در این مقاله به بررسی تفاوت چیلر تراکمی اسکرال و اسکرو می پردازیم. چیلر در لغت به معنی آب سرد کن می باشد که با چیلر دمای یک سیال خنک شونده که عمدتا آب است را به مقدار مورد نظر پایین می آورد. آب سرد شده در مصارف صنعتی و تهویه مطبوع مورد استفاده قرار می گیرد.
چیلرها در صنایع جهت خنک کاری ماشین آلات، مواد و محصولات و در تهویه مطبوع جهت خنک کردن هوای عبوری از فن کویل و یا هواساز می باشد. چیلرها به دو دسته چیلر تراکمی و جذبی تقسیم میشوند.
چیلر تراکمی یکی از مهمترین اجزای مهم در صنعت تهویه مطبوع میباشد. چیلرهای تراکمی با استفاده از مصرف انرژی الکتریکی و تبدیل آن به سرما و گرفتن گرما عملکرد میکنند. این چیلرها با استفاده از عملکرد کمپرسور های تبریدی باعث تولید سرما میگردد. در چیلرهای تراکمی عملکرد سرمایش براساس تبخیر مبرد در اواپراتور میباشد.
اساس عملکرد سیکل تراکمی چیلر
در سیکل تبرید ابتدا کمپرسور گاز مبرد در سیکل حرکت داده و فشار گاز را افزایش داده لذا گاز مبرد در کندانسور در دمایی که در دسترس است شروع به تقطیر و به مایع تبدیل میشود و این مایع فشار بالا به شیر انبساط میرسد. شیر انبساط افت فشار شدید در مسیر مایع ایجاد کرده و در اثر این کاهش فشار باعث کاهش دما نیز میشود در اثر این 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 میگردد. آب چیلر نیز چون گرمای زیادی از دست داده است و بسیار خنک میگردد. مبرد تبخیر شده دوباره وارد کمپرسور شده و سیکل تبرید چیلر را طی میکند.
انواع کمپرسورهای چیلرهای تراکمی
مهمترین عامل تفاوت انواع چیلرهای تراکمی، تفاوت در نوع کمپرسورها میباشد. ﻛﻤﭙﺮﺳﻮرﻫﺎ در واﻗﻊ ﻗﻠﺐ ﭼﻴﻠﺮﻫﺎ ﻫﺴﺘﻨﺪ. مبرد در چیلرهای تراکمی به وسیله تراکم توسط کمپرسور فشار و دمای آن افزایش میباشد و جهت انجام فرایند تولید برودت آماده میگردد. کمپرسورها در انواع مختلف و در ظرفیت های مختلف تولید میگردد.
کمپرسور چیلر از نظر ساختار به چهار دسته زیر تقسیم میشوند.
- رفت برگشتی Reciprocating
- کمپرسور چرخشی Screw
- اسکرال scroll
چیلر با کمپرسور سیلندر پیستونی
اساس عملکرد کمپرسور های سیلندر پیستونی بسیار شبیه موتورهای ماشین ها میباشد. در این کمپرسورها مکش و دهش چیلر با حرکت پیستون انجام میگردد. در کمپرسورها حرکت دواری پیستون به حرکت رفت و برگشتی تبدیل میگردد. با حرکت پیستون و تغییر موقعیت سوپاپ ها باعث دهش و مکش میگردد. ظرفیت این کمپرسورها از 2 اسب بخار تا 70 اسب بخار میباشد.
در این مقاله برای بررسی کمپرسورهای کمپرسورهای اسکرال و کمپرسورها اسکرو بررسی میگردد.
چیلر تراکمی کمپرسورهای اسکرو
این کمپرسورها برای چیلر با ظرفیت 50-400 تن تبرید مورد استفاده قرار میگردد. بازده آن بالاتر از چیلرهای کمپرسورهای سیلندر پیستونی میباشد، دارای دو روتور نر و ماده میباشد، که با چرخش آنها مبرد متراکم میگردد. در این مدل از کمپرسور ها، عمل تراکم بخار مبرد با درگیر شدن 2 روتور حلزونی نر و ماده در سیلندری مجهز به مجراهای خروجی و ورودی قرار گرفته است، انجام میشود. روتور نر محرک است و از یک سری پره که حدودا تا 4 عدد است که در طول آن تشکیل شده و با پره های مشابهی که معمولا تا 6 عدد است در محور مادگی که متحرک است درگیر میشود. با چرخش روتور گاز از طریق مجرای ورودی وارد فضای بین پره های نر و ماده میشود و با ادامه چرخش روتورها چیلر کمپرسور اسکرو مبرد از مجرای کمپرسور کشیده شده و در فضای بین پره ها حبس میشود. این گاز به طور محوری و شعاعی حرکت میکند و به دلیل کاهش تدریجی حجم فضای مابین پره های کمپرسور اسکرو، درگیر و متراکم میگردد. مبرد تا زمانی که فضای مابین پره ها به مجرای خروجی سیلندر متصل شود، متراکم شده و از طریق آن ها از سیلندر خارج میگردد.
در کمپرسورهای اسکرو میتوان ظرفیت آن را به کمک یک اسلایدر ولو تغییر داد. این قطعه در زیر محفظه روتور قرار گرفته است و به وسیله آن میتوان ظرفیت کمپرسور را تا 25% کل ظرفیت کمپرسور اسکرو تغییر داد. روغن در کمپرسور اسکرو نقشی تعیین کننده هم در فرایند کنترل ظرفیت و هم در عملیات روغن کاری دارد و حجم روغن زیادی در کمپرسور در جریان میباشد و با گاز خروجی از کمپرسور ترکیب شده است و به بیرون از محفظه کمپرسور خارج میگردد. لذا این کمپرسور ها احتیاج به اویل سپراتور یا جدا کننده روغن دارند. مهمترین ویژگی این کمپرسورها سادگی و قابلیت تغییر ظرفیت و اطمینان آن، استقبال بسیار زیادی در صنعت تبرید و تهویه مطبوع داشته است و تا ظرفیت 400 اسب نیز ساخته شده است. قطعات متحرک کمپرسورهای اسکرو در مقایسه با کمپرسورهای سیلندر پیستونی یک دهم آن میباشد که این امر به خاطر حذف شاتون میل لنگ و پیستون و سوپاپ ها میباشد که باعث می شود اجزای کمپرسور اسکرو کمتر و کنترل آن راحت تر و دقیق تر انجام گردد.
کنترل ظرفیت کمپرسور اسکرو
روش کنترل ظرفیت در این کمپرسورها در ارتباط با روغن و حرکت اسلایدر میباشد که این کنترل چیلر به دو حالت پله ای و پیوسته قابلیت کار دارد. کمپرسورهای اسکرو به مدل های کمپرسور بیتزر و کمپرسور هنبل و کمپرسور رفکامپ در بازار ایران تقسیم بندی میشود. هر کدام از این کمپرسورها دارای مدار بندی خاص جهت کنترل ظرفیت کمپرسور اسکرو میباشد.
در شکل بالا شماتیک شیرهای کنترلی چیلر کمپرسور اسکرو بیتزر جهت چیلر مورد استفاده نشان داده شده است. این مدار دارای 4 عدد برقی میباشد که به وسیله کنترل تابلو برق با فعال کردن آن ها ظرفیت چیلر تغییر میکند. اسلایدر به وسیله پیستون هیدرولیکی کنترل می شود.اگر شیر CR4 باز باشد، فشار روغن در محفظه روغن افزایش می یابد و اسلایدر به سمت ساکشن حرکت می کند و ظرفیت برودتی افزایش می یابد. اگر شیرهای CR1,CR2,CR3 باز باشند، که به ترتیب شیرهای25% 50% 75% میباشد، فشار بر پیستون هیدرولیک کاهش می یابد به وسیله فشارروغن، به سمت قسمت دیسشارژ حل داده می شود و ظرفیت کمپرسور کاهش می یابد.
چیلر تراکمی با کمپرسور اسکرال
در سال 1987 در آمریکا برای اولین با در تهویه و تبرید مورد استفاده قرار گرفت این کمپرسورها در چیلر تراکمی با 60 تن تبرید مورد استفاده قرار می گیرد. این چیلر ها با ظرفیت 1- 25 اسب به صورت تکی مورد استفاده میگردد. و در ظرفیت بالاتر حالت دوتایی یا سه تایی تا قدرت های بالاتر نیز مورد استفاده قرار میگیرد.
این کمپرسور فاقد سوپاپ دهش و مکش است و از دو صفحه چرخشی متحرک و ثابت تشکیل شده و پس از ورود گاز از دو طرف صفحات به سمت مرکز آن هدایت شده و متراکم میگردد و از وسط صفحه خارج میگردد.
این کمپرسورها در چیلر تراکمی با 60 تن تبرید مورد استفاده قرار میگیرد در حالت دوتای یا سه تایی تا قدرتهای بالاتر نیز مورد استفاده قرار میگیرد. این کمپرسور فاقد سوپاپ دهش و مکش است و از دو صفحه چرخشی متحرک و ثابت تشکیل شده و پس از ورود گاز از دو طرف صفحات به سمت مرکز آن هدایت شده و متراکم میگردد و از وسط صفحه خارج میگردد.
این کمپرسور از دو حلقه جهت فرایند تراکم بهره میبرد. مطابق شکل حلقه مشکی رنگ ثابت و حلقه خاکستری رنگ متحرک میباشد. حرکت این حلفه باعث عمل تراکم در کمپرسور چیلر میگردد. گاز ساکشن به داخل هلالی شکل های حلقه ها گیر افتاده و با ادامه چرخش مبرد به سمت داخل حلقه ها هدایت میشود. با ورود مبرد به داخل حلقه ها با کاهش حجم باعث افزایش فشار سیال میگردد. این حرکت با انتقال سیال از حلقه ای به حلقه دیگر و کاهش حجم و افزایش فشار انجام میپذیرد این حرکت متناوبا تکرار میگردد و در نهایت سیال متراکم پرفشار از حلقه وسط خارج میگردد.
از جمله ویژگی این کمپرسورهای چیلر صدا و لرزش کم و جریان یکنواخت مبرد، ظریب اطمینان بالا و طول عمر طولانی و راندمان حجمی بالا چون فضای مرده در کمپرسورهای اسکرال وجود ندارد.
این کمپرسور دارای بازده بالا و جریان برق کمتر است این کمپرسورها قابل تعمیر نمیباشد. همچنین جهت چرخش در این کمپرسورها نیز بسیار مهم است. در صورتی در این کمپرسورها برعکس باشد باعث آسیب شدید به کمپرسور میگردد
کمپرسورهای اسکرال تندم
کمپرسورهای اسکرال در ظرفیت های 3 الی 50 تن تبرید مورد استفاده قرار میگیرند. در چیلرهای تراکمی با حداکثر ظرفیت و جهت گرم ترین روز سال طراحی میگردند. چیلرهای تراکمی عموما در طول شبانه روز فقط 3 درصد زمان با ظرفیت 100 درصد در مدار می باشند. لذا با توجه به ساختار کمپرسور اسکرال و عدم کاهش ظرفیت آن، در ساختار چیلر تراکمی اسکرال عموما از دو یا چند کمپرسور اسکرال استفاده میگردد و جهت کنترل ظرفیت چیلر تراکمی اسکرال با خاموش شدن هر یک از کمپرسورها، کنترل ظرفیت انجام میگردد. در چیلرهای کمپرسور اسکرال که دارای ساختار اتصال تندم میباشند، باید به جهت کارکد صحیح روغن کاری درست آن خط اکولایزر روغن و گاز متصل گردد.
مقایسه چیلر کمپرسور اسکرال و کمپرسور اسکرو
چیلر ها با کمپرسور اسکرال در ظرفیت پایین مورد استفاده قرار میگیرد. مینی چیلرها و چیلرهای خانگی معمولا از کمپرسورهای اسکرال استفاده میکنند. این کمپرسورها در ظرفیت های حدود 2 اسب تا 50 اسب تولید میگردند. این کمپرسور بهتر است بیشتر در جهت تهویه مطبوع ساختمان های خانگی و اداری استفاده گردد. این کمپرسورها بیشتر به صورت موازی در مدارهای تبرید چیلرهای تراکمی نصب میگردد لذا با توجه به اینکه چیلرها براساس گرمترین روز سال هر منطقه انتخاب میگردد در حالتهای بارهای جزیی امکان خاموش شدن تعدادی از آنها فراهم میباشد و باعث افزایش راندمان و عمر چیلر میگردد. در حالت کلی مقایسه انتخاب چیلرها در بارهای مسکونی و اداری جهت مناطق معتدل پیشنهاد میگردد چیلر اسکرال استفاده گردد در این چیلرها با ظرفیت تهایت 120 تن تبرید میتوان عملکرد مناسب را انتظار داشت. در صورتی که با مورد نیاز بیشتر از ظرفیت مورد نیاز بیشتر از ظرفیت 150 تن تبرید الی 250 تن باشد، پیشنهاد میگردد چیلر اسکرال باظ رفیت محدود تر و به صورت تعدادد بیشتر انتخاب گردد. در ظرفیت 250 تن تبرید به بالا در پروژه های مسکونی انتخاب چیلر اسکرال به صرفه نمیباشد و پیشنهاد میگردد چیلر اسکرو انتخاب گردد. در چیلرهای صنعتی و بارهای پیوسته متداول در تمام شبانه روز و در طول سال پیشنهاد میگردد حتما از چیلرهای اسکرو استفاده گردد. چیلرهای اسکرو با کنترل ظرفیت پیوسته و قدرت بالا و کارکرد در شرایط آب هوایی سخت تر مناسب میباشد. در چیلرهای تراکمی هواخنک جهت مناطب گرمسیری کشور پیشنهاد میگردد چیلر تراکمی با کمپرسور اسکرو و مبرد 134 بسیار مناسب میباشد.
