چیلر

چیلر دستگاهی است برای فراهم نمودن آب سرد جهت مصارف صنعتی و تهویه مطبوع که بر اساس کاربرد آن، به دو نوع تراکمی و جذبی تقسیم می شود.

چیلر تراکمی (Vapor Compression Chiller)

چیلر تراکمی دستگاهی است جهت تامین آب سرد با دمای بسیار پایین، برای مصارف تهویه مطبوع و صنعتی. طرز کار چیلر تراکمی براساس سیکل تبرید تراکمی است.

چیلر تراکمی

اگر در دستگاههای بزرگ تهویه مطبوع، سرمای تولید شده بطور مستقیم استفاده شود، بسیار گران قیمت و غیراقتصادی خواهد بود، بنابراین به جای خنک کردن مستقیم هوای اتاق، در یک مخزن، آب را خنک کرده و برای تهویه اتاق مورد نظر، به یک مبدل حرارتی مانند فن کویل یا هواساز منتقل می کنند و این اساس ساختار چیلر است.

چیلر و هواساز

• اجزای اصلی چیلر تراکمی

1- کمپرسور : کمپرسور نسبت به ظرفیت و طراحی چیلر می تواند از نوع رفت و برگشتی، مارپیچی، گریز از مرکز و در برخی موارد حلزونی می باشد.

2- کندانسور : کندانسور بسته به مدل، طراحی و ظرفیت چیلر می تواند از نوع آبی یا هوایی باشد. کندانسور آبی در چیلر معمولا از نوع پوسته و لوله و یا صفحه ای می باشد و جهت تبادل حرارتی آب با مبرد و تامین آب سرد، نیاز به یک برج خنک کننده می باشد که به تاسیسات آن اضافه می گردد. کندانسور هوایی چیلر در دو نوع طراحی می گردند: در نوع اول، کندانسور از چیلر جدا بوده و در فضایی که با هوای آزاد در ارتباط داشته باشد نصب می گردد و در نوع دوم، کندانسور بر روی بدنه چیلر نصب می گردد که در این صورت چیلر باید در فضای آزاد نصب گردد.

چیلر هوایی

3- شیر انبساط : شیر انبساط چیلر بسته به طراحی آن می تواند از نوع ترموستاتیک ، فشاری و یا الکترونیک باشد.

4- اواپراتور : اواپراتور چیلر می تواند از نوع پوسته و لوله، پوسته و کویل و یا صفحه ای باشد و جهت جلوگیری از اتلافات حرارتی بدنه آن عایق می گردد.

• اجزای فرعی چیلر تراکمی

چیلر تراکمی دارای اجزا مختلفی است. از این اجزا می توان به رسیور تانک، ساید گلاس، فیلتر درایر، کلیدهای حفاظتی، ترمیستورها، آکومولاتور و اجزای الکتریکی و کنترلی دیگر اشاره کرد.

• ملحقات چیلر

در سرمایش با دستگاه چیلر، ملحقاتی نیز در سیستم نیاز می باشد تا عملکرد سیستم را تکمیل کند که از جمله می توان به دستگاههای زیر اشاره نمود:
1- پمپ : جهت گردش آب در دو مسیر اواپراتور چیلر تا فن کویل یا هواساز و همچنین کندانسور تا برج خنک کن (در کندانسورهای آبی)

2- برج خنک کن : در چیلرهای دارای کندانسور آبی جهت خنک کردن آب کندانسور بکار می رود.

3- فن کویل یا هواساز : در این سیستم جهت تهیه هوای خنک از آب سرد به یکی از این دو وسیله نیاز می باشد.

4- لوله کشی، وصاله ها و شیرآلات.

مبرد مورد استفاده در این دستگاه معولا فریون R134A و R-22,R407C می باشد.

چیلر تراکمی و ملحقات

چیلر جذبی (Absorption Chiller)

چیلر جذبی جایگزین مناسبی برای چیلر تراکمی به شمار می رود از این رو یکی از مصارف روز افزون سیستم های جذبی، تهویه مطبوع است. چیلر جذبی با بهره گیری از بخار کم فشار، آب داغ و یا آب گرم، هزینه ی گزاف مصرف برق را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.
این نوع چیلر نیز، مانند چیلر تراکمی آب سرد مورد نیاز مصارف تهویه مطبوع مانند فن کویل و هواساز را تامین می کنند.

چیلر جذبی شامل انواع زیر می باشد :

1- چیلر جذبی تک اثره (Single Effect Chiller)

چیلر جذبی تک اثره قدیمی ترین و اولین نسل چیلر جذبی در دنیا می باشد که کمترین بازدهی را در مقایسه با سایر انواع چیلرهای جذبی دارا می باشد.

چیلر جذبی تک اثره

• اجزای اصلی چیلر جذبی تک اثره

1- اواپراتور : در پوسته پایینی چیلر قرار می گیرد.

2- ابزوربر یا جاذب : ابزوربر در پوسته پایینی چیلر قرار دارد.

3- ژنراتور : در محفظه ی بالایی چیلر قرار دارد.

4- کندانسور : کندانسور نیز در پوسته بالایی چیلر واقع شده است.

5- مبدل حرارتی : این مبدل حرارتی همانطور که ذکر شد از نوع پوسته و لوله است.

6- پمپهای مبرد، محلوله و وکیوم: پمپ ها محلول، یکی بر روی ابزوربر بوده و محلول را در ابزوربر اسپری می کند و دیگری در ژنراتور محلول رقیق را به ژنراتور هدایت می کند.
پمپ وکیوم نیز خلاء لازم برای سیستم را فرآهم می آورد.
این نوع چیلرها، جهت عملکرد خود در حالت استاندارد به بخار یک اتمسفر نیاز دارند و تقریبا به ازای هر تن تبرید 8 کیلوگرم بر ساعت بخار مصرف می کنند.

از لحاظ اقتصادی قیمت اولیه خرید این چیلر به نسبت دیگر انوع آن مناسب تر، اما بازدهی آن بسیار پایین تر می باشد.
قابل ذکر است که تولید این نوع چیلر، در دنیا تقریبا متوقف شده و اگر هم تولید وجود دارد جهت مصرف کشورهایی مانند پاکستان و ایران است.

2- چیلر جذبی دو اثره یا دو مرحله ای (Double Effect Chiller)

چیلر جذبی دو اثره نوع پیشرفته و بهینه شده چیلرهای جذبی تک اثره می باشند. چیلر جذبی دو مرحله ای در ظرفیت یکسان با چیلر تک اثره، دارای مصرف بخار نصف هستند. البته فشار مصرفی این چیلر 8 اتمسفر می باشد.

این مدل چیلر به علت طراحی بهتر و استفاده بهینه از انرژی حرارتی بخار ورودی به دستگاه، از ضریب عملکرد بالاتری نسبت به مدل تک اثره برخوردار هستند.
تفاوت ظاهری این مدل چیلر با چیلر تک اثره در تعداد ژنراتورهای آنهاست.

چیلر دو مرحله ای دارای دو ژنراتور اولیه و ثانویه هستند که ژنراتور اولیه(High Stage Generator) با دمای بالاتر کار می کند.

ژنراتور ثانویه (Low Stage Generator) در چیلر دو مرحله ای بخشی از انرژی دریافتی ناشی از تقطیر مبرد توسط محلول رقیق لتیم برومانید را جذب و این باعث پیش گرم شدن محلوله لتیم برومانید رقیق می شود.

• اجزای اصلی چیلر جذبی دو مرحله ای

اجزای این چیلر عیناً همانند چیلر تک اثره است با این تفاوت که دو ژنراتور با نامهای اولیه و ثانویه و در مبدل حرارتی با نامهای دما بالا و دما پایین در این سیستم وجود دارد.

اجزای اصلی چیلر جذبی دو مرحله ای

بطور کلی پوسته ی پایینی این چیلر با چیلر تک اثره کاملا شبیه یکدیگرند اما پوسته ی بالای دو چیلر متفاوت است. ضمناً پمپهای مبرد و محول چیلر جذبی دو مرحله ای یک الی دو سایز از چیلر تک اثره بزرگ تر است.

این نوع چیلر، جهت تولید یک تن برودت به میزان 5/4 کیلوگرم بر ساعت، بخار در فشار 8 اتمسفر نیاز دارد. از آنجائیکه مبردی که توسط بخار بویلر از لیتیم بروماید جدا می گردد خود دارای انرژی و در نتیجه، دمای بالای می باشد، می توان از انژری نهفته در آن استفاده نمود و در واقع، اساس کار چیلر دو مرحله ای و تفاوت آنها با سیستم قبلی درهمین نکنه است که مبردی که از لیتیم بروماید جدا می گردد خود دارای انژی حرارتی است که با توجه به شکل این انرژی در حدود نصف انرژی مورد نیاز ما را تامین می نماید.

در ضمن، حرارت داده شده به محیط توسط برج خنک کن در حدود 70 درصد حرارت منتشر شده توسط برج خنک کن چیلر تک اثره خواهد بود. در نتیجه برجهای خنک کن این سیستم در حدود 30 درصد از سیستم تک اثره کوک تر خواهد بود و همینطور این سیتم ، نیاز به دیگ بخار کوچکتری نسبت به نوع اول دارد.

این نوع چیلر از نظر قیمت بالاتر از نوع اول بوده اما دارای بازدهی بیشتری می باشد و در طول دوره ی زمانی صرفه ی اقتصادی آنها بیشتر از نوع اول می باشد.

3- چیلر جذبی شعله مستقیم (Direct Fire Chiller)

این چیلر دقیقاً مانند سیستم دو مرحله ای هستند تنها با این تفاوت که از یک ژانراتور شعله مستقیم در این دستگاه استفاده شده است.

چیلر جذبی شعله مستقیم

در این نوع چیلر، این واسطه حذف گردیده و شعله ی ایجاد شده توسط مشعل مستقیماً حرارت لازم ژنراتور را تامین می نماید. از این جهت به این نوع چیلر، چیلر شعله مستقیم گفته می شود.

اجزای چیلر جذبی شعله مستقیم

این چیلر، کلیه ی مزایای چیلر دو مرحله ای را دارا می باشند علاوه بر اینکه خود بطور مستقل دارای بویلر می باشند این مهم باعث می گردد کلیه هزنیه های جداگانه مربوط به بویلر بخار و متعلقات آن حذف می گردد.

علاوه بر موارد ذکر شده با توجه به اینکه این نوع چیلر در واقع بصورت پکیج (چیلر به همراه بویلر) از نظر فضای اشغالی در موتورخانه بسیار کمتر از دو مدل قبلی، فضا اشغال می نمایند.

مشعل مربوط به بویلر این چیلر قادرند با گاز شهری، گازوئیل و یا مازوت، بسته به سفارش مشتری کار نمایند و حتی می توان مشعل آنها را دوگانه سوز در نظر گرفت.

در واقع این نوع چیلر جذبی دو فصلی (سرمایشی- گرمایشی) می باشد.