آشنایی با انواع چیلر

چیلر یا سرد کن یکی از انواع دستگاه های مربوط به سیستم تهویه مطبوع است. سردکن یک مجموعه پیچیده بوده که به نوعی یک دستگاه حذف گرما محسوب می‌شود. این دستگاه هم برای سیستم تهویه مطبوع و هم برای مصارف صنعتی دارای کارایی می‌باشد.

چیلر چیست؟

چیلر یا سرد کن دستگاهی است که بر اساس سيكل تبريد تراكمی و يا جذبی حرارت را از مايع دفع می‌نماید. از این مایع که به صورت سيكل و درون يك مبدل حرارتی جريان دارد به منظور خنک كردن دستگاه‌ها و یا  هوا استفاده می‌شود.

بهتر است بدانید اساس کار چیلر خانگی و صنعتی بر مبنای تبخیر می باشد. این دستگاه به تنهایی مولد منبع حرارت یا برودت است. اساس کار سرد کن بر مبنای تبخیر می باشد. در واقع سرد کن گرما را از محیط دریافت و سپس آن را به سرما تبدیل می‌کند.

 

نمونه ای از چیلر

دستگاه سرد کن از مزایا و ویژگی های خاصی برخوردار می باشد. یکی از مزیت های مهم و قابل توجه این نوع دستگاه ظرفیت بالای آن ها می‌باشد. همچنین لوله کشی و کانال کشی این دستگاه با متریال های متفاوت و متناسب با نیاز صورت می‌گیرد.

از دیگر مزیت های این نوع سیستم صرف انرژی کم در حین عملکرد می‌باشد. از طرفی دستگاه سرد کن مولد برودت یا حرارت را به همراه دارد. با وجود اینکه چیلرها یک نوع سیستم مادر هستند که تمام کانال ها را در خود جای داده‌اند، اما در این سیستم هر کانال به صورت مستقل و جداگانه کنترل می‌شود.

بهتر است بدانید سرد کن یک مجموعه، واحد ساخته شده از اجزای مختلف می‌باشد. بخش های مختلف سرد کن عبارت‌اند از: اواپراتور، پمپ، کندانسور، کمپرسور، مخزن نگهدارنده، هواساز، جذب کننده، شیر انبساط، فن ها، صفحه کنترل.

لازم به ذکر است که بخش های مختلف ذکر شده اجزای کلی سرد کن ها هستند و سرد کن ها ممکن است بر اساس نوع خود محدوده­ای متفاوت از این لیست را داشته باشند.

در واقع اجزای هر مدل سرد کن با اجزای یک سرد کن دیگر دیگر متفاوت هستند. اماشیر انبساط، اواپراتور و کندانسور در بین همه مدل های مختلف سرد کن مشترک می‌باشند.

 

انواع چیلر

بهتر است بدانید چیلرها دارای دو نوع تراکمی و جذبی هستند. هر کدام از این مدل ها خود دارای انواع مختلفی هستند که نگاهی مختصر به هر کدام از آن ها خواهیم داشت.

چیلرهای تراکمی

از این نوع سرد کن ها به منظور تأمین آب سرد در سیستم های تهویه مطبوع و سرماساز صنعتی استفاده می‌شود. به نوعی می‌توان گفت اصلی ترین قسمت تهیه آب سرد در دستگاه های ذکر شده مبردهای تراکمی هستند.

عملکرد چیلرهای تراکمی بر اساس سیکل تبرید تراکمی است. سرد کن های تراکمی دارای تقسیم بندی های مختلفی بر اساس نوع کمپرسور و نوع کندانسور هستند. چیلرهای تراکمی بر اساس نوع کندانسور دارای دو نوع مختلف تراکمی آب خنک و تراکمی هوا خنک می‌باشند که در ادامه با هر کدام از آن ها آشنا خواهیم شد. همچنین سرد کن های تراکمی بر اساس نوع کمپرسور دارای انواع مختلف اسکرال، اسکرو، پیستونی و سانتریفیوژ هستند.

چیلر تراکمی آب خنک

همانطور که گفته شد چیلر تراکمی آب خنک یکی از مدل های چیلر تراکمی بر اساس نوع کندانسور می‌باشد. این مدل ها در ظرفیت‌های بزرگ (100 الی 1000 تن تبرید) و  متوسط (بین 20 الی 80 تن تبرید) طراحی و تولید شده اند. تولید سرمایش در این مدل بر اساس سیکل تراکمی –تبخیری کار می‌باشد.

از این دستگاه ها به منظور سرمایش واحدهای اداری، مجتمع‌های فرهنگی –تفریحی، تجاری، مسکونی،صنایع شیمیایی، دارویی، خنک‌کاری تجهیزات و دستگاه‌های صنعتی و … استفاده می‌شود. این مدل از چندین قطعه کنترلی و حفاظتی و چهار قسمت اصلی ساخته شده است.

سرد کن های آبی نسبت به سرد کن های هوایی از راندمان بیشتری برخوردار می‌باشند. در حالت کلی مدل های تراکمی آب خنک در فضاهای بسته یعنی موتورخانه بیشترین کاربرد و استفاده را دارند. در واقع در این فضاها کندانسور به وسیله لوله‌کشی به برج خنک‌کننده واقع در فضای آزاد منتقل خواهد شد.

 

نمنونه از چیلر تراکمی

چیلر تراکمی هوا خنک

بهتر است بدانید چیلر تراکمی هوا خنک یا هوایی نوعی سرد کن تراکمی بوده که بر اساس سیکل تبرید تراکمی بخار عمل می‌کند. در این مدل فرایند دفع حرارت در کندانسور با استفاده از هوای محیط انجام می‌شود.

این مدل معمولا در ظرفیت‌های برودتی از 2 تن تبرید تا 2000 تن تبرید تولید و به بازار عرضه شده است. در ساختار مدل های هوا خنک از برج خنک کننده استفاده نشده و با استفاده از فن های موجود کندانسور خنک می‌گردد. به نوعی می توان گفت عدم استفاده از برج خنک کننده وجه تمایز مدل هوا خنک و آب خنک است.

چیلر تراکمی اسکرو

از دیگر انواع سرد کن های تراکمی بر اساس نوع کمپرسورمدل اسکرو می‌باشد. در این مدل کمپرسورهای مبرد بین دو چرخ دنده مارپیچی متراکم می‌گردند. یکی از مزیت های مهم کمپرسور اسکرو قابلیت وسیع برای کنترل ظرفیت می‌باشد.

همچنین این نوع کمپرسورها به صورت تدریجی زیر بار می‌روند. تعداد قطعات متحرک در کمپرسورهای اسکرو بسیار کم می‌باشد. استهلاک، لرزش و صدای کمتر نیز از دیگر مزیت های این نوع سرد کن ها محسوب می‌شوند. همچنین کمپرسورهای این مدل سرد کن در برابر بازگشت مایع مقاومت بسیار بالایی دارند. این مدل ها با ظرفیت هایی از 50 الی 560 تن تبرید موجود و قابل عرضه هستند.

این مدل سرد کن همچون دستگاه های تبرید از چهار قطعه اصلی اواپراتور، کمپرسور اسکرو، کندانسور و شیر انبساط تشکیل شده است.

چیلر پیستونی

از دیگر مدل های چیلر تراکمی می‌توان به سرد کن های پیستونی اشاره کرد. در این مدل سرد کن ها از کمپرسور پیستونی (رفت و برگشتی) استفاده شده است. کمپرسورپیستونی عمل مکش و دهش را همزمان با رفت و برگشت انجام می دهد. این کار به نوعی باعث متراکم شدن گاز مبرد و در نتیجه حرکت پیستون می شود. کمپرسورهای پیستونی از مزیت ها و قابلیت های بسیاری برخوردار هستند.

این مدل نسبت به سایر کمپرسور ها قیمت پایین تری دارند. از دیگر مزیت های مهم و قابل توجه این نوع چیلرهای تراکمی قابل تعمیر بودن آن ها است. با انتخاب این نوع کمپرسورها به راحتی می توان 20 تا 30 درصد در مصرف انرژی صرفه جویی کرد. این مدل ها از ابعاد و وزن بزرگ تری برخوردار هستند.

سرد کن های تراکمی پیستونی دارای دو نوع هوا خنک و آب خنک می باشند. سیکل تبرید این مدل چیلرها همچون دیگر سرد کن ها می‌باشد با این تفاوت که در ساختار آن ها از کمپرسور پیستونی استفاده شده است. یکی از ویژگی های مهم و قابل توجه کمپرسورهای پیستونی این است که از قابلیت تعمیر برخوردار هستند.

از این رو در صورت نیاز این کمپرسورها را به راحتی می توان تعمیر کرد. استفاده از کمپرسورهای پیستونی در مناطق حاره ای جنوبی کشور که آب و هوای گرم و شرجی دارند بسیار رایج می‌باشد.

 

چیلر سانتریفیوژی

از دیگر انواع چیلرهای تراکمی مدل سانتریفیوژی می‌باشد که با نام کمپرسور گریز از مرکز نیز شناخته شده است. فشار و دمای گاز با استفاده از افزایش انرژی جنبشی گاز خنک مبرد و با کمک پره‌های دوار افزایش پیدا می‌کند. بهتر است بدانید کمپرسور سانتریفیوژ نوعی از کمپرسورهای دینامیک بوده که عملکرد آن متکی به نیروی گریز از مرکز است.

در واقع کمپرسورها در این نوع سرد کن ها به علت حرکت یکنواخت گاز لرزش کمتری دارند. در حالت تمام بار این مدل از راندمان بالایی برخوردار است. این نوع چیلرهای تراکمی در کاربرد های بالاتر از 300 تن تبرید مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین با انتخاب این مدل به راحتی می توان به ظرفیت های بین 90 تا 2000 تن تبرید دست پیدا کرد.

این مدل ها دارای بازده تراکمی در حدود ۷۰ الی ۸۰ درصد هستند. در این مدل سرد کن ها به دلیل داشتن تعداد پایین قطعات و تعداد کمتر قطعات درگیر با یکدیگر هزینه نگهداری پایین تر می‌باشد.

سرد کن سانتریفیوژ بهترین گزینه برای استفاده در صنایع بزرگ و مراکز تجاری به شمار می آید. سرد کن های سانتریفیوژ از چهار قسمت اصلی شیر انبساط، اواپراتور، کندانسور و کمپرسور تشکیل شده است.

 

چیلر تراکمی اسکرال

از دیگر سرد کن های تراکمی که در ساختار آنها از چند کمپرسور اسکرال به صورت ترکیبی استفاده شده مدل اسکرال است. کمپرسورهای این نوع سرد کنار دو حلزون متحرک و ثابت ساخته شده است. این دو نوع حلزون درون یکدیگر قرار گرفته و سیال مبرد را متراکم می‌نمایند.

این نوع کمپرسورها دارای عملکرد بسیار آرام و بدون صدا و لرزش هستند. همچنین طول عمر بسیار بالایی دارند. نگهداری آسان و کم هزینه نیز از دیگر مزیت های این مدل به شمار می‌آید.

سرد کن های اسکرال به دلیل داشتن راندمان بیشتردر حالت کم باری به صورت بهینه کار می‌کنند، از این رو این ویژگی باعث کاهش مصرف برق دستگاه به طور قابل توجهی خواهد شد. این مدل سرد کن به دلیل داشتن راندمان بیشتردر حالت کم باری به صورت بهینه کار می‌کند.

چیلر جذبی

از دیگر انواع پرکاربردسرد کن ها می‌توان به مدل های جذبی اشاره کرد. این نوع سرد کن ها برای ایجاد سرمایش از انرژی حرارتی استفاده می‌کنند. این دستگاه معمولا در ظرفیت‌های بین 50 تا 1000 تن برودتی تولید و به بازار عرضه شده‌اند. در این سیستم ها گرمای مورد نیاز برای کارکرد از گاز طبیعی یا گازوئیل به صورت مستقیم تأمین می‌شود.

همچنین در این مدل ها از آب به عنوان مبرد استفاده می‌گردد. آب داغ، بخار کم‌فشار و بخار پرفشارمنابع غیر مستقیم گرما در چیلرهای جذبی به شمار می‌آیند. به طور کلی سرد کن های جذبی دارای سه نوع تقسیم بندی بر اساس منبع حرارتی ژنراتور، ماده مبرد و جاذب و چرخه تغلیظ محلول جاذب هستند.

سیستم ها بر اساس منبع حرارتی ژنراتور دارای دو نوع شعله مستقیم و شعله غیر مستقیم می‌باشند. لازم به ذکر است که سرد کن های شعله مستقیم نسبت به سایرین دارای بیشترین کاربرد و استفاده هستند. بهتر است بدانید در هر سیکل تبرید جذبی یک سیال مبرد و یک سیال جاذب وجود دارد که چیلرهای جذبی از این نظر دارای دو نوع مختلف لیتیوم بروماید و آمونیاکمی باشند.

در سیستم لیتیوم بروماید و آب محلول لیتیوم برومایدسیال مبرد آب و سیال جاذب است. همچنین در سیستم آمونیاک آب سیال جاذب و آمونیاک سیال مبرد هستند.

 

چیلر جذبی بخار

از دیگر مدل های سرد کن جذبی می‌توان به مدل جذبی بخار اشاره کرد. در این مدل دستگاه از حرارت به جای انرژی الکتریکی به منظور تأمین انرژی خود استفاده می‌کند. این نوع تامین نیاز سازگاری بیشتری با محیط زیست دارد، زیرا چیلرها از نوعی انرژی بازیافتی برای تأمین نیازخود استفاده می‌کنند.

در ساختار سرد کن های جذبی بخار از کمپرسور گرمایی همچون ژنراتور و مبدل حرارتی استفاده شده است. در مدل های جذبی بخار ابتدا بخار آب وارد کندانسور می‌شود و با استفاده از محیط  خنک می گردد و سپس به فاز مایع تبدیل می‌شود. این مایع مجددا به  قسمت اواپراتور که دارای فشار پایینی است وارد می شود. بعد از این مراحل نقطه جوش ماده پایین می آید و شروع به جوشش می‌کند.

چیلر جذبی گرما مستقیم

در این مدل که یکی دیگر از انواع چیلرهای جذبی می‌باشد دستگاه از یک شعله جهت تأمین انرژی حرارتی خود استفاده می‌کند. تمام اجزای این نوع دستگاه سرد کن لازم است از مقاومت بالایی در برابر دما برخوردار باشند. مبرد درون این نوع سرد کن آب و سیال جاذب درون آن لیتیوم برمید است.

استفاده از این نوع سرد کن جذبی به نوعی باعث صرفه جویی در مصرف سوخت گازی، بخار آب، آب داغ  و مصرف انرژی می‌شود. این نوع دستگاه های سرد کن بهترین گزینه برای مصارف صنعتی به شمار می‌آیند، زیرا این مدل ها راندمان بسیار بالایی داشته و از ظرفیت تولید حرارت بالا و انجام فعالیت های سنگین برخوردار هستند.

همچنین در یک تقسیم بندی دیگر چیلرهای جذبی دارای سه نوع یک اثره، دو اثره و سه اثره می باشند. لازم به ذکر است که امروزه مدل های تک اثره و دو اثره در انواع مختلف و در مقیاس بسیار گسترده ای تولید شده‌اند.

چیلر جذبی تک اثره

این مدل سرد کن های جذبی نسبت به دیگر انواع چیلرها ضریب عملکرد و بازده پایین تری دارند. این نوع سرد کن جذبی جهت عملکرد به جریان بخار نیاز دارد. لازم به ذکر است که فشار بخار استاندارد در این نوع سرد کن ها معادل یک اتمسفر است. بهتر است بدانید امروزه این نوع سرد کن ها از کاربرد بسیار زیادی در صنایع برخوردار نیستند.

چیلر جذبی دو اثره

از دیگر مدل های سرد کن جذبی می‌توان به مدل دو اثره اشاره داشت. این مدل نسبت به مدل های تک اثره دارای ساختاری پیشرفته تر هستند. سرد کن های دو اثره به دلیل کاهش مصرف بخار و سوخت ضریب عملکرد و بازده بالاتری دارند.

هدف از طراحی این مدل افزایش راندمان سیکل جذبی می‌باشد. در این نوع سیستم دو ژنراتور دما بالا و دما پایین وجود دارد که طی دو مرحله محلول لیتیوم بروماید را غلیظ می‌کند.

چیلر جذبی سه اثره

این مدل سرد کن های جذبی براي انجام فرايندها داراي چهار سطح فشار هستند. بد نیست بدانید مدل جذبی سه اثره داراي سه مدار است. در واقع در چرخه سرد کن های جذبی سه اثره تبخير مبرد در سه ژنراتور صورت می‌گیرد. در چرخه هاي سه اثره بالاترين فشار بيش از يك آتمسفر می باشد.

عکس

کاربرد چیلر

بهتر است بدانید چیلرهای تراکمی و جذبی از نظر کاربرد دارای سه نوع صنعتی، تهویه مطبوع  و سرمایش فرآیندی هستند. سرد کن های صنعتی دارای بیشترین کاربرد و استفاده در کارخانه ها و صنایع مختلف همچون صنایع دارویی، صنایع شیمیایی،صنایع غذایی و صنایع پلاستیک می‌باشند.

همچنین از مدل های صنعتی در کارگاه های ریخته گری، پلاستیک سازی و قالب سازی استفاده می‌شود. همچنین سیستم های تهویه مطبوع دارای بیشترین استفاده در واحد های متوسط تا بزرگ ساختمان های اداری، صنعتی و تجاری هستند. مدل های تهویه مطبوع  از توانی بین 15 تا 2000 تن برخوردار می‌باشند.

چیلرهای جذبی در صورت ارزان بودن انرژی و در شرایطی که مقدار حرارت تلف شده بالا باشد گزینه مناسبی به شمار می‌آیند. از سرد کن های جذبی در سیستم های تولید همزمان گرما و برق با هدف بهره گیری از حرارت اتلاف شده و به منظور تولید برق و احتراق استفاده می‌شود. بهتر است بدانید از مدل های جذبی می توان در ساختمان ها، بیمارستان ها و صنایع مختلف استفاده کرد.

 

سخن پایانی

بهتر است بدانید فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی به سرمایش و جذب گرما نیاز بالایی دارند، از اینرو چیلر نقش بسیار مهمی در صنایع مختلف همچون صنایع غذایی، دارویی و شیمیایی دارد. از سرمایش تولید شده در سرد کن به منظور گرماگیری و از تولید برودت در فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی استفاده می‌شود. ویژگی دستگاه های سرد کنی که از آن ها به منظور دماهای بسیار پایین و زیر صفری استفاده می‌شود تا حدی با چیلرهای مخصوص تهویه مطبوع تفاوت دارد.