرسور چیلر تراکمی هوا خنک در دمای کنداس ۵۵°C در حدود ۱۸۵٫۸ KW می باشد. بنابراین اختلاف دمای کندانسور یک امر بسیار مهم در عملکرد چیلر تراکمی هوا خنک می باشد و با توجه به موقعیت جغرافیایی و دمای هوا بسیار اهمیت دارد.

همچنین با توجه به شکل های بالا مشاهده می شود که در حالت ۴۸°C جریان امپر کمپرسور به مقدار ۱۰۱ A  می باشد ولی در حالت ۵۵°C مقدار جریان آمپر کمپرسور اسکرو هنبل RC2- 230 عدد ۱۱۸ A می باشد. لذا این باعث تولید حرارت بیشتر توسط سیم پیچ تولید می شود که موجب افزایش دما و آسیب به سیم پیچ کمپرسور اسکرو می گردد. در این حالت جهتکنترل دمای سیم پیچ بهتر از روش لیکويید انجکشن استفاده گردد.

مصرف در چیلر های تراکمی هوا خنک در مقایسه با چیلر های تراکمی آب بسیار بالاتر می باشد. هزینه برق این چیلر ها با توجه به تن تبرید واقعی در حالت فول لود در حدود ۱٫۲۵ می باشد که در مقایسه با چیلر های تراکمی آب خنک ۰٫۵-۰٫۸ می باشد که مقایسه با چیلر هوا خنک مصرف برق کمتری دارند. در چیلر های تراکمی هوا خنک به دلیل کارکرد در فشار  و دمای کندانس بالا دارای استهلاک بیشتر در کمپرسور و عمر کمتر می باشد و با توجه به مصرف برق بالاتر باید دارای سیم پیچ قوی تری و قدرت موتور بالاتر نسبت به حجم جابجایی یکسان داشته باشند که در غیر این صورت باعث سوختن کمپرسور می گردد.  همچنین در صورتی که دمای دیسشارژ از دمای مجاز بالاتر رود باید تزریق مایع به سیم پیچ کمپرسور انجام گیرد. لذا کنترل دمای دیسشارژ و فشار دیسشارژ در چیلر تراکمی هوا خنک بسیار مورد اهمیت می باشد. لذا سوختن کمپرسور در چیلرهای کندانسور هوایی به مراتب بیشتر از چیلر های تراکمی کندانسور آبی می باشد.

مهمترین مزیت چیلرهای تراکمی هوا خنک نسبت به چیلرهای تراکمی آب خنک نداشتن هزینه های تعمیرات کندانسور آبی  و همچنین نبود هزینه ای سرویس برج خنک کننده از قبیل فن، کاهنده دور، یاتاقان و پکینگ ها می باد که هر دو سال یک بار احتیاج به سرویس و هر ۵ سال یکبار احتیاج به تعویض آن ها می باشد. در این حالت هزینه اسید شویی چیلر و باز نمودن درب کندانسورها و تمیز نمودن لوله  های کندانسور می باشد. در چیلرهای تراکمی صنعتی یکی از مهمترین ارکان آن کنترل فشار کندانسور می باشد. در چیلرهای اب خنک باید در این حالت برج خنک کننده باید توسط هیتر جهت کنترل یخ زدگی کنترل می گردد. همچنین جهت کنترل میزان سختی آب  باید عملیات زیرآب زنی انجام گردید و آب سخت از مدار خارج گردد. در صورت افزایش سختی اب کندانسور آبی چیلر تراکمی اب خنک باعث افزایش رسوب گذاری و کاهش ضریب انتقال حرارت و افزایش فشار دیسشارژ می گردد. و همچنین در صورتی اسید شویی چیلر به روش مناسب انجام نگیرد باعث مسدود شدن لوله های کندانسور آبی و کاهش ظرفت چیلر  می گردد.

حتما بخوانید!
بررسی چیلر جذبی تک اثره

چیلر هواخنک با کندانسور هوایی

چیلر تراکمی با کندانسور هوا خنک

همچنین فارغ شدن از خرابی بلبرینگ و دیگر آسیب های احتمالی به آن نیز از دیگر مزیت های چیلر تراکمی هوا خنک می باشد.

اجزای چیلر هوا خنک

چیلر ترکمی هوا خنک همانند نیز مانند سیکل تبرید جذب گرما از مدار آب چیلر در اواپراتور و دفع گرما نیز از سمت کندانسور می گردد . لذا اجزای اصلی چیلر تراکمی هوا خنک به شرح زیر است:

شماتیک چیلر تراکمی هوایی

چیلر تراکمی هوا خنک

اواپراتور به معنای تبخیر کننده جهت گرفتن گرما از آب چیلد واتر که به سه دسته  انبساط مستقیم ، صفحه پلیت و فلودد تقسیم می گردد. در چیلر های تراکمی سایز بزرگ جهت کمپرسورهای اسکرو و سیلندر پیستونی از اواپراتورهای شل و تیوب استفاده می گردد.  اواپراتورهای انبساط مستقیم  از نمونه متداول در چیلرهای تراکمی می باشد. این اواپراتورها در انواع ظرفیت های متوسط با طراحی ساده مورد استفاده قرار می گیرد. در سیکل کارکرد این اواپراتور ها مبرد در تیوب ها در جریان می باشد و آب خنک شونده در شل اواپراتور در جریان می باشد. اواپراتورهای صفحه پلیتی جهت چیلرهای تراکمی از نوع بریزینگ می باشد و در ظرفیت های کمتر از ۸۰ تن تبرید مورد استفاده قرار می گیرد. در ظرفیت های بزرگتر نیز از اواپراتورهای flooded و یا همان مستغرق که در ظرفیت بالا مورد استفاده قرار می گیرد. در این اواپراتور ها آب در تیوب ها در جریان دارد و مبرد به صورت تبخیری در درون شل تبخیر می شود.

انواع اواپراتور چیلر هوایی

اواپراتور چیلر هوا خنک

کمپرسور های چیلر هوا خنک

در این چیلرها از کمپرسورهای اسکرال و سیلندر پیستونی و اسکرو استفاده می گردد. در ظرفیت کوچک از کمپرسور های اسکرال و در ظرفیت های متوسط از کمپرسورهای سیلندر پیستونی و در چیلرهای ظرفیت بالا از کمپرسورهای اسکرو استفاده قرار می گیرد.

تحریریه تیم خدمات فنی مهندسی به فیکس

برداشت از مطالب سایت تنها با ذکر منبع و لینک سایت مجاز می باشد

4 دیدگاه برای “بررسی جامع چیلر تراکمی هوا خنک

  1. احمدزاده گفته:

    با تشکر از مطالب فنی کلی مذکور ، اگر لیستی از ظرفیت سیستمهای هواخنک موجود در بازار ( Ton تبرید) و نیز لیست تولید کنندگان این دستگاه نیز به این مطالب اضافه گردد ، خیلی مفید خواهد بود . ۹۹/۲/۱۳

  2. هیراد بهرامیان گفته:

    با سلام و سپاس از ارائه مطالب علمی و مفید. در خصوص مقایسه فنی چیلرهای هواخنک یک پارچه و دو پارچه هم اگر در این مطالب اشاره می نمودید، کامل تر می شد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *