در این مقاله ابتدا به تعریف چیلر تراکمی می‌پردازیم، سپس برررسی می‌کنیم چیلر تراکمی چگونه کار می‌کند، چه انواعی دارد، به مزایا، خصوصیات، کاربردها، هزینه‌ها و مصرف انرژی آن می‌پردازیم.
جهت مشاوره و خرید با شماره‌های زیر تماس بگیرید:
09190911891 – 09122583615
چیلر تراکمی چیست و چگونه کار می کند؟
اگر بخواهیم توضیحی ساده و کامل در مورد این محصول و عملکرد آن بدهیم، آبسردکن بودن این دستگاه است.
اصول کار چیلر تراکمی بر اساس خنک کردن آب و پمپ کردن آن به داخل ساختمان و یا ماشین‌های صنعتی است. عمل خنک کردن هوای خانه با استفاده از فن کویل‌ها یا هواساز و … و یا استخراج گرمای اضافی از آب و ماشین آلات صنعتی به طور معمول توسط قطعه واسط مبدل انجام می‌گردد. چیلر تراکمی آب را در یک مبدل حرارتی به نام اواپراتور در دمای زیر صفر یا بالای صفر سانتیگراد (در صورت لزوم) خنک می‌کند.
کاربرد چیلر تراکمی
-
استفاده در تهویه مطبوع ساختمان
عکس زیر استفاده از چیلر تراکمی را برای خنک کردن ساختمان با موتورخانه و فن کویل نشان می‌دهد و در انتها آب سرد توسط این دستگاه با پمپ آب سرد به فن کویل‌ها پمپ میشود.
-
استفاده در صنعت
در صنعت تزریق پلاستیک، قالب‌ها و ماشین‌های تزریق با آب سرد چیلرهای تراکمی خنک می‌شوند. چیلر تراکمی صنعتی همواره آب را در دمای پایین‌تری در مقایسه با کاربردهای تهویه مطبوع خنک می‌کنند.
در عکس زیر سیال داغ از یک طرف وارد مبدل حرارتی پوسته و لوله میشود، تا توسط آب خنک کننده چیلر تراکمی خنک شود.
انواع چیلر تراکمی
چیلرهای تراکمی دارای دو دسته اصلی آب خنک و هوا خنک هستند. نوع هوا خنک همواره در محیط باز مثل پشت بام‌ها و نوع آب خنک در موتورخانه‌ها نصب می‌شوند.
دلیل نامیدن چیلرهای تراکمی به آب خنک و هوا خنک این میباشد که گاز مبرد (مثلاً گاز R22) که دائماً در چرخه کار این دستگاه جریان دارد، بایستی به نحوی، گرمای خود را به هوای اتمسفر بدهد تا از حالت گازی به حالت مایع در آید.
در ادامه، به معرفی انواع چیلر تراکمی آب خنک و هوا خنک می‌پردازیم.
-
از نظر نوع کندانسور
-
در نوع چیلر تراکمی آب خنک
(طبق تصویر زیر)، مبرد در یک مبدل حرارتی به اسم کندانسور پوسته و لوله یا شل اند تیوب جریان می‌یابد. طرز کار آن به این ترتیب که در کندانسور پوسته و لوله، مبرد از یک طرف و آب از طرف دیگر وارد میشود و همین آب است که گرمای اضافی مبرد را می‌گیرد و سپس آب گرم به برج خنک کننده یا کولینگ تاور پمپ میشود. گرمای آب را می‌توان در برج با هوا رد و بدل کرد و آب خنک شده مجدداد به کندانسور برگردد. همان‌طور که مشاهده می‌کنید آب سرد چیلر تراکمی برای خنک سازی به مصرف کننده ارسال میشود.
نکته اینجاست که طبق شکل بالا دو مدار آب جداگانه داریم. یکی به خنک کننده کندانسور متصل است و دیگری مدار آب سردی است که برای مشتری می‌فرستد. مصرف انرژی چیلر تراکمی آب خنک شامل برق و آب میباشد. انرژی مصرفی کمپرسورها و پمپ‌ها و همچنین فن برج خنک کننده، برقی است و حجمی از آب در برج خنک کننده تبخیر می‌گردد، بنابراین انرژی مصرفی کل دستگاه شامل آب نیز است و بایستی آب شیرین وارد سیستم شود تا تبخیر آب در برج را جبران کنید. توجه داشته باشید که آب موجود در مداری که به سمت مصرف کننده می‌رود (آب سرد) در مدار بسته گردش می‌کند و تبخیر نشود.
-
در نوع چیلر تراکمی هوا خنک
(طبق تصویر زیر) تعداد معینی فن در بالای دستگاه قرار دارد و این فن‌ها نقش گرفتن گرمای اضافی مبردی که از لوله کندانسور می‌گذرد را بر عهده دارند. در نتیجه نوع آب خنک به دلیل تبخیر آب در برج خنک کننده، از آب استفاده می‌کند. اما نوع هوا خنک از آب استفاده نمی‌کند.
همان‌طور که در شکل مشاهده می‌کنید، در این نوع نیز آب خنک در اواپراتور را توسط پمپ برای خنک سازی به مصرف کننده می‌فرستند. اما این نوع چیلر تراکمی فقط یک مدار آب دارد(آب سرد که به سمت مصرف کننده پمپ میشود). از آن جایی که در مدار کاملا بسته به گردش در می‌آید، بنابراین از آب استفاده نمی‌کنیم و فقط از انرژی برق مصرفی آن استفاده می‌کنیم. به این ترتیب یکی از مزایا و خصوصیات کندانسور چیلر تراکمی هوا خنک، عدم مصرف آب است.
-
از نظر تناژ تبرید
چیلرهای تراکمی در ظرفیت 2 تا 1000 تن تبریدمعادل 7 تا 3500 کیلووات به فرم منسجم، در تن‌های بزرگ به صورت ترکیبی (چند قطعه) طراحی و تولید می‌شوند. به ظرفیت های کوچک به طور معمول از 2 تا 20 تن مینی چیلر تراکمی می‌گویند.
-
از نظر نوع کمپرسور
مهم‌ترین قسمت یک چیلر تراکمی، کمپرسور آن است. کمپرسورها در انواع مختلفی وجود دارند که مهم‌ترین آنها اسکرو ، اسکرال، گریز از مرکز یا سانتریفیوژ و رفت و برگشتی یا پیستونی است. چیلرهای تراکمی که از این نوع کمپرسورها استفاده می‌کنند را به ترتیب با هم‌نام کمپرسور آنها می‌نامند. در مقالات مربوطه ویژگی‌های هر یک را به روشی منحصر به فرد بیاموزید و با همدیگر مقایسه کنید.
اجزاء چیلر تراکمی و طرز کار آنها
اصلی‌ترین قسمتهای چیلر تراکمی دارای موارد زیر می باشد که در شکل می‌توانید آنها را ببینید.
- کمپرسور
- شیر انبساط
- اواپراتور
- کندانسور
- مبرد
- لوله مبرد
- دستگاه‌های کنترلی
طبق تصویر زیر مبرد در شروع به شکل گاز به کمپرسور می‌رود. پس از متراکم شدن، دما با سرعت افزایش می‌یابد. مبرد فشرده و داغ گردیده به کندانسور می‌رود. کندانسورها که یک نوع مبدل حرارتی هستند، ممکن است پوسته و لوله یا فن دار باشند. در کندانسور مبرد بایستی به شیوه آب خنک یا هوا خنک، گرما را از دست بدهد تا از گاز به مایع تغییر حالت بدهد.
به چیلرهایی که کندانسور آنها هوا خنک است، چیلر تراکمی هوا خنک و به چیلرهایی که کندانسور آنها با آب خنک میشود، چیلر تراکمی آب خنک می‌گویند. در نوع آب خنک، آب خنک کننده را باید به منبعی به نام برج خنک کننده یا کولینگ تاور بفرستند، جایی که گرما را از مبرد می‌گیرد تا به دمای معمولی محیط بازگردد، اما در نوع هوا خنک، کندانسور را با فن خنک می‌کنند و نیازی به برج خنک کننده نیست.
بعد از اینکه مبرد از حالت گازی به حالت مایع می‌رسد، وارد شیر انبساط می شود. در اثر انبساط فشار آن کاهش می‌یابد و تمایل زیادی به تبخیر و بازگشت به حالت گازی دارد. بعد از شیر انبساط، مبرد کم فشار وارد اواپراتور میشود. اواپراتور یک مبدل حرارتی است که در آن مبرد، گرمای آب را می گیرد تا از طریق لوله ها به فن کویل یا هواساز ارسال شود و آن را خنک کند. با حذف گرما از آب و خنک کردن آن، مبرد کم فشار دوباره به گاز تبدیل گردیده و وارد کمپرسور میشود و چرخه بعدی را بارها و بارها تکرار می‌کند.
مزایای چیلرهای تراکمی و ویژگی‌های آن
-
می‌توان آن را در انواع ظرفیت‌ها از ظرفیت برودتی کم تا ظرفیت تبرید هزاران تنی تولید کرد (اما چیلرهای جذبی، هزینه ساخت و استفاده فقط در تن بالا به صرفه است و با انواع تراکمی رقابت نمی‌کند). کاربرد چیلرهای تراکمی در پروژه‌های مسکونی نیز مورد توجه قرار گرفته است. از خنک‌سازی پروژه‌های بزرگ تجاری و اداری (به عنوان تهویه) و تجهیزات صنعتی کوچک گرفته تا خنک سازی سازه های صنعتی بزرگ (به عنوان تجهیزات خنک کننده صنعتی).
-
قیمت پایین‌تر چیلرهای تراکمی دنسبت به انواع جذبی و دیگر دستگاه‌های خنک کننده (دستگاه های مبتنی بر چرخه خنک کننده تراکمی)
-
نصب آسان و کم هزینه بودن این تجهیزات نسبت به تجهیزات سرمایشی مدرن (از جمله مزایای اصلی این سیستم هزینه پایین اجرای آن است)
-
قابلیت کار با بازده بالا در انواع شرایط آب و هوایی (برگزیدن و طراحی دستگاه با دقت به شرایط آب و هوایی در محل نصب)
-
قابلیت ساخت به دو صورت تکی (تجهیزات کم تناژ و مجزا برای هر واحد) و مرکزی (خنک کردن تمام قطعات با یک تجهیزات مرکزی)
-
امکان ساختن به شکل سرمایش و گرمایش (به دلیل قابلیت استفاده از گاز ارزان و فراوان برای گرمایش در ایران، شروع عملیات گرمایش در اکثر پروژه ها به صرفه نیست). بنابراین برای مدیریت مصرف انرژی بهتر این است برای سیستم گرمایش، پکیج کف یا دیگ بخار به کار رود.
-
قابلیت کنترل دقیق، اتومات و گسترده سیستم خنک کننده به لطف وجود کنترل کننده های هوشمند و کاهش مصرف انرژی سیستم.
-
قابلیت ایجاد دماهای خیلی پایین تا ده‌ها درجه منفی جهت استفاده در بعضی پروژه‌های صنعتی
-
از آن‌جایی که نصب چیلر تراکمی از مصرف کننده نهایی در مصافت دور است لوله‌کشی آب ساده وجود دارد و لوله‌کشی مسی بین آنها وجود ندارد(در حالی که در سیستم سرمایشی بین دستگاه و مصرف کننده، لوله مسی جهت استفاده برای جابجایی مبرد وجود دارد و دستگاه را نمی‌توان دور از مصرف کننده قرار داد، به این دلیل که راندمان سیستم کاهش می‌یابد و مصرف انرژی بالا می‌رود.
-
نگهداری و سرویس دوره ای ارزان و آسان (به خصوص اگر چیلر تراکمی هوا خنک باشد)
-
قابلیت کاهش مصرف انرژی دستگاه با استفاده از فناوری‌های مختلف و دستگاه‌های هوشمند (مثلا استفاده از کمپرسورهای اسکرو با ظرفیت متغیر و یا ترکیب چند کمپرسور اسکرال کم مصرف)
-
قابلیت تنظیم میزان قدرت خنک کنندگی دستگاه با توجه به نیاز دقیق مصرف کننده. به خاطر این که چیلر تراکمی یا هر نوع دیگری از آن یک دستگاه تولید آب سرد است. آب سرد پس از انتقال به لوله ورودی مصرف کننده (مصرف کننده می‌تواند فن کویل‌های متعدد در داخل ساختمان و یا مبدل حرارتی در یک فرآیند صنعتی باشد …) تا زمانی که مصرف کننده نیاز دارد، برای انجام خنک سازی وارد مدار آن میشود. کاربر نهایی نیز قادر است به سادگی با استفاده از کنترل تنظیم دما، میزان خنک کننده مورد نیاز خود را بدون تأثیرگذاری بر مصرف کنندگان دیگر تعیین کند و تغییر بدهد. این یکی از بزرگترین مزایا و مزایای چیلر تراکمی به حساب می‌آید.
-
پر استفاده‌ترین دستگاه برودتی در ایران و جهان به دلیل مزایای فراوانی که در مقایسه با هر نوع دستگاه سردخانه‌ای دارد.
نصب و راه اندازی چیلر تراکمی
- طراحی و ساخت زیرساخت یا فنداسیون مناسب، بتنی و فولادی (به ویژه استفاده از کولرهای تراکمی با ظرفیت‌های بالا) در منطقه مورد نظر.
- طراحی و اجرای مدارهای لوله آب و عایق کاری آنها
- نصب منبع انبساط و پمپ آب (پمپ بایستی با توان مناسب و با انجام محاسبات فنی انتخاب شود)
- منبع تغذیه سه فاز با ولتاژ و جریان مورد نیاز (در صورتی که چیلر تراکمی ، کندانسور هوا خنک داشته باشد، فقط جریان سه فاز کافی است. اما استفاده کندانسور آب خنک با کندانسور علاوه بر جریان برق، بایستی آب در آن تامین شود.)
- گاز مبرد و آب و محلول ضد یخ را پس از تثبیت چیلر تراکمی روی فوندانسیون شارژ کرده و دستگاه را دوباره تست کنید.
- زیرساخت برج خنک کننده (در صورتی که چیلر از نوع آب خنک باشد). همچنین لوله کشی، نصب پمپ آب و منبع تغذیه آن (این مورد فقط برای نوع خنک کننده با آب مورد نیاز است، اما برای نوع هوا خنک لازم نیست که از مزایای مهم آن است).
- اتصال لوله‌های تامین رفت و برگشت آب سرد به فن‌کویل و هواساز (در صورت استفاده از چیلر تراکمی برای تهویه) یا اتصال لوله‌ها به مدار تجهیزات صنعتی جهت خنک‌سازی فرآیند صنعتی مورد نظر.
قیمت چیلر تراکمی به واحدهای مونتاژ در آن بستگی دارد و معمولاً با توجه به ظرفیت خنک کننده آن مشخص میشود. مهم‌ترین قطعات و لوازم جانبی که بر قیمت تأثیر می‌گذارند عبارتند از:
- اندازه لوله‌های مسی مورد استفاده در سیستم (به عنوان مثال با توجه به اینکه هوا خنک باشد یا آب خنک، این عنصر محبوب میشود)
- نوع و مارک کمپرسور و سایر قطعات سیستم خنک کننده تراکمی و همچنین قطعات الکتریکی
- دستگاه تک مداره یا چند مداره (چند مداری به این معناست که مثلاً اگر 2 کمپرسور در دستگاه باشد، به جای اتصال هر دو کمپرسور به یک خط خنک کننده، می‌توان هر کمپرسور را به یک خط انتقال مبرد متصل کرد. طوری که هر خط به طور جداگانه آب را خنک می‌کند و در حقیقت دارای 2 مدار خنک کننده در یک دستگاه است که یکی از مهم‌ترین مزایای چیلر تراکمی است، زیرا دیگر نیازی به کار مداوم دستگاه با 2 کمپرسور در یک دستگاه نیست. زمانی که به کمتر از نیمی از کل توان خنک کننده نیاز دارد، یکی از آنها به صورت هوشمند خاموش میشود و دستگاه تنها با یک کمپرسور به کار خود ادامه می‌دهد و عامل مهمی برای کاهش مصرف انرژی دستگاه‌های برودتی تراکمی میشود.
- نوع و مشخصات کنترلر تجهیزات (انتخاب و نصب کنترلر PLC درخور با نوع کاربری و تجهیزات صورت می گیرد و تاثیر زیادی در عملکرد و ارتقای مصرف انرژی دارد)
چیلر تراکمی با آب خنک یا هوا خنک گران‌تر است؟
برای پاسخ به این سوال باید مطمئن باشیم که منظور فقط قیمت خود دستگاه چیلر تراکمی(با تناژهای برابر) است یا تمام هزینه‌ای که بایستی برای ایجاد کردن این سیستم خنک کننده تهیه شود. اگر منظور خود دستگاه است، قیمت نوع آب خنک حدود 5-20 درصد کمتر از نوع هوا خنک است، اما هزینه راه اندازی دستگاه تنها شامل خود دستگاه نمی‌شود.
در نوع آب خنک بایستی هزینه های زیر را نیز به شمار آورد. (اگرچه هیچکدام از این هزینه ها برای نوع هوا خنک ضروری نیست)
- خریدن برج خنک کننده
- هزینه زیر ساخت برای محل نصب برج خنک کننده
- هزینه لوله کشی بین برج خنک کننده و چیلر تراکمی
- خرید پمپ آب مخصوص پمپاژ آب به برج خنک کننده
- تجهیزات کاهش املاح آب را خریداری و نصب کنید تا از ورود رسوب املاح به اجزای برج خنک کننده جلوگیری کنید و کارایی را به خطر نیندازید.
توجه به صرفه‌جویی به علت کاهش مساحت ضروری موتورخانه در نوع هوایی یا هوا خنک (از آنجا که نوع آب خنک در موتورخانه نصب میشود، قسمت زیادی از موتورخانه را می‌گیرد. اما چیلر تراکمی هوا خنک بر روی پشت بام قرار می‌گیرد. از این نظر مساحت سطح ارزشمند موتورخانه کاهش می‌یابد و می‌توان به عنوان مثال برای پارکینگ اختصاص داد).
هزینه نهایی نصب این دو سیستم به همدیگر بسیار نزدیک است. البته باید توجه داشت که قیمت مهم‌ترین عامل در انتخاب سیستم نیست و استفاده از چیلر تراکمی در یک پروژه خاص باید در سایر زمینه ها (از جمله مشخصات آب و هوایی) بررسی شود.
میزان مصرف انرژی چیلر تراکمی
با توجه به ASHRAE و طبق نمودار زیر، زمانی که ضریب عملکرد (COP) چیلر تراکمی نوع آب خنک افزایش می‌یابد، مصرف انرژی آن (شامل کل انرژی مصرفی کمپرسور، فن، پمپ، برج خنک کننده و غیره) به ازای هر تن خنک کننده تولید شده کاهش می‌یابد. به عنوان مثال، دستگاهی با ضریب عملکرد 7 برای هر تن مبرد 0.5 کیلو وات انرژی الکتریکی مصرف می‌کند یا یک چیلر تراکمی با COP 4.4 برای هر تن مبرد 0.8 کیلو وات انرژی الکتریکی مصرف می‌کند.
میزان مصرفی انرژی چیلرهای تراکمی به نوع گروه بندی بستگی دارد. در حقیقت انرژی مصرفی نوع هوا خنک فقط شامل برق است، اما انرژی مصرفی نوع آب خنک، علاوه بر برق شامل استفاده از آب نیز است. نکته این میباشد که هر دو بخش یک وظیفه دارند و آن خنک کردن آب است.
مطالعه بیشتر ⇐ چیلر اسکرو
مطالعه بیشتر ⇐ چیلر اسکرال
جهت بدست آوردن اطلاعات بیشتر در مورد خرید انواع چیلر تراکمی می‌توانید با کارشناسان ما با شماره‌های 09190911891 – 09122583615 در تماس باشید.
بیشتر بدانید
نتیجه گیری
در این مقاله بعد رسیدگی انواع چیلرها به نوع کمپرسور، انواع چیلرها را بر پایه نوع کندانسور یعنی چیلرهای هوا خنک و آب خنک، با عملکردهای مهم شیر انبساط پرداختیم. اواپراتور و عملکرد آن در گرفتن گرما و تبخیر مبرد را بررسی کردیم و با برخی از آنها آشنا شدیم.
سوالات متداول درباره دستگاه چیلر تراکمی
آیا مصرف انرژی یک واحد چیلر تراکمی بیشتر از سایر لوازم خانگی و دستگاه های دیگر است؟
یک چیلر تراکمی مانند سایر تجهیزات تبرید (مانند VRF یا داکت اسپلیت)، از یک کمپرسور و چندین فن با انرژی الکتریکی تشکیل شده است. بنابراین نمی‌توان گفت کدام کمترین مصرف برق را خواهد داشت و همه چیز به نحوه طراحی دستگاه و نصب نوع تجهیزات و فناوری‌ها در دستگاه برای کاهش مصرف انرژی بستگی دارد.
چه زمانی از نوع آب خنک، هوا خنک استفاده کنیم؟
عوامل متعددی وجود دارد که اغلب در نظر گرفته می‌شوند. اگر آب و هوای محل نصب دستگاه مرطوب است، فقط هوا خنک مناسب انتخاب کردن است. اگر در تامین آب مشکل داریم، همچنین فقط باید از نوع هوا خنک استفاده کنیم و در صورت تمیز بودن محیط(مثلا بیمارستانی) نیز فقط نوع هوا خنک مناسب است. زیرا این نوع هوا خنک نیازی به برج خنک کننده ندارد که منبع آلودگی است.
مزیت طراحی چیلر تراکمی چند مداری چیست؟
بزرگترین مزیت این است که عملکرد دستگاه تدریجی است. این بدان معناست که اگر به جای مدار لوله بین کمپرسورها و سایر اجزاء از 2 یا 4 مدار لوله (یک مدار برای هر کمپرسور) استفاده کنیم، دیگر لازم نیست چیلر تراکمی دارای کمپرسور همیشه با حداکثر توان کار کند. اگر مثلاً 25 درصد ظرفیت سرمایش مورد نیاز باشد، از 4 کمپرسور فقط یکی کار می کند و به همان میزان برق مصرف میشود.
