چیلر چیست؟

چیلر دستگاهی است که با ایجاد فرآیند های ترکیبی ترمودینامیکی تولید سرمایش یا برودت میکند این فرآیندها می‌توانند متنوع باشند و ساختارهای مختلفی را بوجود بیاورند.درواقع وظیفه ی اصلی دستگاه چیلر انتقال گرما از یک محیط به محیط دیگر می باشد .(فرآیند گرما گیر و گرماده)

پس می توان چیلر را نوعی پمپ انرژی قلمداد کرد که محصول خروجی آن آب سرد است. از جریانِ آبِ خروجی چیلر برای خنک کاری در سیستم های سرمایشی منازل و واحدهای مسکونی و همچنین برای خنک کاری و سرمایش برخی از فرآیندهای تولید و بعضی از ماشین آلات خطوط تولید(برای مثال کاهش دمای فرآیند برش لیزر یا قالب های تزریق پلاستیک و غیره )هم از دستگاه چیلر استفاده می شود استفاده می شود.

 

مدار تبرید در چیلر : 

 

 همانطور که در تصویر بالا مشخص است گاز مبرد پس از فشرده سازی و افزایش فشار و دما توسط کمپرسور ، برای تبدیل شدن گاز به مایع در فرآیندی فشار ثابت وارد کنداسور شده (انتقال گرمای سیال مبرد به محیط) و پس از آن برای کاهش فشار و افت شدید دما وارد شیر انبساط ، وپس از آن به اواپراتور منتقل می شود (جذب حرارت سیال) و این چرخه در حال تکرار می باشد .

در چیلر ها که سیال آب به عنوان واسطه وظیفه ی خنک کاری فرآیند ما (چه صنعتی باشدچه تهویه مطبوع) در قسمت اواپراتور در یک محفظه بسته با لوله های سرد شده توسط گاز مبرد تبادل حرارت می کند، این محفطه ی بسته را (اواپراتور های شل اند تیوپ) می نامند .

در بعضی از شرایط خاص چون آب در دمای زیر صفردر چیلر ها یخ میزند جهت افزایش بهره وری مدار و کاهش دامنه های حرارتی از افزودنی هایی که  به آب اضافه می کنند استفاده می شود (تا آب در دما های زیر صفر هم خاصیت های یک سیال را داشته باشد و یخ نزند).

چیلرها ازنظر نوع کندانسور به دودسته آب خنک و هوا خنک تقسیم میشوند که در نوع اول گاز مبرد پس از داغ شدن برای از دست دادن دما و تبدیل شدن به حالت مایع از جریان هوای ایجاد شده توسط فن روی کویل های کندانسور بهره می گیرد اما در نوع آب خنک یا آبی آب خنک شده در برج خنک کننده (کولینگ تاور) وظیفه خنک کاری گاز مبرد را بر عهده دارد.

 

اجزا اصلی چیلر:

اجزای اصلی چیلر تراکمی شامل دو عدد مبدل حرارتی  آب خنک یا هوا خنک (به نام کندانسور و اواپراتور که در این قطعه انواع یک یا دو مداراستفاده می شود)

یک یا چند کمپرسور (از نوع اسکرال ، اسکرو ، پیستونی یا سانتریفیوژ) 

یک شیر منبسط کننده به نام شیر انبساط و سیال مبرد است.

 

1:کمپرسور :

مبرد در حالت گازسرد کم فشار وارد کمپرسور می شود. وظیفه کمپرسور این است که مبرد گازی را فشرده کرده و فشار و دمای آن را به شدت افزایش دهد و از طریق اتصالات مسی به یک مبدل حرارتی آب خنک یا هوا خنک به نام کندانسور ارسال  کند.کمپرسورها در انواع مختلفی در بازارموجود هستند که بر اساس عوامل مختلفی از جمله تناژ تبرید دستگاه چیلر ، شرایط آب و هوایی محل نصب و موارد مصرفی (صنعتی یا خانگی )معمولا یکی از انواع اسکرال یا اسکرو یا پیستونی و بر اساس محاسبات مهندس طراح انتخاب می شوند. یکی از روش های دسته بندی انواع چیلر همین کمپرسور است و برای مثال وقتی که از کلمه “چیلراسکرو ” استفاده می کنیم منظورمان این است که در آن از این نوع کمپرسور استفاده شده .

2:کندانسور :

چیلرها ازنظر نوع کندانسور به دودسته آب خنک و هوا خنک تقسیم میشوند که در نوع اول گاز مبرد پس از داغ شدن برای از دست دادن دما و تبدیل شدن به حالت مایع از جریان هوای ایجاد شده توسط فن روی کویل های کندانسور بهره می گیرد اما در نوع آب خنک یا آبی آب خنک شده در برج خنک کننده (کولینگ تاور ) وظیفه خنک کاری گاز مبرد را بر عهده دارد.

اگر بخواهیم این دو نوع را نسبت به هم مقایسه ای  کنیم و بدانیم که در چه شرایطی باید از نوع هوا خنک و چه شرایطی باید از نوع آب خنک استفاده کرد باید به این چند نکته توجه کنیم که عبارتند از:

معایب:نوع آب خنک (آبی) در موتورخانه نصب می شود و بنابرین فضایی را در موتورخانه باید به آن اختصاص داد که مسلما در مواردی که بتوان از این فضا بهره برداری های دیگری نمود هر متر مربع آن ارزش بالایی خواهد داشت.

-نوع آب خنک دارای برج خنک کننده است و نگهداری و سرویس برج خنک کننده زیاد بوده و هزینه بر است(محدودیت هایی در استفاده از برج خنک کننده وجود دارد که مهمترین آنها این است که در شهرهایی که رطوبت هوا بالاست اصلا نمی توان برج خنک کننده استفاده کرد)

مزایا:چیلر تراکمی آب خنک چون در معرض بارش باران ، نور آفتاب و غیره نیست عمر بالاتری نسبت به نوع هوا خنک (هوایی) که روی بام نصب می شود و معمولا در معرض بارش باران و نور آفتاب قرار دارد خواهد داشت. نوع هوا خنک چون بر روی بام نصب می شود بنابرین نگرانی بابت در نظر گرفتن یک فضای سرپوشیده خاص که معمولا هم ارزش بالایی دارد وجود نخواهد داشت.

چیلرهوا خنک چون برج خنک کننده ندارد به نگهداری و سرویس بسیار کمتری نیاز خواهد داشت.

در چیلرهای آب خنک ، خنک کاری کندانسور چیلر با آب و راندمان بالاتری نسبت به خنک کاری آن با هوا دارد و دفع گرما با آب نسبت به هوا بهتر انجام می شود و لذا نوع آبی راندمان بالاتری نسبت به نوع هوایی دارد.

لازم به ذکر است یکی دیگر از اصلی ترین روش های دسته بندی انواع چیلر همین کندانسور است که به طور دقیق به آن اشاره کردیم.

3:شیر انبساط:

 اکسپنش ولو یکی دیگر از اجزای مهم این دستگاه است و به این علت بعد از کندانسور بر سر راه مبرد قرار می گیرد که فشار را از روی مبرد با منبسط کردن، بردارد و مجدد آن را از حالت مایع به حالت گاز تبدیل کند(حالت مخلوط گاز و مایع). بعد از شیر انبساط حدود 25 درصد از مبرد از حالت مایع به حالت گاز تغییر فاز داده و مخلوطی از مبرد مایع و گازی وارد مبدل حرارتی دیگری به نام اواپراتورمی شود.

این نوع شیر ها دردو دسته الکترو نیکی و ترموستاتیک به صورت کلی دسته بنذی می شوند ، لازم به ذکر است شیر های انبساط انواع دیگری به جز موارد ذکر شده هم می باشد.

4:اواپراتور:

معمولا مبدل حرارتی اواپراتور از نوع پوسته و لوله است که از درون لوله های آن مبرد و از اطراف لوله ها آب عبور داده می شود. مخلوط مبرد مایع و گازی تمایل بسیار زیادی برای تبخیر کامل پیدا کرده و این بار با گرفتن حرارت از آب، آب را به شدت سرد می کند. سپس این آب سرد شده برای مصارف سرمایش هوای داخل ساختمان (به فن کویل یا هواساز) یا مصارف صنعتی با پمپ ارسال می شود. مبرد که به طور کامل تبخیر شده مجددا وارد کمپرسور شده و سیکل چیلر تراکمی تکرار می گردد.

 

 

جمع بندی:

بنابرین اجزای چیلر تراکمی از چند قسمت تشکیل شده که در همه دستگاه های چیلر تراکمی این چند جز وجود دارد و این خلاصه آن کاری است که این سیستم انجام می دهد. در مواردی هم می توان انواع چیلر را بر اساس نوع اواپراتور دسته بندی کرد که برای مثال اواپراتور هم می تواند از نوع پوسته و لوله و هم از نوع صفحه ای باشد و یا حتی به جای اینکه مبرد از درون لوله ها عبور کند در برخی از طرح ها ، مبرد از اطراف لوله ها عبور داده می شود که به آن چیلر فلودد گفته می شود.