چيلر چيست

چيلر چيست ؟ چيلر (Chiller) به ماشيني اطلاق مي شود كه از طريق يك سيكل ترموديناميكي (تراكمي بخار يا جذبي)، گرما را از جريان سيال مشخصي (مبرد) دفع مي­ كند. سپس اين جريان بواسطه گردش درون يك مبدل حرارتي، جهت خنك كاري آب مورد استفاده قرار مي گيرد. در واقع چيلر گرما را از محيطي گرفته و به محيط ديگري منتقل مي كند. پس مي توان چيلر را نوعي پمپ انرژي قلمداد كرد كه محصول خروجي آن آب سرد است.

سيستم چيلر

چيلر به دستگاهي (سيستمي) گفته مي‌شود كه از طريق انجام يك سلسله فرآيند در سيكل تبريد تراكمي يا جذبي گرما را از سيال واسط (معمولاً آب) مي‌گيرد و باعث سرد شدن آن مي‌شود. اين مايع مي‌تواند از طريق مبدل حرارتي به تجهيزات خنك‌كننده يا فرآيندهاي صنعتي ديگري منتقل شود.

موارد استفاده از چيلر

از چيلرها بطور گسترده براي تهويه مطبوع تابستاني در پروژه‌هاي مسكوني، اداري – تجاري، فرهنگي – تفريحي، ورزشي، صنعتي و … استفاده مي‌شود.از سرمايش توليد شده در چيلر (Chiller) مي‌توان جهت خنك‌كاري دستگاه‌ها و تجهيزات صنعتي و سرمايش‌هاي فرآيندي هم استفاده كرد.

ساختار و سيكل عملكرد

چيلرها از نظر ساختار و سيكل عملكردي داراي تنوع زيادي مي‌باشند كه موارد و عوامل مختلفي در انتخاب يكي از انواع چيلر مي‌تواند تعيين كننده باشد. با توجه به نياز بهره‌بردار دماي آب سرد خروجي، چيلر مي‌تواند بالاي صفر (جهت تهويه مطبوع) يا زير صفر (جهت سرمايش فرآيندي و مصارف صنعتي) باشد. 

اجزاي اصلي چيلر

• كندانسور
• اواپراتور
• كمپرسور
• شير انبساط
• منبع تغذيه

كندانسور

كندانسور كه معادل فارسي آن چگالنده است، همانطور كه از اسم آن پيداست براي تبريد حالت ماده مبرد، از گاز به مايع در سيكل‌هاي تركيبي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. گفتني است كه گاز گرم و پرفشار خروجي  از كمپرسور وارد لوله‌ها مي‌شود و گرماي خود را از دست مي‌دهد و در انتها به مايع تبديل مي‌شود.

اواپراتور

اواپراتور سيستمي است كه در داخل واحد مورد نظر براي سرمايش يا گرمايش قرار ميگيرد و مبردي كه توسط كندانسور به حالت مايع تبديل شده بود را با تبادل حرارت با محيط مجدد به گاز تبديل كرده و با گرفتن دماي مبرد آن را به محيط توسط فن منتقل مي كند.

كمپرسور

وظيفه كمپرسور، ابتدا از مكش گاز عبوري از اواپراتور كه حامل گرما جذب شده از اتاق است استارت مي‌خورد و با متراكم كردن و تغيير حالت  آن، از دما و فشار پايين به دما و فشار بالا و رانش مبرد براي دفع گرماي آن به اتمام مي‌رسد.

كاربرد چيلر

چيلرها از مهمترين تجهيزات سرمايشي و توليد برودت در ساختمان ها و كارخانه هاي صنعتي به حساب مي آيند. از آب سردِ توليدي در چيلر مي توان به كمك فن كويل ها و يا هواسازها، فضاي داخلي هر ساختماني را خنك كرد و يا از آن در ماشين آلات صنعتي و انواع فرايندهاي توليد كه به خنك كاري نياز دارند، استفاده نمود.

انواع چيلر

يكي از نيازهاي هر ساختماني تامين سرمايش آن در فصل تابستان است ، اين مهم در ساختمانهاي بزرگ با استفاده از چيلر انجام مي پذيرد ، چيلرها معمولاً در دو نوع جذبي و تراكمي ساخته مي شوند بدليل مصرف برق زياد توسط چيلرهاي تراكمي (كمپرسوري) امروزه چيلرهاي جذبي از استقبال خوبي در ميان مهندسين مشاور و صاحبان ساختمانهاي مسكوني و اداري برخوردار شده اند ، اين نوع چيلرها بجاي انرژي برق از انرژي حرارتي براي توليد سرما استفاده مينمايند و داراي قطعات متحرك كمتري نسبت به انواع كمپرسوري هستند و با توجه به ماهيت چرخشي كار پمپهاي مورد استفاده در آنها ميزان خرابي و هزينه هاي مربوط به تعميرات آنها كمتر از انواع تراكمي مي باشد ، همچنين صداي آنها بسيار كمتر از انواع تراكمي بوده و تقريباً بدون لرزش هستند ، با در نظر گرفتن هزينه هاي جنبي از جمله هزينه مربوط به خريد امتياز برق و ديماند مربوطه و همچنين هزينه هاي جاري چيلر تراكمي ، چيلرهاي جذبي از نظر اقتصادي نيز داراي مزيت قابل توجهي هستند ، انواع مختلفي از چيلرهاي جذبي عبارت‌اند از:
۱. چيلرهاي آب گرم ضد كريستال
2. چيلرهاي بخار تك اثره (Single Effect)
3. چيلرهاي بخار دو اثره (Double Effect)
4. چيلرهاي شعله مستقيم (Direct Fired)

كاربرد چيلر در تهويه مطبوع

چيلر يكي از مصاديقِ سيستم تهويه مطبوع آبي به شمار مي رود. چنانكه آب سرد خروجي از چيلر با گردش درون مبدل­ هاي حرارتي هوايي (كويل) مانند فن كويل، كويل هواساز و اِير كولر، جريان هواي خنك مورد نياز جهت سرمايش فضاهاي مسكوني، اداري، تجاري، صنعتي و … را فراهم مي كند. اين چنين، دماي آب ورودي به كويل با دريافت گرما از هواي فضاي مورد نظر، افزايش پيدا كرده و براي سرد شدن تا دماي استاندارد تهويه (7 درجۀ سانتي گراد) مجدداً به چيلر باز مي گردد.

فن كويل

مي توان گفت هواي سرد خروجي از فن كويل، هواساز و يا اِير كولر كه با آب سرد چيلر تغذيه مي شوند، نسبت به كولر آبي و كولر گازي (يا ساير سيستم هاي DX مثل داكت اسپليت و VRF) هواي مطبوع تري است. چراكه بر خلاف كولر آبي رطوبت زيادي ندارد؛ در نتيجه قادر است گرماي نهان موجود در فضا را نيز بخوبي جذب كند. از طرفي بر خلاف كولر گازي، داكت اسپليت و يا VRF هواي خشكي را توليد نمي كند كه خصوصاً در مناطقي با اقليم خشك، اساساٌ هواي مناسبي نخواهد بود. بنابراين، چيلر مي تواند شرايط متعادل تري را ايجاد كند.

 چيلر و فن كويل

رايج ترين استفاده از آب سرد چيلر در حوزۀ تهويه مطبوع، در كنار ترمينال يونيت هايي بنام فن كويل مي باشد.فن كويل همان طور كه از نامش پيداست، شامل فن دمنده و مبدل حرارتي (كويل) است كه با فيلتر و يك مدار كنترلي ساده تركيب مي شود. به كمك فن كويل و با استفاده از آب گرمِ ديگ يا پكيج، اين امكان فراهم مي شود كه بتوان گرمايش مورد نياز پروژه را نيز تأمين نمود.با توجه به استفاده از فن كويل براي هر فضاي تفكيك شده اي، امكان كنترل مستقل دماي هر فضا ايجاد مي شود. موضوعي كه در كاربري هايي از جمله ساختمان هاي مسكوني، اداري و مجتمع هاي تجاري اهميت بسياري دارد.

چيلر چگونه كار مي‌كند؟

كاركرد چيلر براساس سيكل تبريد تراكمي يا جذبي است كه با گرفتن گرما از سيال واسط (معمولاً آب) و انتقال آن به مبدل تجهيزات تهويه مطبوع تابستاني يا دستگاه‌هاي صنعتي باعث ايجاد سرمايش مي‌شود.

سيكل چيلر جذبي و تراكمي

در سيكل تراكمي، توليد سرمايش بر اساس تبخير و تراكم و تقطير و انبساط مبرد مي‌باشد كه در طي اين چهار فرآيند گرما از سيال واسط گرفته شده و توليد سرمايش مي‌شود.در سيكل جذبي توليد سرمايش بر اساس ايجاد خلاء و كاهش دماي تبخير مبرد و استفاده از ماده جاذب جهت جذب بخار مبرد مي‌باشد.

چيلر و هواساز

غالباً در فضاهايي كه مساحت يكپارچه اي دارند، مثل سالن هاي ورزشي، تالارهاي پذيرايي، فروشگاه هاي زنجيره اي، نمايشگاه ها، سالن هاي همايش و … و در واقع در فضاهايي كه نيازي به تفكيك دمايي نيست، از هواسازها استفاده مي شود كه از طريق يك كويل سرمايشي و با بكارگيريِ آب سرد چيلر، جريان هواي سردِ مورد نياز را توليد مي كنند. ضمن آنكه به كمك هواساز، امكان تأمين هواي تازه و ايجاد فشار مثبت نيز، فراهم مي شود.

چيلر و اِير كولر

اِير كولر (Air cooler) ساختاري دقيقاً مشابه اواپراتورهاي هوايي كه در سردخانه ها استفاده مي شوند، دارد. با اين تفاوت كه بجاي مادۀ مبرد، آب سرد و يا گرم درون لوله هاي كويلِ آن جريان مي يابد. از اِير كولر كه حجم و فشارِ هوادهي آن در مقايسه با فن كويل بمراتب بيشتر است، غالباً در سوله ها و سالن هاي توليد استفاده مي شود. عمدتاً در پروژه هايي كه در آنها نياز چنداني به هواي تازه وجود نداشته و از طرفي شرايط براي كانال كشي توزيع هوا فراهم نيست، بجاي استفاده از هواساز (يا در كنار استفاده از هواساز)، اِير كولر بكار گرفته مي شود.

ميزان مصرف برق در انواع چيلر ها

به صورت كاملا تقريبي براي محاسبه جريان برق سه فاز لازم در انواع چيلر تراكمي به ازاي هر تن تبريد از ظرفيت چيلر 1.6 آمپر در نظر گرفته مي‌شود كه عمده آن شامل كمپرسورها است؛ به همين دليل در خصوص خريد چيلر تراكمي، قابليت اينورتر به عنوان يك برگ برنده شناخته مي‌شود.

منبع انرژي در انواع چيلر

منبع انرژي در چيلر تراكمي برق و در چيلر جذبي سوخت است كه در زمان خريد بايد به آن توجه كنيد.

راندمان بالاتر

در خصوص راندمان  بدون شك چيلرهاي جذبي راندمان بالاتري دارند ولي با توجه به هزينه‌هاي مازاد مانند هزينه برج خنك كننده در نگاه اوليه چيلر تراكمي گزينه ايده‌آل‌تري به شمار مي‌رود.

هزينه نگه‌داري بالا

در چيلر تراكمي، كمپرسور يك وسيله حياتي است كه به دليل وجود قطعات متحرك با سرعت بالا نيازمند روانكاري، خنك كاري و تعويض قطعات بصورت دوره­اي است؛ به همين دليل و با توجه به قيمت گزاف قطعات بايد خدمات دوره‌اي به موقع انجام شود.

براساس اقليم

به غير از هواي شرجي كه در آن صرفا بايد از انواع چيلر تراكمي استفاده كرد در ساير مناطق و اقليم‌ها هر دو نمونه گزينه ايده‌آلي به شمار مي‌روند.

فضاي نصب

براي نصب چيلر جذبي به فضاي بسته (موتورخانه) به ارتفاعي بيش از سه متر نياز است و بايد فضاي قرارگيري برج خنك كننده را هم در نظر بگيريد؛ اين درحالي مطرح است كه براي نمونه تراكمي وجود فضاي مناسب در پشت بام يا … لازم و ضروري است.