چیلر آب خنک چیست و کاربردهای آن کدام است؟
چیلر آب خنک نوعی چیلر تراکمی است که از آب به عنوان سیال خنک کننده در کندانسور استفاده می‌کند و سرمایش مورد نیاز را با استفاده از یک سیستم تبرید تراکمی بخار یا جذبی تامین می‌کند. این دستگاه معمولاً برای تامین آب سرد مورد نیاز سیستم‌های تهویه مطبوع، صنایع، فرآیندها و دیگر کاربردهای خنک سازی در صنایع، مورد استفاده قرار می‌گیرد. چیلر آب خنک از چهار قسمت اصلی و چندین قطعه کنترلی و حفاظتی تشکیل شده است؛ قطعات اصلی که در همه چیلرهای تراکمی یکسان هستند و عبارتند از: کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و شیر انبساط.
دلیل اینکه به این نوع از چیلر تراکمی، آب خنک گفته می شود نوع کندانسور آن است؛ زیرا کندانسور از نوع آبی بوده و مبرد داغ از طریق تبادل حرارت با آب در حال جریان تقطیر و سرد می‌شود. آب و برق مصرفی این دستگاه به عوامل مختلفی مانند ظرفیت برودتی، نوع کمپرسور، دمای هوا، دمای آب و شرایط کار بستگی دارد. به عنوان یک مثال سیستم آب خنک با ظرفیت 100 تن (350 کیلو وات) با کمپرسور اسکرو، در شرایط استاندارد حدود 60 کیلو وات برق مصرف می‌کند و حدود 10 لیتر در ثانیه آب خنک به کندانسور و حدود 6 لیتر در ثانیه آب سرد در اواپراتور نیاز دارد. البته این مقادیر به صورت تخمینی بوده و ممکن است با توجه به نوع طراحی و مشخصات فنی هر تولید کننده، مصرف برق و آب این نوع چیلرها متفاوت باشد.
مزایا و تفاوت چیلر آب خنک و هوا خنک
اگر چیلرهای آب خنک مطابق قوانین و دستورات لازم، نصب و مورد استفاده قرار بگیرند، دارای مزایا و فواید بسیاری هستند. تفاوت سیستم‌های آب خنک و هوا خنک را می‌توان از چند جنبه بررسی کرد. برخی از این جنبه‌ها عبارتند از:
- ساختار
تفاوت اصلی چیلر آب خنک و هوا خنک در قطعه کندانسور است. در چیلر آب خنک، کندانسور از نوع آب خنک است و مبرد با تبادل حرارت با آب تقطیر می‌شود. در چیلر هوا خنک، کندانسور از نوع هوایی است و مبرد از طریق تبادل حرارت با هوای محیط، تقطیر می‌شود.
- ظرفیت برودتی و ابعاد دستگاه
بر اساس ظرفیت بردوتی، چیلر هوا خنک دارای ابعاد و اندازه بزرگ‌تری نسبت به چیلر آب خنک است. دلیل این تفاوت در سطح تبادل حرارت کندانسور است. کندانسور هوایی نیاز به سطح تبادل بالاتری نسبت به کندانسور آبی دارد. همچنین کمپرسور و تابلو برق چیلر هوا خنک نیز بزرگ‌تر از چیلر آب خنک است.
- مصرف برق
چیلر هوا خنک دارای مصرف برق بالاتری نسبت به چیلر آب خنک است. دلایل این تفاوت عبارتست از: کمپرسور بزرگ‌تر، فشار کاری بالاتر و وجود فن در کندانسور.
- مصرف آب
دستگاه آب خنک دارای مصرف آب بالاتری نسبت به دستگاه هوا خنک است. دلیل این تفاوت در نحوه خنک شدن کندانسور است. در این دستگاه، سیستم آب را از کندانسور گرفته و با عبور از برج خنک کننده دوباره به کندانسور بازمی‌گرداند. در این فرآیند مقداری از آب به دلیل تبخیر و زیرآب، کاهش پیدا می‌کند و نیاز به جبران دارد. از طرفی فقط در زمان راه‌اندازی اولیه مقدار کمی آب به همراه ضد یخ داخل اپراتور جریان دارد و دیگر نیازی به آب نخواهد بود.
- نگهداری
نگهداری چیلر هوا خنک ساده‌تر از نگهداری چیلر آب خنک است. دلیل این تفاوت در تعداد قطعات و پارامترهای قابل کنترل است. چیلر هوایی دارای قطعات کم‌تر و پارامترهای ساده‌تر است. چیلر آبی دارای قطعات بیشتر و پارامترهای پیچیده‌تر است.
- عمر طولانی‌تر
چیلرهای آبی معمولاً نیاز به تعمیرات کمتری نسبت به چیلرهای هوایی دارند. آنها در معرض عوامل بیرونی مانند باران، برف، یخ و گرما قرار نمی‌گیرند. بنابراین شرایط جوی بر آنها تاثیر بسیار کمتری دارد.
- عملکرد آرام
در حالی که دستگاه‌های هوا خنک دارای لوله‌ها و دریچه‌هایی هستند که صدا تولید می‌کنند، سیستم‌های آب خنک دارای عملکرد با صدای بسیار کم هستند. جریان آب در این سیستم باعث ایجاد صدای انبساط و انقباض در چیلرهای هوا خنک نمی‌شود. عملکرد آرام به خصوص در محیط‌هایی مانند بیمارستان‌ها و مدارس که صدا ممکن است باعث مزاحمت شود، مهم است.
- مصرف کم انرژی
میزان مصرف انرژی در چيلرهای آبی 10 تا 100 برابر بهتر از چيلرهای هوایی است. این بدان معناست که چيلرهای آب خنك، حرارت را با کارآمدی بالاتر منتقل می‌کنند. در نتیجه برای شرکت‌ها و کارخانجات از لحاظ صرفه جویی در هزینه‌های انرژی، گزینه مناسبی هستند.
- عدم نیاز به فضای باز
چيلرهای هوایی باید در فضای باز و با دسترسي به هوای تازه قرار داده شوند. نوع آب خنک در داخل ساختمان قرار مي‌گيرد كه اين براي شركت‌هايي كه دسترسي به فضاي كافي در فضاي باز را ندارند، مناسب است.
- امنيت
دستگاه آب خنك به جای مواد شیمیایی و سمی از آب به عنوان يك سيال سرد كننده استفاده مي‌كند. این امر باعث می‌شود تا برای افرادی که با آنها تماس دارند، امن‌تر باشد.
- قیمت
قیمت دستگاه هوا خنک کم‌تر از آب خنک است. دلیل این تفاوت در هزینه تولید و نصب است. چیلر هوا خنک نیاز به برج خنک کننده و پمپ ندارد و فضای کمتری را اشغال می‌کند. چیلر آب خنک نیاز به برج خنک کننده و پمپ دارد و فضای بیشتری را اشغال می‌کند.
کاربرد چیلر تراکمی آب خنک
به طور کلی سیستم آب خنک در صنایعی که نیاز به سرمایش مداوم و با دمای پایین دارند، به کار می‌رود. این نوع چیلرها قابل استفاده در ساختمان‌های مسکونی و تجاری هستند. همچنین به جهت کاهش دمای تجهیزات و دستگاه‌های صنعتی در صنایع مختلف نظیر صنایع غذایی، دارویی، شیشه و پلاستیک سازی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
طرز کار چیلر آب خنک چگونه است؟
طرز کار چیلر تراکمی آب خنک به این صورت است که مبرد به شکل بخار داغ با فشار بالا از کمپرسور خارج می‌شود و وارد کندانسور می‌شود. در کندانسور حرارت گاز مبرد به آب درون کویل کندانسور انتقال می یابد. مایع مبرد با فشار بالا و دمای پایین از کندانسور خارج می‌شود و از طریق شیر انبساط، فشار و دمای آن کاهش می‌یابد.
مبرد به شکل دو فازی (مخلوط مایع وگاز) وارد اپراتور می‌شود و با جذب حرارت و تبادل حرارتی میان آب و مبرد، آب را خنک می‌کند. بخار سرد مبرد با فشار پایین از اپراتور خارج می‌شود و دوباره به کمپرسور بازمی‌گردد تا سیکل تبرید تکرار شود. آب خنک شده در اپراتور توسط پمپ به سمت تجهیزات سرمایشی (فن کویل، هواساز، برج خنک کننده) فرستاده می‌شود و گرمای آن را جذب کرده و دوباره به اپراتور باز می‌گردد. اجزای تشکیل دهنده چیلر تراکمی آب خنک عبارتند از:
- کندانسور
- کمپرسور
- شیر انبساط
- اپراتور
- تجهیزات برج خنک کننده
- پمپ
- لوله ها و اتصالات لازم
انواع چیلر تراکمی آب خنک
انواع چیلر تراکمی آب خنک را می‌توان بر اساس نوع کمپرسور، نوع مبرد و نوع کندانسور و غیره دسته‌بندی کرد. این تجهیزات از نظر نوع کمپرسور به سه صورت پیستونی، اسکرو و سانتریفیوژ هستند.
- چیلر تراکمی آب خنک با کمپرسور سانتریفیوژ
این دستگاه‌ها دارای کمپرسورهای سانتریفیوژ هستند که با استفاده از قوه محورگشت، مبرد در دستگاه حرکت می‌کند. این کمپرسورها مناسب برای ظرفیت‌های بالای برودتی (بالاتر از 300 تن) هستند و دارای راندمان و سطح صدای بالاتری نسبت به سایر کمپرسورها هستند.
- چیلر تراکمی آب خنک با کمپرسور اسکرو
این نوع چیلرها دارای کمپرسورهای اسکرو هستند که با استفاده از دو پروانه مارپیچ شکل، مبرد را حرکت می‌دهند. این کمپرسورها مناسب برای ظرفیت‌های متوسط تا بالای برودتی (50 تا 500 تن) هستند و دارای قابلیت تغییر سرعت و کنترل دقیق دما هستند.
- چیلر تراکمی آب خنک با کمپرسور پیستون
این تجهیزات دارای کمپرسورهای پیستون هستند که با استفاده از حرکت رفت و برگشت پیستون در سیلندر، مبرد حرکت می‌یابد. این کمپرسورها مناسب برای ظرفیت‌های پایین تا متوسط همچون (5 تا 50 تن) هستند و از تحمل فشار بالا برخوردار هستند.
چیلرهای آب خنک بر اساس نوع کندانسور شامل
- چیلر تراکمی آب خنک با کندانسور پوسته و لوله
این دستگاه‌ها دارای کندانسورهای پوسته و لوله هستند که در آن مبرد در لوله‌های داخل پوسته جریان دارد و آب خنک کننده در فضای بین لوله‌ها و پوسته جریان دارد. این کندانسورها دارای بازده و مقاومت بالایی هستند و مناسب برای ظرفیت‌های بالای برودتی هستند.
- چیلر تراکمی آب خنک با کندانسور صفحه‌ای
این نوع چیلرها دارای کندانسورهای صفحه‌ای هستند که در آن مبرد و آب خنک کننده در فضاهای مجزای بین صفحات فلزی جریان دارند. این نوع کندانسورها دارای بازده و سطح تبادل حرارتی بالایی هستند و برای ظرفیت‌های متوسط تا پایین مناسب هستند.
نکات نصب و نگهداری چیلر آب خنک
نصب و نگهداری سیستم آب خنک از اهمیت بالایی برخوردار است. زیرا عملکرد و بازده چیلر به آن بستگی دارد و می‌تواند عمر مفید و کارایی چیلر را افزایش دهد. برای نصب و نگهداری این دستگاه‌ها باید به نکات زیر توجه کرد:
- انتخاب محل مناسب برای نصب چیلر
محل نصب چیلر باید دارای تهویه کافی، فضای کافی، دسترسی آسان، پوشش مناسب و دور از منابع حرارتی و رطوبت باشد.
- لوله کشی و نصب اتصالات
لوله کشی بین کندانسور، برج خنک کننده، اپراتور و شیر انبساط باید با رعایت استانداردها، اصول فنی و مقادیر مورد نظر سازنده انجام شود. چیلر باید به برج خنک کننده نزدیک باشد تا لوله کشی‌های مورد نیاز برای انتقال آب از کندانسور به برج خنک کننده و بالعکس کاهش یابد. لوله‌ها باید دارای شیب مناسب، عایق بندی مناسب، فیلتر مناسب و درپوش مناسب باشند.
- کنترل دمای آب ورودی به کندانسور
دمای آب ورودی به کندانسور چیلر تراکمی آب خنک باید در حدود مقادیر تعیین شده توسط سازنده باشد. دمای آب بالاتر از حد مجاز باعث کاهش راندمان و عملکرد چیلر می‌شود. برای کنترل دمای آب باید از برج خنک کننده مناسب استفاده کرد.
- کنترل سختی آب جریان یافته در کندانسور
سختی آب جریان یافته در کندانسور چیلر تراکمی آب خنک باید در حدود مقادیر مورد پذیرش سازنده باشد. سختی آب باعث رسوب‌گذاری و کاهش بازده کندانسور می‌شود. برای جلوگیری از سخت شدن آب باید از دستگاه‌های سختی گیر آب استفاده کرد.
خرید و قیمت چیلر تراکمی آب خنک
خرید چیلر تراکمی آب خنک یک فرآیند مهم و پیچیده است که نیازمند آگاهی و بررسی دقیق نیازها، مشخصات فنی و شرایط مورد نیاز است. در خرید چیلر تراکمی آب خنک باید به برخی از عوامل موثر و تاثیرگذار توجه کرد. لذا تاثیر مستقیم بر عملکرد و بازدهی و راندمان دستگاه دارند.
- بررسی ظرفیت برودتی
ظرفیت برودتی که بسته به نیاز سیستم تهویه مطبوع یا تبرید صنعتی محاسبه می‌شود. علاوه بر آنکه هنگام خرید یکی از فاکتورهای بسیار مهم است در تعیین قیمت دستگاه آب خنک بسیار مهم است. برای برآورد ظرفیت برودتی هنگام خرید چیلر آب خنک باید عوامل مختلفی مانند مساحت و حجم فضا، نوع و مقدار تجهیزات الکترونیک را در نظر گرفت. برای این منظور می‌توانید از جدول‌ها و فرمول‌های استاندارد یا از نرم افزارهای مخصوص استفاده کنید.
- کمپرسور
بررسی نوع کمپرسور هنگام خرید چیلر آب خنک و تعیین قیمت آنها مهم است که می‌تواند از نوع اسکرو، پیستونی و سانتریفیوژ باشد و بر راندمان، صدا، قابلیت کنترل و هزینه تأثیر بگذارد. کمپرسور اسکرو به دلیل داشتن حجم کم، صدای پایین، راندمان بالا و قابلیت کنترل دقیق، محبوب‌ترین نوع کمپرسور در چیلرهای تراکمی آب خنک است.
- کیفیت ساخت و سازگاری با محیط
بررسی کیفیت ساخت، مواد استفاده شده در تولید چیلر و سازگاری با محیط یکی از نکات مهم هنگام خرید و تعیین قیمت چیلر تراکمی آب خنک است.
- جنس و کیفیت قطعات
هنگام خرید سیستم آب خنک، باید جنس و کیفیت قطعات آن را بررسی کرد که از مواد مقاوم و با دوام و دارای استانداردهای معتبر و گواهینامه‌های لازم باشند. به عنوان مثال جنس لوله‌های کندانسور و اپراتور باید از جنس مس یا فولاد ضد زنگ باشند تا در برابر خوردگی و رسوب گیری مقاوم باشند. جنس شیرهای انبساط و شیرهای تخلیه هوا نیز باید از جنس برنج یا فولاد ضد زنگ باشند تا در برابر فشار و دما مقاوم باشند.
- کندانسور
برای خرید چیلر تراکمی آب خنک بایست به نوع کندانسور آن توجه کرد. نوع کندانسور که می‌تواند از نوع پوسته و لوله یا صفحه ای باشد و بر سطح تبادل حرارتی، رسوب گیری، حجم و قیمت چیلر آب خنک اثر می‌گذارد. کندانسور پوسته و لوله به دلیل داشتن سطح تبادل حرارتی بالا، مقاومت در برابر رسوب گیری و فشار آب، امکان تعمیر و تعویض آسان و قیمت مناسب، بیشتر در چیلرهای تراکمی آب خنک استفاده می‌شود. کندانسور صفحه ای به دلیل داشتن سطح تبادل حرارتی بالاتر، حجم کم‌تر، قابلیت شستشو و تعویض آسان و قیمت پایین‌تر، نیز مورد توجه قرار گرفته است. اما کندانسور صفحه ای به دلیل داشتن فضای باریک بین صفحات، بسیار حساس به رسوب گیری است و نیاز به آب با کیفیت بالا دارد.
ابعاد چیلر تراکمی آبی
بررسی ابعاد و وزن هنگام خرید چیلر تراکمی آب خنک نیز مهم است؛ زیرا تاثیر مستقیم بر عملکرد و راندمان دستگاه دارد و بایست ابعاد مناسب چیلر را بسته به فضا و نوع کاربرد انتخاب کرد. قیمت چیلر تراکمی آب خنک یکی از عوامل مهم در انتخاب و خرید این نوع دستگاه‌ها است. قیمت دستگاه آب خنک و هزینه‌های نصب و راه اندازی آن نسبت به نوع هوا خنک بیشتر است. علاوه بر عوامل فوق، هنگام تعیین قیمت سیستم آب خنک، فاکتورهایی نظیر نوع اتصالات و تعداد لوله‌ها، ویژگی‌ها و امکانات دستگاه، میزان مصرف برق و آب، نوع کاربرد، طول عمر و غیره حائز اهمیت هستند.
