چیلر

چیلر چیست؟

چیلر از کلمه لاتین (Chill) به معنای سرما گرفته شده است و به ماشینی اطلاق می شود که با بهره گیری از تکنولوژی، دمای آسایش را به همراه بیاورند. چیلرها از طریق یک چرخه ترمودینامیکی که مدل های مختلفی دارد، حرارت را از جریان سیال مشخصی گرفته و سپس با کمک گرفتن از مبدل ها تهویه مطبوع را برای ما به ارمغان می آورند. لذا کار اصلی چیلرها سرد کردن آب جاری درون اواپراتور می باشد.

هایپر صنعت فامکو ارائه دهنده انواع چیلر در برندهای مختلف می باشد.

مشخصات فنی چیلرها

چیلر دستگاهی است که با استفاده از یک سیال خنک کننده حرارت را از مایع (معمولا آب) بر اساس سیکل های مختلف تبرید شامل چیلر تراکمی و یا چیلر جذبی دفع می کند. مایع خنک در اواپراتور تولید می شود و این مایع که می تواند برای خنک کاری هوا و یا دستگاه ها در مصارف مختلفی مانند ماشین آلات صنعتی استفاده گردد، معمولا به صورت سیکل و درون یک مبدل حرارتی جریان دارد. در بعضی از موارد به منظور صرفه جویی در مصرف انرژی می توان از حرارتی که از مایع جذب دفع می شود، برای مقاصد گرمایی استفاده کرد.

انواع چیلر

1. چیلر کمپرسوری (تراکمی)
2. چیلر جذبی
3. چیلرهای سانتریفیوژی

شگل دیگر تقسیم بندی چیلرها بر اساس شکل خنک شدن ماده مبرد است:

1. چیلر آب خنک
2. چیلر هوا خنک
3. چیلر تبخیری

برای بررسی و مقایسه انواع چیلرها، ضریب عملکرد کلی (Overall COP) یا (Coefficient of Performance) به کار می رود که معیار اصلی میزان انرژی مصرفی در سیستم های برودتی مختلف اعم از تراکمی و یا جذبی می باشد. هر چه میزان ضریب عملکرد کلی دستگاه بیشتر باشد نشان دهنده مصرف انرژی کمتر آن دستگاه خواهد بود.

COP نسبت میزان برودت ایجاد شده به میزان انرژی داده شده به دستگاه است که مقدار آن بر خلاف راندمان می تواند از عدد یک بیشتر باشد. در محاسبه COP چیلرهای جذبی و تراکمی، مخزن کسر در چیلرهای جذبی، انرژی گرمایی و در چیلرهای تراکمی، انرژی الکتریکی است.

انواع چیلر جذبی

گروه تک اثره

1. دسته چیلرهای تک اثره با تغذیه بخار
2. تک اثره با تغذیه آب داغ (دمای بالای 100 درجه سانتی گراد)
3. تک اثره با تغذیه آب گرم (دمای زیر 1000 درجه سانتی گراد)

نحوه کار آنها مشابه بوده و همگی دارای حداقل یک مولد حرارتی می باشند.

گروه دو اثره

1. دسته دو اثره با تغذیه بخار
2. دو اثره با شعله مستقیم

این چیلرها، جز نسل جدید چیلرهای جذبی بوده و دارای سیکل تبرید کاملتری نسبت به چیلرهای جذبی تک اثره‌ هستند.

چیلر های جذبی

در توضیح چیلر جذبی به زبان ساده باید بدانیم که ابزوربر یا جذب کننده اساسی ترین نقش را در این سیکل بازی می کند. سیکل اصلی این چیلرها به اینگونه است که ماده مبرد بین شیر انبساط، اواپراتور، ابزوربر، پمپ، ژنراتور و در نهایت کندانسور در حال چرخش است.

ماده مبرد وارد اواپراتور شده و در تلاش برای بالا بردن دما است که دمای محیط با استفاده از گاز شهری یا منابع دیگر تامین می شود. وقتی که مایع مبرد به گاز تبدیل شد فشار اواپراتور بسیار پایین می آید، فشار باید پایین بماند اما گاز فشار بالایی دارد در نتیجه نیاز به یه جاذب برای تخلیه بخار آب می باشد که این بخار توسط جاذب (ابزوربر) جذب می شود و بعد از آن با ترکیبی از لیتیوم بروماید و یا نمکی که از اواپراتور خارج شده بودند، خود را به کمک پمپ ها به ژنراتو ر می رساند. ژنراتور که خود یک مبدل حرارتی می باشد ماده مبرد و لیتیوم بروماید را حرارت داده و پس از تبخیر، قسمتی از آب که به آب مقطر تبدیل شده است وارد شیر انبساط و دوباره وارد اواپراتور می‌ کند.

تجهیزات چیلرهای جذبی

1. اواپراتور: مبرد توسط سیستم توزیع خاصی بصورت کاملا یکنواخت روی دسته لوله های آب برگشتی از ساختمان ریخته و بدلیل فشار پائین محفظه اواپراتور تبخیر شده و باعث سرد شدن آب داخل لوله ها می شود.
2. ابزربر: لیتیوم بروماید توسط سیستم توزیع بصورت کاملا یکنواخت روی لوله ها می ریزد، بخار مبرد تولید شده در اواپراتور توسط محلول لیتیوم بروماید در ابزربر جذب می گردد، به دلیل عدم استفاده از سیستم قدیمی نازل در توزیع لیتیوم بروماید امکان گرفتگی یا افتادن نازل و همچنین ریختن مایع بدون تماس با لوله ها در اثر پاشش توسط نازل وجود ندارد.
3. ژنراتور: محلول لیتیوم بروماید که پس از جذب بخار مبرد در ابزربر رقیق شده برای احیا شدن وارد ژنراتور شده و حرارت می بیند، در اثر حرارت دریافتی بخار مبرد از لیتیوم بروماید جدا شده و محلول لیتیوم بروماید غلیظ شده برای استفاده مجدد از طریق مبدل حرارتی راهی ابزربر می شود.
4. کندانسور: بخار مبرد تولید شده توسط ژنراتور در کندانسور بدلیل تبادل حرارت با آب ورودی از برج خنک کننده تقطیر شده و جهت استفاده مجدد راهی اواپراتور می شود.

چیلر های تراکمی

چیلر تراکمی بر مبنای سیکل تبرید که شامل کمپرسور، کندانسور، شیر انبساط و اواپراتور است، عمل می کند، به بیان ساده تر سیکل چیلر تراکمی از واحدهای تراکم، چگالش، اختناق و تبخیر تشکیل شده است و با استفاده از مایع مبرد، سیال را خنک کرده و انتقال حرارت را انجام می دهد.

اجزای چیلر های تراکمی

چیلر تراكمی از چهار قسمت اواپراتور، كمپرسور، كندانسور و شیر انبساط تشكیل شده است.

مبرد در اواپراتور در حالت مایع اشباع یا نزدیک به مایع اشباع در فشار و دمای پایین وارد اواپراتور می گردد و با گرفتن گرما از آب (سیال ناقل) یا هوا به بخار در همان فشار پایین تبدیل می گردد. برای اینكه بخار ایجاد شده مجددا به مایع اولیه برگردد (مایع اشباع به مایعی گفته می شود كه تحت یک فشار معین به بخار تبدیل می گردد.) می بایست گرمای جذب شده از مبرد جدا شود.

محیط هایی كه در مجاورت دستگاه می باشد هوای اتمسفر (كندانسور هوایی) یا هوای مرطوب ایجاد شده توسط برج خنک كننده می باشد.

لذا گرمای جذب شده توسط مبرد می بایست به محیط های مذكور منتقل گردد. اساس كار سیستم‌های ضربه‌ای یا تراكمی و جذبی ایجاد شرایطی است كه در آن شرایط امكان انتقال حرارت به محیط اطراف ایجاد شود. در سیستم های ضربه ای مكمل كمپرسور فشار سیال، به اندازه‌ای كه دمای مبرد حداقل 15 الی 20 درجه سانتیگراد بالاتر از دمای خشک محیط افزایش می یابد.

اصول کار چیلر تراکمی

چیلرهای تراکمی راهبری بسیار ساده تری دارند. به علت اینکه سیستم فشرده سازی گاز، الکتریکی است، لذا کنترل بیش تری می توان روی فرآیند داشت و می توان با تمهیداتی، راندمان را افزایش داد. در حالی که در چیلر جذبی در حالت نیمه بار، راندمان افت می کند. راه اندازی چیلر جذبی زمان و هزینه بیش تری دارد. تنظیم مشعل به کمک آنالیزور گاز، بسیار وقت گیر و نیازمند فرد متخصص است و عدم تنظیم صحیح مشعل، باعث تولید گازهای نسوخته، کاهش راندمان احتراق، ایجاد آلودگی و مصرف سوخت بیش تر می شود به دلیل اینکه چیلر جذبی به کمک حرارت، تولید برودت می کنند، لذا حجم بسیار بالایی از حرارت در داخل ماشین موجود است. به علت حجم بسیار بالای حرارت، ناگزیر به استفاده از سیستم آب خنک هستیم. برای تامین این آب، از برج های خنک کن که بر مبنای سرمایش تبخیری کار می کنند، استفاده می کنیم.

كمپرسورهایی كه در چیلر تراكمی بكار برده می شوند به پنج گروه تقسیم می گردند.

1. كمپرسورهای رفت و برگشتی یا پیستونی (Reciprocating)
2. كمپرسورهای پیچی ( Screw)
3. كمپرسورهای حلزونی (Scroll)
4. كمپرسورهای چرخشی (Rotary)
5. كمپرسورهای سانتریفیوژ
6. کمپرسور توربوکر

کنترل کننده های فشار در چیلر تراکمی

کنترل فشار بالا و پایین

این وسیله جهت کنترل کردن فشار دستگاه می باشد، دو لوله موئین در این کنترل وجود دارد که لوله LP را به قسمت مکش کمپرسور متصل و لوله HP را به قسمت فشار بالا وصل می کنند. در سیستم چیلر کمپرسور باید با فشار مکش و دهش معینی کار کند. هرگاه از این فشار کمتر یا بیش تر شود این کنترل عمل کرده و دستگاه را خاموش می کند. کنترل فشار بالا و پایین قابل تنظیم می باشد.

در چیلر تراکمی با کندانسور آبی معمولا فشار پایین را روی 30 psi و فشار بالا را روی psi 220 و با کندانسور هوایی فشار پایین را روی 40 و فشار بالا را روی 250 psi می توان تنظیم کرد.

اگر کمپرسور بر اثر فشار بالا قطع شود باید از سیستم رفع عیب شده و کلید ریست را فشار دهیم ولی اگر بر اثر فشار پایین قطع شود دوباره بر اثر افزایش گاز دستگاه روشن می شود.

کنترل فشار روغن

این وسیله جهت کنترل کردن مداوم فشار روغن کمپرسور می باشد. اگر در کمپرسور فشار روغن نباشد باعث صدمه دیدن آن می شود. کنترل روغن دارای دو لوله موئین می باشد که یکی از آنها به قسمت ساکشن (مکش) کمپرسور و دیگری به قسمت فشار روغن کمپرسور متصل می شود. بین فشار مکش کمپرسور و فشار روغن باید حداقل 10 psi فشار باشد در غیر این صورت کنترل روغن فرمان قطع می دهد. هنگامی که کنترل روغن احساس کند که فشار زیر 10 psi است یک هیتر درداخل کنترل روغن شروع به گرم شدن می شود و پس از تقریبا 90 ثانیه حرارت هیتر باعث قطع شدن جریان شده و کمپرسور خاموش می شود.

ساختمان چیلر تراکمی

1. الکتروموتور: میل لنگ کمپرسور را به حرکت در می آورد حرکت دورانی میل لنگ باعث حرکت رفت و برگشت پیستون در داخل سیلندر می گردد در نتیجه گاز مبرد در کمپرسور متراکم می شود.
2. کوپلینگ: جفت کننده محور الکترو موتور با محور میل لنگ کمپرسور است.
3. کمپرسور: گاز خروجی از اواپراتور را متراکم کرده وارد کندانسور می کند.
4. لوله رانش: گاز خروجی از کمپرسور را به کندانسور هدایت می کند.
5. کندانسور: کندانسور این چیلر از نوع پوسته و لوله است در داخل پوسته گاز مبرد و در داخل لوله‌ها آب خنک جریان دارد. گاز داغ و متراکم توسط لوله وارد پوسته کندانسور می شود. گاز داغ و متراکم به علت تماس با لوله‌های مسی حاوی آب خنک، خنک شده و به مایع تبدیل می شود و از پایین از طریق لوله خارج می شود. آب جریانی از طریق لوله وارد کندانسور شده واز طریق لوله خارج می شود. آب خروجی از کندانسور به برج خنک کن هدایت می شود تا پس از خنک شدن دوباره به کندانسور برگردد.

لوله خروج مایع مبرد از کندانسور

1. شیر سرویس کندانسور: برای بستن لوله خروج مبرد از کندانسور در مواقع سرویس و تعمیرات و توقف طولانی دستگاه مورد استفاده قرار می گیرد.
2. شیر تغذیه ماده مبرد: برای شارژ سیستم استفاده می شود.
3. فیلتر درایر یا صافی رطوبت گیر: وجود مواد جامد و رطوبت در دستگاه تبرید موجب بروز اشکالاتی می گردد که برای گرفتن مواد جامد از فیلتر و برای گرفتن رطوبت از درایر موجود در سیستم استفاده می شود.
4. شیر برقی: که در صورت وصل بودن جریان الکتریکی مسیر عبور مایع مبرد را باز نگه می دارد این شیر برقی از ترموستات فرمان می گیرد.
5. شیشه رویت یا سایت گلاس: میزان تغذیه ماده مبرد در سیستم و همچنین وجود رطوبت بیش از حد را در سیستم مشخص می نماید.
6. اواپراتور: ماده مبرد پس از عبور از شیر انبساط وارد اواپراتور چیلر می شود و در داخل لوله های مسی تبخیر شده و به صورت بخار از اواپراتور خارج می شود. تبخیر در اواپراتور باعث سرد شدن آب جریانی در پوسته می گردد. آب سرد شده به طرف هواساز و فن کویل ها جریان می یابد و در برگشت از هواساز یا فن کویل ها وارد اوپراتور چیلر می شود.
7. شیر انبساط ترموستاتیک: که از دمای گاز خروجی از اواپراتور تأثیر گرفته مقدار ماده مبرد ورودی به اواپراتور را تنظیم می نماید.
8. لوله مکش: که گاز خروجی از اواپراتور از طریق لوله وارد قسمت مکش کمپرسور می گردد.
9. تابلو وسایل اندازه‌گیری و کنترل فشار: که مانومترهای فشار زیاد و فشار کم کنترل فشار کم و زیاد و کنترل فشار روغن روی آن نصب شده‌اند.

چیلر سانتریفیوژ

چیلرهای سانتریفیوژ یکی از انواع چیلرهای صنعتی است که از اسم آن می توان به نوع کمپرسور پی برد. در این چیلرها کمپرسور از نوع جابه جایی غیر مثبت است.
بشرط استفاده از چیلر سانتریفیوژ در حالتی که اصطلاحا به آن بار کامل یا (full bar) و نه در حالت بارهای کم، راندمان این چیلرها بسیار بالاست اما به علت قیمت بالا و نبود متخصص کافی در ایران کمتر مورد استفاده قرار می گیرند.

تفاوت ساختار چیلرهای ساختمانی آب خنک و هواخنک

برای تشریح تفاوت چیلرهای آب خنک یا هوا خنک به زبان ساده میتوان به این نکته اشاره کرد که گرمای گرفته شده از آب در اواپراتور چیلر (توسط مبرد)، بایستی به گونه ای دفع شود. در چیلر های هوا خنک گرما از طریق فن های تعبیه شده در چیلر دفع می گردد در حالیکه در چیلر آب خنک از کندانسور نوع پوسته و لوله ای برای دفع گرمای مبرد استفاده می شود و با استفاده از پمپ به برج خنک کننده انتقال داده می شود تا درجه حرارت کاهش یافته و دوباره به سیکل کندانس باز گردد. باید به این نکته دقت کرد که مسیر آب کندانسور با آب اواپراتور مجزا است و هر یک در مسیری جداگانه جریان پیدا می کنند.یکی دیگر از مزیت های چیلر هواخنک در مقابل هوا خنک نیز در همین نکته مشخص می شود که چیلر آب خنک به برج خنک کننده نیاز دارد ولی چیلر آب خنک نیازی به آن ندارد.

چیلر های تبخیری چیلرهایی هستند که به صورت مستقیم و یا غیر مستقیم با یک سیکل ساده شبیه به کولر آبی کار می کند.

سوخت چیلرهای تراکمی و چیلرهای جذبی

چیلر تراکمی با استفاده از انرژی الکتریکی (برق) و چیلر جذبی با استفاده از انرژی حرارتی (بخار داغ، احتراق گاز طبیعی ویا حتی از گرمای اتلافیِ یک فرایند) باعث ایجاد برودت و سرما می شوند. برای توضیح کامل تر می توان اینگونه بیان کرد که در سیکل های جذبی از ژنراتور کمک میگیریم که از سوخت فسیلی استفاده می کنند و معمولا گازسوز هستند اما سیکل تبرید تراکمی از اختلاف فشار کندانسور و نیروی الکتریسیته باعث ایجاد برودت می شود، در نتیجه درست است که هزینه برق چیلرهای تراکمی کمی بیشتر است اما با توجه به برآیند هزینه سوخت فسیلی و برقی چیلرهای جذبی، چیلرهای تراکمی از نظر اقتصادی نیز به صرفه تر هستند.

آیا می توان از چیلر برای گرمایش هم استفاده کرد؟

این سوالی است که همیشه در ذهن سازندگان و مالکان ساختمان ها است. همانگونه که دستگاه هایی به مانند داکت اسپلیت ها در زمستان می توانند از هیت پمپ تعبیه شده در بعضی دستگاه های وارداتی جهت گرمایش استفاده کنند ولی به دلیل مصرف بالای برق این کار مقرون به صرفه نیست، در چیلر ها نیز به جای استفاده از کمپرسور و انرژی الکتریکی از کویل آبگرم و پکیج جهت رساندن آب گرم به کویل ها استفاده میکنند تا کمپرسور دستگاه خاموش و از فن کویل یا هواساز به عنوان فن استفاده شده و گرمایش واحد ها تامین و هزینه های جانبی الکتریسیته کمتر گردد.

مینی چیلر ها (Mini Chiller)

مینی چیلر ها از اسمشان مشخص است که نمونه کوچیک شده چیلرها می باشند تا بتوان برای هر واحد ساختمانی حتی متراژ کوچک از آنها استفاده و هر واحد را بتوان بصورت مستقل تهویه نمود. اکثر چیلرها مرکزی بوده و در اول زمستان و اول تابستان مشکل روشن و یا خاموش بودن گرمایش یا سرمایش دستگاه ها به میان می آید اما مینی چیلر ها به صورت مستقل برای هر واحد فعال شده و دمای اسایش را برای ساکنین به همراه می آورد.

تفاوت چیلرهای مدولار و ماژولار

سیستم لوله کشی چیلرهای تک مداره یا ماژولار به این گونه است که یک خط رفت و یک خط برگشت و یک شیر کنترلی برای کمپرسور ها وجود دارد،درحالیکه در سیستم چند مداره یا مدولار (Modular) برای هر کمپرسور و یا هر جفت کمپرسور آن یه خط رفت و برگشت لوله و شیر کنترلی در نظر گرفته می شود، درصورتی که یکی از این کمپرسورها خراب شود و آن کمپرسور از مدار خارج شود کمپرسورهای دیگر به صورت مستقل و همانند یک چیلر مجزا عمل می کنند، در حالی که در سیستم های تک مداره اگر یک کمپرسور خراب شود کمپرسورهای دیگر نیز از مدار خارج و تا زمان رسیدن سرویس کار و عیب یابی و رفع مشکل کل سیستم تحت تاثیر خرابی یک کمپرسور از مدار خارج می گردد.

مزایای دیگر چیلرهای مدولار (Modular)

• با پله ای کردن توان دستگاه میتوان در مصرف برق صرفه جویی کرد
• کاهش خرابی قطعات
• امکان تعمیر بدون از کار افتادن کل سیستم
• امکان افزودن کمپرسورهای بیشتر و افزایش ظرفیت دستگاه در آینده
• کاهش صدای کار دستگاه

معایب سیستم مدولار

از معایب سیستم ماژولار میتوان به افزایش هزینه برق اشاره کرد به این صورت که تغذیه‌ی الکتریکی جداگانه‌ی ماژول‌ها و مدارهای برودتی مستقل به معنای استفاده بیشتر در هزینه برق و الکتریسیته می باشد.
اجزای تابلو برق چیلرها1

• کنتاکتور
• فیوز مدار قدرت
• فیوز مدار فرمان
• انواع رله های حفاظتی موتور
• کلیدهای راه انداز
• کلیدهای مدار فرمان
• انواع کابلشو
• ترمینال در اندازه های مختلف
• سیم های افشان رابط
• کابل در اندازه های مختلف
• کنترل فاز
• چراغ های سیگنال

عوامل موثر در قیمت تمام شده چیلرها

• الکتروموتور ( اینورتر یا غیراینورتر)
• کندانسور (هواخنک یا آب خنک)
• نوع کمپرسور(اسکرال)(اسکرو)(پیستونی)(سانتریفیوژ)
• الکترو موتور فن ها
• ژنراتور برق مصرفی
• تک مداره و یا چند مداره بودن دستگاه