چیلر چیست

بررسی و مقایسه انواع چیلر های تراکمی

چیلر چیست؟

چیلر ماشینی است که از طریق یکی از سیکل های تبرید و مبدل های حرارتی گرما را از یک مایع می زداید و برای خنک کردن تجهیزات و یا جریان های فرایندی، استفاده می کند.

سرمایش (تبرید) عبارت است از ایجاد شرایطی برای کاهش دمای یک محیط یا یک ماده، نسبت به محیط آن. به بیان دیگر تبرید، انتقال گرما از یک محیط با دمای پایین تر به یک محیط با دمای بالاتر است. این تعریف پایه گذار مبحث سرمایش در صنعت تهویه مطبوع است.

در گذشته، سرمایش به کمک نگهداری یخ و برف فشرده در محفظه های مخصوص فراهم می شد. نزدیک به 200 سال پیش مایکل فارادی از طریق مجموعه آزمایشاتی موفق به ارائه مبنایی برای کار ماشین های جذبی شد. اولین ماشین تبرید دستی بر این مبنا در انگلستان تحولی در صنعت تبرید به وجود آورد. بعدها سیکل جذبی با استفاده از آمونیاک بعنوان ماده جاذب و آب به عنوان مبرد توسط فردیناند کاره مورد استفاده قرار گرفت، که مبنای اولین چیلر جذبی بود.

از مهمترین الزامات هر ساختمانی و به عبارتی قلب تپنده ی آن سیستم تهویه مطبوع آن است، این مهم در ساختمان های بزرگ با استفاده از چیلر انجام می پذیرد، چیلر ماشینی است که گرما را از یک مایع و از طریق یک چرخه بخار فشرده و یا تبرید جذبی میزداید که این مایع نهایتاً پس از عبور از یک مبدل حرارتی برای خنک کردن تجهیزات، و یا یک جریان فرآیندی مانند هوا یا آب استفاده می شود. از طرفی گرمای تلف شده به عنوان یک محصول جانبی شناخته می شود که بایستی در محیط آزاد شده و یا برای یک فرآیند گرمایشی استفاده شود. موارد مورد توجه در طراحی و انتخاب چیلرها شامل عملکرد، بازده، تعمیر و نگهداری، و اثرات زیست محیطی چرخه عمر محصول است. چیلرها معمولاً در دو نوع چیلر جذبی و چیلر تراکمی ساخته می شوند .

چیلر تراكمی چیست؟

در چیلر تراکمی گاز ابتدا توسط کمپرسور، متراکم می‌گردد. این گاز سپس به کندانسور وارد شده توسط آب یا هوای محیط، خنک شده و به مایع تبدیل می‌شود. این مایع با عبور از شیر انبساط یا لوله موئین وارد خنک کننده (اواپراتور) می‌شود که در فشار کمتری قرار دارد، این کاهش فشار باعث تبخیر مایع گردیده و مایع سردکننده با گرفتن حرارت نهان تبخیر خود از محیط، باعث ایجاد برودت در موادی که با قسمت خنک کننده در ارتباط هستند می‌شود. پس از آن گاز حاصل از تبخیر، به کمپرسور منتقل می‌شود. با عبور سریع بخار در خلاء کندانسور، به علت تبدیل بخار به آب و اختلاف حجم بین بخار و آب، مایع ایجاد می‌گردد. اجزای یک سیکل تبرید تراکمی و نحوه کارکرد آن به شرح زیر است:

  • كمپرسور: بخار را از اواپراتور مكیده و دما و فشار آن را به حدی افزایش می‌دهد كه بتواند با عامل تقطیر معمولی تقطیر شود.
  • لوله گاز داغ یا تخلیه: خار پر فشار و با دمای زیاد را از خروجی كمپرسور به كندانسور می‌رساند.
  • كندانسور: سطح تبادل حرارتی لازم برای انتقال حرارت از بخار مبرد گرم به عامل تقطیر را فراهم می‌نماید. كندانسورها در زمره مبدل­های حرارتی قرار می گیرند كه در آنها حرارت بخار مبرد به عامل تقطیر (مثلاً هوا یا آب) منتقل شده و در اثر آن بخار مبرد ابتدا تا دمای اشباع سرد شده و سپس به مایع تبدیل می‌شود. به طور كلی كندانسورها بر سه نوع هستند:

1-کندانسور هوایی (هوا خنک)

2-کندانسور آبی (آب خنک)

3-كندانسور تبخیری

در كندانسورهای هوایی از هوا به عنوان عامل تقطیر استفاده می شود در حالی كه در كندانسورهای آبی عامل تقطیر مبرد آب است. در كندانسورهای تبخیری، از هر دو عامل  هوا و آب استفاده می‌شود. در كندانسورهای تبخیری، دمای هوای عبوری مقداری افزایش می‌یابد اما تقطیر مبرد عمدتاً از تبخیر آب پاشیده شده بر روی كندانسور ناشی حاصل شده و هوا جهت افزایش شدت تبخیر با رفع بخار آب بکار می رود. جریان هوا در كندانسور های هوایی ممكن است به دو صورت جریان طبیعی (كاربرد یخچال ها و فریزرهای خانگی) و  جریان اجباری (جریان هوا به وسیله فن یا دمنده) باشد.

  • مخزن ذخیره مایع: تقطیر شده را ذخیره می‌نماید و جریان ثابتی از مایع مورد نیاز را به اواپراتور برقرار می‌كند.
  • لوله مایع: مبرد مایع را از مخزن ذخیره به کنترل كننده ماده مبرد می‌رساند.
  • شیر انبساط: مقدار مناسبی از مبرد را به اواپراتور می‌رساند و فشار آن را طوری كاهش می‌دهد كه مایع بتواند در دمای پایین مورد نظر، تبخیر شود.
  • اواپراتور: یک مبدل حرارتی است که امکان انتقال انرژی حرارتی مایع  به گاز مبرد را فراهم می کند. در طول تغییر حالت مایع  به گاز، مبرد بدون تغییر دما مقدار زیادی حرارت را جذب می کند. اواپراتورها از نظر ساختمان به 3 دسته زیر تقسیم می‌شوند و موارد دیگر از مشتقات این سه نوع است:

            1-پوسته و لوله: معمولاً از لوله‌های فولادی و مسی ساخته می‌شوند. از این نوع كویل برای سرد كردن مایعات استفاده می‌شود

2-صفحه‌ای: از دو صفحه فلزی كه بر روی آن شیارهایی برای عبور مبرد ایجاد شده‌ ساخته شده‌ است. این نوع اواپراتورها به دلیل امكان شكل پذیری به فرم دلخواه، تولید اقتصادی و سهولت تمیز كردن در یخچالها و فریزرهای خاگی مورد استفاده قرار می‌گیرد. نوع دیگر، از لوله‌ای واقع بین دو صفحه فلزی تشكیل شده است صفحات در انتها به یكدیگر جوش می‌شوند. در این اواپراتورها برای ایجاد تماس حرارتی مطلوب بین صفحات و لوله حامل مبرد، فضای بین صفحات را با محلول اتكتیك پر می‌كنند.

3-اواپراتورهای فین دار: در جاهایی که انتقال حرارت جابجایی اندک باشد برای جبران این کمبود با افزایش سطح تماس از طریق اضافه نمودن پره یا فین­، انتقال حرارت را افزایش می­ دهند.

  • لوله مكش: بخار كم فشار را از اواپراتور به مكش كمپسور انتقال می‌دهد.

انواع چیلر تراکمی

به طور کلی چیلرهایی که از سیکل تراکمی بهره می­برند به دو نوع کنداسور هوایی (هوا خنک) و کنداسور آبی (آب خنک) و سانتریفیوژ تقسیم می شوند. این طبقه بندی ها نیز خود با تنوع در نوع کمپرسور مورد استفاده در سیکل به دسته های دیگری تقسیم می شوند. امروزه متداولترین آنها چیلر اسکرو  و چیلر اسکرال است.

جکوزی:طراحی،اجرا و راه اندازی

  • چیلر اسکرو

نسل جدیدی از چیلر در صنعت تهویه مطبوع، چیلر اسکرو هستند. وجه تسمیه آن استفاده از کمپرسورهای مارپیچ یا اسکرو است. از ویژگیهای مهم این کمپرسورها قابلیت کنترل ظرفیت، راندمان بالا نسبت به کمپرسورهای رفت و برگشتی، جریان راه اندازی پایین، تعداد قطعات کم و … است.

 

 

  • چیلر اسکرال

چیلر اسکرال نام خود را از کمپرسور بکار رفته در سیکل تبرید خود گرفته­ است. ساختمان این کمپرسورها از دو حلزون غیر هم محور تشکیل شده که یکی ثابت و دیگری متحرک است. این کمپرسور نیز مانند نوع اسکرو از نسل جدید و جایگزین کمپرسورهای رفت و برگشتی است.

 

مقایسه چیلر آب خنک و هوا خنک

  • تفاوت چیلر هوا خنک و آب خنک از نظر قطعات

مقایسه چیلر هوا خنک و آب خنک : قطعات چیلر هوا خنک (چیلر تراکمی هوا خنک یا چیلر هوایی) و آب خنک (چیلر تراکمی آب خنک یا چیلر آبی) بسیار شبیه یکدیگر هستند. هر دو از قطعات اصلی کمپرسور ، اواپراتور ، کندانسور و شیر انبساط تشکیل می شوند. مهمترین تفاوت چیلر هوا خنک و آب خنک این است که کندانسور با استفاده از آب یا هوا خنک می­شود. اگر کندانسور با آب خنک شود به آن چیلر تراکمی آب خنک می گویند که به تجهیزات برج خنک کننده و پمپ نیز نیاز دارد. اگر کندانسور با استفاده از فن دمنده هوا ، خنک شود به آن چیلر تراکمی هوا خنک گفته می شود که به برج خنک کننده و پمپ نیازی ندارد.

کندانسور آب خنک معمولا از نوع مبدل حرارتی پوسته و لوله است. کندانسور هوا خنک از لوله های فین دار (شبیه رادیاتور) تشکیل می شود که فن هوا را از میان آن دمیده و آن را خنک می کند.

  • مقایسه چیلر هوا خنک و آب خنک از نظر مصرف آب

با توجه به اینکه مقداری از آب درون برج خنک کننده در اثر تبخیر کم می شود، به آب جبرانی نیاز بوده و چیلر آب خنک مصرف آب دارد ولی در مدار چیلر هوا خنک ، آب وجود ندارد و به آن نیازی نیست. در مناطقی که آب به مقدار کافی وجود نداشته باشد یا قیمت آن بالاتر باشد بهتر است که از نوع هوا خنک استفاده شود.

  • مقایسه چیلر هوا خنک و آب خنک از نظر عملکرد

از نظر عملکرد ، چیلر هوا خنک تا حدودی وابسته به درجه حرارت هوای محیط بیرون بوده و افزایش یا کاهش درجه حرارت محیط بر عملکرد آن تاثیر می گذارد ولی عملکرد چیلر آب خنک به دمای محیط وابسته نیست.

  • مقایسه چیلر هوا خنک و آب خنک از نظر نگهداری

چیلر تراکمی هوا خنک نسبت به آب خنک به نگهداری کمتری نیاز دارد. تنها نیاز آن است که کویل های کندانسور به صورت دوره ای پاکسازی می شوند (مخصوصا در محیط هایی که چیلر در آب و هوایی کثیف کار کند) تا از ایجاد رسوب در سطح کویل و کاهش راندمان آن جلوگیری شود. در نوع آب خنک به علت استفاده از آب در مدار آن ، به نگهداری بیشتری نیاز است. میزان نگهداری به کیفیت آب موجود بستگی دارد که با افزودن ترکیبات شیمیایی به آب از خوردگی و رسوب آن جلوگیری می شود. به علت تبخیر مقداری از آب در چیلر آب خنک بایستی که آب جبرانی جایگزین آن گردد که علاوه بر مصرف آب، باید ترکیبات شیمیایی نیز به آن افزوده شود که در نتیجه به نگهداری بیشتری نیاز خواهد بود.

  • انتخاب چیلر هوا خنک یا آب خنک

انتخاب آن به شرایط آب و هوایی هر منطقه ، وجود یا عدم وجود آب کافی و تمیز ، هزینه ها و … بستگی دارد که بایستی محل پروژه و ساختمان توسط مهندسان بازدید و محاسبات لازم انجام و سپس نوع آن انتخاب گردد. به طور کلی می توان گفت در مناطقی که آب به وفور یافت می شود ، هوای محیط عاری از ذرات معلق است و رطوبت نسبی در فصل تابستان کم است از چیلر آب خنک و در مناطقی که آب ناکافی است و یا کیفیت آن پایین است و رطوبت نسبی در تابستان بالاست از چیلر هوا خنک استفاده می شود.

– در چیلرهای آب خنک به علت حجم بالای تبخیر آب و تامین آب از دست رفته، مصرف کننده هزینه بالایی را متحمل می شود. تبخیر آب موجب گذاشتن رسوبات در برج خنک کن می شود و سختی آب نیز افزایش پیدا می کند، در نتیجه هزینه ای اضافی جهت سختی گیری آب و جداسازی رسوبات را در بر می گیرد.

– در کندانسورهای هوایی ضریب انتقال حرارت جابجایی به هوای درحال گذر از کویل ها و دمای هوای خشک منطقه مورد استفاده بستگی دارد. میزان حرارت قابل انتقال در طول روز، بعلت تغییر دمای خشک در شبانه روز تغییر کرده و باعث کاهش ضریب عملکرد چیلر می شود.

– در چیلرهای آب خنک، بدلیل جریان داشتن آب در سمت دیگر کندانسور، ضریب انتقال حرارت بالاتر بوده و لذا در ظرفیت های یکسان چیلر هوا خنک و آب خنک، کندانسور آب خنک دارای اندازه کوچکتری می باشد. در نتیجه سایز کمپرسور نیز کوچکتر می شود. کوچکتر شدن کمپرسور کاهش مصرف برق، بالا رفتن ضریب عملکرد سیکل و افزایش عمر کمپرسور را به همراه دارد.

طراحی و انتخاب دیگ بخار

مقایسه انواع سیستم های تهویه مطبوع، بررسی مزایا و معایب هر یک از آنها

امروزه سیستم های تهویه مطبوع بسیار زیادی با تنوع کاربری، عملکرد و قیمت های متفاوت وارد بازار شده است و با افزایش سطح استاندارد و کیفیت زندگی افراد، توجه به نوع سیستم سرمایشی و گرمایشی و میزان آرامشی که در هنگام استفاده از این تجهیزات حاصل می شود، در انتخاب نوع سیستم تهویه مطبوع بسیار مورد توجه قرار میگیرد. همچنین با بالارفتن هزینه های انرژی در جوامع امروزی میزان استفاده این تجهیزات از انرژی نیز یکی از موارد مهم و تاثیرگذار در انتخاب نوع سیستم های تهویه مطبوع میباشد.

انتخاب سیستم های تهویه مطبوع از مباحث اساسی در کیفیت ساخت و ساز ه های انبوه بوده و می تواند پروژه را به اهداف خود نزدیک و یا حتی آن را به مرز شکست برساند. بطور کلی در انتخاب نوع سیستم تهویه مطبوع دو انتخاب عمده وجود دارد که به شرح زیر، مورد بررسی قرار می گیرند:

استفاده از سیستم های تهویه مطبوع مستقل

در این روش انتخاب های موجود به ترتیب از کمترین قیمت تمام شده عبارتند از :

  • کولر اسپلیت یونیت
  • داکت اسپلیت یا اسپلیت کانالی
  • سیستم مینی چیلر (mini Cooled Chiller)
  • سیستماسپلیت مرکزی (VRF یا VRV )

در سیستم های تهویه مطبوع فوق، بهترین محل نصب کندانسورها در پشت بام است ولی این به شرطی است که تعداد طبقات بیش از سه تا چهار طبقه نباشد. در مجتمع های بلند مرتبه کندانسورها در تراس نصب شده و باید ملاحظات خاص در خصوص پوشش مطلوب معماری کندانسورها پیش بینی شود. بدیهی است در این حالت بخش قابل توجهی از مساحت تراس توسط کندانسور اشغال شده و این امر باعث تحمیل صدا و هوای گرم مزاحم به تراس و ساکنین آپارتمان می گردد.


کولر گازی و اسپلیت:

استفاده از کولر گازی و اسپلیت های دیواری اقتصادی ترین روش برای تهویه واحدها بویژه در مناطق معتدل و شرجی است. این گزینه برای ساختمان های کوچک نسبتا” مناسب بوده  ولی بنظر می رسد انتخاب خوبی برای برجها و ساخت و سازهای لوکس نبوده و به کیفیت ساخت آسیب میرساند. طول عمر اسپلیت های دیواری بطور متوسط 12 سال می باشد.

داکت اسپلیت:

 استفاده از داکت اسپلیت به شرطی که برای تمام فضاهای آپارتمان دریچه های مستقل پیش بینی شده و از بهره وری سیستم نکاهد ، به معماری داخلی واحدها کمک شایانی نموده و انتخاب بهتری نسبت به اسپلیت های دیواری است. البته تعدد کل کندانسورهای آپارتمان در این حالت سبب نیاز به فضای زیادی در تراس ها یا پشت بام خواهد شد و تعمیر و نگهداری این سیستم را هم مشکل تر خواهد نمود.
اگر یک اسپلیت کانالی چندین فضا را پوشش دهد، قابلیت کنترل موضعی درجه حرارت از دست رفته و باعث افزایش مصرف برق و کاهش بهره وری می گردد. قیمت تمام شده اسپلیت های کانالی نیز با اسپلیت های دیواری متفاوت می باشد . در مجموع هزینه بالای برق در این انتخاب، همچنین نیاز به کانال کشی و لوله کشی های متعدد و گران قیمت، تامین برق سه فاز در واحدهای با زیربنای بالاتر از 110 متر مربع، از نقاط ضعف استفاده از اسپلیت های کانالی می باشد.

مینی چیلر:

از نظر فنی استفاده از مینی چیلر انتخاب بهتری نسبت به اسپلیت بوده و باعث کاهش نسبی در مصرف و هزینه برق و تجمیع کندانسورهای هر واحد می شود. امکان کنترل دما در فضاهای مختلف نیز از مزایای این سیستم می باشد، اما گزینه مینی چیلر باعث اختصاص بخش قابل توجهی از تراس به کندانسور هر مینی چیلر خواهد شد. با توجه به قیمت های تمام شده بالا در این گزینه از یک طرف و عدم ایجاد ارزش افزوده ای در مارکتینگ ساختمان (در مقایسه با اسپلیت کانالی) از طرف دیگر، معمولا این گزینه با اسقبال سازندگان مواجه نمی شود. گفتنی است طول عمر متوسط مینی چیلرها حدود 18 سال می باشد.


سیستم اسپلیت مرکزی VRF:

استفاده از VRF نیز صرف نظر از موضوع قیمت بالای خرید اولیه تجهیزات و هزینه سنگین اجرای آن در ساختمان انتخاب بهتری نسبت به اسپلیت بوده و باعث کاهش قابل توجه در مصرف برق و تجمیع کندانسورهای هر واحد می شود. امکان کنترل دما در فضاهای مختلف نیز از مزایای این سیستم می باشد. در سیستمVRF با انتقال کندانسورها از نمای ساختمان به نقاط کور می توان کمک شایانی به ارتقای معماری و نمای ساختمان نمود که این مورد از مزایای سیستم اسپلیت مرکزی VRF می باشد. علیرغم مزایای نسبی سیستم های اسپلیت مرکزی VRF با توجه به قیمت های بالای تمام شده در این گزینه معمولا سرمایه گذاران از انتخاب آن اجتناب می نمایند. طول عمر سیستم های اسپلیت مرکزی VRF بطور متوسط 20 سال می باشد.

در سیستم VRF ، معمولا امکان نصب کندانسورها در پشت بام و محوطه برج های بلند مرتبه وجود دارد ، ولی این امر مستلزم صرف هزینه بیشتر بابت افزایش ظرفیت کندانسورها و اختصاص فضای رایزرهای زیادی به لوله کشی های مسی از طبقات تا پشت بام و نصب تعدادی کندانسور VRF در پشت بام هر برج می باشد که در مجموع این روش را غیر اقتصادی ساخته و هزینه تمام شده VRF را نسبت به نصب همان کندانسورها در تراس آپارتمان حدود 25 تا 40 درصد افزایش می دهد.

یکی دیگر از مزایای استفاده از سیستم های تهویه مطبوع مستقل مانند کولر گازی یا اسپلیت، داکت اسپلیت و سیستم های اسپلیت مرکزی VRF امکان استفاده موردی از سیستم گرمایش آن ها است، چرا که در سیستم های فوق افراد میتوانند بطور مستقل در واحد و یا یک نقطه از واحد خود از گرمایش سیستم بهره ببرند. نیاز به چنین سیستمی عموما در اواخر هر فصل اتفاق می افتد، زمانی که سیستم های گرمایشی هنوز شروع به کار نکرده و همیشه افرادی در مجموعه هستند که بر خلاف اکثریت نیاز به دمای متفاوتی جهت دمای رفاه دارند.

استفاده از سیستم تهویه مطبوع مرکزی

در این حالت انتخاب های موجود به ترتیب از کمترین قیمت تمام شده عبارتند از :

  • سیستم چیلر + فن کویل یا هواساز
  • سیستم VRF

در سیستم های تهویه مطبوع مرکزی اولین مزیت اساسی، کاهش چشمگیر مصرف برق واحدها و ارتقای سطح آسایش برای افراد حاضر در محیط می باشد. همچنین با حذف کندانسورها، هزینه های معماری ناشی از استتار کندانسورها در نمای ساختمان منتفی می شود. از مزایای دیگر سیستم تهویه مطبوع مرکزی عدم الزام سرمایه گذاران به ساخت تراس های متعدد و احیای فضای تراس ها می باشد که نقشی اساسی در ارتقای پروژه خواهد داشت.

انتخاب سیستم مرکزی می تواند منجر به کاهش خرید دیماند برق مورد نیاز پروژه و کاهش ظرفیت پست های برق، تابلوها، کابل کشی ها، کنتور برق واحد ها و کلیه موارد مربوط به آن شود. بدیهی است کاهش سرمایه گذاری اولیه در این بخش مورد توجه سرمایه گذاران بوده و حرکتی شایسته در راستای سیاست های کلان کشور می باشد .
متوسط طول عمر 30 سال در سیستمهای تهویه مطبوع مرکزی باعث اقتصادی شدن این سیستم ها نسبت به سایر سیستم های مستقل تهویه مطبوع می باشد.

معرفی پارکینگ هوشمند

سوالی دارید؟در تلگرام پاسخگوی شما هستیم!

Scroll Up
Skip to toolbar