چیلر تراکمی

چیلر تراکمی :

چیلر به معنای سرد کن وسیله ای است که بر اساس سیکل تبرید تراکم بخار یا جذبی از مایعات حرارت زدایی می کند که این مایع جهت سرد کردن هوا یا دستگاه ها نظیر فن کوئل ها، ماشی آلات و غیره به کار می رود. حرارت گرفته شده از مایع، عموما در سیستم هایی که به حرارت نیاز دارند به کار گرفته می شود. به طور کلی استفاده از چیلر ها در تهویه مطبوع، خنک سازی فضا های مختلف، صنایع پلاستیک، داروسازی، صنایع غذایی و غیره مرسوم می باشد. چیلرها به دو نوع تراکمی و چیلر جذبی تقسیم می شوند.

انواع چیلر های تراکمی:
به طور کلی چیلر ها به دو دسته چیلر های تراکمی و جذبی تقسیم می شوند که در این بخش به بررسی نوع اول می پردازیم. تقسیم بندی دیگری بر اساس شکل خنک شدن ماده مبرد است که به صورت های تبخیری، هوا خنک و آب خنک دسته بندی می شوند. راندمان چیلر های آبی عموما بیشتر از چیلر های هوایی بوده و نیز چیلر های آبی مصرف برق کمتر و هزینه اولیه پایین تر و نیز امکان خدمات و سرویس دهی راحت تری دارند. در مقابل در چیلر های هوایی به دلیل عدم استفاده از آب، رسوبی در مسیر مدار خنک کننده ایجاد نشده و در نتیجه نیازی به رسوب گیری و اسید شویی نبوده و طول عمر سیستم تهویه مطبوع بیشتر می شود و نیز در مواقع قطع آب قادر به کار هستند.چیلر های تراکمی با توجه به نوع کمپرسور به انواع چیلر تراکمی با کمپرسور رفت و برگشتی، با کمپرسور اسکرو، با کمپرسور اسکرال و با کمپرسور سانتریفیوژ تقسیم می شود. چیلر های تراکمی با استفاده از انرژی الکتریکی باعث تولید سرما و برودت می شوند.

عملکرد چیلر :

اساس کار و طرز کار چیلر های تراکمی بر پایه عملکرد چهار بخش کلی کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و شیر انبساط بوده که ابتدا فشار گاز توسط کمپرسور بالا رفته و متراکم می شود، سپس گاز متراکم شده وارد کندانسور شده و توسط آب یا هوای محیط خنک شده و تبدیل به مایع می شود. در مایع کندانس شده توسط لوله مویین یا شیر انبساط، کاهش فشار لحظه ای رخ داده و وارد اواپراتور سردخانه می شود. کاهش فشار رخ داده منجر به تبخیر مایع شده و مایع سرد کننده با گرفتن گرمای نهان تبخیر خود از محیط خنک کننده باعث خنک شدن محیط خنک کننده می شود. پس از تبخیر، این گاز مجددا وارد کمپرسور شده و سیکل گفته شده دوباره تکرار می شود. ضریب عملکرد برای چیلر های تراکمی از 2 تا 6.1 اعلام شده است.

فاکتور های حائر اهمیت در محاسبه ظرفیت چیلر ها عبارتند از شرایط جغرافیایی، ارتفاع از سطح دریا، رطوبت نسبی هوا، نوع کاربری ساختمان، نوع مصالح ساختمان، تعداد طبقات، دمای طرح خارج تابستان، تعداد نفرات و تجهیزات الکتریکی داخل ساختمان، حجم آب سرد مورد نیاز، ضرایب اطمینان کافی در هنگام کارکرد و غیره . چیلر های تراکمی عموما ظرفیت های متفاوتی از 2 تا 1000 تن تبردی ( 2 تا 20 تن تبرید برای مینی چیلر ها با سایز کوچک تر ) دارند. در چیلر تراکمی نوع آبی عموما فشار پایین رادر psi 30  و فشار بالا را در psi 220 و با کندانسور هوایی فشار پایین را روی psi ۴۰ و فشار بالا را روی psi ۲۵۰ تنظیم  می شود.  برای روشن کردن چیلر ابتدا به ترتیب فن برج، پمپ فن کوئل و در نهایت پمپ برج را روشن کنیم. در چیلر های در حال کار باید تمامی شیر ها باز باشند. هنگام روغن کاری دستگاه خاموش باشد. دمای آب برگشت برج خنک کن باید 5 درجه سانتی گراد با دمای رفت اختلاف داشته باشد. مقدار اسید پیشنهادی برای چیلر ها 1.5 کیلو گرم بوده و زمان تزریق گاز باید شیر سرویس بسته باشد.

ساختار چیلر تراکمی :

در ساخت چیلر ها، تجهیزات و قطعات و اجزای مختلفی به کار می رود که عمدتا عبارتند از :

کندانسور، لوله رانش، کمپرسور، کوپلینگ، لوله خروج مایع مبرد از کندانسور، شیر سرویس کندانسور، الکتروموتور، شیر تغذیه ماده مبرد، شیر انبساط ترموستاتیک، سایت گلاس ( شیشه رویت )، فیلتر درایر، شیر برقی، اواپراتور، لوله مکش و تابلو وسایل اندازه گیری و کنترل فشار.

کمپرسور : گاز خارج شده از اواپراتور را متراکم کرده و وارد کندانسور می کند.
کندانسور : عموما کندانسور به کار رفته در چیلر های تراکمی از نوع پوسته لوله می باشند که داخل پوسته گاز مبرد و داخل لوله ها آب خنک جریان دارد. گاز داغ وارد کندانسور شده و گرمای خود را به آب داخل لوله ها داده و خود کندانس شده و از کندانسور خارج می شود. آب خروجی از کندانسور وارد خنک کن شده تا پس از سرد شدن دوباره به کندانسور باز گردد.
اواپراتور : مبرد پس از عبور از شیر انبساط و کاهش فشار، وارد اواپراتور شده و در آن تبخیر می شود که این تبخیر گرمانی آب جاری در پوسته ( یا هوا ) را می گیرد و باعث سرد شدن آن می شود.
شیر سرویس کندانسور : به منظور بستن بخش تخلیه مبرد مایع و ذخیره آن در کنداسور زمان توقف طولانی دستگاه استفاده می شود.
فیلتر درایر : از فیلتر برای جمع آوری مواد جامد و از درایر به منظور حذف رطوبت استفاده شده که در سایز های مختلفی وجود دارند.
سایت گلاس : وضعیت و میزان مبرد را نشان می دهد.
فاکتور فشار در کارکرد چیلر ها فاکتوری بسیار مهم بوده که برای اندازه گیری و کنترل آن از کنترل کننده های فشار در ساختار اجزای چیلر های تراکمی استفاده می شود. در سیستم چیلر، کمپرسور باید با فشار مکش و تخلیه معینی کار کند که در صورت کمتر یا بیشتر شدن این فشار، کنترلر شروع به کار کرده و دستگاه را خاموش می کند. کنترلر های فشار بالا و پایین، قابل تنظیم هستند.

در ساختار اجزای چیلر های تراکمی از کنترلر فشار روغن نیز به جهت کنترل کردن فشار روغن کمپرسور به صورت پیوسته، استفاده می شود؛ چرا که اگر در کمپرسور فشار روغن به میزان مد نظر نباشد، آسیب می بیند. کارکرد آن هم به گونه ای است که باید بین فشار مکش کمپرسور و فشار روغن، حداقل psi 10 فشار باشد در غیر این صورت کار دستگاه متوقف می شود.

چیلر به معنای سرد کن وسیله ای است که بر اساس سیکل تبرید تراکم بخار یا جذبی از مایعات حرارت زدایی می کند که این مایع جهت سرد کردن هوا یا دستگاه ها نظیر فن کوئل ها، ماشی آلات و غیره به کار می رود. حرارت گرفته شده از مایع، عموما در سیستم هایی که به حرارت نیاز دارند به کار گرفته می شود. به طور کلی استفاده از چیلر ها در تهویه مطبوع، خنک سازی فضا های مختلف، صنایع پلاستیک، داروسازی، صنایع غذایی و غیره مرسوم می باشد. چیلرها به دو نوع تراکمی و چیلر جذبی تقسیم می شوند.

انواع چیلر های تراکمی

به طور کلی چیلر ها به دو دسته چیلر های تراکمی و جذبی تقسیم می شوند که در این بخش به بررسی نوع اول می پردازیم. تقسیم بندی دیگری بر اساس شکل خنک شدن ماده مبرد است که به صورت های تبخیری، هوا خنک و آب خنک دسته بندی می شوند. راندمان چیلر های آبی عموما بیشتر از چیلر های هوایی بوده و نیز چیلر های آبی مصرف برق کمتر و هزینه اولیه پایین تر و نیز امکان خدمات و سرویس دهی راحت تری دارند. در مقابل در چیلر های هوایی به دلیل عدم استفاده از آب، رسوبی در مسیر مدار خنک کننده ایجاد نشده و در نتیجه نیازی به رسوب گیری و اسید شویی نبوده و طول عمر سیستم تهویه مطبوع بیشتر می شود و نیز در مواقع قطع آب قادر به کار هستند.

چیلر های تراکمی با توجه به نوع کمپرسور به انواع چیلر تراکمی با کمپرسور رفت و برگشتی، با کمپرسور اسکرو، با کمپرسور اسکرال و با کمپرسور سانتریفیوژ تقسیم می شود. چیلر های تراکمی با استفاده از انرژی الکتریکی باعث تولید سرما و برودت می شوند.

عملکرد چیلر

اساس کار و طرز کار چیلر های تراکمی بر پایه عملکرد چهار بخش کلی کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و شیر انبساط بوده که ابتدا فشار گاز توسط کمپرسور بالا رفته و متراکم می شود، سپس گاز متراکم شده وارد کندانسور شده و توسط آب یا هوای محیط خنک شده و تبدیل به مایع می شود. در مایع کندانس شده توسط لوله مویین یا شیر انبساط، کاهش فشار لحظه ای رخ داده و وارد اواپراتور سردخانه می شود. کاهش فشار رخ داده منجر به تبخیر مایع شده و مایع سرد کننده با گرفتن گرمای نهان تبخیر خود از محیط خنک کننده باعث خنک شدن محیط خنک کننده می شود. پس از تبخیر، این گاز مجددا وارد کمپرسور شده و سیکل گفته شده دوباره تکرار می شود. ضریب عملکرد برای چیلر های تراکمی از 2 تا 6.1 اعلام شده است.

فاکتور های حائر اهمیت در محاسبه ظرفیت چیلر ها عبارتند از شرایط جغرافیایی، ارتفاع از سطح دریا، رطوبت نسبی هوا، نوع کاربری ساختمان، نوع مصالح ساختمان، تعداد طبقات، دمای طرح خارج تابستان، تعداد نفرات و تجهیزات الکتریکی داخل ساختمان، حجم آب سرد مورد نیاز، ضرایب اطمینان کافی در هنگام کارکرد و غیره . چیلر های تراکمی عموما ظرفیت های متفاوتی از 2 تا 1000 تن تبردی ( 2 تا 20 تن تبرید برای مینی چیلر ها با سایز کوچک تر ) دارند. در چیلر تراکمی آبی عموما فشار پایین رادر psi 30  و فشار بالا را در psi 220 و با کندانسور هوایی فشار پایین را روی psi ۴۰ و فشار بالا را روی psi ۲۵۰ تنظیم  می شود.  برای روشن کردن چیلر ابتدا به ترتیب فن برج، پمپ فن کوئل و در نهایت پمپ برج را روشن کنیم. در چیلر های در حال کار باید تمامی شیر ها باز باشند. هنگام روغن کاری دستگاه خاموش باشد. دمای آب برگشت برج خنک کن باید 5 درجه سانتی گراد با دمای رفت اختلاف داشته باشد. مقدار اسید پیشنهادی برای چیلر ها 1.5 کیلو گرم بوده و زمان تزریق گاز باید شیر سرویس بسته باشد.

ساختار چیلر تراکمی

در ساخت چیلر ها، تجهیزات و قطعات و اجزای مختلفی به کار می رود که عمدتا عبارتند از :

کندانسور، لوله رانش، کمپرسور، کوپلینگ، لوله خروج مایع مبرد از کندانسور، شیر سرویس کندانسور، الکتروموتور، شیر تغذیه ماده مبرد، شیر انبساط ترموستاتیک، سایت گلاس ( شیشه رویت )، فیلتر درایر، شیر برقی، اواپراتور، لوله مکش و تابلو وسایل اندازه گیری و کنترل فشار.

کمپرسور : گاز خارج شده از اواپراتور را متراکم کرده و وارد کندانسور می کند.
کندانسور : عموما کندانسور به کار رفته در چیلر های تراکمی از نوع پوسته لوله می باشند که داخل پوسته گاز مبرد و داخل لوله ها آب خنک جریان دارد. گاز داغ وارد کندانسور شده و گرمای خود را به آب داخل لوله ها داده و خود کندانس شده و از کندانسور خارج می شود. آب خروجی از کندانسور وارد خنک کن شده تا پس از سرد شدن دوباره به کندانسور باز گردد.
اواپراتور : مبرد پس از عبور از شیر انبساط و کاهش فشار، وارد اواپراتور شده و در آن تبخیر می شود که این تبخیر گرمانی آب جاری در پوسته ( یا هوا ) را می گیرد و باعث سرد شدن آن می شود.
شیر سرویس کندانسور : به منظور بستن بخش تخلیه مبرد مایع و ذخیره آن در کنداسور زمان توقف طولانی دستگاه استفاده می شود.
فیلتر درایر : از فیلتر برای جمع آوری مواد جامد و از درایر به منظور حذف رطوبت استفاده شده که در سایز های مختلفی وجود دارند.
سایت گلاس : وضعیت و میزان مبرد را نشان می دهد.
فاکتور فشار در کارکرد چیلر ها فاکتوری بسیار مهم بوده که برای اندازه گیری و کنترل آن از کنترل کننده های فشار در ساختار اجزای چیلر های تراکمی استفاده می شود. در سیستم چیلر، کمپرسور باید با فشار مکش و تخلیه معینی کار کند که در صورت کمتر یا بیشتر شدن این فشار، کنترلر شروع به کار کرده و دستگاه را خاموش می کند. کنترلر های فشار بالا و پایین، قابل تنظیم هستند.

در ساختار اجزای چیلر های تراکمی از کنترلر فشار روغن نیز به جهت کنترل کردن فشار روغن کمپرسور به صورت پیوسته، استفاده می شود؛ چرا که اگر در کمپرسور فشار روغن به میزان مد نظر نباشد، آسیب می بیند. کارکرد آن هم به گونه ای است که باید بین فشار مکش کمپرسور و فشار روغن، حداقل psi 10 فشار باشد در غیر این صورت کار دستگاه متوقف می شود.

چیلر هوا خنک:

چیلرهای تراکمی به دو دسته کلی چیلر هوایی (هوا خنک) و آبی (آب خنک) تقسیم می شوند که اصول کارکرد و قطعات آنها بسیار شبیه به هم بوده و با این تفاوت که در چیلر تراکمی هوا خنک ، کندانسور به صورت هوا خنک بوده و با استفاده از فن هایی (فن های نصب شده در بالای چیلر – مطابق شکل زیر) که هوا را از روی لوله های کندانسور می دمند ، خنک می شود. ولی در چیلر تراکمی آب خنک  ، کندانسور با استفاده از آب خنک شده و این آب بعد از گرفتن حرارت کندانسور ، به وسیله پمپ به برج خنک کننده ارسال می شود تا مجددا در برج ، خنک شود. چیلر تراکمی هوا خنک که به آن چیلر هوا خنک یا چیلر هوایی نیز گفته می شود ، یکی از مناسب ترین دستگاه ها جهت سرمایش هوای ساختمان های مسی ، مراکز خرید و مجتمع های تجاری ، ادرای ، صنعتی ، آموزشی ، ورزشی و نیز تجهیزات ، ماشین آلات و دستگاه های صنعتی است. مخصوصا در مناطقی که با مشکل تامین آب ، مصرف و هزینه بالای آن مواجه هستیم زیرا که چیلر هوایی بر خلاف چیلر آبی ، مصرف آب ندارد.
وظیفه چیلر هوایی و انواع دیگر آن این است که آب را در یک مدار بسته ، سرد کرده و با پمپ به یونیت های داخل ساختمان مانند فن کویل ، هواساز و یا به دستگاه های صنعتی (جهت خنک کاری) پمپاژ کنند. آب سرد در لوله های فن کویل و هواساز (و یا مدار دستگاه صنعتی) جاری شده و یک فن با دمیدن هوا از اطراف لوله ها ، دمای هوا را کاهش داده و در ساختمان توزیع می کند

قیمت چیلر تراکمی هوا خنک بسته به نوع کمپرسور ها متفاوت است .

کمپرسور

چیلر هوا خنک:
مهمترین قطعه در چیلرها کمپرسور و موتور الکتریکی آن است که باید با توجه به کاربرد آن به نحو صحیح انتخاب گردد.
چهار نوع از بهینه ترین کمپرسورها در صنعت چیلرسازی عبارتند از :
۱ . نوع اسکرال Scroll یا حونی
۲ . نوع اسکرو Screw یا مارپیچی
۳ . نوع سیلندر و پیستون Piston type یا رفت و برگشتی
۴ . نوع سانتریفویژ Centrifugal یا گریز از مرکز

مزایای کمپرسور اسکرو چیست؟
۱ . دارای ضریب عملکرد COP بیشتر نسبت به نوع رفت و برگشتی (سیلندر و پیستونی)
۲ . دارای قطعات متحرک کمتر نسبت به نوع سیلندر و پیستونی و در نتیجه استهلاک و لرزش کمتر نسبت به آن
۴ . دارای سیستم کنترل ظرفیت کاری به صورت پیوسته و در نتیجه افزایش راندمان چیلر

مزایای کمپرسور اسکرال عبارت اند از :
۱ . دارای کمترین تعداد قطعات متحرک و در نتیجه کارکرد بدون صدا و ارتعاش به نحوی که کم صداترین و کم ارتعاش ترین نوع کمپرسور است.
۲ . طول عمر بسیار بالا ، نگهداری کم هزینه و داشتن کمترین میزان خرابی به علت کم بودن گشتاور لحظه استارت
۳ . مقاومت کمپرسور در برابر بازگشت مایع
۴ . ضریب عملکرد COP بیشتر نسبت به نوع سیلندر و پیستونی

مزایای کمپرسور سیلندر و پیستونی عبارتند از :
۱ . قابلیت نصب و کارکرد در ظرفیت های مختلف
۲ . قابلیت تعمیر آن در صورت فرسوده شدن یا خرابی
۳ . قابلیت تحمل فشارها و دماهای بالا و مناسب ترین نوع کمپرسور جهت کار در مناطق با آب و هوای گرم و مرطوب (حاره ای)

مزایای کمپرسور سانتریفیوژ عبارتند از :
۱ . مناسب برای کاربردهایی که در آن چیلر مجبور است که در تمام ساعات کارکرد خود با حداکثر توان کار کند. زیرا نوع سانتریفیوژ دارای یک ایمپلر (توربین) است که در حالت های کاری با بار کم یا متوسط ، دچار افت راندمان شدید می شود و لذا باید از آن فقط در حالت تمام بار (full load) استفاده نمود.
 

چیلرتراکمی از 4 قسمت کمپرسور ، کندانسور ، اواپراتور و شیر انبساط تشکیل می شود که هر قسمت از این اجزا خود به چند دسته تقسیم می شود که ما در این مبحث به انواع کندانسورهای مصرفی در چیلر های تراکمی اشاره می کنیم که بسته به موارد مصرف متفاوت است که به شرح زیر تقسیم می شود 

انواع کندانسور :
1-آب خنک
2-هوا خنک
3-تبخیری

کاربرد کندانسور ها :
1-کندانسور چیلر ها
2-کندانسور سرد خانه ها
3-کندانسور صنعتی

تعریف کندانسور آبی : در

چیلر تراکمی با کندانسور آب خنک در کندانسور آبی پس از اینکه آب حرارت سیال داغ را دریافت کرد به سمت برج خنک کننده ارسال می شود  تا گرمای خود را از دست داده و به کندانسور باز گردد و این سیکل دائما ادامه خواهد داشت تا خنک کاری توسط چیلر انجام پذیرد .

انواع کندانسور آب خنک:
1. پوسته و لوله : یک نوع مبدل حرارتی می باشد که از تعداد زیادی لوله موازی که داخل یک پوسته قرار دارند تشکیل شده است در داخل این لوله ها سیال داغ و در اطراف آن سیال خنک کننده آب قرار دارد آبی که در داخل برج خنک کننده خنک میشود به داخل پوسته انتقال داده میشود و سیال گازی داخل کویل ها پس از انتقال حرارت صورت گرفته بین آب و گاز از حالت گازی به مایع تغییر فاز می دهد که به آن اصطلاحا کندانس یا تقطیر می گویند اما در برخی از انواع کندانسور ها سطح لوله های مسی دارای پره هایی جهت افزایش سطح حرارتی قرار می دهند ولی این کار خود باعث ایجاد رسوب گذاری میشود.

اجزاء تشکیل دهنده کندانسور آبی :
1- تیوب شل
2- بافل ها 
3- کویل ها
4- پوسته

مزیت کندانسور پوسته لوله :
1- سادگی ساخت 
2- ارزان بودن نسبت به سایر کندانسور ها
3- استهکام و قابلیت تحمل فشار بالا

2.صفحه ای : در این نوع مبدل چندین نوع صفحه در کنار یکدیگر قرار گرفته و آب بند میشود که یک در میان صفحات سیال سرد (آب) و سیال گرم (گاز داغ) جاری میشود و با یکدیگر از طریق دیوار صفحات تبادل حرارت دارند .

مزیت و معایب کندانسور صفحه ای :
1- در این نوع به علت سطح زیاد ظرفیت حرارتی زیاد در ابعاد کوچک ایجاد میشود
2- حداکثر تحمل فشار کاری کمتر نسبت به پوسته لوله
3-  قیمت بالاتری نسبت به پوسته لوله دارد

3. پوسته و کویل مارپیچ : در این نوع از مبدل که شباهت زیادی به پوسته و لوله دارد کویل به صورت مارپیچ داخل پوسته استوانه ای شکل قرار می گیرد که در آن سیال گازی داغ و اطراف آن آب سرد جریان دارد از این نوع در ظرفیت های کم استفاده میشود 

4. دو مبدل : در این نوع مبدل نیز همانند پوسته لوله است با این تفاوت که از دو لوله تو در تو تشکیل شده است که داخل لوله کوچکتر آب سرد و در جدار بین دو لوله سیال گازی داغ در حرکت میباشد و این نوع از مبدل ها هم در ظرفیت های کم کاربرد دارند
 
تعریف کندانسور هوا خنک : در چیلر های تراکمی با کندانسور هوا خنک سیال گازی داغ وارد کویل های کندانسور میشود و با فنی که در قسمت فوقانی تعبیه شده گرما را به محیط داده و توسط هوا خنک میشود و دیگر نیازی به اب و برج خنک کننده ندارد و این چرخه ادامه پیدا میکند تا خنک کاری توسط چیلر انجام پذیرد 
انواع کندانسور هوا خنک:
1- کندانسور های V شکل
2- کندانسور های W شکل
3- کندانسور های افقی
4- کندانسور های عمودی

اجزاء تشکیل دهنده کندانسور هوایی :
1- اسکلت وشاسی 
2- فن دستگاه
3- کویل ها
 
تعریف کندانسور تبخیری :
چیلر های تراکمی با کندانسور تبخیری به این صورت است که از ترکیبی دو نوع بالا و قسمتی از برج خنک کننده است به این صورت که سیال با درجه حرارت بالا درون لوله های کندانسور تبخیری جریان داشته و به کمک ابی که روی لوله ها پاشیده می شود تقطیر می گردد سپس توسط یک فن در همان مجموعه قسمتی از آب که گرم شده است خنک می گردد. نوع آبی و هوایی نسبت به نوع تبخیری کاربرد بیشتری دارد.

اجزاء تشکیل دهنده کندانسور تبخیری :
1- پوسته
2- فن دستگاه
3- کویل دستگاه
4- نازل پاشش آب
5- تشتک جم آوری آب

 
بهترین برند های تولید کننده کندانسور خارجی عبارتند از :
1- Bitzer آلمان
2- Carrier امریکا
3- Dorin ایتالیا
4- Frascold ایتالیا
5- Luve ایتالیا
6- SERRAFF برزیل
7- Zanotti ایتالیا
8- Cryo چین
9- Fxmultitech هندوستان
10- Daikin چین
11- Dunham مای
12- Gree استرالیا