در این مقاله عملکرد چیلر هواخنک را بررسی میکنیم و اجزای چیلر تراکمی هواخنک را یکبهیک توضیح میدهیم.
اصول کلی عملکرد چیلر تراکمی
چیلر یعنی «آب سردکن» — دستگاهی که آب سرد لازم برای سرمایش فضای ساختمان را تولید میکند. چیلر تراکمی، مانند سایر سیستمهای تبرید، چهار قطعه اصلی دارد: کمپرسور، کندانسور، شیر انبساط و اواپراتور.
کمپرسور فشار مبرد را تا دمای کندانس بالا میبرد. سپس در شیر انبساط، فشار بهطور ناگهانی افت میکند و دما هم به همان نسبت به شدت پایین میآید. مبرد با این دما و فشار وارد اواپراتور میشود؛ در آنجا با گرفتن گرمای آب چیلد واتر، به بخار فوقگرم تبدیل و از اواپراتور خارج میشود.
چیلرهای تراکمی معمولاً سه مدار لولهکشی دارند. مدار اول، مدار آب چیلد واتر است: پمپ، آب را در مسیر هواسازها و فنکویلها میچرخاند، این آب گرمای ساختمان را میگیرد، وارد چیلر میشود و چیلر دمای آن را پایین میآورد.
چیلرهای تراکمی به دو دسته تقسیم میشوند: هوا خنک و آب خنک. در چیلر هواخنک، کندانسور با هوای محیط خنک و تقطیر میشود. چیلر آب خنک کندانسور شلاندتیوپ دارد و باید همراه با برج خنککننده کار کند؛ چیلر هواخنک در عوض کندانسور هوایی (کویل فینخورده به همراه فن) دارد.
چیلر آب خنک
چیلر تراکمی هوا خنک
مقایسه چیلر تراکمی هوا خنک و آب خنک
در چیلر آب خنک، سه مدار آبی وجود دارد. مدار اول آب چیلد واتر است که فنکویلها و هواسازها را خنک میکند و گرما را به اواپراتور چیلر میرساند. مبرد در سیکل تبرید این گرما را میگیرد و در کندانسور پس میدهد؛ گرمای کندانسور هم با مدار سوم — پمپ و برج خنککننده — دفع میشود.
در چیلر هواخنک، مدار سوم اصلاً وجود ندارد. کندانسور هوایی مستقیماً گرمای گرفتهشده از فنکویلها و هواسازها را با فن و کویل به هوای محیط دفع میکند.
حذف مدار برج خنککننده، هزینه اجرا و نگهداری چیلر هواخنک را کاهش میدهد؛ اما هزینه اولیه خرید آن معمولاً بالاتر است و چیلر باید در فضای باز، با فاصله مناسب از دیوار برای سرویس، نصب شود. برای مقایسه دقیقتر این دو نوع، مقاله مقایسه چیلر هوا خنک و آب خنک را هم بخوانید.
| معیار | چیلر هوا خنک | چیلر آب خنک |
|---|---|---|
| هزینه اولیه خرید | بالاتر | پایینتر (بدون احتساب برج خنککننده) |
| هزینه اجرا و لولهکشی | کمتر (بدون مدار سوم) | بیشتر (نیاز به برج خنککننده و پمپ اضافه) |
| هزینه نگهداری | کمتر | بیشتر (سرویس دورهای برج، زیرآبزنی، اسیدشویی) |
| مصرف برق تقریبی (kW/TR در بار کامل) | حدود ۱.۲۵ | حدود ۰.۵ تا ۰.۸ |
| محل نصب | فضای باز | میتواند در موتورخانه هم نصب شود |
| عمر کمپرسور | کمتر (فشار و دمای کندانس بالاتر) | بیشتر |
شماتیک چیلر تراکمی آب خنک و چیلر تراکمی هوا خنک
چیلر تراکمی هوا خنک
وظیفه این دسته از چیلر، تولید برودت و دفع گرمای گرفتهشده از ساختمان به هوای محیط بیرون است. چیلر با پمپ آب سرد و لولهکشی به مدار آب ساختمان متصل میشود؛ این لولهها به ترمینالها و زونبندی داخلی تهویه مطبوع وصل میشوند و با گردش آب سرد، گرما از هر زون گرفته میشود.
چیلرهای تراکمی هواخنک از اوایل دهه ۸۰ میلادی وارد بازار شدند و به دلیل نصب سادهتر و هزینه پایینتر اجرا و نگهداری، امروز یکی از رایجترین انواع چیلر تولیدی در ایران و جهاناند. یکی از مهمترین مزیتهای آنها، امکان تولید مینیچیلرهاست: چون نیازی به برج خنککننده ندارند، در ظرفیت ۵ تا ۲۰ تن هم طراحی و ساخته میشوند — ظرفیتی که برای بسیاری از کاربردهای صنعتی کوچک بسیار مناسب است. جزئیات بیشتر را در مقاله بررسی جامع چیلر خانگی و مینیچیلر بخوانید.
مداربندی چیلر هوا خنک
مزایا و معایب چیلر هواخنک
مشخصه اصلی چیلر تراکمی هواخنک، نوع کندانسور آن است. فن، هوا را در سراسر سطح کویل کندانسور میدمد و گرما را میگیرد. ظرفیت کمپرسور به دمای کندانس مبرد وابسته است؛ و دمای کندانس هم به اختلاف دمای میانگین کندانسور بستگی دارد.
اختلاف دمای میانگین کندانسور چیلر تراکمی هواخنک
برای مثال، در شکل بالا کندانسور بر اساس دمای ۹۵ درجه فارنهایت طراحی شده است. با ورود هوا به فین کویل کندانسور، دمای هوا بالا میرود — در این نمونه تا ۱۱۰ درجه فارنهایت. با این تغییر دما، دمای کندانس چیلر به حدود ۱۲۵ درجه فارنهایت میرسد که متناظر با فشار دیسشارژ چیلر است.
اختلاف دمای کندانس چیلر با دمای هوای ورودی، در این مثال حدود ۳۰ درجه فارنهایت است — این عدد یکی از مهمترین فاکتورهای انتخاب کندانسور چیلر هواخنک است. هرچه این اختلاف بزرگتر یا کوچکتر شود، تأثیر مستقیمی روی عملکرد کمپرسور میگذارد؛ هرچه دمای کندانس بالاتر برود، ظرفیت چیلر پایینتر میآید.
در ادامه عملکرد کمپرسور اسکرو هنبل مدل RC2-230 را در دو دمای کندانس متفاوت میبینیم:
عملکرد کمپرسور چیلر تراکمی هواخنک
عملکرد کمپرسور چیلر تراکمی هوا خنک در دمای کندانس ۵۵ درجه سانتیگراد
| دمای کندانس | ظرفیت کمپرسور | جریان مصرفی کمپرسور |
|---|---|---|
| °C 48 | ۲۰۸.۷ کیلووات | ۱۰۱ آمپر |
| °C 55 | ۱۸۵.۸ کیلووات | ۱۱۸ آمپر |
همانطور که جدول نشان میدهد، با افزایش دمای کندانس از ۴۸ به ۵۵ درجه، هم ظرفیت کمپرسور افت میکند و هم جریان مصرفی آن بالا میرود. جریان بالاتر یعنی حرارت بیشتر در سیمپیچ — همین موضوع دمای سیمپیچ را افزایش میدهد و میتواند به آن آسیب بزند. اختلاف دمای کندانسور، بنابراین، عامل بسیار مهمی در عملکرد چیلر هواخنک است و به موقعیت جغرافیایی و دمای هوای منطقه بستگی دارد.
مصرف برق چیلر هواخنک نسبت به چیلر آب خنک بهطور محسوسی بالاتر است — حدود ۱.۲۵ در برابر ۰.۵ تا ۰.۸ (بر حسب تن تبرید واقعی در بار کامل؛ جزئیات محاسبه در مقاله مصرف برق چیلرهای تراکمی هوا خنک و آب خنک). به دلیل کار در فشار و دمای کندانس بالاتر، استهلاک کمپرسور چیلر هواخنک هم بیشتر و عمر آن کمتر است؛ به همین دلیل باید سیمپیچ و موتور قویتری نسبت به حجم جابهجایی مشابه داشته باشد، وگرنه ریسک سوختن کمپرسور بالا میرود.
مهمترین مزیت چیلر هواخنک نسبت به چیلر آب خنک، نداشتن هزینههای نگهداری کندانسور آبی و برج خنککننده است — فن، کاهنده دور، یاتاقان و پکینگ برج معمولاً هر دو سال سرویس و هر پنج سال تعویض میشوند. در مقابل، در سمت چیلر آب خنک باید هزینه اسیدشویی چیلر و باز کردن و تمیزکاری لولههای کندانسور را هم در نظر گرفت.
در چیلرهای آب خنک، کنترل فشار کندانسور اهمیت زیادی دارد؛ برج خنککننده باید در فصل سرد با هیتر از یخزدگی محافظت شود و برای کنترل سختی آب، عملیات زیرآبزنی انجام گیرد. افزایش سختی آب باعث رسوبگذاری، افت ضریب انتقال حرارت و بالا رفتن فشار دیسشارژ میشود؛ اسیدشویی نادرست هم میتواند لولههای کندانسور آبی را مسدود و ظرفیت چیلر را کم کند.
چیلر تراکمی با کندانسور هوا خنک
مزیت دیگر چیلر هواخنک، نداشتن ریسک خرابی بلبرینگ و سایر آسیبهای احتمالی پمپ و اجزای برج خنککننده است — چون اصلاً برجی در کار نیست.
اجزای چیلر هوا خنک
چیلر تراکمی هواخنک هم مانند سایر چیلرها، گرما را در اواپراتور از مدار آب میگیرد و در کندانسور دفع میکند. اجزای اصلی آن عبارتاند از:
- اواپراتور
- کندانسور
- کمپرسور
- اکسپنشن ولو (شیر انبساط)
چیلر تراکمی هوا خنک
اواپراتور یعنی تبخیرکننده؛ وظیفه آن گرفتن گرما از آب چیلد واتر است. سه نوع اواپراتور رایج است: انبساط مستقیم، صفحهای (پلیت) و مستغرق (فلودد). چیلرهای بزرگ با کمپرسور اسکرو یا پیستونی معمولاً از اواپراتور شلاندتیوب استفاده میکنند.
| نوع اواپراتور | محدوده کاربرد | نحوه جریان |
|---|---|---|
| انبساط مستقیم (DX) | ظرفیت متوسط، طراحی ساده — متداولترین نوع | مبرد در تیوبها، آب در شل جریان دارد |
| صفحهای (پلیتی برازینگ) | معمولاً زیر ۸۰ تن تبرید | — |
| مستغرق (Flooded) | ظرفیتهای بالا | آب در تیوبها، مبرد بهصورت تبخیری در شل جریان دارد |
اواپراتور چیلر هوا خنک
کمپرسورهای چیلر هوا خنک
در این چیلرها از سه نوع کمپرسور استفاده میشود: اسکرال، پیستونی (سیلندری) و اسکرو. کمپرسور اسکرال برای ظرفیتهای کوچک، پیستونی برای ظرفیتهای متوسط و اسکرو برای چیلرهای ظرفیت بالا به کار میرود.
بهطور خلاصه، انتخاب بین چیلر هواخنک و آب خنک یک مصالحه بین هزینه اولیه، هزینه نگهداری و مصرف انرژی است. چیلر هواخنک نصب سادهتر و نگهداری کمهزینهتری دارد، اما مصرف برق بالاتر و عمر کمپرسور کوتاهتری نسبت به چیلر آب خنک دارد.
سوالات متداول چیلر تراکمی هوا خنک
تفاوت اصلی چیلر هواخنک و آب خنک چیست؟
چیلر هواخنک با فن و کویل، گرما را مستقیم به هوای محیط دفع میکند و نیازی به برج خنککننده ندارد؛ چیلر آب خنک از کندانسور شلاندتیوپ و برج خنککننده استفاده میکند و مصرف برق پایینتری دارد.
چرا چیلر هواخنک مصرف برق بالاتری دارد؟
چون کندانسور هوایی در دمای کندانس بالاتری کار میکند نسبت به کندانسور آبی؛ دمای کندانس بالاتر یعنی فشار کار کمپرسور بیشتر و در نتیجه مصرف برق بیشتر.
مینیچیلر چیست و چه ظرفیتی دارد؟
مینیچیلر یک چیلر هواخنک کوچک، معمولاً در ظرفیت ۵ تا ۲۰ تن تبرید است که به دلیل نداشتن برج خنککننده، برای فضاهای کوچک و کاربردهای صنعتی محدود مناسب است.
تزریق مایع (Liquid Injection) در چیلر هواخنک چه کاربردی دارد؟
وقتی دمای دیسشارژ کمپرسور از حد مجاز بالاتر برود، تزریق مایع مبرد به سیمپیچ کمپرسور، دمای آن را کنترل میکند و از آسیب سیمپیچ جلوگیری میکند.
آیا نگهداری چیلر هواخنک ارزانتر از آب خنک است؟
بله، چون هزینه سرویس دورهای و تعویض قطعات برج خنککننده و اسیدشویی کندانسور آبی حذف میشود؛ اما در مقابل، مصرف برق و استهلاک کمپرسور آن بیشتر است.
تحریریه تیم خدمات فنی مهندسی به فیکس
برداشت از مطالب سایت تنها با ذکر منبع و لینک سایت مجاز میباشد
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 . 99/2/13
ممنون از نظرتون
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.
ممنون از نظرتون
عالی بود.ممنون.