مقایسه چیلرهای جذبی و تراکمی و بیان تفاوت ها

تامین سرمایش مورد نیاز ساختمانها در فصل تابستان بخصوص در ساختمانهای بزرگ و واحدهای صنعتی و نیمه صنعتی که نیاز به هوای خنک در آنها بیشتر به چشم می خورد از مهمترین دغدغه نسل امروز می باشد، استفاده از چیلرها راه حلی کاملا مهندسی و تخصصی در میان مهندسین مشاور و صاحبان ساختمانهای مسکونی – اداری – تجاری و صنعتی می باشد که گروه صنعتی مهتاب گستر خود را موظف به ارایه مطالب ارزشمند علمی در باب چیلر و تشریح نحوه عملکرد آن می داند از همین رو در این مقاله برای شما مطالبی جامع در باب چیلر و انواع آن و تشریح کامل عملکرد هریک از قطعات و … گردآوری نموده ایم که امیدواریم جهت استفاده شما مفید واقع شود.

بخش اول : تعریف چیلر

بهتر است ابتدا بدانید چیلر چیست و به چه منظور از آن استفاده می گردد؟

چیلر(chiller) یا همان سردکن وسیله ای است که با زدودن حرارت از مایعات به دو روش سیکل تبرید تراکم بخار و یا جذبی، مایع خنک جهت سرد کردن هوا و یا دستگاه هایی مانند فن کویل ، ماشین آلات صنعتی و … را فراهم می کند. حرارت گرفته شده از مایع در دیگر فرآیندهای صنعتی که نیازمند حرارت هستند به کار برده می شود. باید بگوییم که از چیلر بعنوان ابزار تهویه مطبوع و خنک کننده فضا در صنایع گوناگون همچون صنایع تزریق پلاستیک، داروسازی، صنعت غذایی، صنایع شیمیایی، واحدهای مسکونی بزرگ و …استفاده می شود. چیلرها به دو نوع چیلر تراکمی و چیلر جذبی تقسیم می گردند که در ذیل مفصلا به تشریح کامل هریک می پردازیم.

بخش دوم : آشنایی با سیکل تبرید و ماده مبرد درون چیلر

سیکل تبرید (سردسازی) به فرایندی اطلاق می گردد که در طی آن گرما توسط یک مبرد از یک محیط یا فضا یا ماده زوده می شود و به محیط دیگر منتقل می گردد. در فرآیند تبرید گرما محیط هدف توسط اواپراتور جذب و از طریق کندانسور دفع می گردد. سیکل تبرید در چیلرهای تراکمی و چیلرهای جذبی متفاوت خواهد بود. ماده مبرد در چیلرهای جذبی بصورت مایع و در چیلر تراکمی بصورت گاز خواهد بود.

نحوه تبرید چیلر جذبی :

سکیل تبرید چیلر جذبی متشکل از محفظه ابزور بر، اواپراتور، ژنراتور، کندانسور، پمپ اواپراتور، پمپ ابزوربر، انژکتورمی باشد. چرخه تبرید چیلر جذبی با ورود مبرد به درون محفظه کم فشار اواپراتور آغاز می گردد. مبرد که همان آب مقطر می باشد توسط انژکتور بر روی لوله مسی(کویل) که حاوی آب داغ یا آب گرم یا بخار می باشد،افشانده می شود. و بدین صورت دمای آب مقطر افزایش یافته و تبدیل به بخار می گردد در این مرحله باید رطوبت مبرد بخار شده را از محفظه اواپراتور جذب و خالی نماییم تا دایم فشار محفظه اواپراتور پایین باشد، این عمل توسط ابزوربر صورت می گیرد. درون لوله های ابزوربر آب جریان دارد و بخار آب مقطر در ارتباط با لوله های قسمت ابزوربر گرفته می شود و بعد محلول لیتیوم برومید که نوعی نمک است توسط انژکتور بر بخار آب ترزیق می گردد و بصورت محلول در می آید و توسط پمپ ابزوربر به سوی ژنراتور(مولد حرارتی) هدایت می گردد و در آنجا محلول لیتیوم برومید از آب مقط جداسازی می گردد و به سمت ابزوربر و آب مقطر دوباره وارد اواپراترو می گردد و این چرخه بارها تکرار می گردد تا سرمایش لازم صورت پذیرد. چيلرهای جذبی بصورت بسته شامل دو قسمت فشار بالا ژنراتور و کندانسور و فشار پائين ابزوربر و اواپراتور مي باشد.  در چیلر جذبی براي توليد برودت از گرما استفاده مي گردکه براساس جذب حرارت و تبخير مبرد و جذب بخار مبرد توسط ماده جاذب، سيكل برودتي برقرار مي شود.

نحوه تبرید چیلر تراکمی :

سیکل تبرید چیلرهای تراکمی شامل چهار بخش کمپرسور، کندانسور، شیر انبساطی و اواپراتور می باشد. گاز مبرد توسط کمپرسور متراکم شده و فشارش افزایش می یابد و وارد کندانسور شده در آنجا توسط آب یا هوای محیط کندانس می شود و به مایع تبدیل می گردد. مایع مذکور با عبور از لوله های مویین به ناگاه دچار افت فشار می گردد و در داخل اواپراتور با گرفتن حرارت نهان تبخیر خود از از محیط اواپراتور موجب خنک سازی می شود و خود تبدیل به بخار شده به سمت کمپرسور بازگشت داده می شود.

ماده مبرد درون چیلر تراکمی :

مبردهای مورد استفاده در چیلر و سایر تجهیزات برودتی به لحاظ استاندارد بودن باید از نظر معیار تخریب لایه اوزون و معیار گرمایش زمین مورد بررسی قرار گیرند.

ODP

در حقیقت این مولفه نمایانگر میزان تخریب لایه اوزون نسبت به ماده CFC11 توسط یک مبرد می باشد که بین 0تا1است.هرچه به عدد 1 نزدیکتر باشد برای لایه اوزون بسیار خطرناک می باشد.CFC11  یک مبرد خطرناک به حساب می آید که او دی پی آن 1 است.

GWP

این مولفه نیز بیانگر میزان توانایی هر مبرد در تولید گرما در اتمسفر می باشد که نسبت به دی اکسید کربن سنجیده می شود. این مولفه در بازه زمانی طولانی و چندساله برآورد می گردد.

انواع مبرد:

مبردهای هوا، آب، آمونیاک، دی اکسید کربن و هیدروکربن دو مبرد طبیعی هستند و مبردهای همچون  کلروفلوئورو کربن(CFC)، هیدروکلروفلوروکربن(HCFC)، هیدروفلوئوروکربن(HFC) در رده مبردهای صنعتی هستند. رایجترین انواع مبرد در صنایع در حال حاضرR134a (HFC)، R-407C (HFC)، R-410A (HFC) ، R-22 (HCFC)، R-404A (HFC) می باشند.

بخش سوم : بررسی انوع چیلرهای جذبی و چیلر تراکمی

مزایا و معایب چیلرهای جذبی و تراکمی

در این قسمت از مقاله تنها به بررسی آن دسته از چیلرها می پردازیم که در سایت ذکر نشده است. شما عزیزان با مراجعه به محصولات می توانید اطلاعات لازم در ارتباط با چیلر جذبی یا چیلر تراکمی را مطالعه و دریافت نمایید.

معرفی انواع چیلر جذبی :

بنابه مزیتهای بیشماری که بطور مفصل در سایت ذکر شده است چیلرهای جذبی نیز امروزه جایگاه ویژه در نزد بسیاری از کارفرمایان و مهندسین املاک و صنایع دارد. چیلرهای جذبی بر مبنای منبع حرارتی و چرخه تبرید به 5 نوع زیر تقسیم می گردد.

  1. چیلر آب گرم ضدکریستال
  2. چیلر بخار تک اثره (Single Effect)
  3. چیلر بخار دو اثره (Double Effect)
  4. چیلر بخار سه اثره (Triple effect)
  5. چیلر شعله مستقیم (Direct Fired)

چیلر آب گرم ضد کریستال :

چیلر آب گرم ضد کریستال بهترین وسیله برودتی مورد استفاده در ساختمانهای اداری و مسکونی با زیربناهای متوسط تا زیاد می باشد و تقریبا بدون دردسر و دارای عملکردس ساده است در این چیلر از لیتیوم برومید با غلظت 58%استفاده می گردد و تغییرات بار یا تغییر دمایی آب موجب بروز پدیده ی کریستال در چرخه تبرید نمی گردد. برخی از مزایا این نوع چیلرها عبارتند از :

  1. مشکل کریستالیزاسون در این چیلر رخ نمی دهد.
  2. در این چیلر چنانچه برق بطور ناگهانی شود مشکلی برای دستگاه پیش نمی آید و دیگر نیازمند تجهیزات جانبی ذخیره برق اعم از ژنراتور برق اضطراری نمی باشد.
  3. در مسیر اتصال به برج خنک کننده نیازی به استفاده از شیر سه راهه موتور نیست. چرا چیلر ضدکریستال به دمای آب برج حساسیت ندارد.
  4. استفاده از آب گرم درون دیگ آبگرم درون موتورخانه و عدم نیاز به تاسیسات گران قیمت بخار
  5. نگهداری آن و استفاده از بسیار ساده می باشد.
  6. دارای بیشترین میزان تولید سرمایش با اطمینان کامل و بدون دردسر
  7. کاملا اقتصادی و مقرون به صرفه

مزایای چیلر جذبی بخار تک اثره :

  1. با فشار بخار 1atmgکار می کنند و این نوع چیلرها از بخار فشار پایین استفاده می کنند.
  2. دارای راندمانی حرارتی مناسب
  3. دارای سیستمpurge  از نوع Ejector با راندمان بالا
  4. قابلیت نصب شیر کنترل بر روی کندانس و حذف تله بخار
  5. دارای سیستم کنترل PLC
  6. دارای تجهیزات جانبی اعم از سیستم هوشمند رفع کریستال بصورت اتوماتیک و سیستم استند بای کاهش بار

مزایای چیلر جذبی بخار دو اثره :

چیلرجذبی دو اثره دارای دو مبدل حرارتی و دو ژنراتور دارد و ضریب کارایی(COP)آن بین1/2-1/5می باشد و برای مبنای نحوه قرارگیری و نصب مبدل حرارتی و ژنراتور به 4 گروه زیر تقسیم میشوند:

  1. چیلر جذبی دو اثره با جریان سری
  2. چیلرجذبی دو اثره با جریان موازی
  3. چیلر جذبی دو اثره با جریان موازی معکوس

مهمترین مزیتهای چیلرجذبی دو اثره به شرح زیر است:

  • استفاده از کمترین میزان سوخت
  • نیازمند برج خنک کننده و پمپ سیرکولاسیون کوچک
  • دارای سیستم پرچ پرقدرت
  • فاقد لرزس و صدا
  • قابلیت تبرید تا 1400تن تبرید
  • مجهز به سیستم کنترل هوشمندPLC بصورت اتوماتیک
  • عدم نیاز به شیر سه راهه در مسیر برج خنک کننده
  • با غلظت پایین از محلول لیتیوم برومید فعالیت می کند.
  • از آب گرم درون دیگ آبگرم داخل ساختمان فعالیت می کند
  • عدم نیاز به تجهیزات پرهزینه بخار

آشنایی بیشتر با چیلر تراکمی

آشنایی با انواع چیلر تراکمی

اطلاعات لازم در ارتباط با چیلر تراکمی در سایت آورده شده دراینجا به شما اطلاعات کافی در ارتباط با اجزا اصلی چیلر تراکمی ارایه خواهیم داد. چیلرهای تراکمی سیکل را تبرید را بر اساس تراکم مبرد به بخار انجام خواهند داد. و بر مبنای نوع کندانسور مورد استفاده به دو دسته چیلر آب خنک و چیلر هواخنک تقسیم می گردند.

کمپرسور چیلر تراکمی :

کمپرسورها براساس نوع عملکرد به 4 دسته رفت و برگشتی، اسکرال، اسکرو و سانتریفیوژ تقسیم یم گردند. کمپرسور رفت و برگشت به دلایلی همچون آشنایی کامل تعمیرکاران و مشتریان با آن، قابل استفاده در ظرفیتهای بالا و به دلیل تنوع در مدل و… بیشتر در چیلرها استفاده می شوند. چیلرهای رفت و برگشتی خود به سه دسته تقسیم می گردند که در ذیل به آنها اشاره می کنیم.

کمپرسور باز (open Type)

در چیلرهای تراکمی با کمپرسور باز در حقیقت الکتروموتور و کمپرسور توسط کوپلینگ یا تسمه به یکدیگر متصل شده اند و در ظرفیتهای بالا مورد استفاده می باشند.

كمپرسورهای بسته (Hermetic Type)

در چیلرهای با کمپرسور هرمتیک، الكتروموتور و كمپرسور داخل یـك محفظـه بـسته تعبیـه شـده انـد و کاملا مهر و موم می باشد

و امكان تعمیر یا تعویض قطعات وجود ندارد، این كمپرسورها معمولا درچیلرها با ظرفیتهـای پـایین استفاده می شوند.مهمترین مزیت آنها جای گیری کم، نگهداری آسان و صدا و لرزش کم می باشد.

كمپرســورهای نیمــه بــسته (Semi Hermetic Type)

الكتروموتــور و كمپرســورداخل یــك محفظــه

قراردارند لیكن امكان بازكردن و تعمیر الكتروموتـور و اجـزاء كمپرسـور (روتـور، اسـتاتور، سرسـیلندر، سـیلندر، سوپاپها، میل لنگ ، پیستونها و…) براحتی وجود دارد.

کندانسور چیلر تراکمی :

کندانسور که محل کندانس نمودن ماده مبرد می باشد با توجه به نوع مبرد خنک کننده به سه دسته تقسیم می گردند:

  • کندانسور هوایی
  • کندانسور خنک شونده با آب
  • کندانسور تبخیری

کندانسور هوایی (هواخنک):

در کندانسور هواخنک، از هوا بعنوان وسیله خنک کننده و تقطیر استفاده می شود و خود به دو دسته کندانسور هوایی جریان طبیعی و جریان اجباری تقسیم می گردد.

کندانسور آبی (آب خنک):

در کندانسور آب خنک از آب بعنوان عامل خنک کننده و کندانس شونده استفاده می شود و بر اساس نحوه جریان مبرد و سیال به سه نوع کندانسور آبی دو لوله(دبل لوله)، پوسته و کویل(شل & کویل) و پوسته – لوله( شل&تیوب) تقسیم می گردند. در نوع اول آب درون لوله های درونی و ماده مبرد درون لوله بیرونی جریان دارند. در نوع دوم آب در کویلها و مبرد در داخل پوسته قرار دارد. در نوع سوم آب از داخل تعدادی لوله و مبرد از داخل پوسته عبور می کند.

کندانسور تبخیری :

در این نوع کندانسورها از آب و هوا بصورت ترکیبی جهت کندانس استفاده می شود.

شیر انبساط (expansion valve)  :

شیرانبساط یا همان لوله های مویین در حقیت کنترل کننده و تنظیم کننده میزان مبرد در حال عبور به سمت اواپراترو می باشد که در هر دو چیلر(تراکمی ، جذبی) که از سیکل تبرید مبرد استفاده می کنند وجود دارد. شیر انبساط مرز بین فشار بالا و فشار پایین به شمار می رود ودر ناحیه خط مایع مبرد قرار دارد.

شیر انبساطی از طریق ایجاد پدیده اختناق( انبساط ژول- تامسون، اثرژول –کلوین، اثر کلوین –ژول) موجب افت فشار مبرد و نتیجتا کاهش دمای آن می گردد. در حقیقت شیر انبساط در داخل چیلر این دو هدف را دنبال می کند :

  1. کنترل مقدار مبرد ورودی به اواپراتور
  2. حفظ اختلاف فشار مابین کندانسور و اواپراتور

این قطعه در چیلر بطور مستقیم بر دمای تبخیر اثر نمی گذارد بلکه میزان سوپر هیت را تنظیم می کند.

انواع شیر انبساط درون چیلر تراکمی :

بر اساس ساختمان دستگاه چیلر ، نحوه کنترل دبی مبرد و نوع اواپراترو  شیرهای کنترل مبرد به انواع زیر تقسیم می شوند:

  1. شیر انبساط حرارتی  (Thermal Expansion valve)
  2. شیر دستی  (Manual valve)
  3. لوله موئین  (Capillary tube)
  4. شیر اتوماتیک  (Automatic valve)
  5. شیر انبساط الکترونیکی  (Electronic Expansion valve)
  6. شیر شناور فشار پایین  (Low-pressure float valve)
  7. شیر شناور فشار بالا  (Low-pressure float valve)

که در سیستم تهویه مطبوع دارای سیکل تبریدی بیشتر از شیر انبساطی حرارتی(مکانیکی) و شیر انبساطی الکترونیکی استفاده می گردد. اجزای شرانبساطی حرارتی عبارتند از دیافراگم، خط عبور مبرد، بدنه شیر، فنر تنظیم فشار استاتیک سوپرهیت، حباب حسگر و در یچه اتصال متعادل کننده خارجی.

فشارهای وارد شونده به دیافراگم اعم از فشار فنررو به بالا، فشار اواپراتور روبه بالا و فشار حباب حسگر روبه پایین می باشند که تقابل آنها موجب تنظیم مایع مبرد عبوری به اواپراتور می گردد. فشار فنر توسط شرکت تولید کننده از قبل تنظیم می گردد. حباب حسگر دما در خروجی اواپراتور نصب می شود.

سنسور حبابی شکل به وسیله یک لوله موئین (capillary tube) به قسمت بالایی دیافراگم اکسپنشن ولو متصل می شود. در کویل های انبساط مستقیم (Dx) به سبب افت فشار ایجاد شده ی بسیار زیاد در مبرد پس از عبور از شیر توزیع و لوله ها و قبل از ورود به کویل معمولاً بهمراه شیر انبساط از متعادل کننده خارجی نیزاستفاده می شود.در حالت کلی دو نوع متعادل کننده شیر انبساطی حرارتی وجود دارد:

  1. متعادل کننده خارجی  (External equalizer)
  2. متعادل کننده داخلی  (Internal equalizer)

در سیستم هایی که از شیر تقسیم یا توزیع استفاده می شود می بایست حتماً از متعادل کننده خارجی استفاده گردد و از متعادل کننده های داخلی در خروجی اکسپنشن ولو که شیر تقسیم وجود ندارد استفاده می گردد. با گذشت زمان و پیشرفت تکنولوژی  و دانش از شیر انبساطی الکترونیکی استفاده میکنند که بصورت دقیق میزان مبرد ورودی را تنظیم می کند و قیمت آن بالاتر می باشد. شیرهای انبساطی الکترونیکی در حال حاضر در سه تیپ و مدل تولید می شوند:

  1. شیر انبساط الکترونیکی مجهز به موتور پله ای  (Stepper motor)
  2. شیر انبساط الکترونیکی پالسی  (Pulse-Width-Modulated )
  3. شیر انبساط الکترونیکی آنالوگ  (Analog Valves)

شیر انبساطی الکترونیکی موتور پله ای دارای عملکرد مناسب نسبت به دو نوع دیگر و دقت بسیار بالایی است و در انواع چیلرهای تراکمی کاربرد فراوان دارد.

در شیرهای انبساطی پالسی از مکانیزم صفر و یک و فاکتور زمان جهت کنترل مقدار مبرد عبوری استفاده می گردد. از شیرهای انبساط الکترونیکی در اواپراتورهای صفحه ای (BPHE) استفاده نمی شود چراکه ارتعاشات ذکر شده باعث ایجاد تنش و کاهش عمر مبدل های حرارتی صفحه ای (اواپراتور صفحه ای) می شود.

در ارتباط با شیرهای انبساطی الکترونیکی آنالوگی همینقدر بگوییم که نسبت به دو نوع دیگر دارای ضعیف ترین عملکرد هستند.

اواپراتور :

اواپراتور نیز همانند کندانسور نوعی مبدل حرارتی به شمار می رود که در چیلرها سرمای مبرد خنک سازی شده را جذب و به محیط بیرون منتقل می کند و انواع اواپراتور چیلر عبارتند از :

  • اواپراتور انبساط مستقیم چیلر
  • اواپراتور سیلابی چیلر
  • اواپراتور صفحه ای چیلر
  • اواپراتور پوسته-لوله چیلر
  • اواپراتور پوسته- کویل چیلر

در داخل اواپراتور انبساط مستقیم که در چیلرهای تراکمی با ظریت پایین استفاده می شود در حقیقت آب خارج از لوله ها جاری می شود و سطح تماس زیادی دارد و به تبع آن میزان آلودگی و رسوب آن بالاست.

اواپراتور سیلابی در چیلرهای بزرگ مورد استفاده می باشد و ماده مبرد از قسمت پایین وارد محفظه می شود و آب نیز در داخل لوله ها جریان می یابد. میزان آلودگی آب در این سیستم پایین است اما میزان مبرد بیشتری استفاده می گردد.

محصول مرتبط : برج خنک کننده چیلر