چیلر چیست؟ و چه کاربردی برای ما دارد؟

مقدمه

امروز با اطلاعات زیادی درباره چیلر در خدمت شما هستیم و می خواهیم آموزگاری خوبی در معرفی این محصول باشیم، به این منظور همراه ما باشید.

سر تیترها

1.چیلر چیست؟

2.مقایسه

3.انواع چیلرها

4.مزایای چیلر

5.نکات

چیلر چیست

چيلر دستگاهی است که حرارت را از مايع (معمولاً آب) بر اساس سيکل تبريد تراکم بخار و يا جذبي مي‌زدايد. اين مايع مي‌تواند براي خنک کاری هوا و يا دستگاه‌ها استفاده شود که معمولاً به صورت سيکل و درون يک مبدل حرارتی جريان دارد. به عنوان يک محصول جانبی مهم، حرارتي که از مايع جذب شده يا بايد به محيط خارج دفع شود يا براي کارايی های بالاتر براي مقاصد گرمایی استفاده شود. نگراني‌هایی در مورد طراحی و انتخاب چيلرها وجود دارد. اين نگرانی ها شامل، کارایی، بازده، تعمير و نگهداري، آسيب پذيری های محيطي است.

مقايسه ميزان مصرف انرژي بين ساختمان‌هاي کشور با مقدار متناظر آن در کشورهاي توسعه يافته

گويا فاصله زياد اين دو مقدار است که اين تفاوت، تجديد نظر اصولی در سياست‌های مصرف انرژی در بخش ساختمان را ضروری می سازد. توجه به عوامل گوناگوني که در ميزان مصرف انرژی گرمايشی وسرمايشی ساختمان نقش دارند، در ارائه راهکارهايی صرفه‎‌جویی در بخش ساختمان و کاهش مصرف انرژی در بخش خانگی، تاثير فراوانی مي‎گذارد.
بررسی های صورت گرفته در کشور بيانگر اين واقعيت می باشد که بخش خانگی با مصرف بيش از 40% از کل انرژي مصرفی کشور، بالاترين سهم را در ميان ساير بخش‌هاي اقتصادی به خود اختصاص داده، که از اين ميان بيش‌ترين ميزان مصرف مربوط به گاز طبيعی و بيش‌ترين ارزش انرژي مصرفي مربوط به نفت سفيد بوده است. شرايط اقليمی و آب و هوايی، معماری ساختمان، مصالح ساختمان، راندمان سيستم‎های گرمايشی و سرمايشی، انتخاب صحيح تجهيزات و همچنين کنترل سيستم‎هاي تهويه مطبوع از عوامل موثر در ميزان مصرف انرژی در ساختمان محسوب می شوند. بررسي چيلر تراکمی و چيلر جذبی از ديدگاه انرژی همواره مورد علاقه مهندسين و دست اندرکاران صنعت ساختمان بوده است. مهندس ميلانی و همکاران در تحقيقي که انجام دادند، به اين نتيجه رسيدن که چيلر جذبی را تنها در مواقعی بايد به کاربرد که منابع رايگان انرژی مانند خورشيد و زمين گرمايی در دسترس باشد. نوروزي روی راندمان چيلر جذبي تک اثره کار کرد و تاثير دماهای اجزای سيکل بر روی راندمان را نشان داد. عابدی و همکاران به مقايسه فنی و اقتصادی چيلر تراکمي پيچی و جذبی تک اثره پرداختند و ميزان انرژی مصرفی، فضای مورد نياز و هزينه‌های اوليه و راهبری آن‌ها را مورد مطالعه قرار دادند.

متاسفانه تاکنون پژوهشی در مورد چيلرهای تراکمی سانتريفيوژ و مطالعه مزايا و معايب آن‌ها نسبت به ساير دستگاه‌ها نشده است. در اين مقاله يک ساختمان مسکونی با بار برودتي 1000 تن تبريد در تهران مورد مطالعه قرار داده شد. چهار نوع چيلر تراکمی سانتريفيوژ دور ثابت و دور متغير، جذبي شعله مستقيم و پيچی براي تامين بار برودتی ساختمان در نظر گرفته شد و سيستم سرمايش بر مبناي اين 4 نوع چيلر، طراحی شد. ميزان مصارف انرژی هر سيستم، هزينه‌های مصارف انرژی هر سيستم، هزينه خريد و نصب تجهيزات محاسبه شد و مورد مقايسه قرار گرفت. لازم به ذکر است که در اين ساختمان، امکان طراحی سيستم سرمايشي ساختمان براساس تمامي 4 نوع چيلر برای تامين بار برودتی امکان پذير بوده است.

انواع چيلرها

چيلرها به دو دسته چيلر تراکمي و چيلر جذبي تقسيم مي‌شوند.

شکل ديگر تقسيم بندی چيلرها بر اساس شکل خنک شدن ماده مبرد است که به سه دسته آب خنک، هوا خنک و تبخيری تقسيم بندی می شوند.
چيلر تراکمی با استفاده از انرژي الکتريکی و چيلر جذبی با استفاده از انرژی حرارتی باعث ايجاد برودت و سرما می شوند.
در چيلر تراکمي گاز ابتدا توسط کمپرسور، متراکم مي‌گردد. اين گاز سپس به کندانسور وارد شده توسط آب يا هواي محيط، خنک شده و به مايع تبديل مي‌گردد اين مايع با عبور از شير انبساط يا لوله موئين وارد خنک‌کننده (اواپراتور) مي‌شود که در فشار کم‌تري قرار دارداين کاهش فشار باعث تبخير مايع گرديده و در نتيجه مايع سردکننده با گرفتن حرارت نهان تبخير خود از محيط خنک‌کننده، باعث ايجاد برودت در موادي که با قسمت خنک‌کننده در ارتباط اند مي‌گردد. سپس گاز ناشي از تبخير، به کمپرسور منتقل مي‌شود.
با عبور بخار با سرعت در يک مسير هواي کندانسور مکيده مي‌شود. خلاء در کندانسور به علت تبديل بخار به آب و اختلاف حجم بين بخار و آب ايجاد مي‌گردد.
در سيستم هاي جذبي از کمپرسور گرمايي (شامل ژنراتور، ابزربر، پمپ و مبدل حرارتي) براي جوشش مبرد در محوطه‌اي از محلول ليتيم برومايد و فشرده سازي بخار مبرد در فشار بالا استفاده مي‌شود. افزايش فشار مبرد، دماي تراکم را نيز افزايش مي‌دهد و اين يعني بخار مبرد در دما و فشار بالاتر به مايع تبديل مي‌شود. از آن‌جايي که دماي تراکم بيش‌تر از دماي محيط است، حرارت از کندانسور به محيط منتقل مي‌شود. مايع فشار بالا پس از عبور از يک دريچه فشارش تقليل مي‌يابد و با ادامه روند کاهش فشار نقطه جوش پايين مي‌آيد. سپس اين مايع فشار پايين وارد اواپراتور شده و مي‌جوشد. از آن جا که دماي جوش اکنون پايين‌تر از دماي هوا است، حرارت از هوا به مبرد منتقل شده و مبرد مي‌جوشد و خود هوا خنک مي‌شود.
بخار مبرد دوباره وارد ابزربر شده و در آن جا توسط ليتيم برومايد حرارتش گرفته و کندانس مي‌گردد. ليتيم برومايد با جذب حرارت رقيق شده و به ژنراتور پمپ مي‌شود؛ از آن جايي که اين محلول نمي‌جوشد با افزودن حرارت، بخشي از محلول بخار شده و به راحتي از آن جدا شده و ليتيم برومايد خالص مجدد وارد ابزربر مي‌شود و اين روند همواره تکرار مي‌گردد.

از مزاياي چيلر جذبي نسبت به چيلر تراکمي ميتوان به موارد ذيل اشاره کرد

از مزاياي چيلر جذبي نسبت به چيلر تراکمي ميتوان به موارد ذيل اشاره کرد

صرفه جويي در مصرف انرژي الکتريکي

همانطور که گفته شد چيلر جذبي از گاز طبيعي، گازوئيل يا گرماي تلف شده به عنوان منبع اصلي انرژي استفاده مي‌کنند و مصرف برق آن‌ها بسيار ناچيز است. به ميزان مصرف برق، مقايسه و تحليل‌هاي کمي در فصول بعدي اشاره خواهد شد.

صرفه جويي در هزينه خدمات برق

هزينه نصب سيستم شبکه الکتريکي در پروژه‌ها بر اساس حداکثر توان برداشت قابل تعيين است. يک چيلر جذبي به دليل اينکه برق کم‌تري مصرف مي‌کند، هزينه خدمات را نيز کاهش مي‌دهد. در اکثر ساختمان‌ها نصب چيلر جذبي موجب آزاد شدن توان الکتريکي براي مصارف ديگر مي‌شود.

صرفه جويي در هزينه تجهيزات برق اضطراري

در ساختمان‌هايي مانند مراکز درماني و يا سالن‌هاي کامپيوتر که وجود سيستم‌هاي برق اضطراري براي پشتيباني تجهيزات خنک کننده ضروري است، استفاده از چيلرهاي جذبي موجب صرفه جويي قابل توجهي در هزينه اين تجهيزات خواهد شد.

صرفه جويي در هزينه اوليه مورد نياز براي ديگ‌ها

برخي از چيلرهاي جذبي را مي‌توان در زمستان‌ها به عنوان هيتر مورد استفاده قرار داد و آب گرم لازم براي سيستم‌هاي گرمايشي را با دماهاي تا حد 203 تأمين نمود. در صورت استفاده از اين چيلرها نه تنها هزينه خريد ديگ کاهش مي‌يابد بلکه صرفه جويي قابل ملاحظه‌اي در فضا نيز بدست خواهد آمد.

بهبود راندمان ديگ‌ها در تابستان

مجموعه‌هايي مانند بيمارستان‌ها که در تمام طول سال براي سيستم‌هاي استريل کننده، اتوکلاوها و ساير تجهيزات به بخار احتياج دارند مجهز به ديگ‌هاي بخار بزرگي هستند که عمدتاً در طول تابستان با بار کمي کار مي‌کنند. نصب چيلرهاي جذبي بخار در چنين مواردي موجب افزايش بار و مصرف بخار در تابستان‌ها شده و در نتيجه کارکرد ديگ‌ها و راندمان آن‌ها بهبود قابل توجهي خواهد يافت.

بازگشت سرمايه گذاري اوليه

چيلر جذبي به دليل نياز کم‌تر به برق در مقايسه با چيلرهاي تراکمي، هزينه‌هاي کارکردي را کاهش مي‌دهند. اگر اختلاف قيمت يک چيلر جذبي و يک چيلر تراکمي هم ظرفيت را به عنوان ميزان سرمايه گذاري و صرفه جويي سالانه از محل کاهش يافتن هزينه‌هاي انرژي را به عنوان بازگشت سرمايه در نظر بگيريم، مي‌توان با قاطعيت گفت که بازگشت سرمايه گذاري صرف شده براي نصب چيلر جذبي با شرايط بسيار خوبي صورت خواهد گرفت.

کاهش صدا و ارتعاشات

ارتعاش و صداي ناشي از کارکرد چيلر جذبي به مراتب کمتر از چيلر تراکمي است. منبع اصلي توليد کننده صدا و ارتعاش در چيلر تراکمي، کمپرسور است. چيلر جذبي فاقد کمپرسور بوده و تنها منبع مولد صدا وارتعاش در آن‌ها پمپ‌هاي کوچکي هستند که براي به گردش درآوردن مبرد و محلول ليتيم برمايد کاربرد دارند. ميزان صدا و ارتعاش اين پمپ‌هاي کوچک قابل صرف نظرکردن است.

حذف مخاطرات زيست محيطي ناشي از مبردهاي مضر

چيلر جذبي بر خلاف چيلرهاي تراکمي از هيچ گونه ماده CFC يا HCFC که موجب تخريب لايه ازن مي‌شوند، استفاده نمي‌کنند. لذا براي محيط زيست خطري ايجاد نمي‌نمايند. چيلرهاي جذبي غالباً از آب به عنوان مبرد استفاده مي‌کنند. يک چيلر جديد در هر شرايطي، يک سرمايه گذاري بيست و چند ساله است. تغييرات دائمي قوانين و مقررات استفاده از مبردها موجب مي‌شود تا استفاده از مبردي طبيعي مانند آب در چيلر جذبي گزينه‌اي بسيار قابل توجه به شمار آيد.

کاستن از ميزان توليد گازهاي گلخانه‌اي و آلاينده‌ها

ميزان توليد گازهاي گلخانه‌اي (مانند دي اکسيد کربن) که تأثير قابل توجهي در گرم شدن کره زمين دارند و آلاينده‌ها (مانند اکسيدهاي گوگرد، اکسيدهاي نيتروژن و ذرات معلق) توسط چيلر جذبي در مقايسه با چيلرهاي تراکمي بسيار کم‌تر است.
اما در چيلر تراکمي گاز ابتدا توسط کمپرسور، متراکم مي‌گردد. اين گاز سپس به کندانسور وارد شده توسط آب يا هواي محيط، خنک شده و به مايع تبديل مي‌گردد اين مايع با عبور از شير انبساط يا لوله موئين وارد خنک‌کننده (اواپراتور) مي‌شود که در فشار کم‌تری قرار دارداين کاهش فشار باعث تبخير مايع گرديده و در نتيجه مايع سردکننده با گرفتن حرارت نهان تبخير خود از محيط خنک‌کننده، باعث ايجاد برودت در موادي که با قسمت خنک‌کننده در ارتباط اند مي‌گردد. سپس گاز ناشي از تبخير، به کمپرسور منتقل مي‌شود.

با عبور بخار با سرعت در يک مسير هواي کندانسور مکيده مي‌شود. خلاء در کندانسور به علت تبديل بخار به آب و اختلاف حجم بين بخار و آب ايجاد مي‌گردد که اين سير که آغاز آن با کمپرسور است با مصرف بالاي انرژي صورت مي‌پذيرد و اشکالات فوق بر آن مرتب است.

چيلرهاي تراكمی

چيلر تراكمي از چهار قسمت اواپراتور، كمپرسور، كندانسور و شير انبساط تشكيل شده‌است.
مبرد در اواپراتور در حالت مايع اشباع يا نزديک به مايع اشباع در فشار و دماي پايين وارد اواپراتور مي‌گردد و با گرفتن گرما از آب (سيال ناقل) يا هوا به بخار در همان فشار پايين تبديل مي‌گردد. براي اينكه بخار ايجاد شده مجدداً به مايع اوليه برگردد (مايع اشباع به مايعي گفته مي‌شود كه تحت يک فشار معين به بخار تبديل مي‌گردد) مي‌بايست گرماي جذب شده از مبرد جدا شود.
محيط هايي كه در مجاورت دستگاه مي‌باشد هواي اتمسفر (كندانسور هوايي) يا هواي مرطوب ايجاد شده توسط برج خنک كننده مي‌باشد.
لذا گرماي جذب شده توسط مبرد مي‌بايست به محيط هاي مذكور منتقل گردد. اساس كار سيستم‌هاي ضربه‌اي يا تراكمي و جذبي ايجاد شرايطي است كه در آن شرايط امكان انتقال حرارت به محيط اطراف ايجاد شود.
در سيستم‌هاي ضربه‌اي مكمل كمپرسور فشار سيال، به اندازه‌اي كه دماي مبرد حداقل 15 الي 20 درجه سانتيگراد بالاتر از دماي خشک محيط افزايش می يابد.

كمپرسورهايي كه در چيلر تراكمي بكار برده مي‌شوند به پنج گروه تقسيم می گردند.
1- كمپرسورهاي رفت و برگشتي يا پيستوني (Reciprocating)
2- كمپرسورهاي پيچي (Screw)
3- كمپرسورهاي حلزوني (Scroll)
4- كمپرسورهاي چرخشي (Rotary)
5- كمپرسورهاي سانتريفيوژ

از نظر نحوه ارتباط محفظه كمپرسور و موتور الكتريكي نيز كمپرسورها به سه دسته تقسيم مي‌گردند.

1- كمپرسور هاي بسته (Hermetic)
2- كمپرسورهاي نيمه بسته (Semi Hermetic)
3- كمپرسورهاي باز (Open Type)

کنترل کننده‌هاي فشار در چيلر تراکمي

کنترل فشار بالا و پايين

اين وسيله جهت کنترل کردن فشار دستگاه مي‌باشد، دو لوله موئين در اين کنترل وجود دارد که لوله LP را به قسمت مکش کمپرسور متصل کرده و لوله HP را به قسمت فشار بالا.
در سيستم چيلر کمپرسور بايد با فشار مکش و دهش معيني کار کند. هرگاه از اين فشار کم‌تر يا بيش‌تر شود اين کنترل عمل کرده و دستگاه را خاموش مي‌کند. کنترل فشار بالا و پايين قابل تنظيم مي‌باشد.
در چيلر تراکمي با کندانسور آبي معمولاً فشار پايين را روي 30 psi و فشار بالا را روي psi 220 و با کندانسور هوايي فشار پايين را روي 40 و فشار بالا را روي 250 psi مي‌توان تنظيم کرد.
اگر کمپرسور بر اثر فشار بالا قطع شود بايد از سيستم رفع عيب شده و کليد ريست را فشار دهيم ولي اگر بر اثر فشار پايين قطع شود دوباره بر اثر افزايش گاز دستگاه روشن مي‌شود.

کنترل فشار روغن

اين وسيله جهت کنترل کردن مداوم فشار روغن کمپرسور مي‌باشد. اگر در کمپرسور فشار روغن نباشد باعث صدمه ديدن آن مي‌شود. کنترل روغن داراي دو لوله موئين مي‌باشد که يکي از آن‌ها به قسمت ساکشن (مکش) کمپرسور و ديگري به قسمت فشار روغن کمپرسور متصل مي‌شود. بين فشار مکش کمپرسور و فشار روغن بايد حداقل 10 psi فشار باشد در غير اين صورت کنترل روغن فرمان قطع مي‌دهد. هنگامي که کنترل روغن احساس کند که فشار زير 10 psi است يک هيتر در داخل کنترل روغن شروع به گرم شدن مي‌شود و پس از تقريباً 90 ثانيه حرارت هيتر باعث قطع شدن جريان شده و کمپرسور خاموش مي‌شود.

اصول کار چيلر تراکمي

چيلر تراکمي راهبري بسيار ساده‌تري دارند. به علت اينکه سيستم فشرده سازي گاز، الکتريکي است، لذا کنترل بيش‌تري مي‌توان روي فرايند داشت و مي‌توان در حالت پاره بار با تمهيداتي، راندمان را افزايش داد. در حالي که در چيلر جذبي در حالت نيمه بار، راندمان افت مي‌کند. راه اندازي چيلر جذبي زمان و هزينه بيش‌تري دارد. تنظيم مشعل به کمک آناليزورگاز، بسيار وقت گير و نيازمند فرد متخصص است و عدم تنظيم صحيح مشعل، باعث توليد گازهاي نسوخته، کاهش راندمان احتراق، ايجاد آلودگي و مصرف سوخت بيش‌تر مي شود. جهت تامين انرژي حرارتي چيلر هاي گازسوز، نيازمند گازکشي در سطح شهر و ساختمان هستيم که خطرات اين مسئله در هنگام وقوع حوادث طبيعي با توجه به قرارگيري کشور روي گسل هاي فعال، غير قابل تصور است. به دليل اينکه چيلر جذبي به کمک حرارت، توليد برودت مي‌کنند، لذا حجم بسيار بالايي از حرارت در داخل ماشين موجود است که براي ادامه کارکرد دستگاه بايد به طريقي از دستگاه خارج شود. به علت حجم بسيار بالاي اين حرارت، ناگزير به استفاده از سيستم آب خنک هستيم. براي تامين اين آب، از برج هاي خنک کن که بر مبناي سرمايش تبخيري کار مي‌کنند استفاده مي‌کنيم.

چيلرها: مزايا، معايب و پارامترهای موثر در انتخاب

از چيلرها براي تامين برودت مورد نياز در پروژه‌هاي بزرگ به عنوان يک گزينه ارزشمند و اقتصادي به راحتي نمي‌توان چشم پوشيد. چيلر تراکمي با استفاده از انرژي الکتريکي و چيلر جذبي با استفاده از انرژي حرارتي، توليد سرما مي‌کنند، لذا بسته به شرايط آب و هوايي، منطقه جغرافيايي، هزينه انرژي مصرفي، هزينه تامين آب و ... تنها استفاده از برخي از انواع چيلرها وجود خواهد داشت. کاربرد اصلي چيلر جذبي عموماً جهت بازيابي حرارت مازاد و پرت نيروگاه‌ها، کوره‌هاي القايي و ...، جهت پروژه‌هاي CCHP (توليد سرمايش،گرمايش و برق توامان) و يا استفاده از انرژهاي تجديد پذير مانند انرژي زمين گرمايي و خورشيد مي باشد و کم‌تر جهت راه اندازي اين چيلرها از انرژي حاصل از سوزاندن مستقيم گاز طبيعي استفاده مي‌گردد. با توجه به قيمت پايين‌تر گاز نسبت به برق و عدم شناخت صحيح مهندسين از کاربرد اصلي چيلر جذبي، استفاده از چيلرهاي گازسوز کشور توسعه يافته است که اين موضوع علاوه بر آلوده سازي هواي شهرها، سبب هدرروي و استفاده نامناسب از اين انرژي ارزشمند شده است.
چيلر تراکمي راهبري بسيار ساده‌تري دارند. به علت اينکه سيستم فشرده سازي گاز، الکتريکي است، لذا کنترل بيش‌تري مي‌توان روي فرايند داشت و مي‌توان در حالت پاره بار با تمهيداتي، راندمان را افزايش داد. در حالي که در چيلر جذبي در حالت نيمه بار، راندمان افت مي‌کند. راه اندازي چيلر جذبي زمان و هزينه بيش‌تري دارد. تنظيم مشعل به کمک آناليزورگاز، بسيار وقت گير و نيازمند فرد متخصص است و عدم تنظيم صحيح مشعل، باعث توليد گازهاي نسوخته، کاهش راندمان احتراق، ايجاد آلودگي و مصرف سوخت بيش‌تر مي‌شود. جهت تامين انرژي حرارتي چيلرهاي گازسوز، نيازمند گازکشي در سطح شهر و ساختمان هستيم که خطرات اين مسئله در هنگام وقوع حوادث طبيعي با توجه به قرارگيري کشور روي گسل هاي فعال، غير قابل تصور است. به دليل اينکه چيلر جذبي به کمک حرارت، توليد برودت مي کنند، لذا حجم بسيار بالايي از حرارت در داخل ماشين موجود است که براي ادامه کارکرد دستگاه بايد به طريقي از دستگاه خارج شود. به علت حجم بسيار بالاي اين حرارت، ناگزير به استفاده از سيستم آب خنک هستيم. براي تامين اين آب، از برج‌هاي خنک کن که بر مبناي سرمايش تبخيري کار مي‌کنند استفاده مي کنيم.

برای اطلاعات بیشتر در مورد چیلرها همراه ما باشید.

نظرات خود را بیان کنید

ارسال نظر