چیلر و هر آنچه راجع به آنها باید بدانید

چیلر(بهترین راهنمای در دسترس برای چیلر)

چیلر چیست؟ 

ساختمان های تجاری به منظور رطوبت زدایی و خنک سازی از سیستم های گرمایش ، تهویه و کنترل هوا (HVAC) استفاده می کنند. ساختمان های تجاری مدرن به دنبال سیستم های HVAC موثر با پایداری و عملکرد ایده آل می باشند، همچنین ساکنین یک ساختمان انتظار دارند که یک سیستم HVAC، عملکرد قابل قبولی به منظور تبدیل محیط داخلی ساختمان به یک محیط راحت، بدون تحت تاثیر قرار گرفتن از شرایط محیط خارجی را داشته باشد.
چیلرها به یک جز اصلی سیستم های HVAC در انواع وسیعی از کاربردهای تجاری، از جمله هتل ها، رستوران ها، بیمارستان ها، سالن های ورزشی، کارخانه های صنعتی و تولیدی و غیره تبدیل شده اند.به طور کلی ، چیلر انتقال گرما از یک محیط داخلی به یک محیط خارجی را تسهیل می کند. عملکرد این دستگاه، انتقال گرما بر اساس قوانین ترمودینامیک و سیکل تبرید می باشد. مسلماً چیلرها می توانند به عنوان قلب هر سیستم تهویه مطبوع مرکزی عمل کنند.

بیشتر بخوانید :بهترین روش انتخاب سنسور فشار مناسب

بیشتر بخوانید :محافظت در مقابل فشار لحظه ایی با اسنابر فشار

چرا در اکثر صنایع از چیلر صنعتی استفاده می شود؟

هیچ فرآیند صنعتی، دستگاه یا موتوری ۱۰۰٪ کارآمد نیست، گرما متداول ترین محصول جانبی آن ناکارآمدی است. اگر این گرما حذف نشود ، با گذشت زمان، بیشتر می شود و باعث کاهش تعداد تولید، خاموش شدن و حتی خرابی زودرس تجهیزات می شود. برای جلوگیری از این مسائل لازم است که خنک سازی را در طراحی سیستم فرآیندهای صنعتی بگنجانید.

استفاده از چیلر به منظور خنک کنندگی مزایای متعددی دارد. چیلر دما و فشار ثابت را برای فرآیند صنعتی شما فراهم می کند. حذف متغیرهای دما و فشار ، روند تولید و بهینه سازی فرآیند را ساده کرده و بالاترین کیفیت محصول را تضمین می کند. بجای سیستم های خنک کاری یک طرفه، یک چیلر می تواند آب خنک کننده را دوباره به گردش درآورد. گردش مجدد، هزینه آب مصرفی را که می تواند گران و عدم سازگار با محیط زیست باشد را به حداقل می رساند.

مینی چیلر (Mini Chiller) چیست؟

مینی چیلر یا چیلر خانگی همانطور که از نام آن مشخص است یک چیلر کوچک با ظرفیت به نسبت کمتر می باشد که معمولاً در آپارتمان ها و ساختمان های کوچک و ویلا ها مورد استفاده قرار می گیرد. دلایل استفاده از مینی چیلرها عبارتند از:
صرفه جویی در مصرف انرژی
طراحی جمع و جور
سازگاری بیشتر با محیط زیست
نصب راحت تر

اجزاء اصلی چیلر چیست؟

چیلرها انواع مختلفی دارند اما در اصل همه آنها دارای اجزای اصلی یکسانی می باشند که عبارت است از:

۱- کمپرسور (Compressor):

کمپرسور باعث ایجاد اختلاف فشار برای چرخش مبرد به درون سیستم می شود. انواع مختلف کمپرسورهای مبرد وجود دارد که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. کمپرسور ها همیشه بین اواپراتور و کندانسور قرار می گیرند. معمولاً تا حدی عایق بندی شده هستند و از یک موتور الکتریکی به عنوان نیروی محرکه استفاده می کنند. به صورت داخلی یا خارجی نصب می شوند و می توانند بسیار پر سر و صدا باشند.

۲- کندانسور (Condenser):

کندانسور بعد از کمپرسور و قبل از شیر انبساط قرار دارد. هدف از کندانسور حذف گرما از مبردی (معمولا گاز فریون) است که در اواپراتور جمع شده است. در چیلرها دو نوع کندانسور وجود دارد.

۱- هوا خنک (air-cooled)
۲- آب خنک (water-cooled)

یک کندانسور هوا خنک، از هوای محیط برای خنک سازی و کندانس شدن گاز مبرد گرم به حالت مایع استفاده می کند. می تواند داخل چیلر یا خارج از آن نصب شود، اما در نهایت گرمای چیلر را به هوا انتقال می دهد.
در کندانسور آب خنک، به طور مرتب “آب کندانسور” بین کولینگ تاور یا برج خنک کننده (Cooling Tower) و کندانسور می چرخد، مبرد داغی که از کمپرسور به کندانسور وارد می شود، گرمای خود را به این آب و در نتیجه به کولینگ تاور منتقل و از ساختمان خارج می کند. مبرد و آب با یکدیگر مخلوط نمی شوند، آنها توسط جداره لوله ها از یکدیگر جدا می شوند، در واقع آب در داخل لوله، و مبرد از خارج آن جریان می یابد.

بیشتر بخوانید : تابلو برق چیست؟ (بررسی کامل)

بیشتر بخوانید :چرا ترانسمیترهای فشار در کاربرد فشار بالا بیشتر خراب می شوند؟

۳- شیر انبساط یا اکسپنشن ولو (Expansion Valve):

شیر انبساط بین کندانسور و اواپراتور قرار می گیرد و هدف آن کاهش فشار مبرد و توسط یک مسیر عبور باریک می باشد.

۴- اواپراتور (Evaporator):

اواپراتور بین شیر انبساط و کمپرسور قرار می گیرد، هدف آن جمع آوری گرمای ناخواسته از ساختمان و انتقال آن به داخل مبرد است تا بتواند به کولینگ تاور ارسال و سپس از ساختمان خارج شود. با استخراج گرما توسط مبرد، آب خنک می شود ، سپس این “آب سرد” برای تأمین تهویه هوا در اطراف ساختمان پمپ می شود ، این “آب سرد” سپس به اواپراتور برمی گردد و گرمای ناخواسته از ساختمان را با خود می آورد.

نحوه کار چیلر:

در بیشتر کاربرد های خنک کننده، یک سیستم پمپاژ، آب خنک یا محلول آب/گلیکول را از چیلر به فرآیند انتقال می دهد. این مایع خنک، گرما را از فرآیند خارج کرده و سپس گرم شده و به چیلر باز می گردد. در واقع آب وسیله انتقال گرما از فرآیند به چیلر است.
چیلرها حاوی یک ترکیب شیمیایی به نام مبرد (معمولا گازهای فریون) هستند. انواع مختلفی از مبرد و کاربردها بسته به درجه حرارت مورد نیاز وجود دارد اما همه آنها بر اساس اصل اساسی فشرده سازی و تغییر فاز مبرد از مایع به گاز و برگشت به مایع، کار می کنند. این روند گرمایش و خنک سازی مبرد و تبدیل آن از گاز به مایع و دوباره برگشت به گاز، چرخه تبرید (Refrigeration Cycle) نام دارد.

چرخه تبرید (Refrigeration Cycle)  با ورود مایع کم فشار به اواپراتور (evaporator) شروع می شود. در اواپراتور، گرمای حاصل از آب یا محلول آب/گلیکول، ماده مبرد را می جوشاند و باعث می شود از مایع کم فشار به گاز کم فشار تبدیل شود. سپس گاز کم فشار وارد کمپرسور شده و در اثر فشرده شدن به گاز پر فشار تبدیل می شود. گاز پرفشار وارد کندانسور Condenser)) شده، جایی که توسط هوای محیط یا آب خنک کننده، گرمای آن گرفته شده و تبدیل به مایع پر فشار می شود. در نهایت مایع فشار بالا به شیر انبساط (Expansion valve) می رود ، که میزان ورود ماده مبرد مایع به اواپراتور را کنترل می کند و بدین ترتیب چرخه تبرید دوباره از نو آغاز می شود.

انواع چیلر:

۱- چیلر های جذبی (Vapor Absorption)
۲- چیلر های تراکمی (Vapor Compression)

چیلرهای تراکمی نسبت به چیلرهای جذبی رایج ترند و به دو زیر دسته زیر تقسیم می شوند:

۱- هوا خنک (air-cooled)
۲- آب خنک (water-cooled)

چیلر های هوا خنک و آب خنک بر اساس تکنولوژی ساخت کمپرسور آنها به ۴ دسته زیر تقسیم می شوند:

۱- کمپرسور سانتریفیوژ (Centrifugal Compressor)
۲- کمپرسور اسکرو(Screw Compressor)
۳- کمپرسور اسکرال(Scroll Compressor)
۴- پیستونی یا رفت و برگشتی (Reciprocating Compressor)

چیلرهای جذبی از منبع گرما برای جابجایی مبرد به جای کمپرسور مکانیکی استفاده می کنند. چرخه ترمودینامیکی توسط گرما ایجاد می شود که به طور کلی از طریق بخار ، آب گرم یا احتراق ایجاد می شود. در طول چرخه، بخارات مبرد جذب می شوند ، که باعث رقیق شدن مواد جاذب می شود. لیتیوم بروماید یک جاذب متداول است که در این چیلرها استفاده می شود ، همراه با آب به عنوان مبرد ترکیب می شود اما برخی از چیلرها از ترکیب آب و آمونیاک استفاده می کنند.

بیشتر بخوانید : ضربه قوچ و کاویتاسیون چیست ؟

بیشتر بخوانید : راهنمای نصب ترانسمیتر فشار

چیلرهای جذبی خود به ۲ دسته کلی زیر تقسیم می شوند:

۱- یک اثره (Single effect)
۲- دو اثره (Double effect)

همچنین می توانند به ۳ زیر دسته زیر تقسیم شوند:

۱- چیلر جذبی آب گرم (Hot water Absorption Chiller)
۲- چیلر جذبی بخار Steam Fired Absorption Chiller))
۳- چیلر جذبی شعله مستقیم (Direct Fired Absorption Chiller)

جمع بندی

عملکرد بهینه یک چیلر تأثیر زیادی بر هزینه های عملیاتی ساختمان شما خواهد داشت. تعمیر و نگهداری روتین و مداوم نیز در این امر تاثیر گذار خواهد بود. پیش بینی زمان تعمیر و بهینه سازی سیستم چیلر به داده های عملیاتی در زمان واقعی نیاز دارد. اینترنت اشیاء IoT درهای جدیدی را برای افزایش کارایی و بهروری چیلر ها گشوده است.

سخن آخر :