راهنمای خرید چیلر

چیلر چیست؟

چیلر Chiller در فرهنگ لغت به معنای خنک کننده است اما در صنعت  تاسیسات به دستگاهی گفته می شود که آب در گردش را خنک می کند. چیلر ها در سیستم های تهویه مطبوع برای تامین آب سرد مورد نیاز هواساز ها و فن کویل ها و در سیستم های صنعتی  برای تامین آب سرد مورد نیاز خنک کاری استفاده می شود.
چیلر ها از ظرفیت ۱ تن تبرید به بالا بدون محدودیت با موازی کردن چند دستگاه قابل استفاده هستند. برزگترین سیستم های تهویه مطبوع در دنیا و بزرگترین ساختمان ها بوسیله دستگاه های چیلر خنک می شوند.
چیلر های مورد استفاده در صنعت و تهویه از دو سیستم تبرید تراکمی و تبرید جذبی استفاده می کنند. در سیستمهای تبرید تراکمی انرژی مورد نیاز برق است و در سیستم های جذبی انرژی مورد نیاز سوخت های فسیلی و برق است.
در سیستمهای تهویه مطبوع چیلر ها به تنهایی قابلیت خنک کاری را ندارند و از دستگاهای فن کویل و هواساز برای تامین هوای خنک استفاده می شود.

چیلر با گرفتن گرما از آب آن را خنک میکند و این بار گرمایی را در محیط خارجی آزاد میکند. این دستگاه بوسیله کندانسور هوایی بصورت مستقیم و با کندانسور آبی بصورت غیر مستقیم و به وسیله برج خنک کننده بار گرمایی را آزاد می کند.

علت استفاده از چیلر

چیلر در اصل یک دستگاه آب سرد کن با ظرفیت بالا است که در هر جایی که نیاز به آب سرد با دمای کمتر از محیط داشته باشیم از آن استفاده میکنیم . سرد کردن آب برای یک فرآیند صنعتی ، مثلا آب مورد استفاده در صنایع لبنی و غذایی و یا استفاده از آب سرد برای یک دستگاه یا تجهیز صنعتی مانند دستگاه های تزریق پلاستیک یا نقطه جوش و یا تولید آب سرد مورد نیاز برای کاربرد تهویه مطبوع همگی میتواند دلیل و علت استفاده از چیلر باشد .

اگر نیاز به کاهش دمای آب داشته باشیم ولی دمای آب مورد نیاز بالاتر از دمای محیط باشد میتوانیم به جای استفاده از چیلر از روشهای دیگری مانند مبدلهای هوا خنک یا برج خنک کننده استفاده کنیم . اما اگر دمای مورد انتظار پایین تر از دمای خشک یا مرطوب محیط باشد حتما نیاز به استفاده از چیلر است .

مثلا اگر بخواهیم در یک فرآیند صنعتی آبی را از دمای آب از 90 درجه به 50 درجه سانتی گراد برسانیم میتوانیم از مبدلهای هوا خنک و برجهای خنک کننده تر استفاده کنیم هر چند دبی و مقدار آب در گردش زیاد باشد اما اگر بخواهیم آبی را از دمای 10 درجه سانتی گراد به دمای 5 درجه سانتی گراد کاهش دهیم لزوما باید از چیلر استفاده کنیم .

مصرف آب چیلر

چیلرها آب را در یک سیکل بسته خنک میکنند و مصرف آبی از این بابت ندارند مگر در مواردی که نشتی در سیستم اتفاق بیفتد و مقداری آب از مدار خارج شود که در این صورت آب جایگزین از طریق منبع انبساط مدار تامین میشود . اما در چیلرهای آب خنک که کندانسور آبی و برج خنک کننده دارند مقداری آب در برج خنک کننده تبخیر میشود که صرف فرآیند اخذ گرما از آب در گردش میشود .

مقدار آب تبخیری در برج خنک کننده قابل توجه بوده و هر چه نیاز به دفع گرمای بیشتری در برج باشد باید آب بیشتری در برج تبخیر شود و مصرف آب چیلر بیشتر خواهد بود . البته چیلرهای هوا خنک مصرف آبی از این بابت ندارند ولی مصرف برق این چیلرها بیشتر بوده و ضریب عملکرد پایین تری دارند .  

مصرف آب چیلر بسته به عواملی مانند ظرفیت و تناژ چیلر و برج خنک کننده ، تکنولوژی ساخت برج های خنک کننده ، نوع مبرد چیلر و فشار و دمای کندانس آن ، درجه حرارت خشک و مرطوب محیط ، میزان رطوبت نسبی محیط و درجه حرارت ورود و خروج آب از برج خنک کننده متغیر است .

مصرف آب چیلر در ساعات اوج گرما در تابستان (هنگام ظهر و بعد از ظهر) در حالت ماکزیمم است و در دماهای معتدل تر (ساعات شب و ابتدای روز) کاهش میابد . تکونولوژی ساخت برج خنک کننده و راندمان تبخیری آن نقش به سزایی در کاهش مصرف آب در چیلر دارد .

مثلا در برج های هیبریدی مصرف آب نسبت به برج خنک کننده مرطوب به شکل قابل ملاحظه ای کاهش میابد و برج های مرطوب نیز بسته به تکنولوژی ساخت برج مصرف آب متغیری را خواهد داشت .

با توجه به موارد عنوان شده مصرف آب چیلر را نمیتوان به طور دقیق مشخص کرد اما در یک شرایط تعریف شده استاندارد (دمای مرطوب محیط 76 درجه فارنهایت و دمای ورود و خروج آب به ترتیب 95 و 85 درجه فارنهایت ) مصرف آب چیلر ناشی از تبخیر مابین 0.8 تا 1 درصد آب کندانسور یا به عبارتی دیگر  GMP/TON 0.024 تا 0.03 ، تخمین زده میشود . به غیر از تبخیر آب در برج خنک کننده ، معمولا مقداری آب به صورت قطرات کوچک به همراه هوا از برج خارج میشود .

مجموع آب ناشی از تبخیر و خروج قطرات (Drift)   و سایر اتلافات باید توسط سیستم آب تغذیه برج (Mack up)جبران شود . این مقدار به طور تقریبی برابر با 1 تا 1.4 درصد آب در گردش برج خواهد بود .

مثلا برای یک برج خنک کننده به ظرفیت 100 تن تبرید که در شرایط نرمال میزان دبی آب در گردش آن حدود  GPM 300 در نظر گرفته میشود ، میزان آب جبرانی را در حدود GPM 4 در نظر میگیرند .

انتخاب سایز مناسب چیلر ساختمان

چیلر دستگاهی نسبتا گران قیمت و پر استهلاک ، اما با مزایای خوب و منحصر به فرد بوده و زمانی که قصد داریم از یک چیلر برای سرمایش ساختمان استفاده میکنیم باید در انتخاب سایز مناسب چیلر ساختمان دقت بیشتر انجام دهیم .

انتخاب سایز مناسب چیلر ساختمان باید مطابق با ظرفیت مورد نیاز باشد و انتخاب چیلر با ظرفیت خیلی بیشتر یا کمتر از حد نیاز موجب بروز برخی مشکلات خواهد شد . انتخاب چیلر بزرگتر از حد نیاز برای ساختمان فارغ از تحمیل هزینه بی مورد به پروژه ، باعث کارکرد دستگاه در حالت پاره بار و روشن و خاموش شدن مکرر دستگاه میشود که این مساله هم باعث افزایش استهلاک دستگاه شده و هم موجب افزایش مصرف انرژی .

 از سوی دیگر انتخاب چیلر با سایز پایین تر نیز علاوه بر آنکه نمیتواند شرایط دمایی مناسب برای ساختمان را تامین کند ، موجب کارکرد بی وقفه دستگاه میشود و این موضوع نیز باعث استهلاک فراوان و کوتاه شدن طول عمر دستگاه خواهد شد . برخی طراحان و مهندسان انتخاب چیلر ساختمان را صرفا بر اساس متراژ و تخمین بار برودتی انجام میدهند اما برای انتخاب سایز مناسب چیلر ساختمان نیاز به دانستن دقیق بار برودتی ساختمان و نمودار تغیرات دمایی و تغییرات بار ساختمان است . انتخاب سیستم کنترل ظرفیت و تعداد چیلرها بر حسب تن تبرید کلی نیز ، در انتخاب چیلر مناسب برای ساختمان حائز اهمیت است .

مینی چیلر

در برخی کاربردهای عمدتا صنعتی و گاها تهویه مطبوع  ، نیاز به چیلری با ظرفیت کم میباشد که در این موارد از چیلرهای تراکمی با ظرفیت پایین که به صورت یکپارچه ساخته میشود استفاده میشود و این چیلر ها را با نام مینی چیلر میشناسیم . واژه مینی چیلر معمولا در ظرفیت های پایین تر از ده تن تبرید اطلاق میشود و مینی چیلرها عمدتا به صورت هوا خنک (با کندانسور هوایی ) ساخته میشود .

قسمت های اصلی مینی چیلر همانند یک چیلر بزرگ بوده اما ممکن است سیستم کنترل الکتریکی و یا کنترل ظرفیت آن کمی متفاوت تر و خلاصه تر از یک چیلر تراکمی بزرگ باشد . گاهی اوقات مینی چیلر به همراه یک مخزن ذخیره و انبساط آب و پمپ متناسب با ظرفیت و دبی ساخته میشود و همگی درون یک کاور و پوسته قرار گرفته و به صورت یکپارچه عرضه میشود .

استفاده از مینی چیلر در کاربردهای صنعتی  بسیار متداول است و اگر نیاز به استفاده از مینی چیلر در دمای زیر صفر باشد حتما باید برای جلوگیری از یخ زدگی تدبیر مناسب اتخاذ شود . استفاده از کمپرسورهای اسکرال در ساخت مینی چیلر بسیار متداول است و گاهی اوقات برای کاهش وزن و حجم دستگاه ، اواپراتور دستگاه از نوع مبدل های صفحه ای انتخاب میشود .

فن کندانسور مینی چیلر میتواند به صورت روبه رو زن یا بالا زن باشد که بسته به محل نصب دستگاه انتخاب میشود . اگر بناست از مینی چیلر در یک کاربری مسکونی استفاده شود باید حتما به مساله صدای کارکرد دستگاه توجه شده و استانداردهای لازم و مضاعف در این خصوص مد نظر قرار گیرد.

تفاوت چیلر و مینی چیلر

ساختار و عملکرد چیلر و مینی چیلر شبیه به یکدیگر بوده و تفاوتی از این حیث بین این دو دستگاه وجود ندارد اما اگر بخواهیم تفاوت چیلر و مینی چیلر را بررسی و عنوان کنیم میتوان به موارد ذیل اشاره کرد .

اولین تفاوت چیلر و مینی چیلر در ظرفیت برودتی است  همانطور که عنوان شد مینی چیلر در ظرفیت پایین تر از 10 تن تبرید ساخته شده ولی چیلرهای با ظرفیت بالاتر و گاها تا چند صد تن تبرید ساخته میشود .

دومین تفاوت چیلر و مینی چیلر در نوع تجهیزات به کار رفته است . در چیلرهای بزرگ استفاده از انواع مختلف کمپرسورهای برودتی ( اعم از کمپرسورهای باز یا بسته و رفت و برگشتی ، اسکرو ، اسکرال )  بسته به سایز دستگاه و سایر الزامات فنی موجود متداول است اما در مینی چیلر ها عمدتا از کمپرسورهای بسته و بیشتر از نوع اسکرال استفاده میشود .  همچنین کندانسور مینی چیلر ها عمدتا هوا خنک بوده ولی چیلرهای بزرگ را میتوان با کندانسور هوا خنک یا آب خنک استفاده نمود .

سومین تفاوت چیلر و مینی چیلر را میتوان در سیستم الکتریکی و کنترل ظرفیت آن دانست . معمولا در یک چیلر بزرگ مرکزی از کنترل کننده های بیشتری استفاده میشود و نوع کنترل کننده ها نیز کمی پیچیده تر و عمدتا گران تر است . اما در یک مینی چیلر میتوان از تعداد کمتری کنترل کننده و با ساختاری ساده تر استفاده کرد . مثلا استفاده از یک ترموستات چند مرحله ای یا یک استپ کنترلر الکترونیکی در یک مینی چیلر معنایی ندارد و میتوان با یک ترموستات ساده ، عمل کنترل دما را انجام داد .

چهارمین تفاوت چیلر و مینی چیلر را میتوان در تجهیزات جانبی و نحوه نصب آن وهزینه های مرتبط با آن دانست . چیلرهای بزرگ معمولا نیاز به انجام لوله کشی های مفصل داشته و نیاز به تجهیزات جانبی مانند پمپ های سیرکولاسیون ، شیرهای کنترل ظرفیت دبی آب ، برج خنک کننده و ... دارند . اما مینی چیلر ها معمولا نیاز به لوله کشی مفصلی ندارند و گاهی اوقات تجهیزات جانبی مانند پمپ سیرکولاسیون و منبع انبساط را نیز به همراه داشته و به صورت یکپارچه ساخته و عرضه میشوند .

پنجمین تفاوت چیلر ومینی چیلر را میتوان در نحوه تسهیم هزینه های انرژی در پروژه های مسکونی و تجاری دانست . اگر از یک چیلر مرکزی برای سرمایش یک ساختمان استفاده کنیم تسهیم هزینه های انرژی هر واحد به سهولت قابل انجام نیست اما اگر به ازای هر واحد از یک مینی چیلر استفاده کنیم میتوانیم با تفکیک انشعابات برق و آب هر واحد ، سهم هر واحد را مشخص و تفکیک نماییم اما باید توجه نمود که در این حالت مصرف انرژی به صورت کلی  نسبت به حالت قبل بیشتر خواهد بود .

ششمین تفاوت چیلر و مینی چیلر را میتوان در فشار کاری و فشار مجاز مدار آب این دو دستگاه دانست . معمولا مدار آب در چیلرهای بزرگ تحمل فشار استاتیکی بیشتری را نسبت به مینی چیلر دارا هستند و این فشارهای مجاز در کاتالوگ دستگاه ها ارائه میشود .

علاوه بر موارد عنوان شده ، تفاوت های دیگری مانند ابعاد و وزن دستگاه ، شکل ظاهری ، قیمت اولیه و ... را میتوان به عنوان تفاوت چیلر و مینی چیلر برشمرد .

انواع چیلر به لحاظ نوع سیستم تبرید

1. چیلر جذبی : چیلر جذبی یا ابزربشن بر اساس سیکل تبخیر و تقطیر با مبرد آب و جاذب لیتیوم بروماید عمل میکند و انرژی مصرفی خود را از سوخت های فسیلی دریافت میکند.

2. چیلر تراکمی : چیلر تراکمی از سیکل تراکمی تبرید برای خنک کاری استفاده میکند و دارای کمپرسور و کندانسور و شیر انبساط و اواپراتور است و از گاز مبرد فریون مانند R22 ,R134,R410 و یا دیگر انواع گاز مبرداستفاده می کند.

چیلر جذبی

چیلر جذبی، مدار و سیکل کارکردی کاملا متفاوت نسبت به چیلر تراکمی دارد. در نوع جذبی از یک ماده مبرد که عمدتا آب و یک ماده جذب که لیتیوم بروماید می باشد استفاده می شود .

اساس کار چیلر جذبی

چیلرها جذبی از یک منبع حرارتی برای تولید برودت استفاده میکنند سیکل کاری چیلرهای جذبی همانند یخچالهای نفتی بوده که از دیرباز در مناطق فاقد برق استفاده میشد. اساس کار چیلر جذبی تبخیر و تقطیر ماده مبرد می باشد. این تبخیر و تقطیر باعث جذب گرما یا دفع گرما می شود. در چیلر جذبی آب با جذب گرما و بخار آب جذب مواد جاذب می شود. لیتیوم بروماید به همراه آب به قسمت فشار بالای دستگاه (ژنراتور) منتقل شده و در آنجا بوسیله اب گرم و بخار و یا شعله مستقیم، لیتیوم بروماید و  آب از یکدیگر جدا میشوند. لیتیوم بروماید برای جذب مجدد به محفظه جذب (ابزوربر) بازگشته و بخار آب توسط آب برج خنک کننده تقطیر شده و به محفظه اوپراتور ارسال می شود.
در اواپراتور بدلیل وجود خلا نسبی، آب، تبخیر شده و گرمای مورد نیاز تبخیر خود را از لوله ها و کویل آب در گردش هواساز ها و فن کویل ها دریافت میکند و آب سیرکوله شونده را خنک می کند. آب تبخیر شده به محفظه ابزوربر راه پیدا میکند و جذب لیتیوم میشود و لیتیوم بروماید رقیق برای سیکل بعدی وارد ژنراتور می شود.
از آنجا که نقطه جوش مواد با فشار رابطه مستقيم دارد در صورت کاهش فشار، نقطه جوش نيز پايين مي آيد. مثلا براي آب، نقطه جوش در فشار 1 اتمسفر برابر 100 درجه سانتيگراد است. اگر اين فشار به 0.5 اتمسفر کاهش پيدا کند نقطه جوش در حدود 81 درجه سانتي گراد خواهد بود و اگر اين فشار تا 0.01 اتمسفر کاهش پيدا کند دماي جوش به حدود 4.5 درجه سانتي گراد خواهد رسيد. در سيستم هاي جذبی از اين امکان جهت ايجاد برودت استفاده ميشود.

انواع چیلر جذبی

1. چیلر های جذبی شعله مستقیم یا  دایرکت فایر

2. چیلر جذبی آبگرم

3. چیلر جذبی بخار

چیلر جذبی دایرکت فایر یا شعله مستقیم گرمای مورد نیاز خود را از مشعل تعبیه شده روی دستگاه بصورت مستقیم می گیرد.
چیلر جذبی آبگرم یا بخار گرمای مورد نیاز خود را از دیگ آبگرم و بخار باظرفیت مناسب مورد نیاز چیلر دریافت میکند.

عملکرد چیلر جذبی

مبرد ( آب مقطر ) توسط پمپ و از طريق نازلهایي بر روي سطح لوله هاي اواپراتور پاشيده شده و در اثر پايين بودن فشار در محفظه تبخير مي گردد، با توجه به گرما گير بودن فرآيند تبخير، گرماي مورد نياز جهت تبخير از آب چيلر که در داخل لوله هاي اواپراتور جريان دارد، جذب ميشود. آب چيلر معمولا با دمايي در حدود 12 درجه سانتيگراد وارد اواپراتور شده و تا دماي 7 درجه سانتيگراد خنک می شود.
در اثر تبخير مبرد (آب مقطر) داخل اواپراتور به صورت کامل به بخار تبديل ميشود و سپس به سمت ابزوربر جريان پيدا ميکند. در اين قسمت محلول غليظ ليتيم برمايد که از ژنراتور وارد ابزوربر شده بخار آب توليد شده در اواپراتور را جذب کرده و به صورت محلولی رقيق تر در انتهای ابزوربر جمع ميشود. 
اين محلول سپس به ژنراتور فرستاده ميشود و در آنجا حرارت داده ميشود در اثر حرارت، آب موجود در محلول تبخير شده و از آن جدا ميشود و محلول به تدريج غليظ ميشود. محلول غليظ برای جذب مجدد بخار آب به ابزوربر فرستاده شده و بخار آب جدا شده از آن به کندانسور فرستاده ميشود. در کندانسور در اثر انتقال حرارت با لوله هاي آب که از برج خنک کننده وارد کندانسور ميشود و از دست دادن گرماي نهان تقطير، بخار آب تقطير شده و برای استفاده مجدد در اواپراتور جمع آوری ميشود. 
استفاده از چيلرهای جذبی به دليل مسائل خاص مربوط به نگهداری و تعميرات عموما در مقياس های کوچک توجيه ندارد و بيشتر در تاسيسات سرمايش مرکزی و در مقياس های بزرگ استفاده ميشود. اجزاي يک سيکل جذبی در شکل زیر نشان داده شده است.

ضريب عملکرد اين سيستم ها پايين بوده ولی به دليل مصرف انرژی حرارتی برای تامين سرمايش، در فصول گرم که عموما از منابع انرژی حرارتی استفاده کمتری صورت ميگيرد، ميتوان از اين منابع جهت تامين سرمايش ساختمانها استفاده کرده و مانع افزايش مصرف انرژی الکتريکی و تاثيرات نامطلوب آن بر روی شبکه برق گردید. 

اجزای چیلر جذبی

يک سيکل جذبی از دو قسمت فشار بالا و فشار پايين تشکيل شده است. مبرد گرما را در قسمت قسمت فشار پايين (اواپراتور) در اثر تبخير جذب کرده و در قسمت فشار بالا (کندانسور) بر اثر تقطير و از دست دادن گرمای نهان تقطير آن را به محيط خارج دفع ميکند. همانطور که گفته شد چيلرهای جذبی نیاز به یک منبع حرارتی برای تولید برودت دارند. اين منبع ميتواند بخار، آب گرم و يا شعله مستقيم يک مشعل باشد. منبع تامين انرژی می تواند حرارت اتلافی در يک فرآيند و يا منابع تجديد پذير باشد.
يک چيلر جذبی از چهار قسمت شامل کندانسور ، اواپراتور ، ابزوربر و ژنراتور تشکيل شده است. ابزوربر و اواپراتور در محفظه فشار پايين و کندانسور و ژنراتور در قسمت فشار بالا قرار دارد. در يک چيلر جذبی يک ماده جاذب و يک ماده مبرد وجود دارد. يکی از پرکاربردترين مواد مورد استفاده به عنوان مبرد و جاذب، آب مقطر و محلول ليتيم برومايد است. 

ضریب عملکرد چیلرهای جذبی

راندمان برودتی یا ضریب عملکرد در چیلرهای جذبی از تقسیم مقدار برودت تولید شده در اواپراتور بر مقدار انرژی حرارتی داده شده در ژنراتور به دست می آید. 

ضریب عملکرد در چیلرهای جذبی تک اثره در محدوده  0.65 تا 0.75  و برای چیلرهای جذبی دو اثره در محدوده 1 تا 1.2 است البته این ضریب عملکرد بسته به دماهای کاری متفاوت است.

چیلر تراکمی

در چیلرهای تراکمی از منبع انرژی الکتریکی برای تولید برودت استفاده میشود. کارکرد چیلرهای تراکمی بر مبنای سیکل تبرید تراکمی بخار است که این سیکل علاوه بر کاربرد تهويه مطبوع، در سایر کاربردهای برودتی نظیر نگهداری مواد غذايی از يخچال فريزهای کوچک در منازل گرفته تا سردخانه های بزرگ نيز کاربرد دارد. 

بخش عمده ای از انرژی الکتريکی در سراسر جهان توسط سيستم های تبريد مکانيکی مصرف ميشود. آمارها نشان ميدهد حدود 15 درصد کل انرژی الکتريکی در سراسر جهان توسط سيستم های تبريد مکانيکی مصرف ميشود. 

چیلرهای تراکمی با تراکم گاز در بخش کمپرسور و ارسال گاز متراکم به سمت کندانسور و تقطیر و سپس با استفاده از شیر انبساط  و اختناق در اواپراتور و تبخیر گاز مبرد عمل گرماگیری را در فضای اواپراتور انجام میدهد و آب در گردش در اواپراتور را خنک میکند.

اساس کار چیلر تراکمی

اساس کارکرد سيستم های تبريد تراکمی بر پايه تغيير فاز سيالات و جذب و دفع گرمای نهان تبخير و تقطير استوار است. در واقع سيستم های تراکمی عکس ماشين های حرارتی عمل ميکنند.

اجزای چیلر تراکمی

يک سيکل تبريد تراکمی از دو قسمت فشار بالا و فشار پايين و 4 جزء  اصلي شامل اواپراتور، کندانسور، کمپرسور و قسمت کاهنده فشار که می تواند لوله مويين يا شير انبساط باشد تشکيل شده است. 
يک سيال با خواص مشخص به عنوان مبرد در سيستم وظيفه جذب گرما از يک محيط و دفع آن به محيط ديگر را به عهده دارد و عامل محرک براي اين حرکت کمپرسور است.

پیشنهاد مطالعه : نصب و راه اندازی چیلر تراکمی

انواع چیلر تراکمی به لحاظ نوع کندانسور

1. چیلر هوا خنک

2. چیلر آب خنک

چیلر هوا خنک به چیلر های تراکمی گفته می شود که دارای کندانسور هوایی هستند و گرمای جذب شده بصورت مستقیم توسط کویل مسی و فن (مجموعه کندانسور) دفع می گردد.
چیلر تراکمی آب خنک به چیلر های تراکمی گفته می شود که دارای کندانسور آبی هستند و گرمای جذب شده توسط آب در گردش به برج خنک کننده منتقل شده و از آنجا دفع می گردد.
چیلر های جذبی تماما از نوع آب خنک هستند و جهت عملکرد صحیح نیاز به برج خنک کننده دارند.

انواع چیلر تراکمی به لحاظ کنترل ظرفیت

1. تک مداره

2. دو یا چند مداره یا مادولار

چیلر تراکمی تک مدار دارای یک دستگاه کمپرسور و یک دستگاه شیر اطمینان و اواپراتور است و بصورت صفر و صد وارد مدار می شود.

چیلر تراکمی دومدار که دارای تعداد بیشتری کمپرسور است و در ظرفیت های بالاتر استفاده می شوند، این دستگاه دارای دو یا چند کمپرسور است که با نیاز سیستم و دستور سیستم کنترل وارد مدار می شوند. به ازای هر کمپرسور یک شیر انبساط و یک مدار اواپراتور مجزا برای این سیستم در نظر گرفته می شود.

سیکل چیلر تراکمی

مايع مبرد در ناحيه فشار پايين اواپراتور با جذب گرما از محيط سرد شونده  تبخير شده و از مايع به گاز تبديل ميشود. با توجه به اينکه فرآيند تبخير نياز به گرما دارد، گرمای مورد نياز جهت جوشش و تبخير را از فضايی که نياز به سرمايش و تهويه دارد ميگيرد. اين گرما می تواند در يک يخچال فريز از کابين نگهداری مواد غذايی، در يک واحد تهويه مطبوع از گرمای داخل فضای تهويه شونده، و در يک چيلر آبی، گرمای منتقل شده به آب چيلر سيرکوله شده در مدار اواپراتور باشد.
پس از جذب گرما و تبخير کامل مبرد، گاز توليد شده توسط کمپرسور مکيده شده و در اثر تراکم افزايش فشار پيدا ميکند. سپس به کندانسور فرستاده ميشود.
در کندانسور به دليل بالا بودن فشار امکان تقطير مبرد در دما و فشار محيطی فراهم ميشود. در اين قسمت مبرد گرمای جذب شده از اواپراتور را به محيط خارج دفع ميکند در حين اين تبادل حرارت به دليل از دست دادن گرمای نهان تقطير، گاز به مايع تبديل ميشود.
مايع با فشار بالا وارد قسمت منبسط کننده (شیر انبساط یا لوله مویین) ميشود و در آنجا دچار افت فشار شده و سپس وارد اواپراتور ميشود و اين سيکل به طور پيوسته ادامه می يابد. در واقع سيکل بر اثر تبخير گرما را از يک محيط با دمای پايين گرفته (Q_L) و با صرف توان (W) آن را به يک منبع با فشار بالا منتقل ميکند(Q_H) .
رابطه اين سه پارامتر طبق قانون اول ترموديناميک عبارت است از :

جذب گرما از محيط داخلی بوده و دفع آن در خارج از محيط صورت ميگيرد به همين دليل بايد اين دو قسمت از يکديگر جدا  باشند. عمل انتقال گرما در کندانسور و اواپراتور می تواند به صورت طبيعی و يا با استفاده از تجهيزات کمکی نظير فن، پمپ و ... باشد.

چیلر های تراکمی با برق سه فاز کار میکنند و مصرف برق بالایی دارند. چیلر تراکمی در نوع آب خنک دارای راندمان بالاتری نسبت به چیلر های هوا خنک می باشد و دارای مصرف آب بالایی است و برج خنک کننده نیاز به آب جبرانی با حجم بالایی دارد.

ضريب عملکرد (COP) چیلرهای تراکمی

از تقسيم مقدار برودت حاصل شده بر کار صرف شده توسط سيستم به دست می آيد.

ضريب عملکردی که به اين طريق به دست می آيد، ضريب عملکرد برودتی است. 
ضریب عملکرد در چیلرهای تراکمی بسته به نوع کمپرسور و دماهای کاری متفاوت است معمولا در محدوده عدد 3 است.

پیشنهاد مطالعه : مقایسه چیلر و داکت اسپلیت​

اجزای اصلی چیلر

قطعات اصلی چیلر تراکمی عبارت از چهار قسمت عمده شامل کمپرسور ، کندانسور ، اواپراتور و شیر انبساط است .

کمپرسور چیلر

کمپرسور قلب یک چیلر است. وظیفه کمپرسور چیلر ، متراکم کردن و افزایش فشار گاز مبرد می باشد. این کار باعث کاهش دمای تقطیر گاز شده و موجب می شود گاز مبرد در دمای محیط به مایع مبرد تبدیل شود.
کمپرسورها در انواع پیستونی و اسکرال و اسکرو با توجه به نوع چیلر و کاربری و گازمبرد انتخاب می شوند. کمپرسورها گاز کم فشار سرد را مکش کرده و گاز پرفشار با دمای بالا را خارج میکنند.

کندانسور

کندانسور  یا واحد تقطیر دستگاهی است که در ان  پروسه تبدیل گاز به مایع مبرد انجام می شود. کندانسور آبی با گردش اب در اطراف لوله های گازی مبرد باعث تقطیر ان شد و کندانسور هوایی این کار را با گذر هوا از روی کویل گاز مبرد انجام میدهد.

از کندانسور هوایی بیشتر در مناطق مرطوب، گرم مرطوب، کم آب استفاده می شود. کندانسور آبی به تنهایی توان خنک کردن و تقطیر  گاز مبرد را نداشته و نیاز به تجهیزات وابسته مانند برج خنک کننده و پمپ سیرکولاتور دارد. آب با گردش در کندانسور و جذب گرما از گاز مبرد موجب تقطیر گاز می شود. و در برج خنک کننده این گرما  را به محیط دفع می کند.

از چیلر با کندانسور آبی و برج خنک کننده بیشتر در مناطق خشک (مناطقی که دارای دمای تر wet bulb پایین هستند) استفاده می شود.

تصاویر زیر مربوط به کندانسور هواخنک و کندانسور آب خنک است.
همانطور که مشاهده می کنید در یک ظرفیت ثابت حجم کندانسور هواخنک چندین برابر حجم یک کندانسور آب خنک است.در کندانسورهای هواخنک از فن آکسیال برای جریان هوا روی کویل ها استفاده میشود.

در تصاویر زیر دستگاه چیلر هوا خنک و چیلر آب خنک را مشاهده می کنید.

چیلر هواخنک بدلیل نیاز به جریان هوای زیاد باید در فضای باز نصب شود البته این مورد مربوط به چیلر های روف تاپ است برخی از چیلر های هوا خنک بصورتی طراحی و لوله کشی می شوند که تنها قسمت کندانسور در فضای باز نصب می شود و الباقی تجهیزات در موتورخانه هستند.

چیلر های آب خنک و چیلر جذبی، بدلیل عدم نیاز به جریان هوا و لوله کشی برج خنک کننده در فضای موتورخانه نصب میشوند. و تنها ارتباط آنها با بیرون لوله های برج خنک کننده است.

آیا می دانید  از بین تمامی محصولات در زمینه  تهویه مطبوع ، هواساز یکی از  پرکاربرد ترین و قدرتمند ترین دستگاه ها به شمار می رود؟  دستگاه هواساز  متناسب با نیاز خود را  از بامین تهویه خریداری نمایید.
جهت مشاهده راهنمای خرید هواساز به لینک زیر مراجعه نمایید.
خرید هواساز

شیر انبساط

وظیفه‌ی اصلی این شیر‌کاهش فشارو کنترل میزان گذر مبرد میباشد این شیر با کاهش فشار شرایط تبخیر مایع مبرد  در اپراتور را به وجود اورده و با کنترل میزان گذر مبرد سرمای تولید شده در اپراتور را نیز کنترل میکند . شیر انبساط در انواع مختلف تولید میشود  اما پرکاربردترین آنها شیر انبساط کنترلی ،شیر انبساط ترموستاتیک و لوله ی موئین میباشد .

اواپراتور

اواپراتور یا تبخیر کننده دستگاهی است که  در ان مایع مبرد اسپری شده  توسط شیر انبساط  با جذب  گرما از محیط (اب مجاور لوله ها) تبخیر میشود . اواپراتورها در دونوع شل اند تیوب و صفحه ای تولید میشوند . که اواپراتورهای صفحه ای بدلیل حجم کمتر و راندمان بالاتر و حجم مبرد مورد نیاز کمتر بیشتر مورد توجه قرار گرفته اند.

 علاوه بر قطعات اصلی چیلر که ذکر شد هر چیلر ، قطعات جانبی بسیار زیاد دیگری نیز دارد که برخی از این قطعات به شرح ذیل میباشد .

شیرآلات و لوازم کنترلی مکانیکی چیلر شامل شیر اطمینان چیلر ، شیر شارژ مبرد ، شیر دستی خط مایع ، شیر برقی ، فیلتر درایر و فیلتر خط مکش (فیلتر ساکشن) ، سایت گلس ، لرزه گیر خط دهش و مکش ، مخزن ذخیره مبرد (رسیور) ، گیج های نشان دهنده فشار مکش و دهش و فشار روغن ،  صدا خفه کن کمپرسور ، است و برای کنترل چیلر از یک تابلو برق شامل مدار قدرت و فرمان استفاده میشود که لوازم کنترل الکتریکی مانند کلید کنترل فشار بالا ، کلید کنترل فشار پایین ، کلید کنترل فشار روغن ، ترموستات ، آنتی فریز ، نمایشگر زمان کارکرد کمپرسور ، رله ها ، تایمرها ،کنتاکتور ها ، فیوز ها ، کنترل فاز و ترمینال های برق و ... استفاده میشود که این همگی یا بخشی از این تجهیزات در داخل تابلو برق بسته میشود.

مزایای چیلر جذبی

1. یکی از مهمترین مزیتهای چیلرهای جذبی نسبت به چیلرهای تراکمی، استفاده از منبع انرژی حرارتی به جای انرژی الکتریکی برای تولید برودت است. این مساله باعث میشود در پروژه هایی که منابع حرارتی مازاد وجود دارد، بتوان از این انرژی حرارتی مازاد در چیلرهای جذبی استفاده کرد. حرارت خروجی از موتورهای احتراقی، حرارت مازاد نیروگاه ها و خروجی توربین ها نمونه هایی از این منابع هستند. همچنین استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر نظیر انرژی حرارتی خورشید و انرژی زمین گرمایی نیز در این نوع چیلر قابل استفاده است.
2. استفاده از چیلرهای جذبی در فصل تابستان میتواند به کاهش پیک مصرف برق شبکه کمک کند. در فصل تابستان که عمده تجهیزات برودتی از برق برای تولید برودت استفاده میکنند، منابع حرارتی و سوختهای فسیلی که برای تولید حرارت به کار میروند با مشکل تامین مواجه نیستند.  چیلرهای جذبی با مصرف این انرژی در محل پروژه کمک شایانی به پیک سایی شبکه برق کمک میکند.
3. چیلر جذبی نسبت به چیلر تراکمی دارای قطعات متحرک کمتر بوده و در نتیجه خرابی و استهلاک قطعات آن کمتر است.
4. چیلر جذبی برق کمی مصرف میکند و فقط برای راه اندازی دو پمپ سولوشن و مبرد که توان نسبتا پایینی دارند نیاز به برق دارد. با توجه به مصرف اندک برق در چیلرهای جذبی استفاده از آن در پروژه هایی که مشکل تامین برق دارند پیشنهاد میشود.
5. در چیلرهای تراکمی استفاده از فریونها باعث آلودگی زیست محیطی و تخریب لایه ازون میشود. اما مواد به کار رفته در چیلر های جذبی شامل محلول جاذب لیتیوم بروماید و آب مقطر است که آلودگی زیست محیطی از این نوع را ایجاد نمی کنند.
6. چیلرهای جذبی نسبت به چیلرهای تراکمی صدا، لرزش و ارتعاش بسیار کمتری دارند.

معایب چیلر جذبی

1. ضریب عملکرد چیلر های جذبی بسیار کم بوده و حدود یک چهارم تا یک ششم چیلر تراکمی است و در نتیجه مصرف انرژی بسیار بالاتر می رود.
2. مصرف آب چیلر جذبی به دلیل نیاز به برج خنک کننده بالا است.
3. چیلر جذبی با افزایش قیمت گاز و کمبود آب در حال منسوخ شدن میباشد. زیرا این دستگاه تنها قابلیت کار با برج خنک کننده را داشته و همان طور که گفته شد از برج خنک کننده در مناطق مرطوب و کم آب نمی توان استفاده کرد.
4. بدلیل نیاز قطعی چیلر به دستگاه برج خنک کننده مصرف آب ناشی از تبخیر در برج خنک کننده چیلرهای جذبی نسبت به چیلرهایی تراکمی بیشتر است از این رو استفاده از آنها در مناطق کم آب توصیه نمیشود. 
5. استفاده از چیلرهای جذبی در مناطق با رطوبت نسبی بالا که راندمان برج های خنک کننده نیز کاهش میبابد، با محدودیت مواجه است. علاوه بر این محدودیت، ضریب عملکرد دستگاه به طور محسوسی کاهش میبابد. 
6. به دلیل نیاز به دفع گرمای بیشتر در برج خنک کننده، چیلرهای جذبی نیاز به برج خنک کننده بزرگتر نسبت به چیلرهای تراکمی در ظرفیت مشابه دارند و سایز پمپ، لوله و شیرآلات خط کندانسور نیز نسبت به چیلر تراکمی بالاتر است.
7. مصرف برق بیشتر در تاسیسات جانبی پمپ ها و برج خنک کننده نیز در زمان استفاده از چیلرهای جذبی وجود دارد . این موضوع مساله مهمی است و میبایست مورد توجه طراح پروژه قرار گیرد. 
8. همانطور که گفته شد، چیلر جذبی تحت فشار منفی کار میکنند و در صورتی که لوله های مبدلهای دستگاه نشتی پیدا کند باعث ورود آب به محلول لیتیم بروماید شده و این مساله میتواند باعث مشکلات فراوان در دستگاه گردد . 
9.  چیلرهای جذبی نسبت به قطع ناگهانی برق حساس بوده و میتواند دچار کریستال شود. البته با انجام تمهیدات ویژه و نصب شیر آلات حفاظتی میتوان این مساله را تا حدودی کنترل نمود.
10. کنترل ظرفیت در این چیلرهای جذبی نسبت به چیلرهای تراکمی محدودیت بیشتری داشته و عملکرد دستگاه در بار جزئی (پارت لود) مشکلاتی را به همراه خواهد داشت . چیلرهای تراکمی بسته به نوع بار برودتی و میزان تغییرات بار معمولا به چند مدار تقسیم میشوند و هر مدار نیز میتواند دارای یک یا چند کمپرسور باشد. کمپرسورها نیز به نوبه خود میتوانند دارای سیستم کنترل ظرفیت باشند. از این رو کنترل ظرفیت در دستگاههای تراکمی بسیار راحت تر از چیلرهای جذبی است و چیلرهای جذبی علاوه بر آنکه مانند چیلرهای تراکمی قابلیت کنترل ظرفیت بالایی ندارند در سیستمهای کنترل ظرفیت موجود نیز کارایی محدودی داشته و آسیب پذیر هستند.
11.  به دلیل استفاده از محلول لیتیوم بروماید (که نوعی نمک است و خورندگی بالایی برای فلزات دارد) در چیلرهای جذبی ، چیلرهای جذبی همواره با مشکل خوردگی مواجه هستند و طول عمر مبدل های حرارتی چیلر نیز کاهش میابد.  برای کنترل این مساله شارژ سالیانه محلولهای ضد خوردگی در چیلرهای جذبی صورت میپذیرد و این موضوع تا حدودی کنترل میشود.
12. هزینه خرید دستگاه و تاسیسات جانبی مورد نیاز در چیلرهای جذبی نسبت به چیلرهای تراکمی ، معمولا بالاتر است . در محاسبه برآورد اولیه پروژه میبایست کلیه تاسیسات و تجهیزات جانبی نیز لحاظ شود و صرفا قیمت چیلر مبنای مقایسه قرار نگیرد. این مساله در ظرفیت و تناژهای بالا مصداق ندارد.
13. چیلرهای جذبی و تاسیسات جانبی مورد نیاز در ظرفیتهای مشابه دارای ابعاد بزرگتری نسبت به چیلر تراکمی است و در نتیجه مساحت بیشتری از موتورخانه را اشغال میکند . از طرفی در استفاده از چیلرهای تراکمی هوا خنک که بسیار هم متعارف شده، معمولا از فضای پشت بام که شامل زیر بنای مفید ساختمان نیست استفاده میشود. و نیاز به فضای مسقف نیست. امروزه با توجه به قیمت بالای زمین در بیشتر شهرهای بزرگ اهمیت این مساله بیش از پیش مشخص میشود.
14.  علی رغم اینکه چیلر جذبی دارای قطعات متحرک کمتر نسبت به چیلرهای تراکمی است اما به دلیل حساسیت سیکل کاری به تغییرات غیر متعارف، فرآیند نگهداری و تعمیر چیلر جذبی مشکل تر و دقیق تر است . معمولا در موتورخانه هایی که چیلر جذبی نصب میشود وجود یک نیروی فنی به صورت ثابت لازم است. اما چیلرهای تراکمی حساسیت کمتری نسبت به این مساله دارند.
15. چیلرهای جذبی معمولا در یک مدار کاری و معادل کل ظرفیت پروژه انتخاب و خریداری میشوند. و در صورتی که دستگاه دچار مشکل شود تاسیسات سرمایش به طور کامل از کار خواهد افتاد. اما چیلرهای تراکمی را معمولا با دو یا چند مدار و تعدادی کمپرسور انتخاب میکنند و در صورتی که یکی از کمپرسورها از کار بیفتد سایر کمپرسورها میتوانند بخشی از نیازهای سرمایشی ساختمان را تامین کنند.
16.  قیمت بالای محلول لیتیم بروماید در مقایسه با گازهای مبرد نیز از دیگر معایب چیلرهای جذبی می باشد.

مزایای چیلر تراکمی

مزایای چیلر تراکمی نسبت به معایب آن بیشتر است. به همین جهت چیلر های تراکمی کاربرد بیشتری داشته و از محبوبیت بیشتری برخوردار است.

1. چیلر تراکمی دارای ضریب عملکرد بالاتری نسبت به چیلرهای جذبی است.
2. مصرف آب ناشی از تبخیر، در برج خنک کننده چیلرهای تراکمی آب خنک نسبت به چیلرهای جذبی کمتر است. و در چیلرهای هوا خنک بدلیل عدم نیاز به برج خنک کننده مصرف آب ناشی از تبخیر وجود ندارد. به همین جهت توصیه میشود در مناطق کم آب از چیلر تراکمی استفاده شود. 
3. چیلر تراکمی در فشاری بالاتر از فشار اتمسفر کار میکند. و در صورت بروز نشتی، گاز مبرد از دستگاه خارج میشود. و جز در خرابی های مربوط به اواپراتور، ورود آب به مدار گاز خیلی نادر است.
4. استفاده از چیلر تراکمی علاوه بر کاربردهای تهویه مطبوع در سایر کاربردهای صنعتی نیز متداول است. یکی از علل این مساله قابلیت استحصال دماهای متفاوت از کاربری تهویه مطبوع برای آب چیلر است و توانایی تطبیق چیلر تراکمی برای دماهای مختلف و حتی زیر صفر با رعایت تمهیدات مربوطه به راحتی امکان پذیر است.
5. چیلر تراکمی قابلیت استفاده در اکثر شرایط آب و هوایی را داراست و دما و رطوبت متفاوت و غیر متعارف محیطی مشکل ساز نخواهد بود. با استفاده از کندانسورهای هوا خنک و نصب سیستم کنترلی بر روی فن ها به راحتی میتوان دستگاه را به صورت دوفصله استفاده کرد. در حالیکه در چیلرهای جذبی علاوه بر آنکه امکان استفاده از کندانسور هوایی وجود ندارد بلکه حساسیت عملکرد دستگاه نسبت به تغییرات دما زیاد بوده و میتواند باعث بروز مشکل در دستگاه گردد.
6. در مناطقی که مشکل تامین آب وجود دارد و یا سختی آب بالاست، استفاده از چیلر تراکمی هوا خنک راه حل مناسبی برای تامین سرمایش است. اما در چیلرهای جذبی نصب تاسیسات برج خنک کن اجتناب پذیر است.
7. استفاده از چیلر تراکمی هوا خنک در مناطق با رطوبت نسبی بالا که راندمان برجهای خنک کن کاهش میابد، انتخاب بسیار مناسبی بوده و این از مزایای چیلرهای تراکمی است. 
8. چیلر تراکمی نسبت به چیلر جذبی در ظرفیتهای مشابه دارای ابعاد کوچکتری بوده و متعلقات جانبی کمتر و کوچیکتری نیز دارد. در نوع هوا خنک نیز قابلیت نصب بر روی پشت بام و فضاهای باز غیر مسقف را داراست و این مساله باعث میشود مساحت اشغال شده توسط دستگاه کمتر باشد.
9. مصرف و تبخیر آب در برج خنک کننده یک چیلر تراکمی در مقایسه با چیلرهای جذبی کمتر بوده و سایز برج خنک کن و متعلقات مربوطه نیز کمتر است.
10. هزینه خرید اولیه چیلر تراکمی در مقایسه با چیلر جذبی در ظرفیتهای پایین و متوسط کمتر است.
11. اما یکی از نکاتی که کمتر به چشم می آید این است که دانش تعمیرات و تعداد متخصصین در زمینه چیلرهای تراکمی نسبت به چیلر جذبی در کشور ما بیشتر است.

معایب چیلر تراکمی

1. در چیلر تراکمی از مبردهایی استفاده میشود که آلودگی زیست محیطی داشته و در تخریب لایه ازون نقش دارند. البته در مبردهای جدید و جایگزین این مساله تا حدودی بهبود پیدا کرده ولی اثر گلخانه ایی مبردهای بعضا پا برجاست.
2. چیلر تراکمی دارای ضریب عملکرد بالاتری نسبت به چیلر جذبی است ولی نوع انرژی مصرفی آنها که انرژی الکتریکی است در کشور ما گرانتر بوده و در فصل تابستان و زمان نیاز به چیلر با محدودیت تامین مواجه است. افزایش تعداد مصرف کننده های برودتی تراکمی اعم از چیلر و کولر های گازی در سالهای اخیر موجب افزایش پیک مصرف در شبکه برق کشور گردیده است. همیشه قبل از انتخاب و نصب یک چیلر تراکمی باید بررسی کرد که آیا در پروژه مورد نظر امکان تامین برق برای چیلر وجود دارد یا خیر؟
3. به دلیل وجود یک موتور مکانیکی و برقی در یک چیلر تراکمی که تعداد زیادی قطعه متحرک دارد، طول عمر مشخص این قطعات موجب افزایش استهلاک دستگاه میگردد.
4. چیلر تراکمی دارای صدا و ارتعاش بیشتری نسبت به نوع جذبی است این سر و صدا در چیلر اسکرال و چیلر اسکرو کمتر و در چیلر سیلندر پیستونی و سانتریفیوژ بیشتر است.
5. تا کنون انواع چیلر جذبی و تراکمی را از نظر کاربرد، اجزا، نحوه عملکرد، مزایا، معایب و... مورد بررسی قرار داده ایم. بررسی و مقایسه چیلر های تراکمی و جذبی را می توانید در لینک زیر مشاهده نمایید.

بیشتر بخوانید : مقایسه چیلر جذبی و تراکمی

مشاوره و فروش انواع چیلر و مینی چیلر

با سپاس از اعتماد شما ، شرکت بامین تهویه ارائه دهنده انواع مدل های چیلر و مینی چیلر در ظرفیت های مختلف به مشتریان می باشد. فروشگاه اینترنتی بامین تهویه تمامی مشخصات، اطلاعات فنی، تصاویر و قیمت چیلر و مینی چیلر در انواع مختلف، قیمت چیلر تراکمی هوا خنک و چیلر آب خنک را جهت بررسی و خرید در اختیار مشتریان محترم قرار داده است.

بامین تهویه تخصصی ترین وب سایت کشور در زمینه تأسیسات