چیلر تراکمی و نحوه عملکرد دستگاه
در چیلر تراکمی (Compression Chiller) از انرژی الکتریکی برای تولید سرما استفاده می شود. این انرژی الکتریکی توسط کمپرسور استفاده می شود. گاز در ابتدا به وسیله کمپرسور متراکم می شود. سپس گاز متراکم شده وارد کندانسور شده و به وسیله آب یا هوای محیط به مایع تبدیل می شود. سپس مایع تولید شده، از شیر انبساط عبور کرده و وارد اواپراتور که فشار آن پایین تر است می شود. مایع سردکننده نیز با گرفتن حرارت نهان تبخیر خود از محیط خنک کننده، باعث ایجاد سرما در موادی که با قسمت خنک کننده در ارتباط هستند می گردد.
این سیستم دارای چهار قطعه اصلی به نام های کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و شیر انبساط می باشد. ماده مبرد نیز یکی از اجزای بسیار مهم در جریان حرکت دستگاه چیلر است.
در برج خنک کننده، آب که در طی فرایندی خنک شده، به وسیله پمپ وارد کندانسور می شود. به این دلیل که آب خنک وارد شده، گرمای مبرد را گرفته و باعث خنک شدن مبرد می شود. گرما نیز توسط مبرد به آب انتقال داده می شود. این آب گرم به منظور فرایند خنک کاری دوباره به برج خنک کننده باز می گردد.
این سیکل خنک کردن تا رسیدن به دمای مشخص ادامه خواهد داشت. سپس مایع مبرد خنک شده توسط یک پمپ به دستگاه هواساز و فن کویل منتقل می شود. مایع مبرد نیز با گرفتن گرما از محیط، جهت عملیات خنک کنندگی به چیلر باز می گردد.
چیلر چیست؟
چیلر (Chiller) هسته مرکزی سیستم های سرمایشی است و نوعی پمپ گرمایی می باشد. چیلر هوای گرم محیط را جذب و بعد از خنک کردن آن را به محیط بیرون منتقل می کند.
چیلر دستگاهی است که حرارت را از آب می گیرد. سپس طبق سیکل تبرید جذبی یا تراکم بخار سبب ایجاد سرمایش می شود و دارای دو بخش هستند. بخشی که بیرون ساختمان نصب می شود و توسط کانال به بخش داخلی متصل می شود.
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد چیلر و انواع آن به مقاله “چیلر چیست و معرفی انواع چیلر” مراجعه فرمایید.
انواع چیلر
- چیلر جذبی (Absorption Chiller)
- چیلر تراکمی (Compression Chiller)
انواع چیلر تراکمی
- چیلر تراکمی هوا خنک (Air Cooled Chiller)
- چیلر تراکمی آب خنک (Water Cooled Chiller)
چیلرهای آب خنک دارای راندمان بیشتری از چیلرهای هوا خنک می باشند. اما چیلر هوا خنک نسبت به نوع آب خنک دارای یک مزیت هایی است. چیلر هوا خنک نیاز به استفاده از آب ندارد. به همین علت طول عمر دستگاه با عدم تجمع رسوبات در مدار خنک کننده بالا می رود. کارکرد چیلر هوا خنک هنگام قطعی آب نیز ادامه خواهد داشت.
اجزای چیلر تراکمی و وظایف آنها
الکتروموتور
حرکت کردن کمپرسور به وسیله میل لنگ صورت می گیرد. میل لنگ با حرکت دورانی خود، پیستون را به صورت رفت و برگشتی در داخل سیلندر حرکت می دهد. این عمل باعث متراکم شدن گاز مبرد در کمپرسور می شود.
کوپلینگ
کوپلینگ باعث جفت شدن محور الکتروموتور با محور میل لنگ کمپرسور می باشد.
کمپرسور
کمپرسور باعث می شود گاز خروجی از اواپراتور متراکم شود و آن را وارد کندانسور می کند.
لوله رانش
این لوله وظیفه هدایت گاز خارج شده از کمپرسور به سمت کندانسور را دارد.
کندانسور
کندانسور این دستگاه دارای دو بخش پوسته و لوله می باشد. قسمت پوسته حاوی گاز مبرد بوده و درون لوله ها، آب خنک جاری می باشد. گاز متراکم با حرارت بالا از طریق لوله وارد پوسته کندانسور می شود. به علت مجاورت گاز با لوله های مسی حاوی آب خنک، گاز به مایع تبدیل می شود. این مایع از طریق لوله ها خارج می شود. آب خارج شده از کندانسور به سمت برج خنک کننده جاری می شود. این آب پس از خنک شدن مجددا به سمت کندانسور بر می گردد.
لوله خروج مایع مبرد از کندانسور
لوله ای که مایع مبرد را از کندانسور خارج می کند.
شیر سرویس کندانسور
این شیر در موقع سرویس، تعمیرات و توقف طولانی باعث بستن لوله خروج مبرد از کندانسور می شود.
شیر تغذیه ماده مبرد
برای شارژ سیستم از شیر تغذیه ماده مبرد استفاده می گردد.
فیلتر درایر یا صافی رطوبت گیر
برای جلوگیری از ایجاد مشکل توسط مواد جامد و رطوبت درون دستگاه تبرید، از فیلتر برای گرفتن مواد جامد استفاده می شود. همچنین برای از بین بردن رطوبت دستگاه از درایر استفاده می گردد.
شیر برقی
این شیر برقی از ترموستات دستور می گیرد. وظیفه این شیر باز نگه داشتن مسیر عبور مایع مبرد در صورت وصل بودن جریان الکتریکی می باشد.
شیشه سایت گلاس یا رویت
در صورت بال رفتن بیش از اندازه رطوبت در دستگاه، شیشه سایت گلاس یا رویت میزان آن را نشان می دهد. همچنین این شیشه نشان دهنده میزان تغذیه ماده مبرد نیز است.
اواپراتور
زمانی که ماده مبرد از شیر انبساط وارد چیلر شود، درون لوله های مسی تبخیر می شود. بعد از تبخیر، ماده مبرد از اواپراتور به صورت بخار خارج می گردد. در اواپراتور تبخیر باعث سرد شدن آب جاری درون پوسته می گردد. آب سرد به سمت هواساز و فن کویل ها حرکت می کند. این آب سرد در مسیر برگشت از هواساز و فن کویل ها، وارد اواپراتور چیلر تراکمی می شود.
شیر انبساط ترموستاتیک
این شیر میزان ماده مبرد ورودی به اواپراتور را با استفاده از دمای گاز خروجی اواپراتور تنظیم می کند.
لوله مکش
گاز خارج شده از اواپراتور، به وسیله لوله وارد قسمت مکش کمپرسور می شود.
تابلو وسایل اندازه‌گیری و کنترل فشار
دستگاهی است که روی آن مانومترهای فشار کم و زیاد و همچنین کنترل فشار روغن نصب شده است.
اصول شرایط کار چیلر تراکمی
- دمای آب ورودی به برج خنک کننده باید ۲۸ درجه سانتی گراد باشد.
- دمای آب خروجی از برج خنک کننده باید ۵ درجه از دمای آب ورودی کمتر باشد.
- در مکش چیلر تراکمی فشار گاز فریون باید ۴۵ تا ۷۵ پی اس آی باشد. رانش آن با کندانسور آبی باید ۲۰۰ تا ۲۶۰ پی اس آی باشد.
- شیر سرویس چیلر باید در هنگام تزریق گاز بر روی حالت بسته باشد.
- باید تمام شیرهای چیلر مانند شیر رانش، مکش و مایع در هنگام کار کردن دستگاه باز باشند.
- هنگام روشن نمودن چیلر، نخست فن برج خنک کننده و بعد از آن پمپ فن کویل روشن گردد. در ادامه نیز پمپ برج خنک کننده روشن می شود.
- هنگام وکیوم کردن چیلر تراکمی باید دستگاه خاموش باشد.
- در هنگام روغن زدن چیلر نیز دستگاه باید خاموش باشد.
- فشار مکش باید حداقل psi ۲۰ کمتر از درجه فشار روغن باشد.
- سطح شیشه ای نشان دهنده ماده مبرد باید صاف و بدون حالت کف زدگی باشد.
- میزان روغن داخل کمپرسور باید حدود ۱/۲ سطح شیشه روغن نما باشد. اگر این میزان از ۱/۴ سطح شیشه کمتر شود، باید به آن روغن اضافه شود.
- برای هر ظرفیت چیلر مقدار ۱/۵ کیلوگرم اسید توصیه می شود.
- برای فشار زیاد یا تست ازت، از گیج قرمز استفاده می گردد.
- برای فشار کم یا وکیوم کردن چیلر از گیج آبی یا سبز استفاده می گردد.
- فشار وکیوم در کنار دریا باید ۱/۲۹ و در تهران باید ۲۷ اینچ جیوه باشد.
سیکل تبرید چیلر تراکمی
قسمت های سیکل تبرید در چیلر تراکمی
- کمپرسور (Compressor)
- کندانسور (Condenser)
- شیر انبساط (Expansion Valve)
- اواپراتور (Evaporator)
کمپرسورهای چیلر تراکمی
کمپرسور یا متراکم کننده یک دستگاه مکانیکی است که گاز یا مایعات را فشرده می نماید. عملکرد کمپرسور به این صورت است که فشار را افزایش داده و حجم گاز را کم می کند. کمپرسور مهم ترین قسمت سیکل تبرید می باشد. وظیفه اصلی کمپرسور افزایش فشار و متراکم کردن گازهای مبرد می باشد. چیلرهای تراکمی که دارای کمپرسور اسکرال می باشند، چیلر تراکمی اسکرال نامیده می شوند. کمپرسور های سیکل تبرید در انواع مختلفی مثل کمپرسور اسکرال، کمپرسور اسکرو، کمپرسور رفت و برگشتی و کمپرسور سانتریفیوژی تولید می شوند.
کمپرسور دارای انواع مختلفی از محرک های اصلی می باشد مانند موتور الکتریکی یا موتور احتراق داخلی.
کمپرسور های اسکرال (Scroll Compressor)
کمپرسورهای اسکرال از دو چرخ دنده حلزونی تشکیل شده اند که یکی از آنها ثابت و دیگری متحرک است. کمپرسور اسکرال، مبرد را بین این دو چرخ دنده متراکم می کند.
مزیت های کمپرسور اسکرال
- کمپرسورهای اسکرال عمر زیادی داشته و نگهداری از آنها آسان می باشد.
- بدون تولید صدا و لرزش کار می کنند.
- ضریب عملکرد (COP) این کمپرسورها بیشتر از ۳ می باشد.
- دارای تعداد قطعات متحرک کمی می باشد.
- در برابر بازگشت مایع دارای مقاومت می باشد.
- امکان تامین تناژهای پایین بین ۲ تا ۱۰۰ تن تبرید را دارد.
کمپرسورهای اسکرو یا پیچی (Screw Compressor)
کمپرسور اسکرو (Screw) از دو چرخ دنده که به صورت مارپیچی بوده تشکیل شده است. ماده مبرد در کمپرسور اسکرو بین این دو چرخ دنده متراکم می گردد. یکی از معایب کمپرسور اسکرو قیمت بالاتر آن نسبت به کمپرسور سانتریفیوژی و رفت و برگشتی است. چیلرهای تراکمی که از کمپرسور اسکرو در آنها استفاده شده است، چیلر تراکمی اسکرو نام دارند.
مزیت های کمپرسور اسکرو
- دارای قطعات متحرک بسیار کمی می باشد.
- کمپرسور اسکرو دارای استهلاک، لرزش و صدای کمتری می باشد.
- این کمپرسور مقاوم در برابر بازگشت مایع است.
- توانایی تامین تناژ های بالا را دارا است.
- به صورت تدریجی زیر بار می رود.
- امکان تامین تناژ از ۵۰ تا ۵۶۰ تن تبرید را دارا می باشد.
کمپرسور پیستونی یا رفت و برگشتی (Compressor Reciprocating)
عملکرد کمپرسور پیستونی به این صورت است که با حرکت رفت و برگشتی، عمل مکش و دهش صورت می گیرد. این عمل موجب متراکم شدن گاز مبرد می گردد. پیستون به وسیله حرکت دوار موتور و به کمک یک میل لنگ کار می کند.
مزیت های کمپرسور پیستونی
- قیمت کمپرسور پیستونی نسبت به باقی کمپرسور ها کمتر می باشد.
- کمپرسور پیستونی قابلیت تعمیر نیز دارد.
- کمپرسور پیستونی که دارای موتورهای دور متغیر و متناسب با چرخش کمپرسور باشد، ۲۰ تا ۳۰ درصد در مصرف انرژی صرفه جویی می کند.
- از ترکیب چند کمپرسور پیستونی، کمپرسوری با ظرفیت بالا ایجاد می شود.
معایب کمپرسور پیستونی
- کمپرسور پیستونی نیاز به نگهداری دارد.
- کمپرسور پیستونی دارای صدا و لرزش بیشتری می باشد.
- این کمپرسور دارای ابعاد و وزن بالاتری می باشد.
کمپرسور سانتریفیوژی یا گریز از مرکز (Compressor Centrifugal)
کمپرسور سانتریفیوژی توربو نیز نامیده می شود. این کمپرسور با کمک پره های دوار، انرژی جنبشی گاز خنک مبرد را افزایش می دهد. این کار باعث بالا رفتن فشار و دمای گاز می شود. پره های دوار، گازی که به داخل محفظه کشیده شده را مجبور می کنند که با سرعت زیاد بچرخد. در آخر با عبور گاز سرعت بالا از یک دیفیوزر، سرعت گاز کمتر و حجم آن بیشتر می شود.
در این فرایند انرژی جنبشی گاز با فشار کم و سرعت زیاد، به سرعت کم و فشار زیاد تبدیل می شود. فشار نهایی با افزایش سرعت پره بیشتر می شود. در کمپرسور پیستونی سه سیکل مکش، تراکم و تخلیه یکی پس از دیگری انجام می شود. اما در کمپرسور سانتریفیوژی، این سیکل به صورت همزمان و مستمر انجام می گیرد.
مزیت های کمپرسور سانتریفیوژی
- کمپرسور سانتریفیوژی برای کسب ظرفیت های ۹۰ تا ۲۰۰۰ تن تبرید و مصرف های بالاتر از ۳۰۰ تن تبرید مورد استفاده قرار می گیرد.
- کمپرسور سانتریفیوژی قابلیت افزایش راندمان در حالت تمام بار را نیز دارد.
- به دلیل تعداد قطعات پایین و در گیر بودن قطعات کمتر با هم، هزینه نگهداری کمتر و امکان اطمینان بیشتر به دستگاه وجود دارد.
- به خاطر حرکت یکنواخت گاز، کمپرسور دارای لرزش کمتری می باشد.
معایب کمپرسور سانتریفیوژی
- این کمپرسور در تناژهای بالا نیاز به سیم پیچی و فیوزهای بزرگ دارد.
- هزینه اولیه کمپرسور سانتریفیوژی زیاداست اما هزینه نگهداری پایینی دارد.
- دارای راندمان کم در دورهای پایین می باشد.
کندانسورهای چیلر تراکمی
کندانسور یک نوع دستگاه تقطیر کننده است که از لوله های پر پیچ و خم (کویل) تشکیل شده است. این لوله ها حرارت گاز را با سه روش گرفته و آن را به مایع تبدیل می کند.
در چیلرهای تراکمی دو عدد مبدل حرارتی به نام های اواپراتور و کندانسور موجود می باشد. تعامل کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و شیر انبساط باعث ایجاد یک چرخه سرمایشی هوا خنک یا آب خنک می شود. این دو مبدل حرارتی در مدار دستگاه های سرمایشی و گرمایشی دیگر به جز دستگاه های تراکمی نیز استفاده می شوند.
انواع کندانسور در چیلرهای تراکمی
- چیلر تراکمی آب خنک یا کندانسور آبی (Water Cooled Condenser)
- چیلر تراکمی هوا خنک یا کندانسور هوایی (Air Cooled Condenser)
کندانسور آب خنک چیلر تراکمی یا کندانسور آبی (Water Cooled Condenser)
معمولا در کندانسور چیلر تراکمی آب از مبدل حرارتی پوسته و لوله استفاده می شود. ولی در بعضی از کندانسورها با کاربری متفاوت، از مبدل های حرارتی صفحه ای نیز استفاده می شود. عملکرد مبدل به این شکل می باشد که مبرد وارد لوله هایی از جنس مس می شود. سپس جریان آب از اطراف لوله ها جاری شده و گرما از دیواره لوله به آب منتقل می گردد.
این آب گرم برای برگشتن به کندانسور و گرفتن حرارت مبرد نیاز به خنک کردن دارد. به همین علت برجی به نام برج خنک کننده در مجاورت چیلر نصب می گردد. وظیفه این برج خنک کردن آب گرمی است که از کندانسور خارج می گردد.
اجزای کندانسور آب خنک (آبی)
- تیوب شل
- بافل
- کویل
- پوسته
مزیت های کندانسور آب خنک
- فشار مورد نیاز کندانسور آب خنک نسبت به کندانسور هوا خنک، کمتر است.
- کندانسور آب خنک بر روی فشار کندانس کنترل بهتری دارد.
- به خاطر دارا بودن توانایی انتقال حرارت بالا توسط آب، این نوع کندانسور در ابعاد کوچک ساخته می شوند.
معایب کندانسور آب خنک
- به دلیل استفاده از آب درون لوله ها خوردگی به وجود می آید.
- احتمال یخ زدن کندانس ها در دمای کاری پایین وجود دارد.
انواع کندانسور آب خنک (آبی)
کندانسورهای پوسته و لوله
مبدل حرارتی پوسته و لوله شامل تعداد زیادی لوله های موازی است که درون یک پوسته قرار دارند. اطراف لوله ها آب خنک جاری است و در داخل لوله ها مایع داغ وجود دارد.
خنک کاری آب منتقل شده به درون پوسته ها، پیش از این در داخل برج خنک کننده انجام شده است. سپس انتقال حرارت بین آب و گاز موجب تغییر حالت سیال گازی درون کویل ها از گاز به مایع می گردد. این عمل، کندانس یا تقطیر نامیده می شود. برای بالا بردن سطح حرارتی بعضی از کندانسورها بر روی لوله های مسی پره هایی تعبیه می کنند. اما این کار باعث تجمع رسوبات می شود.
مزایای کندانسور پوسته و لوله
- طراحی این کندانسور ساده می باشد.
- قیمت این کندانسور نسبت به سایر کندانسورها کمتر می باشد.
- این کندانسور مستحکم امکان تحمل فشار بالا را دارد.
کندانسورهای صفحه ای
در کندانسور های صفحه ای قرارگیری صفحات در کنار هم می باشد. این صفحات به صورت یک در میان دارای سیال سرد یا آب و صفحه دیگر دارای سیال گرم یا گاز داغ می باشد. این صفحات با همدیگر تبادل حرارتی دارند.
مزایا و معایب کندانسورهای صفحه ای
- قیمت مبدل صفحه ای از مبدل پوسته و لوله بیشتر است.
- حداکثر تحمل فشار کاری مبدل صفحه ای کمتر از نوع پوسته و لوله می باشد.
- مبدل صفحه ای به علت سطح بالای ظرفیت حرارتی در ابعاد کوچک تولید می شوند.
کندانسورهای کویل مارپیچ و پوسته
کندانسورهای کویل مارپیچ و پوسته شباهت زیادی به مبدل پوسته و لوله دارد. با این تفاوت که کویل به صورت مارپیچ درون یک پوسته استوانه ای قرار گرفته است. درون کویل سیال گازی داغ و در اطراف کویل آب سرد جاری می باشد. این نوع مبدل در ظرفیت های پایین مورد استفاده قرار می گیرد.
کندانسورهای دو لوله ای
مبدل های دو لوله ای نیز به مبدل پوسته و لوله شباهت دارند. اما در این مبدل از دو عدد لوله تو در تو استفاده شده است. درون لوله کوچکتر آب سرد و در دیواره بین دو لوله، سیال گازی داغ جریان دارد. این نوع مبدل نیز در ظرفیت های پایین مورد استفاده قرار می گیرد.
کندانسور هوا خنک چیلر تراکمی یا کندانسور هوایی (Air Cooled Condenser)
در چیلرهای تراکمی هوا خنک یا هوایی در قسمت بالایی دستگاه فن قرار دارد. کندانسور هوا خنک دارای ابعاد بزرگتری نسبت به کندانسور آب خنک می باشد. عملکرد این کندانسور به این صورت است که درون لوله های مسی مبرد جاری می شود. سپس هوا به وسیله فن به اطراف لوله ها دمیده می شود و حرارت دیواره لوله ها به هوا منتقل می گردد.
به دلیل ارتباط مستقیم مبرد با هوا، مبرد حرارت را به هوا منتقل کرده و مانند کندانسور آب خنک نیاز به برج خنک کننده و آب نمی باشد. با انتقال حرارت مبرد به هوا، مبرد از گاز به حالت مایع تبدیل می گردد. در کندانسور هوا خنک تبخیر یا رسوب زدگی مانند کندانسور آب خنک ایجاد نمی شود.
انواع چیلر تراکمی هوا خنک (هوایی)
چیلر تراکمی هوا خنک یک پارچه (Packaged)
در چیلر هوا خنک یک پارچه (Packaged)، تمام اجزای چیلر در داخل یک یونیت قرار داده شده است. این دستگاه فقط با یک انشعاب از آب و برق ساختمان کار خواهد کرد. اما با توجه به ساختار کندانسور هوا خنک، دستگاه باید در محیط بیرون از ساختمان و هوای آزاد نصب گردد.
چیلر تراکمی هوا خنک دو پارچه (Split)
در چیلر هوا خنک دو پارچه (Split)، دو یونیت به شکل جداگانه وجود دارد. در یک یونیت کندانسور هوا خنک تعبیه شده و در یونیت دیگر کمپرسور، شیر انبساط و اواپراتور قرار گرفته است. به دلیل این قابلیت می توان یونیت حاوی کمپرسور، شیر انبساط و اواپراتور را به صورت جدا از یونیت کندانسور در موتورخانه قرار داد. از چیلر هوا خنک دو پارچه عمدتاً در پروژه هایی استفاده می شود که پشت بام ساختمان تحمل وزن چیلر یک پارچه را ندارد و محل دیگری نیز برای نصب وجود ندارد. اما استفاده از چیلرهای هوا خنک دو پارچه به دلیل افزایش هزینه ساخت و کاهش فشار در جریان ورودی مبرد به کندانسور مناسب نمی باشد.
انواع کندانسورهای هوا خنک (هوایی)
- کندانسور هوایی V شکل
- کندانسور هوایی W شکل
- کندانسور هوایی افقی
- کندانسور هوایی عمودی
اجزای کندانسور هوا خنک (هوایی)
- اسکلت وشاسی
- فن
- کویل ها
مزیت های کندانسور هوا خنک (هوایی)
- به دلیل عدم استفاده از آب مشکلاتی مانند گند زدایی و فراهم کردن آب تازه وجود ندارد.
- به دلیل عدم خورندگی به وسیله آب دارای طول عمر بیشتری می باشد.
- برای نصب در فضای آزاد انعطاف بالایی دارد.
- امکان طراحی کندانسور های هوایی کوچک و بزرگ صنعتی را دارا می باشد.
- امکان یخ زدن هوا وجود ندارد.
معایب کندانسور هوا خنک (هوایی)
- هنگام کندانس آب در دمای پایین، امکان یخ زدگی وجود دارد.
- در تامین هوای تازه مورد نیاز دستگاه مشکل وجود دارد.
- امکان رفتن فن زیر بار وجود دارد.
- امکان نوسان در فشار چیلر تراکمی به دلیل تغییرات حرارت در درجه هوا می باشد.
تست ازت و نشت یابی چیلر تراکمی با کندانسور هوا خنک (هوایی)
نشتی و خروج مبرد از سیکل تبرید، یکی از ایراد های دستگاه چیلر تراکمی می باشد. برای پیدا کردن نشتی دستگاه در قدم اول باید نشتی فشار را از طریق گاز ازت خشک بالا برد. سپس نواحی مستعد مثل اتصالات، شیرآلات و نقاط روغن کاری شده را از طریق کف صابون تست شود.
جهت نشت یابی اولیه در تست ازت، ابتدا فشار را به اندازه ۷۰psi بالا برده می شود. اگر در این فشار نشتی یافت نشود، با در نظر گرفتن فشار اواپراتور و فشار پایین کمپرسور امکان بالا بردن فشار تا ۲۰۰psi می باشد.
کندانسور تبخیری چیلر تراکمی (ترکیبی)
کندانسور تبخیری ترکیبی از دو مدل آبی و هوایی و قسمت هایی از برج خنک کننده می باشد. در کندانسور تبخیری داخل لوله های کندانسور سیال با حرارت بالا جاری می گردد. سپس عملیات تقطیر به وسیله آبی که روی لوله ها پاشیده شده، انجام می گردد. پس از آن، آبی که گرم شده از طریق یک فن که در همان قسمت وجود دارد خنک می شود. کاربرد چیلرهای تراکمی آبی و هوایی بیشتر از چیلر تراکمی تبخیری می باشد.
اجزای کندانسور تبخیری (ترکیبی)
- پوسته
- فن
- کویل
- نازل پاشش آب
- تشتک جمع آوری آب
مزیت های کندانسور تبخیری (ترکیبی)
- به دلیل استفاده از فلز استنلس استیل طول عمر بسیار بالایی دارد.
- به خاطر استفاده از لوله استنلس استیل نسبت به لوله آهنی گالوانیزه، راندمان بالاتری دارد.
- به علت استفاده از لوله هایی با سطوح سیقلی فرایند رسوب گیری بر روی لوله ها کاهش پیدا می کند.
شیر انبساط چیلر تراکمی (Expansion Valve)
محل قرار گیری شیر انبساط بعد از کندانسور و قبل از اواپراتور می باشد. هدف از تعبیه شیر انبساط در سیکل تراکمی، پایین آوردن فشار موجود در مایع مبرد است. بعد از خروج مبرد از کندانسور، مبرد به سمت اواپراتور جاری می شود. اما قبل از وارد شدن به اواپراتور، به خاطر پایین آوردن فشار وارد شیر انبساط می شود. دلیل کاهش فشاراین است که اواپراتور با جذب گرمای محیط اطراف بتواند به گاز تغییر حالت پیدا کند. در هر دو مدل چیلر هوایی و آبی از شیر انبساط استفاده می شود.
اواپراتور چیلر تراکمی (Evaporator)
اواپراتور یک مبدل حرارتی است. در این مبدل سیال وارد شده به کویل ها، کمترین حرارت را از سیال اطراف لوله به دلیل فشار پایین جذب و تبخیر می کند. سیال موجود در اواپراتور می تواند گاز یا مایع باشد. دستگاه اواپراتور به دلیل تبدیل سیال از حالت مایع به گاز، تبخیر کننده نیز نامیده می شود. هدف اواپراتور تبدیل مایع وارد شده به کویل، به بخار می باشد.
انواع اواپراتور چیلر تراکمی
اواپراتور پوسته و لوله (Shell and Tube)
این اواپراتور دارای یک مخزن استوانه ای است که درون این مخزن لوله های مسی وجود دارد. درون لوله های مسی ماده مبرد جریان دارد و در اطراف دیواره خارجی لوله ها، آب جاری می باشد. به وسیله دیواره های خارجی لوله های مسی، مبرد در حال تبخیر آب را از طریق گرفتن گرمای آن سرد می کند.
اواپراتورهای پوسته و لوله در مقابل فشار بالا و حرارت زیاد بسیار مستحکم می باشند. این مدل دارای قیمت پایین و پرکاربرد ترین نوع اواپراتور مورد استفاده می باشد. درون پوسته اواپراتور صفحاتی تحت عنوان بافل (Baffles) با فاصله مشخص وجود دارند. این صفحات میزان انتقال حرارت را با ایجاد جریان آشفته در آب افزایش می دهند.
وظایف صفحات بافل (Baffles)
- لوله های مسی (تیوب ها) را در جای خود نگه می دارد.
- از لرزش لوله ها که توسط جریان سیال به وجود آمده جلوگیری می کند.
- برای کسب حداکثر میزان انتقال حرارت، سیال را به صورت مارپیچی و عمود بر لوله ها حرکت می دهد.
- به دلیل ایجاد جریان آشفته راندمان انتقال حرارت را افزایش می دهد.
اواپراتور پوسته و لوله انبساط مستقیم (Direct Expansion Shell and Tube)
ماده مبرد در این اواپراتور فقط در وضعیت بخار سوپرهیت خارج می گردد. برای چیلر های تراکمی ظرفیت پایین از این مدل اواپراتور استفاده می شود. در این اواپراتور به دلیل جریان آب در اطراف لوله ها، آب با لوله های زیادی ارتباط دارد. آلودگی آب یا رسوب در سطوح باعث ایجاد مشکل در اواپراتور انبساط مستقیم می گردد. آلودگی آب را فقط با مواد شیمیایی می توان رفع کرد. امکان رفع آلودگی به صورت مکانیکی وجود ندارد.
اواپراتور پوسته و لوله سیلابی (Flooded Shell and Tube)
در چیلرهای ظرفیت بالا از این مدل اواپراتور استفاده می گردد. ماده مبرد در این اواپراتور از پایین دستگاه وارد شده و آب نیز درون لوله ها جاری می شود. همچنین به علت سطح تماس کامل ماده مبرد با لوله ها، انتقال حرارت زیادی انجام می گیرد.
در این اواپراتور پاکسازی لوله ها به صورت فیزیکی و با روش های متنوعی انجام می شود. آلودگی دستگاه فقط در صورت تماس مستقیم آب با محیط اطراف ایجاد می شود. معمولاً به دلیل اینکه آب در یک سیستم بسته در جریان است نباید آلوده گردد. در این اواپراتور بررسی دقیق نشتی های سیستم باید به طور مداوم انجام شود. دلیل این بررسی شارژ زیاد ماده مبرد می باشد.
اواپراتور پوسته و کویل (Shell and Coil)
این اواپراتور در مقایسه با نوع پوسته و لوله برای ظرفیت های پایین استفاده می شود. این مدل اواپراتور با طراحی انبساط مستقیم که در این مدل ماده مبرد درون لوله ها و آب بیرون پوسته های جاری است، ساخته می شود. اما اواپراتور پوسته و کویل با طراحی سیلابی که آب درون لوله های جاری است نیز موجود می باشد.
اواپراتور صفحه ای یا بریز (Brazed Plate Evaporator)
هنگامی که نیاز به اختلاف دمای نزدیک، بین ماده مبرد در حال تبخیر و آب چیلر باشد از اواپراتور صفحه ای استفاده می شود. برای خنک کردن شیر در صنایع لبنیاتی، چیلر با اواپراتور صفحه ای مورد استفاده قرار می گیرد.
در ساخت این اواپراتور از تعدادی صفحه با جنس استیل ضد زنگ استفاده می شود. آب در میان صفحه ها جاری می شود. ماده مبرد نیز از سمت مخالف جاری شده و به این ترتیب تبادل حرارت انجام می گیرد. این مدل اواپراتور دارای ضریب تبادل حرارتی بالایی می باشد. اواپراتور صفحه ای در مقایسه با اواپراتور پوسته و لوله که دارای ظرفیت یکسان می باشند، نیاز به شارژ ماده مبرد کمتری دارد.
همچنین به دلیل سیستم پاکسازی ساده تر، در صنایع غذایی از این اواپراتور استفاده می گردد. اواپراتور صفحه ای را می توان به راحتی باز و بسته کرد. ظرفیت این اواپراتور با کم یا زیاد کردن صفحات، قابل تغییر می باشد.
انواع کاربرد اواپراتور در چیلر تراکمی
اواپراتور دستگاه تبخیرکننده
در این مدل اواپراتور، حرارت داغ سیال اطراف کویل باعث می شود مایع ورودی به کویل از مایع به گاز تغییر حالت دهد. در واقع عمل تبخیر صورت می گیرد. این اواپراتور در صنایع شیمیایی و دارویی مورد استفاده قرار می گیرد.
اواپراتور دستگاه سرمایشی
در این مدل اواپراتور، سیال مبرد مانند گاز فریون درون کویل جاری می شود. از طرفی در اطراف کویل با جاری کردن هوا توسط فن (اواپراتور فن دار) یا آب (اواپراتور پوسته و لوله) به وسیله پمپ، مبرد با جذب حرارت آب یا هوا در دمای معمولی محیط و در فشار کمتر از فشار اتمسفر، باعث پایین آمدن حرارت آب یا هوا می گردد.
مزیت های چیلر تراکمی به چیلر جذبی
- چیلرهای تراکمی در مقایسه با چیلرهای جذبی در ظرفیت های یکسان، دارای قیمت کمتری می باشند. چیلر جذبی غیر مستقیم نسبت به چیلر تراکمی دارای ۱.۵ برابر قیمت بیشتر می باشند. چیلرهای جذبی شعله مستقیم دارای ۲ برابر قیمت بیشتر از چیلرهای تراکمی می باشند. همچنین به علت استفاده از احتراق در چیلرهای جذبی شعله مستقیم، نیاز به تجهیزاتی مانند دودکش و هوای احتراق است.
- چیلرهای تراکمی مصرف انرژی کمتری نسبت به چیلرهای جذبی دارند.
- ضریب عملکرد چیلرهای جذبی بین ۰/۶ تا ۰/۸ است. ولی ضریب عملکرد چیلر تراکمی مابین ۱/۶ تا ۲ می باشد.
- چیلرهای تراکمی دارای مصرف آب کمتری نیز می باشند.
- چیلرهای تراکمی نسبت به چیلرهای جذبی، نیاز به برج خنک کننده با ظرفیت پایین تری را دارند.
- چیلرهای تراکمی ۵۰ درصد فضای کمتری را اشغال می کنند.
- چیلرهای تراکمی ضریب عملکرد بالاتری را دارا می باشند.
- چیلرهای تراکمی ارتفاع کمتری نیز دارند.
- چیلرهای تراکمی نسبت به مدل جذبی، دارای ۲ برابر وزن کمتری می باشند.
عوامل تاثیرگذار بر قیمت چیلرهای تراکمی هوا خنک (هوایی)
- بالاتر رفتن ظرفیت چیلر تراکمی هوا خنک بر بیشتر شدن قیمت آن تاثیر می گذارد.
- یکی از عومل موثر بر قیمت، کمپرسور دستگاه می باشد. نوع کمپرسور و کشور تولید کننده آن باعث تغییر در قیمت چیلر تراکمی هوا خنک می شود.
- استفاده از گازهای مبرد R22 , R407 ,R410 بر روی قیمت دستگاه تاثیر گذار می باشد.
قطعات سیکل تبرید چیلر تراکمی
چیلر تراکمی برای فرایند تبرید و سرمایش، دارای ۴ قطعه اصلی می باشد.
- کمپرسور (متراکم کننده)
- کندانسور (تقطیر کننده)
- اواپراتور (تبخیر کننده)
- شیر انبساط (منبسط کننده)
کمپرسور دستگاه یکی از مهم ترین و همچنین یکی از گران ترین قسمت های چیلر تراکمی می باشد.
مقایسه چیلر تراکمی آب خنک و هوا خنک
مقایسه ضریب عملکرد (COP) چیلر تراکمی هوا خنک و آب خنک
ضریب عملکرد دستگاه چیلر (Coefficient Of Performance) یا همان COP نشانگر راندمان مصرف انرژی دستگاه می باشد. نسبت گرمای دریافت شده از آب در اواپراتور به مجموع انرژی مصرف شده در مصرف کننده ها (کمپرسورها، الکتروفن های کندانسور هوا خنک، الکتروفن ها و پمپ های سیرکولاسیون برج خنک کننده) برابر با ضریب عملکرد چیلر می باشد. اندازه گیری در شرایط مشابه با شرایط استاندارد تهویه مطبوع، ضریب عملکرد چیلر تراکمی هوا خنک دارای کمپرسور اسکرو برابر با ۳.۵ KW/KW است. ضریب عملکرد چیلرهای تراکمی آب خنک دارای کمپرسور سانتریفیوژ ۶ KW/KW می باشد.
شرایط استاندارد تهویه مطبوع
- دمای خشک محیط باید ۳۵ درجه سانتی گراد باشد.
- دمای آب ورودی به اواپراتور باید ۱۲ و دمای آب خروجی ۷ درجه سانتی گراد باشد.
- باید دمای آب وارد شده به کندانسور آب خنک ۳۰ و دمای آب خارج شده ۳۵ درجه سانتی گراد باشد.
- ارتفاع از سطح دریا باید صفر باشد.
مقایسه آب مصرفی در چیلر تراکمی هوا خنک و آب خنک
در چیلرهای تراکمی آب خنک، برای دفع گرمای بخار مبرد در کندانسور از آب سرد برج خنک کننده استفاده می شود. به دلیل ساختار سرمایش تبخیری در برج خنک کننده، مقدار آب در حال گردش زیادی تبخیر می گردد. برای ثابت نگه داشتن راندمان برودتی، آب تخلیه شده باید با آب تمیز جایگزین گردد. اگر آب تخلیه شده قابلیت مصرف نداشته باشد، در واقع آب مصرفی برج دو برابر می شود. اما چیلرهای تراکمی هوا خنک به هیچ وجه مصرف آبی ندارند.
مقایسه هزینه خرید اولیه چیلر تراکمی هوا خنک و آب خنک
چیلرهای هوا خنک دارای قیمت خرید بیشتری نسبت به چیلرهای آب خنک خصوصا در ظرفیت های بالا می باشند. استفاده از چیلر آب خنک دارای هزینه هایی به جز خرید چیلر و برج خنک کننده نیز می باشد. در خرید چیلر آب خنک باید به هزینه خرید سختی گیر آب، پمپ های سیرکولاسیون، خطوط لوله کشی بین چیلر و برج و همچنین آماده کردن فضایی برای موتورخانه دقت شود. این هزینه های جانبی موجب می شود که اختلاف قیمت خرید اولیه بین چیلرهای هوا خنک و آب خنک کمتر گردد.
هزینه سرویس و نگهداری چیلرهای تراکمی
چیلرهای تراکمی آب خنک به دلیل وجود برج خنک کننده و قطعات جانبی، هزینه سرویس و نگهداری بالاتری نسبت به چیلرهای هوا خنک را دارا می باشند. برج های خنک کننده به علت آلودگی زیاد، بعد از یک مدت دچار استهلاک می شوند. در نتیجه نیاز به تعویض قطعاتی همچون نازل ها و پکینگ ها به وجود می آید.
طول عمرمفید چیلرهای تراکمی
کمپرسور چیلرهای تراکمی خیلی زود خراب شده و نیاز به تعمیر یا تعویض پیدا می کنند. قطعات متحرک زیادی که داخل کمپرسورها وجود دارد موجب کم شدن عمر آنها می گردد. کمپرسورهای پیستونی چیزی در حدود ۲۰ سال عمر می کنند. اما کمپرسورهای اسکرال و اسکرو به علت طراحی ساده و قطعات مکانیکی کمتر نسبت به کمپرسور پیستونی از عمر بیشتری برخوردارند. عوامل موثر در طول عمر یک چیلر بستگی به کیفیت طراحی و تولید دستگاه، برند قطعات استفاده شده در ساخت، نحوه بهره برداری، کیفیت سرویس و نگهداری، کاربری چیلر و موارد دیگر دارد. به طور کلی نمی توان طول عمر چیلر را به صورت صحیح مشخص نمود.
نکات مفید در طول عمر چیلر هوا خنک و آب خنک
- در صورت وجود آلودگی در هوا، برج خنک کننده کثیف می گردد. کثیف شدن برج خنک کننده علاوه بر افزایش استهلاک، موجب تجمع رسوب بیشتر در لوله های کندانسور چیلر شده و عمر چیلر آب خنک نیز را کاهش می دهد.
- در چیلرهای هوا خنک به علت کارکرد کمپرسور با دما و فشار دیس شارژ زیادتر، استهلاک کمپرسور در چیلرهای هوا خنک تشدید می گردد.
مقایسه میزان صدای چیلرهای هوا خنک و آب خنک
عواملی ایجاد کننده صدا شامل کمپرسور و فن های کندانسور در چیلر هوا خنک و کمپرسور و فن های برج خنک کننده در چیلر آب خنک می باشد.
مقایسه چیلر هوا خنک و آب خنک بر اساس تولید صدا
- صدای تولیدی کمپرسور چیلرهای آب خنک کمتر از چیلرهای هوا خنک است. به دلیل اینکه سایز کمپرسور چیلر آب خنک در ظرفیت های یکسان نسبت به چیلر هوا خنک، کوچک تر می باشد. همچنین چیلر آب خنک نیز به علت پایین تر بودن نسبت تراکم در کمپرسور آن، صدای کمتری تولید می کند.
- به علت نصب چیلر آب خنک در موتورخانه، صدای کمپرسور توسط ساکنین شنیده نمی شود.
- معمولا صدای کمپرسورها در چیلرهای هوا خنک بیشتر از فن های کندانسور می شود. اما صدای فن های چیلرهای آب خنک فقط در ظرفیت های سنگین افزایش می یابد.
تاثیر شرایط آب و هوایی بر عملکرد چیلرهای تراکمی
در مناطق مرطوب و شرجی از چیلرهای آب خنک به دلیل داشتن برج خنک کننده نمی توان استفاده نمود. در چیلر آب خنک، کارکرد برج خنک کننده بر اساس سرمایش تبخیری می باشد. به همین دلیل برای فرایند خنک کاری دستگاه هوای مرطوب مناسب نیست. همچنین در شهرهایی با کمبود منابع آبی، استفاده از چیلر آب خنک باعث بروز مشکل می شود. اما در چیلرهای هوا خنک، مصرف آب وجود ندارد. به همین علت می توان در تمامی شرایط آب و هوایی مانند مناطق شرجی و گرمسیری از چیلر هوا خنک استفاده نمود.
کمپرسور به کار رفته در چیلرهای هوا خنک مناطق گرمسیری باید قابلیت کارکرد در دماهای کندانسیگ بالا را دارا باشد. همچنین مبرد به کار رفته در این چیلرها باید از نوع کم فشار R134a که مخصوص مناطق گرمسیری است باشد.
مراحل تولید آب خیلی سرد در چیلر تراکمی
با انتخاب مبرد و کمپرسور مخصوص، امکان تولید آب سردتر از ۷ درجه سانتی گراد در چیلر تراکمی وجود دارد. اما فقط چیلر آب خنک امکان تولید آب سردتر از ۱۰- درجه سانتی گراد را دارد. زیرا دمای کندانسینگ در این چیلرها به مراتب کمتر می باشد. با ایجاد تراکم کمتر توسط کمپرسور چیلر آب خنک، مبرد در سیکل جریان می یابد.
مقایسه بهره برداری چیلر تراکمی هوا خنک و آب خنک
در چیلر آب خنک یکی سری تجهیزات جانبی مانند برج خنک کننده، پمپ های سیرکولاسیون و سختی گیر آب قرار دارد. به همین علت بهره برداری چیلر آب خنک از چیلر هوا خنک سخت تر است. آلودگی هوا باعث استهلاک سریع تر برج خنک کننده شده و مراقبت بیشتر را نیاز دارد. اما راه اندازی چیلر هوا خنک به آسانی انجام می گیرد.
نظرات کاربران