چیلر صنعتی آب خنک و هوا خنک

چیلر صنعتی آب خنک و هوا خنک Chiller به ماشینی اطلاق می شود که از طریق یک سیکل ترمودینامیکی (تراکمی بخار یا جذبی)، گرما را از جریان سیال مشخصی (مبرد) دفع می­ کند. سپس این جریان بواسطه گردش درون یک مبدل حرارتی، جهت خنک کاری آب مورد استفاده قرار می گیرد. در واقع چیلر گرما را از محیطی گرفته و به محیط دیگری منتقل می کند. پس می توان چیلر را نوعی پمپ انرژی قلمداد کرد که محصول خروجی آن آب سرد است.

کاربرد چیلر صنعتی آب خنک و هوا خنک

چیلرهای صنعتی از مهمترین تجهیزات سرمایشی و تولید برودت در ساختمان ها و کارخانه های صنعتی به حساب می آیند. از آب سردِ تولیدی در چیلر می توان به کمک فن کویل ها و یا هواسازها، فضای داخلی هر ساختمانی را خنک کرد و یا از آن در ماشین آلات صنعتی و انواع فرایندهای تولید که به خنک کاری نیاز دارند، استفاده نمود.

کاربرد چیلر در تجهیزات صنعتی

آب سرد تولیدیِ چیلر، در بسیاری از فرایندهای صنعتی که نیاز به فرآیند سرمایش (Cooling process) دارند از جمله خنک­ کاری مکانیزم ها و ماشین آلات خطوط تولید، در گسترۀ وسیعی از صنایع مختلف استفاده می شود. نمونه ای از این صنایع عبارتند از: پلاستیک، تزریق و ریخته­گری، فلزکاری، جوشکاری، ماشین­ ابزار، پتروشیمی، داروسازی، بهداشت و درمان، تولید و نگهداری مواد غذایی، پرورش ماهی، کاغذ و سیمان، راهسازی و …

چیلر اساساً برای تولید آب سرد بکار می رود، اما در یک رِنج دماییِ مشخص. چنانکه اگر دمای آب مورد نیاز بیشتر از دمای مرطوب محیط باشد، می بایست از برج خنک کننده و اگر بیشتر از دمای خشک محیط باشد، بایستی از درای کولر برای کاهش دمای جریان آب مورد نظر استفاده کرد؛ چراکه اولاً قیمت و مصرف برقِ چیلر در مقایسه با سیستم های مذکور بیشتر بوده و ثانیاً محدودۀ کاری کمپرسور (Envelope) اجازه نمی دهد که هر دمایی را بتوان به کمک چیلر به دست آورد. لذا، از چیلر برای تولید آب سرد از 40- تا 3 درجه سانتی گراد  بیشتر از دمای مرطوب محیط استفاده می شود و برای این رِنج دمایی، کمپرسورها و مبردهای مخصوصی تعریف می شوند.

انواع چیلرهای صنعتی

چیلر به طور کلی بر اساس نوع سیکل کاری که فرآیند تبرید یا سرمایش را انجام میدهد، به دو دسته کلی تقسیم می شود:

• چیلر تراکمی
• چیلر جذبی

برای شناخت بهتر چیلرها و درک صحیح عملکرد و کاربرد هر کدام از آن ها، در ادامه اساس کار هریک را به طور جداگانه بررسی می کنیم.

چیلر تراکمی بخار

اساس کار چیلر تراکمی بخار، گردش جریان سیالی به نام مبرد در سیکل تبرید تراکمی بخار (کارنو) بوده و بر پایه چهار مؤلفه اصلی شامل: کمپرسور (Compressor) کندانسور (Condenser) شیر انبساط (Expansion valve) و اواپراتور (Evaporator) شکل می گیرد. بطوریکه بخار مبرد توسط کمپرسور متراکم شده و پس از افزایش تؤامان فشار و دما، جهت دفع حرارت وارد کندانسور می گردد. این چنین دمای آن کاهش یافته و با از دست دادن حرارت بیشتر به مایع تبدیل می شود. سپس از شیر انبساط عبور کرده و با افت فشار ناگهانی ایجادشده، مقدار کمی از آن تبخیر می گردد.

در نتیجه مخلوط مایع و بخار حاصل با دمایی پایین ­تر وارد اواپراتور شده و با جذب گرمای آب یا هوا، کاملاً تبخیر می شود. به این ترتیب بعد از تکمیل فرایند سرمایش در اواپراتور، بخار مبرد به کمپرسور باز می گردد.

انواع چیلر تراکمی

انواع چیلر تراکمی بر اساس نوع کمپرسور:

بسته به معیارهای متعددی از جمله: ظرفیت برودتی مورد نیاز، شرایط اقلیمی محل پروژه، نوع مبرد مصرفی، کاربری پروژه و … کمپرسور مناسب برای چیلر انتخاب می شود.

انواع چیلر تراکمی بر اساس نوع کندانسور:

با توجه به ظرفیت برودتی مورد نیاز، شرایط اقلیمی محل پروژه، هزینه های مصرف انرژی و سرویس و نگهداری دستگاه و عواملی دیگر، چگونگی فرایند دفع حرارت در کندانسور پیش بینی می گردد که انواع آن عبارتند از:

چیلر تراکمی آب خنک (Water cooled)

در چیلرهای تراکمی آب خنک، کندانسور (مبدل پوسته و لوله) از طریق تبادل انرژی با آب، خنک می شود. بطوریکه مبرد داغ خروجی از کمپرسور، وارد پوسته کندانسور شده و جریان آبی با دمای مناسب (تولیدشده توسط برج خنک­ کننده) از درون لوله ها عبور داده می شود

چیلر تراکمی آب خنک و کندانسور آب خنک

چیلر تراکمی تبخیری (Evaporatively): در چیلرهای تراکمی تبخیری، کندانسور (کویل) از طریق فرایند سرمایش تبخیری، خنک می شود. بطوریکه مبرد داغ خروجی از کمپرسور، وارد لوله های کویل کندانسور می شود و آب توسط نازل هایی روی لوله ها پاشیده شده و بواسطه دریافت انرژی گرمایی تبخیر می گردد.

کندانسور تبخیری در چیلر تراکمی تبخیری

چیلر تراکمی هوا خنک (Air cooled)

در چیلرهای تراکمی هوا خنک، کندانسور (کویل فین گذاری شده) از طریق تبادل انرژی با هوا، خنک می شود. بطوریکه مبرد داغ خروجی از کمپرسور، وارد لوله های فین دار کویل کندانسور شده و هوای محیط توسط فن های دمنده یا مکنده تعبیه شده، از روی لوله ها عبور داده می شود.

چیلرهای تراکمی هوا خنک را می توان به دو شکل یکپارچه (Packaged) و دو پارچه (Split) طراحی و تولید نمود. چنانکه در نوع دو پارچه، کندانسور چیلر در یک یونیت جداگانه ساخته می شود. در حالی که در نوع یکپارچه، تمامی متعلقات چیلر درون یک یونیت تعبیه شده اند.

چیلر صنعتی جذبی

مبنای کار چیلر جذبی، سیکل تبرید جذبی می باشد که اساس فرایند سرمایش در آن مشابه سیکل تراکمی بخار است. با این تفاوت که مؤلفه هایی شامل جذب کننده (Absorber) پمپ (Pump) و ژنراتور (Generator) جایگزین کمپرسور شده اند و علاوه بر مبرد (آب) از سیال دیگری به عنوان جاذب (لیتیوم بروماید) نیز استفاده می گردد. (پیش از این از آب بعنوان سیال جاذب و از آمونیاک بعنوان مبرد استفاده می شد.)

در چیلر جذبی مبرد و سیال جاذب بواسطه دفع حرارت در جذب کننده، محلول مایعی را تشکیل می دهند که از طریق پمپ به سمت ژنراتور جریان می یابد. با جذب گرما در ژنراتور، مبرد تبخیر و از محلول جدا می شود. این گونه از یک سو بخار مبرد راهی کندانسور شده و از سوی دیگر سیال جاذب باقی مانده در ژنراتور به جذب کننده باز می گردد. در ادامه مسیر، فرایند به مانند سیکل تراکمی بخار طی شده و پس از انتقال انرژی در اواپراتور، بخار مبرد مجدداً وارد جذب کننده می ­شود و در سیال جاذب حل می گردد.

انواع چیلر جذبی

چیلر جذبی تک اثره: آن دسته از چیلرهای جذبی که تنها دارای یک ژنراتور در سیکل برودتی خود هستند و بر اساس منبع گرمایی ژنراتور در سه دسته مختلف تعریف می­ شوند:

آب گرم: با دمای کمتر از 100 درجه سانتی گراد (حدود 95 درجه سانتی گراد)

آب داغ: با دمای بیشتر از 100 درجه سانتی گراد

بخار فشار پایین: با فشار کمتر از 15 پوند بر اینچ مربع

چیلر جذبی دواثره: آن دسته از چیلرهای جذبی که دارای دو ژنراتور دما بالا و دما پایین هستند. به نحویکه محلول رقیق خروجی از جذب کننده به سمت ژنراتور دما بالا پمپ می شود و بواسطه تماس با لوله های داغی که از داخل ژنراتور عبور کرده، مبرد موجود در آن تبخیر شده و از ژنراتور خارج می­ گردد. محلول باقی­مانده در ژنراتور که اینک غلظت متوسطی پیدا کرده به موازات بخار مبرد حاصل، وارد ژنراتور دما پایین می شود. چنانکه بخار مبرد از داخل لوله های ژنراتور عبور کرده و محلول ورودی در اثر تماس با این لوله ها که دمای بیشتری دارند، کاملاً غلیظ می شود. به این ترتیب بخار مبرد پس از انتقال انرژی و کاهش دما وارد کندانسور شده و محلول غلیظ بدست آمده در ژنراتور دما پایین، به جذب­ کننده باز می گردد. بعلاوه بخار جداشده از محلول نیز به همراه بخار سردشده، در کندانسور چگالش یافته و به سمت اواپراتور جریان می یابند. با توجه به نوع منبع گرمایی ژنراتور، این نوع چیلرها به دو دسته تقسیم می شوند:

بخار فشار بالا: با فشار بین 110 تا 120 پوند بر اینچ مربع

شعله مستقیم: با سوزاندن گاز شهری یا گازوئیل

چیلر جذبی دو اثره

دیاگرام سیکل تبرید چیلر جذبی دو اثره

مقایسه چیلر تراکمی و چیلر جذبی

انتخاب چیلر تراکمی یا جذبی می تواند متأثر از ظرفیت برودتی مورد نیاز، شرایط اقلیمی محل پروژه و هزینه های مصرف انرژی باشد. اما امروزه، فارغ از این عوامل و با ارزیابی کامل تری، چیلرهای تراکمی و جذبی را می توان از زوایای دیگری نیز با یکدیگر مقایسه نمود:

ضریب عملکرد (COP): ضریب عملکرد چیلر در واقع نشان دهنده راندمان مصرف انرژی آن می باشد. چنانکه نسبت گرمای دریافتی در اواپراتور به مجموع انرژی مصرفی در مصرف کننده ­ها (کمپرسور، کندانسور هوایی، برج خنک کننده، پمپ و ژنراتور) به عنوان نسبت راندمان انرژی یا همان ضریب عملکرد تعریف می شود. ضریب عملکرد بر مبنای شرایط یکسان (شرایط استاندارد تهویه) در چیلرهای تراکمی هوایی تا 3.5 و در چیلرهای تراکمی آبی تا 6 قابل دستیابی می باشد. این در حالی است که ضریب عملکرد چیلرهای جذبی در بهترین حالت (چیلرهای جذبی دو اثره) 1.4 خواهد بود.

ابعاد و وزن دستگاه: با اضافه شدن ژنراتور، جذب کننده و سایر تجهیزات جانبی، ابعاد چیلرهای جذبی نزدیک به دو برابر چیلرهای تراکمی در ظرفیت مشابه بوده و فضای بیشتری را برای استقرار در موتورخانه ملزم می سازند. بعلاوه با توجه به وزن بیشتر این چیلرها، بایستی زیرسازی و شاسی های مقاوم تری جهت جایگذاری چیلرهای جذبی پیش بینی شود.

هزینه خرید و سرمایه گذاری اولیه: هزینه خرید چیلرهای جذبی تک اثره، حدود 50 درصد و چیلرهای جذبی دو اثره (شعله مستقیم)، نزدیک به دو برابر از هزینه خرید چیلرهای تراکمی در ظرفیت مشابه، بیشتر است.

هزینه سرویس و نگهداری: هزینه های سرویس و نگهداریِ چیلرهای جذبی به علت وجود تجهیزات بیشتر، بزرگتر و حساس­­تر به مراتب در مقایسه با چیلرهای تراکمی بالاتر است. به خصوص آنکه فشار منفی موجود در سیستم چیلرهای جذبی، حساسیت و دقت بیشتری را جهت جلوگیری از نشتی و ورود اکسیژن می طلبد.

مصرف آب: به دلیل وجود جذب کننده در چیلرهای جذبی، نیاز به آب خنک کننده جهت دفع حرارت، نسبت به چیلرهای تراکمی آبی با ظرفیت مشابه، بیشتر است و این به معنای مصرف آب بیشتر و الزام استفاده از پمپ ها و برج های خنک کننده بزرگتر نیز می باشد.

مصرف انرژی: سوزاندن سوخت های فسیلی جهت تأمین منبع گرمایی ژنراتور در چیلرهای جذبی، علاوه بر انتشار مواد آلاینده بیشتر در محیط زیست، هزینه قابل توجهی را به سیستم نیز تحمیل می کند. این در حالی است که می توان مصرف برق بیشتر چیلرهای تراکمی را با بکارگیری سیستم های کنترلی هوشمند تا میزان قابل توجهی بهینه سازی نمود. به همین علت در مجموع، هزینه جاری چیلرهای جذبی که علاوه بر مصرف انرژی، شامل هزینه های مصرف آب و سرویس و نگهداری نیز می شود، در مقایسه با چیلرهای تراکمی بیشتر براورد می گردد.

سطح صدای کارکرد دستگاه: میزان صدای تولیدی چیلرهای جذبی (به جز نوع شعله مستقیم) به علت وجود قطعات متحرک و مکانیکی کمتر، نسبت به چیلرهای تراکمی پایین تر است.

شرایط اقلیمی: با توجه به الزام وجود برج خنک کننده در چیلرهای جذبی، امکان استفاده از این سیستم در مناطق مرطوب وجود ندارد. چراکه اساس کار برج­ های خنک کننده، سرمایش تبخیری بوده و وجود هوایی نزدیک به شرایط اشباع نمی تواند برای مکانیزم خنک کاری آنها مناسب باشد. در حالیکه به کمک چیلرهای تراکمی هوایی، بسادگی می توان حتی در شرایط هوایی کاملاً مرطوب، نیاز برودتی موجود را تأمین نمود.

خرید انواع چیلر

چیلرهای آب خنک و هوا خنک بنا به نیاز مشتری می توانند از قابلیت های بسیار متنوعی برخوردار باشند. بر همین اساس توصیه می کنیم برای اخذ مشاوره فنی در خصوص خرید چیلر و استعلام قیمت، بر روی لینک تماس با ما کلیک نموده و با کارشناسان فروش شرکت تماس حاصل نمایید.