چیلر چیست؟

چیلر در لغت به معنی سردکن است که با چیلر، دمای یک سیال خنک شونده که عمدتا آب است را به مقدار مورد نظر پایین می‌آورد. به زبان ساده چیلر دستگاهی است که آب سرد تولید می‌کند. به کمک این آب سرد می‌توان از طریق فن کویل‌ها و یا هواسازها، فضای داخلی هر ساختمانی را خنک کرد و یا از آن در ماشین آلات صنعتی و انواع فرایندهای تولید که به خنک کاری نیاز دارند، استفاده نمود. برای استفاده در سرمایش هوا نیازمند تجهیزاتی مانند فن کویل یا هواساز و ... هستیم.

چیلر تراکمی چیست؟

مصرف انرژی چیلر تراکمی جهت ایجاد برودت به صورت الکتریکی است، که با توجه به کار کمپرسور این انرژی را مصرف می‌کند. چیلر تراکمی (Vapor Compression Chiller) دارای تنوع زیادی از نظر ساختار، نوع کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و کاربری و رنج دمای عملکرد است اما در چیلر تراکمی همانند تمام سیکل تبرید دارای ۴ قطعه اصلی کمپرسور - کندانسور - شیر انبساط و اواپراتور هستند.

سیکل تبرید تراکمی

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 لذا 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 می‌شود 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 جهت تهویه کویل‌های فن کویل و هواسازها به چرخش در می‌آید. و مبرد تبخیر شده دوباره وارد کمپرسور شده و سیکل تبرید چیلر را طی می‌کند. انرژی مصرفی این چیلرها برق است و در انواع جدید آن می‌توان چیلر را با پروتکل‌های ارتباطی به سیستم مدیریت هوشمند ساختمان متصل کرد.

انواع چیلر تراکمی

چیلرهای تراکمی را می‌توان بر اساس نوع کمپرسور یا نوع کندانسور طبقه‌بندی نمود. دسته‌بندی محبوب در کشور ایران طبقه‌بندی بر اساس نوع کندانسور است که چیلرها را به آب‌خنک و هواخنک تقسیم می‌کند که در ادامه این مقاله به بررسی چیلر براساس کندانسور می‌پردازیم. البته می‌توان این چیلرها را بر اساس نوع کمپرسور هم تقسیم‌بندی کرد: کمپرسور اسکرو، کمپرسور اسکرال، کمپرسور سانتریفیوژ یک مرحله‌ای، کمپرسور سانتریفیوژ دو مرحله‌ای، کمپرسور پیستونی.

اجزای چیلر تراکمی

• کمپرسور (Compressor) - قلب اصلی چیلر تراکمی که وظیفه گردش مبرد در سیکل را برعهده دارد.
• کندانسور - مبدلی که مبرد را تقطیر می‌کند و بر اساس نوعش چیلر به آب‌خنک یا هواخنک تقسیم می‌شود.
• اواپراتور - تبخیرکننده که با انتقال گرمای آب، باعث خنک شدن آب چیلر می‌شود.
• شیر انبساط (Expansion Valve) - افت فشار و دما ایجاد می‌کند و جریان مبرد را به اواپراتور کنترل می‌کند.

کمپرسور COMPRESSOR

کمپرسور چیلر قلب اصلی و اولین جزء از اجزای چیلر تراکمی است که وظیفه گردش مبرد در سیکل برعهده آن است. کمپرسور را برحسب نیاز در اندازه‌های مختلفی می‌سازند. حجم گازی که در کمپرسور چیلر باید متراکم شود بستگی به میزان جابه‌جایی کمپرسور، توان موتور الکتریکی کمپرسور تعیین و ابعاد آن مشخص می‌گردد. وظیفه کمپرسور ایجاد جریان مبرد، اختلاف فشار بین قسمت فشار بالا و فشار پایین را ایجاد می‌کند. که در اثر همین اختلاف فشار بین سمت فشار قوی و فشار ضعیف باعث ورود مایع از طریق اکسپنشن ولو به اواپراتور چیلر است.

• رفت‌وبرگشتی Reciprocating
• کمپرسور چرخشی Screw
• کمپرسور دوار و گریز از مرکز Centrifugal
• اسکرال Scroll

کندانسور

یکی از تجهیزات اصلی چیلر می‌باشد که بعد از کمپرسور نصب می‌شود و مبرد دی‌سوپرهیت وارد آن می‌شود و به حالت مایع سابکول خارج می‌شود. در کندانسور مبرد در فشار ثابت تقطیر می‌گردد. چیلرها به دو دسته با کندانسور آبی و هوایی تقسیم می‌شوند.

اواپراتور

بعد از معرفی کمپرسور و کندانسور چیلر، دیگر جزء اصلی چیلر اواپراتور است. Evaporator به معنای تبخیرکننده که در دستگاه برودتی با تبخیر مبرد گرمای آب را می‌گیرد و باعث خنک شدن آب چیلر می‌گردد. که به سه دسته shell&tube، brazed plated و flooded تقسیم‌بندی می‌شود. طبق استاندارد ARI590 دمای آب ورودی به اواپراتور ˚F54 و خروجی از آن ˚F44 می‌باشد و به ازای هر تن تبرید 2.4 GPM دبی آب چیلر در نظر گرفته می‌شود. در دستگاه‌های با ظرفیت‌های بالا و ظرفیت متوسط از اواپراتورهای پوسته لوله استفاده می‌گردد. در این اواپراتورهای پوسته لوله مبرد در لوله‌های مسی و آب چیلر در پوسته جریان دارد.

شیر انبساط EXPANSION VALVE

آخرین جزء اصلی از اجزای سیستم چیلر تراکمی، شیر انبساط می‌باشد. وظیفه اول این شیر افت فشار که به تبع آن افت دما می‌شود و باعث می‌شود سیستم برودتی در دمای مورد نیاز از اواپراتور دمای آب را بگیرد. وظیفه دوم تنظیم مقدار مبرد عبوری از اواپراتور براساس مقدار سوپرهیت (به اختلاف دمای گاز نهایی و دمای تبخیر سیال را سوپرهیت می‌گویند) گاز خروجی از اواپراتور است. در صورتی که سوپرهیت کمتر از 3˚C برسد، احتمال برگشت مبرد به صورت مایع به کمپرسور را دارد و باعث آسیب به کمپرسور می‌شود. و در صورتی که این مقدار بیشتر از 10˚C برسد، باعث داغ شدن سیم‌پیچ و احتمال سوختن آن می‌شود. بنابراین تنظیم سوپرهیت یکی از مهم‌ترین عوامل موثر در عمر چیلر است.

کاربرد چیلرهای تراکمی

کاربرد چیلرهای تراکمی در مصارف تهویه مطبوع

در سیستم‌های تهویه مطبوع، آب سرد تولیدی چیلر از طریق گردش درون مبدل‌های حرارتی هوایی (کویل) مانند فن‌کویل، کویل هواساز و ایرکولر، جریان هوای خنک مورد نیاز جهت سرمایش فضاهای مسکونی، اداری، تجاری و … را فراهم می‌کند. سپس بعد از انتقال انرژی (دریافت گرما)، جریان آب به چیلر بازگشته و مجدداً تا دمای استاندارد تهویه سرد می‌شود. طی فرایند سرمایش هوا در مبدل حرارتی، گرمای محسوس و نهان محیط (فضای تهویه‌شده)، هردو به هوای سرد خروجی مبدل، منتقل می‌شوند. به همین علت در مقایسه با سیستم‌های سرمایش تبخیری (کولر آبی، ایرواشر و زنت) هوای مطبوع و مناسب‌تری حاصل می‌گردد.

کاربرد چیلرهای تراکمی در مصارف برودت صنعتی

آب سرد تولیدی چیلر، جهت خنک‌کاری مکانیزم‌ها و ماشین‌آلات خطوط تولید، در گستره وسیعی از صنایع مختلف استفاده می‌شود. نمونه‌ای از این صنایع عبارتند از: پلاستیک، تزریق و ریخته‌گری، فلزکاری، جوشکاری، ماشین‌ابزار، پتروشیمی، داروسازی، بهداشت و درمان، تولید و نگهداری مواد غذایی، صنایع کاغذسازی و سیمان، و …

چیلرهای صنعتی بسته به میزان حساسیت و اهمیت ثبات در فرایند تولید کارخانه و همچنین با توجه به الزامات خنک‌کاری، می‌توانند به صورت مرکزی و یا غیرمرکزی، جهت تولید آب سرد مورد استفاده قرار گیرند.

تقسیم‌بندی کمپرسورها در چیلرهای تراکمی

اسکرال (Scroll)

کمپرسورهای اسکرال، معمولاً در چیلرهایی با ظرفیت‌های پایین و عمدتاً در پروژه‌های تهویه مطبوع به کار گرفته می‌شوند. این کمپرسورها شامل دو مارپیچ حلزونی (اسکرال) جهت افزایش فشار گاز مبرد می‌باشند. چنانکه اغلب یکی از آن‌ها ثابت بوده و دیگری بدون گردش، دایره‌وار می‌چرخد. به طوری که پس از مکش گاز مبرد به درون مارپیچ ثابت، بواسطه چرخش مارپیچ دوار، گاز بین دو مارپیچ متراکم شده، سرانجام از فضای میانی مارپیچ ثابت، تحت فشار خارج می‌گردد.

پیستونی (Reciprocating)

کمپرسورهای پیستونی، به طور معمول در ظرفیت‌های میانی کاربرد دارند. ضمن آنکه علاوه بر تهویه مطبوع، در برودت صنعتی نیز استفاده می‌شوند. این کمپرسورها از قطعات متحرک متعددی از جمله میل‌لنگ، شاتون، پیستون، سوپاپ و … تشکیل شده‌اند. به طوری که گاز مبرد از مسیر مانیفولد ورودی، همزمان با باز شدن سوپاپ مکش و پایین رفتن پیستون، به داخل سیلندر کشیده می‌شود. سپس با برگشتن پیستون به بالای سیلندر، گاز تحت فشار قرار گرفته و توامان با باز شدن سوپاپ تخلیه، خارج می‌گردد.

اسکرو (Screw)

کمپرسورهای اسکرو، غالباً در ظرفیت‌های بالا و برای مصارف تهویه مطبوع و نیز برودت صنعتی به کار گرفته می‌شوند. این کمپرسورها از دو مارپیچ دوار نر و ماده (اسکرو) برای ایجاد تراکم در گاز مبرد بهره می‌گیرند. به گونه‌ای که همزمان با چرخش مارپیچ‌ها، گاز ورودی در فضای بین دو مارپیچ محبوس شده و همراه با آنها می‌چرخد. سپس بعد از افزایش فشار در خروجی مارپیچ‌ها تخلیه می‌گردد.

سانتریفیوژ (Centrifugal)

کمپرسورهای سانتریفیوژ (گریز از مرکز)، به علت حجم جابجایی (Displacement) زیادی که دارند، معمولاً در ظرفیت‌های خیلی بالایی (هریک 300 تا 1800 کیلووات) برای پروژه‌های بزرگ تهویه مطبوع و البته در برودت صنعتی نیز انتخاب می‌شوند. این کمپرسورها از طریق افزایش انرژی جنبشی گاز، فشار آن را بالا می‌برند. چنانکه گاز مبرد، پس از ورود به محفظه کمپرسور، به کمک پره‌های دوار و توسط نیروی گریز از مرکز، با حرکتی دایره‌ای سرعت گرفته و به سمت دیفیوزر پرتاب می‌شود. در نهایت سرعت گاز با عبور از دیفیوزر به علت افزایش سطح مقطع جریان، کاهش یافته و به این ترتیب انرژی جنبشی گاز با کم شدن سرعت، به فشار تبدیل می‌گردد.

کندانسور آبی چیلر

کندانسورها نیز به دو نوع آبی و هوایی تقسیم می‌شوند. این کندانسور یک مبدل پوسته و لوله (shell & tube) است که در آن آب خنک‌کننده در لوله و مبرد خروجی کمپرسور با ورود به پوسته کندانسور و برخورد به لوله‌های مسی که داخل آن آب برج خنک‌کننده جریان دارد، باعث انتقال حرارت و تقطیر مبرد می‌گردد. در این کندانسورها برای افزایش سطح حرارتی، به لوله‌ها فین زده می‌شود. طبق استاندارد ARI590 دمای آب ورودی به کندانسور 85˚F و خروجی از آن 95˚F به ازای هر تن تبرید ظرفیت چیلر، 3 GPM می‌باشد. انتخاب چیلر آبی منوط به انتخاب برج خنک‌کننده است که برج خنک‌کننده باید با توجه به دمای WET BULB انتخاب گردد و در شرایطی که اختلاف این دما با دمای 85˚F کمتر از 3˚F باشد، نمی‌توان از این چیلر آبی استفاده کرد و حتماً باید از چیلر با کندانسور هوایی استفاده کرد.

شرکت هوا ابزار تبریز با سال‌ها تجربه در طراحی و ساخت کمپرسورهای اسکرو و تجهیزات جانبی، در خدمت صنایع محترم است... ارائه خدمات قبل و بعد از فروش، کاملاً متناسب با نیاز مشتریان صورت می‌گیرد.

دسترسی سریع