مینی چیلر که به آن چیلر آپارتمانی نیز گفته می شود یک چیلر کوچک و کم صدا است که ظرفیت آن کمتر از 10 تن تبرید است و در آپارتمان ها، ویلاها و ساختمان‌های مسکونی، اداری و تجاری که می خواهند دستگاهی مستقل برای تولید آب سرد داشته باشند مورد استفاده و بهره برداری قرار می گیرد.
مینی چیلرها که سیکل تبرید آن ها بر اساس ظرفیت دارای یک یا چند کمپرسور اسکرال و یک یا چند مدار است، معمولاً در تراس یا پشت بام ساختمان نصب و راه اندازی می شوند. این سیستم ها آب را پس از خنک شدن در اواپراتور به ساختمان منتقل می کنند. آب سرد شده پس از گردش در فن کویل، شرایط خنک کاری مورد نیاز هر فضای داخلی ساختمان را فراهم می کند.
در واقع اساس کار آن ها مانند چیلر‌هایی است که با خنک کردن آب موجود در اواپراتور و ارسال آن به فن کویل، خنک سازی ساختمان را فراهم می کنند. مینی چیلرها از نظر اندازه کوچک تر و ظرفیت خازنی کمتری نسبت به چیلرهای بزرگ تر دارند و معمولاً در هوای خنک (کندانسور هوای خنک) ساخته می شود و نیازی به برج خنک کننده و لوازم جانبی آن ندارند و در صورت نیاز به بیش از یک مینی چیلر می توان از چند مینی چیلر به صورت ترکیبی استفاده کرد.
عملکرد مینی چیلر
مینی چیلر ها معمولاً سیستم‌هایی مشابهی همانند تمامی چیلرهای تراکمی هستند که اساس کار آن ها سیکل تبرید تراکمی بخار می باشد. عملکرد آن ها به شرح زیر می باشد:
گاز مبرد توسط کمپرسور چیلر با هوا خنک می شود. سپس گاز متراکم شده با فشار و دمای بالا وارد کندانسور می شود و با آب یا هوا خنک می شود و به شکل مایع در می آید. این مایع مبرد با دور زدن شیر انبساط یا لوله مویین که فشار سیال را می شکند، دمای خود را از دست می دهد تا پس از ورود به کویل اواپراتور، آبگرمکن داخل اواپراتور را جذب کند.
به دلیل فشار کمتر اواپراتور نسبت به کندانسور، سیال مبرد تبخیر می شود. گرمای مورد نیاز برای تبخیر از طریق آبی که در سیستم تهویه مطبوع داخل اواپراتور در حال گردش است تامین می شود. در نتیجه آب سیستم تبرید در داخل اواپراتور خنک می شود و سپس توسط سیستم پمپ گردشی به کویل آب خنک در فن کویل ها و واحد هواساز منتقل می شود تا هوای خنک در محل مورد نظر ایجاد شود. پس از این فرآیند، گاز تبخیر با نیروی مکش به کمپرسور باز می گردد و چرخه ادامه می یابد.
آب در مدار خنک کننده ساختمان توسط اواپراتور یا مبدل حرارتی مینی چیلرها خنک می شود که در دو نوع شیلد تیوبی و صفحه ای موجود می باشند. اواپراتور شامل گاز مبرد و لوله‌های آب مدار تبرید است. در طول تبخیر مایع و دریافت گرما توسط گاز، آب سیستم خنک می شود. هنگام استفاده از مبدل حرارتی صفحه ای و استفاده از تعداد زیادی صفحه فلزی نازک، تبادل حرارت بالا بین سیالات سرد و گرم انجام می شود. سیالات سرد و گرم از دو جهت مخالف وارد مبدل می شوند. سپس سیالات به طور متناوب بین صفحات فلزی جریان می یابند.
کمپرسورها در مینی چیلرهای تراکمی از نوع اسکرال هستند. مینی چیلرها در ظرفیت‌های کم برای یک واحد مسکونی استفاده می شوند و نیروی محرکه آن ها از برق شهری یک و یا سه فاز تامین می شود. کندانسور هوایی در مینی چیلرها از تعدادی کویل مسی با فن‌های عمدتا آلومینیومی تشکیل شده است که عملیات خنک سازی توسط فن‌های بزرگ محوری انجام می شود.
برخی از مینی چیلرها که دارای پمپ حرارتی نیز هستند می توانند آب گرم مورد نیاز فن کویل را در زمستان تامین کنند. به طور کلی علاوه بر محاسبه پارامتر‌هایی مانند شرایط جغرافیایی (دمای محیط) و دمای تابستان، ارتفاع از سطح دریا، رطوبت نسبی هوا، نوع کاربری ساختمان (دمای طراحی داخلی)، نوع مصالح استفاده شده و اجرای ارتفاع ساختمان، زاویه با توجه به موقعیت ساختمان نسبت به تابش خورشید، تعداد طبقات و متراژ پی ساختمان، تعداد اتاق ها، تجهیزات الکتریکی کوچک و بزرگ داخلی و غیره، کارشناسان تاسیسات میزان آب سرد مورد نیاز و ضرایب اطمینان در عملکرد چیلر را به صورت زیر در نظر می گیرند.
به خوبی برای محاسبه ظرفیت چیلر مورد نیاز برای هر پروژه، که بر اساس محاسبه دقیق کل ظرفیت بار تجمعی است. اما برای محاسبه کل (فاز 1) چیلر مورد نیاز ساختمان‌های مسکونی و اداری در برخی شرایط اقلیمی (از جمله تهران) ظرفیت اسمی تقریباً 6 تن تبرید در هر 100 متر مربع را در نظر بگیرید.
استفاده از مینی چیلر علاوه بر مزایای فراوان، امکان استفاده از دو سیستم سرمایشی و گرمایشی در فصل پاییز و زمستان را برای خواسته‌های مختلف ساکنین ساختمان فراهم می کند. با نصب مینی چیلر در ساختمان‌های قدیمی که چیلر مرکزی از کار افتاده و یا بازده مطلوبی ندارد، نیازی به نصب و استفاده از سایر تجهیزات گران قیمت تهویه مطبوع نیست زیرا سیستم فن کویل و لوله‌های آن از قبل در ساختمان وجود دارد و برای تولید سیستم خنک کننده بهینه فقط باید یک دستگاه مینی چیلر نصب و راه اندازی نمایید.
ساختار و اجزای مینی چیلر
پانل‌ها و قاب پایه از فولاد گالوانیزه ساخته شده اند که با رنگ پودری پلی استر محافظت می شود تا از مقاومت کامل در برابر عوامل جوی اطمینان حاصل شود. در ساخت مینی چیلرها از چهار مؤلفه اصلی استفاده می شود که عبارت است از:
کمپرسور
با استفاده از کمپرسور در ساخت در دستگاه مینی چیلر می توان انرژی لازم برای حرکت مبرد در مسیر سیکل تبرید را تأمین کرد. انواع مختلفی از کمپرسورها وجود دارد که هر کدام دارای تکنولوژی‌های متفاوت هستند. کمپرسور مینی چیلرها معمولا از نوع اسکرال و در شرایط خاص از نوع پیستونی است. در واقع به دلیل ظرفیت پایینی که مینی چیلرها دارند، معمولاً از کمپرسور‌های نوع روتاری و اسکرال استفاده می شود. البته، در بعضی از پروژه‌های صنعتی با توجه به نیاز برودتی محدود، در صورت به کارگیری مینی چیلر، از کمپرسور‌های پیستونی نیز استفاده می شود و خروجی یونیت خارجی را می توان دقیقاً با توجه به انرژی مورد نیاز تنظیم کرد.
به طور کلی کمپرسور‌های اسکرال ساده ترین و کم استهلاک ترین ساختار را در بین انواع کمپرسورها دارند که باعث افزایش طول عمر سیستم می شوند. هر چه ظرفیت دستگاه افزایش یابد به جای استفاده از ۱ کمپرسور و در نتیجه ۱ مدار تبرید از ۲ کمپرسور و ۲ مدار تبرید استفاده می شود.
مزیتی که نوع ۲ مداره ایجاد می کند این است که علاوه بر کاهش مصرف برق (به علت این که با توجه به نیاز مصرف کننده، کمپرسور ها یکی یکی و به صورت مرحله ای شروع به کار می کنند) در صورت بروز خرابی در یکی از کمپرسورها یا مدارها، دستگاه با ۵۰ درصد توان به کار خود ادامه خواهد داد تا در زمان مناسب، ایراد مدار دیگر بر طرف شود که این امر ضریب اطمینان سیستم را نیز افزایش می دهد. مهم ترین قسمت از تجهیزات به کار رفته در یک مینی چیلر، کمپرسور آن است و همان طور که اشاره شد کمپرسور نوع اسکرال مزایایی چشمگیر در عملکرد دستگاه ایجاد می کند.
کندانسور
کندانسور در واقع نوعی مبدل حرارتی است که می تواند از نوع آب خنک (خنک شونده توسط آب) و هوا خنک (خنک شونده توسط فن) باشد و وظیفه آن در دستگاه مینی چیلر این است که گرمای بیش از حد مبرد را بگیرد تا سیکل کاری دستگاه ادامه یابد. کندانسور آب خنک در واقع از نوع پوسته و لوله است که برای خنک کاری به برج خنک کننده نیاز دارد و ما استفاده از نوع آب خنک را به علت مصرف آب، هزینه نگهداری بالا و مشکلات بهداشتی پیشنهاد نمی کنیم. در واقع کندانسور نوع آب خنک در ظرفیت‌های کم (زیر ۵۰ تن تبرید) اصلا توصیه نمی شود.
کندانسور مورد استفاده در سیستم‌های مینی چیلر معمولا از نوع کندانسور هوایی می باشد. کندانسور هوایی شامل کویل هوا خنک و فن محوری می باشد که گرمای بخار داغ خروجی از کمپرسور را به هوای محیط دفع می کند. بنابراین، باید حتماً مینی چیلر در فضای آزاد بیرون از ساختمان نصب شود. در کندانسور هوایی مینی چیلرها، می توان از دو نوع کویل هوا خنک استفاده کرد، که عبارت است از:
کویل فین و تیوب
ساختار این نوع کویل ها به گونه ای است که از تعدادی لوله مسی و فین آلومینیومی (جهت افزایش سطح انتقال حرارت) تشکیل شده است.
کویل میکرو کانال
این نوع کویل ها از نوع پیشرفته ای از کویل‌های کندانسور هستند و ساختاری مشابه کویل‌های فین و تیوب که شامل تعدادی کانال آلومینیومی بسیار کوچک و فین‌های آلومینیومی فشرده می باشند.
اواپراتور
اواپراتور که وظیفه آن کاهش دمای آب (تا حد مورد نیاز) می باشد، نوعی مبدل حرارتی با راندمان بالا است که آب سرد مورد نیاز فن کویل ها یا هر مصرف کننده دیگری، توسط آن ها تأمین می شود. به طوری که آب گرم ورودی به اواپراتور در اثر انتقال حرارت با مبرد سرد ورودی، خنک می شود. پوسته خارجی اواپراتور با فوم مخصوص عایق کاری می شود تا هم راندمان آن با کاهش اتلافات، افزایش یابد و هم از شکل گیری قطرات آب (ناشی از تقطیر بخار آب موجود در هوا بر سطح سرد) جلوگیری شود. عمدتاً از دو نوع مبدل می توان به عنوان اواپراتور استفاده کرد، که عبارت است از:
مبدل حرارتی پوسته و لوله
مبدل حرارتی پوسته و لوله یکی از رایج ترین انواع مبدل‌های حرارتی است که از تعدادی لوله درون پوسته ای استوانه ای تشکیل شده است. در اواپراتور پوسته و لوله از نوع جریان مبرد از درون لوله ها و جریان آب از درون پوسته (بیرون لوله ها) عبور می کند. گرما از طریق دیواره لوله ها، بین دو سیال منتقل شده و به این ترتیب دمای آب کاهش پیدا می کند.
مبدل حرارتی صفحه ای
در ساخت مبدل حرارتی صفحه ای از صفحات نازک فلزی جهت انتقال حرارت بین دو جریان سرد و گرم استفاده می شود. صفحاتی با سطوح صاف و یا موج دار که هم باعث ایجاد کانال‌هایی برای جریان‌های سیال شده و هم آن ها را از هم جدا می کنند. مزیت عمده اواپراتور با مبدل حرارتی صفحه ای این است که جریان‌های آب و مبرد را در معرض سطح بزرگ تری برای تبادل گرما قرار می دهد و از این امر می توان نتیجه گرفت که برای تولید حجم یکسانی از آب سرد، اندازه یک اواپراتور با مبدل حرارتی صفحه ای به مراتب کوچک تر از اندازه یک اواپراتور با مبدل حرارتی پوسته و لوله خواهد بود.
نکته: با توجه به اهمیت طراحی و ساخت مینی چیلرها در ابعاد‌های کوچک، استفاده از مبدل‌های حرارتی صفحه ای به عنوان اواپراتور، به خصوص در مینی چیلرهای کم ظرفیت، بیشتر مورد توجه تولید کننده ها قرار می گیرد.
شیر انبساط
برای کنترل و نتظیم دما و مقدار جریان مبرد ورودی به اواپراتور از شیر انبساط استفاده می شود که نقش اصلی را در تعیین دمای آب خروجی از اواپراتور ایفا می کند. همچنین به وسیله شیر انبساط، میزان سوپرهیت ایجاد شده در خروجی اواپراتور تنظیم شده تا از ورود مایع مبرد به کمپرسور جلوگیری شود. دو نوع اصلی شیر انبساط وجود دارد که بسته به ظرفیت و شرایط پروژه می توان از یکی از این انواع در ساخت مینی چیلر بهره برد.
شیر انبساط مکانیکی
در این نوع شیر انبساط با استفاده از یک حباب حسگر دما که در خروجی مبرد از اواپراتور نصب می شود، می توان میزان جریان مبرد عبوری را کنترل و تنظیم کرد. شیر‌های انبساط مکانیکی را با نام شیر انبساط ترموستاتیکی نیز می شناسند.
شیر انبساط الکترونیکی
نوع دیگری از شیر‌های انبساط وجود دارد در آن ها با اندازه گیری دما و فشار مبرد خروجی از اواپراتور، مسیر عبور جریان مبرد را با فرمان یک کنترلر الکترونیکی کم و زیاد می کنند. دقت کنترل جریان در شیر‌های انبساط الکترونیکی به مراتب بالاتر است.
تابلو برق
برای کنترل کارکرد صحیح دستگاه مینی چیلر از یک تابلو برق که تمام تجهیزات کنترل کننده برقی بر روی آن نصب می شود، استفاده می شود. در برخی کاربرد‌های خاص از سیستم PLC جهت کنترل کارکرد دستگاه استفاده می گردد.
مزایای استفاده از مینی چیلر
- طول عمر بالا به دلیل تعداد کم قطعات متحرک
- استفاده از آب به عنوان سیال خنک کننده
- سیستم گرمایش و سرمایش چهار فصل
- هزینه استثنایی برای هر واحد تهویه مطبوع
- حرکت بدون صدای باد به دلیل حذف کانال از سیستم
- استهلاک، لرزش و صدای کمتر
- امکان استفاده در فضا‌های باز مانند پشت بام و تراس
- قابلیت اطمینان بالا، توانایی ارائه تناژ کم و صرفه جویی در مصرق برق کم
- تعمیر و نگهداری آسان و هزینه‌های نگهداری بسیار کم
- قابل استفاده در مناطق خشک و گرمسیری
- بدون نیاز به کولینگ تاور
- مستقل بودن سیستم تهویه و تبرید
- سیستم بدون برفک، به دلیل استفاده از اواپراتور صفحه فولادی ضد زنگ
- جداسازی دمای اتاق ها از یک دیگر
- امکان داشتن مسافت طولانی لوله کشی
مقایسه قیمت مینی چیلر با سیستم داکت اسپلیت
به دلیل سوالات مکرر سازندگان واحد‌های مسکونی در خصوص مقایسه هزینه تهیه، اجرا و بهره برداری از سیستم داکت اسپلیت با مینی چیلر (به علاوه فن کویل) برای هر واحد مسکونی و با توجه به محاسبه، برآورد و تجربه فروش، کارشناسان شرکت مهتاب گستر برآورد و مقایسه صحیح این هزینه ها را به عوامل متعددی از جمله برند انتخابی، متراژ واحد، نحوه اجرای مکان و … بستگی دارد. اما در شرایط عادی قیمت مینی چیلر، نصب و اجرای آن (به اضافه فن کویل سقفی) حدود 40 درصد بیشتر از سیستم داکت اسپلیت برای همان واحد‌های مسکونی و برند ها برآورد می شود. از نظر هزینه‌های عملیاتی که عمدتاً شامل برق، تعمیر و نگهداری دوره ای می شود، تفاوت کمی بین یک مینی چیلر و یک داکت اسپلینت وجود دارد.
کاربرد مینی چیلر در صنعت
همان طور که گفته شد از مینی چیلرها معمولاً جهت تهویه مطبوع مجتمع‌های مسکونی، ویلا ها، ساختمان‌های اداری و تجاری استفاده و بهره برداری می شود اما از مینی چیلر می توان جهت کاربری‌های صنعتی نیز استفاده کرد. ظرفیت پایین، سهولت در جا به جایی، مصرف پایین برق و تولید سرما تا دمای‌‌های پایین گاهاً تا زیر صفر استفاده از آن ها را در صنایع به شدت گسترش داده است. از مینی چیلرها می توان در صنایع دارویی، تزریق پلاستیک، شیمیایی، لیزر برش، غذایی، عصاره‌گیری، بهداشتی و … جهت سرمایش‌‌های فرآیندی، خنک کاری تجهیزات و قالب ها و کاربری‌های متنوع دیگر استفاده کرد. در واقع باید گفت مینی چیلر ها نسبت به سایر سیستم‌های سرمایشی انبساط مستقیم بیشتر دوست‌دار محیط زیست هستند و کاربرد‌های فراوانی در تمامی صنایع دارند.
مصرف برق در مینی چیلر ها چگونه است؟
بسته به ظرفیت برودتی، نوع کمپرسور، تعداد فن، سه فاز یا تک فاز بودن در مینی چیلر ها، مصرف برق متفاوت خواهد بود. به دلیل ضریب عملکرد بالای کمپرسور‌های نوع اسکرال که از آن ها در ساخت مینی چیلر ها استفاده می شود مصرف برق و جریان نامی که چیلر مصرف می کند، بسیار کم می باشد. استفاده از مخزن ذخیره آب سرد، می تواند تعداد روشن و خاموش شدن کمپرسور را کاهش دهد و در نتیجه مصرف برق و جریان مصرفی تا حد قابل توجهی کاهش داده. همچنین استفاده از کنترل کننده سرعت برای کنترل فن کندانسور تأثیر به سزایی در مصرف برق فن ها دارد.
سایر راهکار‌های متنوع و متعدد برای کاهش مصرف برق و جریان مصرفی مینی چیلر هم چون استفاده از کمپرسور مجهز به اینورتر، استفاده از درایو اینورتر فن و … وجود دارد که به دلیل افزایش غیر موجه قیمت مینی چیلر به خاطر استفاده از این قطعات و تجهیزات تولید کننده ها و خریداران اقبال کمتری برای استفاده از آن ها نشان می دهند.
نصب مینی چیلر
برای نصب و جانمایی مینی چیلر ها می توان از تراس یا پشت بام کمک گرفت. در هنگام نصب و جانمایی مینی چیلر ها حتما باید به میزان صدا و لرزش دستگاه و امکان دسترسی به آن برای مواقع سرویس و تعمیرات توجه کرد. همچنین مینی چیلر ها باید در محلی نصب و راه اندازی شوند که گردش هوا بر روی کویل کندانسور به سهولت انجام شود. وجود کفشوی در اطراف مینی چیلر جهت تخلیه آب اواپراتور در فصل سرما و یا مواقع سرویس و تعمیرات از مواردی است که باید حتما در هنگام جانمایی و نصب مینی چیلر به آن توجه گردد. بهتر است مینی چیلر در محلی نصب و راه اندازی شود که در معرض مستقیم تابش نور خورشید نباشد.
مشخصات مینی چیلر شرکت مهتاب گستر
مینی چیلر شرکت مهتاب گستر دارای مخزن اواپراتور مسی با راندمان بالا همراه با لوله‌های مسی با راندمان بالا و همچنین عایق فلکس الکتریکی هوا با ابعاد متناسب با شرایط دستگاه می باشد. تمامی تجهیزات پنل شامل کلید‌های اتوماتیک، کنتاکتور، تایمر، ترموستات دیجیتال و … از کیفیت بالایی برخوردار هستند. کلیه خطوط مایع اعم از شیر برقی، شیشه مرئی مایع، سیسمیک، شیر انبساط و فیلتر مطابق با درخواست مشتری از برند‌های معتبر اروپایی می باشد.
پانل فوق روی یک شاسی سفت نصب شده است و نیازی به فونداسیون ندارد. کلیه قطعات مکانیکی دارای یک سال گارانتی می باشد. این دستگاه دارای سیستم کنترل فشار بالا و پایین و سیستم جلوگیری از یخ زدگی می باشد. ترموستات دیجیتال قابل برنامه ریزی با نشانگر دما با دستگاه انبساط و پمپ دایره ای و کلیه تجهیزات روی شاسی صلب با ابعاد دستگاه ویبره مناسب طراحی و ساخته شده است.
