چیلر چیست

چیلر چیست ؟ چیلر (Chiller) به ماشینی اطلاق می شود که از طریق یک سیکل ترمودینامیکی (تراکمی بخار یا جذبی)، گرما را از جریان سیال مشخصی (مبرد) دفع می­ کند. سپس این جریان بواسطه گردش درون یک مبدل حرارتی، جهت خنک کاری آب مورد استفاده قرار می گیرد. در واقع چیلر گرما را از محیطی گرفته و به محیط دیگری منتقل می کند. پس می توان چیلر را نوعی پمپ انرژی قلمداد کرد که محصول خروجی آن آب سرد است.

سیستم چیلر

چیلر به دستگاهی (سیستمی) گفته می‌شود که از طریق انجام یک سلسله فرآیند در سیکل تبرید تراکمی یا جذبی گرما را از سیال واسط (معمولاً آب) می‌گیرد و باعث سرد شدن آن می‌شود. این مایع می‌تواند از طریق مبدل حرارتی به تجهیزات خنک‌کننده یا فرآیندهای صنعتی دیگری منتقل شود.

موارد استفاده از چیلر

از چیلرها بطور گسترده برای تهویه مطبوع تابستانی در پروژه‌های مسکونی، اداری – تجاری، فرهنگی – تفریحی، ورزشی، صنعتی و … استفاده می‌شود.از سرمایش تولید شده در چیلر (Chiller) می‌توان جهت خنک‌کاری دستگاه‌ها و تجهیزات صنعتی و سرمایش‌های فرآیندی هم استفاده کرد.

ساختار و سیکل عملکرد

چیلرها از نظر ساختار و سیکل عملکردی دارای تنوع زیادی می‌باشند که موارد و عوامل مختلفی در انتخاب یکی از انواع چیلر می‌تواند تعیین کننده باشد. با توجه به نیاز بهره‌بردار دمای آب سرد خروجی، چیلر می‌تواند بالای صفر (جهت تهویه مطبوع) یا زیر صفر (جهت سرمایش فرآیندی و مصارف صنعتی) باشد. 

اجزای اصلی چیلر

• کندانسور
• اواپراتور
• کمپرسور
• شیر انبساط
• منبع تغذیه

کندانسور

کندانسور که معادل فارسی آن چگالنده است، همانطور که از اسم آن پیداست برای تبرید حالت ماده مبرد، از گاز به مایع در سیکل‌های ترکیبی مورد استفاده قرار می‌گیرند. گفتنی است که گاز گرم و پرفشار خروجی  از کمپرسور وارد لوله‌ها می‌شود و گرمای خود را از دست می‌دهد و در انتها به مایع تبدیل می‌شود.

اواپراتور

اواپراتور سیستمی است که در داخل واحد مورد نظر برای سرمایش یا گرمایش قرار میگیرد و مبردی که توسط کندانسور به حالت مایع تبدیل شده بود را با تبادل حرارت با محیط مجدد به گاز تبدیل کرده و با گرفتن دمای مبرد آن را به محیط توسط فن منتقل می کند.

کمپرسور

وظیفه کمپرسور، ابتدا از مکش گاز عبوری از اواپراتور که حامل گرما جذب شده از اتاق است استارت می‌خورد و با متراکم کردن و تغییر حالت  آن، از دما و فشار پایین به دما و فشار بالا و رانش مبرد برای دفع گرمای آن به اتمام می‌رسد.

کاربرد چیلر

چیلرها از مهمترین تجهیزات سرمایشی و تولید برودت در ساختمان ها و کارخانه های صنعتی به حساب می آیند. از آب سردِ تولیدی در چیلر می توان به کمک فن کویل ها و یا هواسازها، فضای داخلی هر ساختمانی را خنک کرد و یا از آن در ماشین آلات صنعتی و انواع فرایندهای تولید که به خنک کاری نیاز دارند، استفاده نمود.

انواع چیلر

یکی از نیازهای هر ساختمانی تامین سرمایش آن در فصل تابستان است ، این مهم در ساختمانهای بزرگ با استفاده از چیلر انجام می پذیرد ، چیلرها معمولاً در دو نوع جذبی و تراکمی ساخته می شوند بدلیل مصرف برق زیاد توسط چیلرهای تراکمی (کمپرسوری) امروزه چیلرهای جذبی از استقبال خوبی در میان مهندسین مشاور و صاحبان ساختمانهای مسکونی و اداری برخوردار شده اند ، این نوع چیلرها بجای انرژی برق از انرژی حرارتی برای تولید سرما استفاده مینمایند و دارای قطعات متحرک کمتری نسبت به انواع کمپرسوری هستند و با توجه به ماهیت چرخشی کار پمپهای مورد استفاده در آنها میزان خرابی و هزینه های مربوط به تعمیرات آنها کمتر از انواع تراکمی می باشد ، همچنین صدای آنها بسیار کمتر از انواع تراکمی بوده و تقریباً بدون لرزش هستند ، با در نظر گرفتن هزینه های جنبی از جمله هزینه مربوط به خرید امتیاز برق و دیماند مربوطه و همچنین هزینه های جاری چیلر تراکمی ، چیلرهای جذبی از نظر اقتصادی نیز دارای مزیت قابل توجهی هستند ، انواع مختلفی از چیلرهای جذبی عبارت‌اند از:
۱. چیلرهای آب گرم ضد کریستال
2. چیلرهای بخار تک اثره (Single Effect)
3. چیلرهای بخار دو اثره (Double Effect)
4. چیلرهای شعله مستقیم (Direct Fired)

کاربرد چیلر در تهویه مطبوع

چیلر یکی از مصادیقِ سیستم تهویه مطبوع آبی به شمار می رود. چنانکه آب سرد خروجی از چیلر با گردش درون مبدل­ های حرارتی هوایی (کویل) مانند فن کویل، کویل هواساز و اِیر کولر، جریان هوای خنک مورد نیاز جهت سرمایش فضاهای مسکونی، اداری، تجاری، صنعتی و … را فراهم می کند. این چنین، دمای آب ورودی به کویل با دریافت گرما از هوای فضای مورد نظر، افزایش پیدا کرده و برای سرد شدن تا دمای استاندارد تهویه (7 درجۀ سانتی گراد) مجدداً به چیلر باز می گردد.

فن کویل

می توان گفت هوای سرد خروجی از فن کویل، هواساز و یا اِیر کولر که با آب سرد چیلر تغذیه می شوند، نسبت به کولر آبی و کولر گازی (یا سایر سیستم های DX مثل داکت اسپلیت و VRF) هوای مطبوع تری است. چراکه بر خلاف کولر آبی رطوبت زیادی ندارد؛ در نتیجه قادر است گرمای نهان موجود در فضا را نیز بخوبی جذب کند. از طرفی بر خلاف کولر گازی، داکت اسپلیت و یا VRF هوای خشکی را تولید نمی کند که خصوصاً در مناطقی با اقلیم خشک، اساساٌ هوای مناسبی نخواهد بود. بنابراین، چیلر می تواند شرایط متعادل تری را ایجاد کند.

 چیلر و فن کویل

رایج ترین استفاده از آب سرد چیلر در حوزۀ تهویه مطبوع، در کنار ترمینال یونیت هایی بنام فن کویل می باشد.فن کویل همان طور که از نامش پیداست، شامل فن دمنده و مبدل حرارتی (کویل) است که با فیلتر و یک مدار کنترلی ساده ترکیب می شود. به کمک فن کویل و با استفاده از آب گرمِ دیگ یا پکیج، این امکان فراهم می شود که بتوان گرمایش مورد نیاز پروژه را نیز تأمین نمود.با توجه به استفاده از فن کویل برای هر فضای تفکیک شده ای، امکان کنترل مستقل دمای هر فضا ایجاد می شود. موضوعی که در کاربری هایی از جمله ساختمان های مسکونی، اداری و مجتمع های تجاری اهمیت بسیاری دارد.

چیلر چگونه کار می‌کند؟

کارکرد چیلر براساس سیکل تبرید تراکمی یا جذبی است که با گرفتن گرما از سیال واسط (معمولاً آب) و انتقال آن به مبدل تجهیزات تهویه مطبوع تابستانی یا دستگاه‌های صنعتی باعث ایجاد سرمایش می‌شود.

سیکل چیلر جذبی و تراکمی

در سیکل تراکمی، تولید سرمایش بر اساس تبخیر و تراکم و تقطیر و انبساط مبرد می‌باشد که در طی این چهار فرآیند گرما از سیال واسط گرفته شده و تولید سرمایش می‌شود.در سیکل جذبی تولید سرمایش بر اساس ایجاد خلاء و کاهش دمای تبخیر مبرد و استفاده از ماده جاذب جهت جذب بخار مبرد می‌باشد.

چیلر و هواساز

غالباً در فضاهایی که مساحت یکپارچه ای دارند، مثل سالن های ورزشی، تالارهای پذیرایی، فروشگاه های زنجیره ای، نمایشگاه ها، سالن های همایش و … و در واقع در فضاهایی که نیازی به تفکیک دمایی نیست، از هواسازها استفاده می شود که از طریق یک کویل سرمایشی و با بکارگیریِ آب سرد چیلر، جریان هوای سردِ مورد نیاز را تولید می کنند. ضمن آنکه به کمک هواساز، امکان تأمین هوای تازه و ایجاد فشار مثبت نیز، فراهم می شود.

چیلر و اِیر کولر

اِیر کولر (Air cooler) ساختاری دقیقاً مشابه اواپراتورهای هوایی که در سردخانه ها استفاده می شوند، دارد. با این تفاوت که بجای مادۀ مبرد، آب سرد و یا گرم درون لوله های کویلِ آن جریان می یابد. از اِیر کولر که حجم و فشارِ هوادهی آن در مقایسه با فن کویل بمراتب بیشتر است، غالباً در سوله ها و سالن های تولید استفاده می شود. عمدتاً در پروژه هایی که در آنها نیاز چندانی به هوای تازه وجود نداشته و از طرفی شرایط برای کانال کشی توزیع هوا فراهم نیست، بجای استفاده از هواساز (یا در کنار استفاده از هواساز)، اِیر کولر بکار گرفته می شود.

میزان مصرف برق در انواع چیلر ها

به صورت کاملا تقریبی برای محاسبه جریان برق سه فاز لازم در انواع چیلر تراکمی به ازای هر تن تبرید از ظرفیت چیلر 1.6 آمپر در نظر گرفته می‌شود که عمده آن شامل کمپرسورها است؛ به همین دلیل در خصوص خرید چیلر تراکمی، قابلیت اینورتر به عنوان یک برگ برنده شناخته می‌شود.

منبع انرژی در انواع چیلر

منبع انرژی در چیلر تراکمی برق و در چیلر جذبی سوخت است که در زمان خرید باید به آن توجه کنید.

راندمان بالاتر

در خصوص راندمان  بدون شک چیلرهای جذبی راندمان بالاتری دارند ولی با توجه به هزینه‌های مازاد مانند هزینه برج خنک کننده در نگاه اولیه چیلر تراکمی گزینه ایده‌آل‌تری به شمار می‌رود.

هزینه نگه‌داری بالا

در چیلر تراکمی، کمپرسور یک وسیله حیاتی است که به دلیل وجود قطعات متحرک با سرعت بالا نیازمند روانکاری، خنک کاری و تعویض قطعات بصورت دوره­ای است؛ به همین دلیل و با توجه به قیمت گزاف قطعات باید خدمات دوره‌ای به موقع انجام شود.

براساس اقلیم

به غیر از هوای شرجی که در آن صرفا باید از انواع چیلر تراکمی استفاده کرد در سایر مناطق و اقلیم‌ها هر دو نمونه گزینه ایده‌آلی به شمار می‌روند.

فضای نصب

برای نصب چیلر جذبی به فضای بسته (موتورخانه) به ارتفاعی بیش از سه متر نیاز است و باید فضای قرارگیری برج خنک کننده را هم در نظر بگیرید؛ این درحالی مطرح است که برای نمونه تراکمی وجود فضای مناسب در پشت بام یا … لازم و ضروری است.