چیلر تراکمی

چیلر تراکمی آبی در صنعت تأسیسات ، آب سرد مورد نیاز کویل سرمایش فن کویل ها و کویل سرمایش هواسازها را تأمین می نماید.در یک مقایسه کلی بین چیلرهای آبی و هوایی می توان گفت، راندمان چیلرهای آبی همواره بیشتر از راندمان چیلرهای هوایی می باشد ، اما امتیاز چیلرهای هوایی نسبت به چیلر های آبی بی نیاز بودن چیلرهای هوایی از آب و نتیجتاً عدم ایجاد رسوب در مدار خنک کننده و افزایش طول عمر سیستم تأسیسات تهویه مطبوع می‌باشد. ضمناً چیلر های هوایی در مواقع قطع آب،می توانند به کار خود ادامه دهند.

چگونگی سیکل تبرید در چیلر تراکمی آبی:

عملکرد چیلر تراکمی بر مبنای سیکل تبرید تراکمی است و تجهیزات اصلی این سیکل عبارتند از اواپراتور ، کمپرسور ، کندانسور و شیر انبساطی (Expansion valve).

چیلر تراکمی آبی

ابتدا گاز مبرد توسط کمپرسور متراکم و وارد پوسته (shell) کندانسور می گردد و در آنجا حرارت خود را به آب برج خنک کننده که درون کویل کندانسور جریان دارد منتقل می نماید و به مایع مبرد تبدیل می گردد. سپس فشار و سرعت مایع مبرد با عبور از شیر انبساط (Expansion Valve) کاهش یافته و بلافاصله وارد کویل اواپراتور گردیده. در نتیجه این کاهش فشار در اواپراتور عمل تبخیر مایع مبرد که عملی گرماگیر است ، صورت می پذیرد . در نتیجه گرما گیر بودن تبخیر مایع مبرد به گاز درون کویل اواپراتور است که دمای آب داخل پوسته اواپراتور که همان آب جاری در سیستم تهویه مطبوع است تا اندازه دلخواه کاهش یافته. کاملا خنک گردیده و سپس توسط پمپ های سیرکولاتور وارد چرخه کویل آب سرد فن کویل ها و هواساز ها می گردد.

کندانسور و اواپراتور چیلر تراکمی

در واقع مبدل های حرارتی هستند که می توانند به انتخاب مشتری و کارفرما از نوع مبدل های حرارتی پوسته و لوله (shell & tube ) و یا مبدل های حرارتی صفحه ای انتخاب گردند ، که البته با وجود مزایایی که مبدل های حرارتی صفحه ای دارند (مانند سرعت و سطوح تبادل حرارتی بالا ، حجم کم و قیمت مناسب تر ) اما بدلیل حساسیت هایی که در طول بهره برداری از مبدل های حرارتی صفحه ای در موضوع رسوب گرفتن در سطوح تبادل حرارت وجود دارد، معمولا چیلرهای آبی با کندانسور و اواپراتور shell & tube سفارش داده می شوند .

  چیلرهای فلودد (Flooded Chillers):

بمنظور ایجاد امکان کنترل دقیق و هوشمند دبی سیال عامل توسط کنترل سطح مایع مبرد و همچنین جهت جلوگیری از ایجاد رسوب در جداره داخلی کویل کندانسور، گاز مبرد درون لوله های مبدل حرارتی پوسته و لوله و آب برج داخل پوسته کندانسور جریان می یابد .همچنین در اواپراتور چیلرهای فلودد نیز آب جاری سیستم تهویه مطبوع درون لوله های کویل اواپراتور و گاز مبرد داخل پوسته اواپراتور جریان می یابد .

در هنگام انتخاب چیلر های تراکمی به اختلاف ظرفیت نامی (Nominal) و ظرفیت واقعی (Actual) چیلر خصوصا با توجه به دمای طرح خارج تابستان در منطقه بهره برداری از چیلر دقت نموده و همچنین توجه داشته باشیدکه از جمله عوامل تعیین کننده درعملکرد ظرفیت واقعی چیلرتراکمی می توان به موضوع مهم کافی بودن سطوح تبادل حرارتیکندانسور و اواپراتور چیلر در ظرفیت چیلر مورد نظر ( طول، قطر و تعداد تیوب های مورد استفاده درکندانسور و اواپراتور) چیلرهای تراکمی اشاره نمود.

بطور کلی کارشناسان تاسیسات برای محاسبه ظرفیت چیلر مورد نیاز در هر پروژه که بر مبنای محاسبه دقیق ظرفیت بار برودتی کل انجام می گردد.

علاوه بر محاسبه پارامترهایی مانند :

• شرایط جغرافیایی(Ambient Temperatur )
•  دمای طرح خارج تابستان
• ارتفاع از سطح دریا
• رطوبت نسبی هوا
• نوع کاربری ساختمان (دما طرح داخل)
• جهت قرارگیری ساختمان نسبت به زاویه تابش خورشید
• تعداد طبقات و سطح زیر بنای ساختمان
• تعداد نفرات
• تجهیزات کوچک و بزرگ الکتریکی داخل ساختمان
• به حجم آب سرد مورد نیاز
• ضرایب اطمینان کافی در عملکرد چیلر

توجه می نمایند.

اما چنانچه مایل به استفاده از امکان محاسبه سر انگشتی (فاز 1) چیلر مورد نیاز ساختمان های مسکونی و اداری در شرایط آب و هوایی مانند تهران باشید ، می توانید به ازای هر 100 متر مربع از ساختمان بطور تقریبی ظرفیت نامی 4 تن تبرید را در نظر بگیرید .

مزیت چیلرهای تراکمی آبی نسبت به چیلر هوایی:

چیلرهای تراکمی آبی با وجود مصرف و تبخیر مقداری آب سیستم خنک کننده در برج آنها، نسبت به چیلر های هوایی دارای مزایایی مانند بالاتر بودن راندمان (COP)، امکان کنترل دقیق تر روی دمای آب خروجی کندانسور چیلر آبی، هزینه خرید اولیه کمتر تا حدود 50% درصد، مصرف برق کمتر، امکان خدمات و سرویس بهتر و بیشتر توسط سرویس کاران و  هستند.

اطلاعات فنی در مدار چیلرهای تراکمی آبی :

دمای کارکرد چیلر در سیستم های تهویه مطبوع عبارتست از دمای آب چیلد خروجی از اواپراتور چیلر تراکمی آبی یا هوایی که نباید از دمای 7 درجه سلسیوس پائین تر باشد.

Mars

در کلیه چیلر های تراکمی ترموستات روی قسمت آب ورودی به اواپراتور نصب می گردد در حالی که در چیلر های جذبی به دلیل زمان تاخیر عملکرد سیستم ، معمولاً این ترموستات در بخش آب خروجی از اواپراتور نصب می شود.

عملکرد ترموستات چند مرحله ای اواپراتور چیلر: استفاده از ترموستات 3 یا 4 مرحله ای بر اساس نوع چیلر ، تعداد کمپرسورها ، تعداد مدارهای چیلر و یا حتی سیستم Unloader که روی قسمت آب خروجی از اواپراتور نصب می گردد می تواند با توجه به دماهای تنظیمی روی ترموستات تدریجی ، عملکرد سیستم چیلر را کنترل نماید.

نصب سیستم Unloader در کمپرسور چیلر تراکمی آبی می تواند هنگام کاهش بار برودتی ، موجب کاهش مصرف برق گردد. کنترل ظرفیت یا همان مکانیزم بی‌بار کننده (Unloader)، به منظور کاهش بار در حین راه‌اندازی و کنترل ظرفیت در حین کاربری به صورت کاملاً متناسب با میزان تبرید مورد نیاز استفاده می‌شود.

بی‌بار کردن کمپرسور متناسب با کاهش بار سیستم نه تنها سبب کاهش توان ورودی به کمپرسور می‌گردد، بلکه تنش‌های وارده به موتور و کمپرسور را که در اثر تعداد دفعات روشن و خاموش شدن به وجود می‌آید، نیز کاهش می‌دهد.

نصب فلوسوئيچ

درمسيرآب خروجي از کندانسور چيلر تراکمی آبی به برج خنک کننده بمنظور خاموش شدن اتوماتيک چیلر تراکمی درزمان قطع عملکرد پمپ های آب برج ضروري است.برای عملکرد صحیح و ایمن چیلرهای آبی وجود جریان آب در کندانسور و اواپراتور این چیلر ها ضروری است ، بنابراین برای جلوگیری از هرگونه مخاطره ای که در اثر عدم وجود جریان آب در کندانسور و یا اواپراتور چیلر ممکن است ایجاد شود.

باید فلوسوئیچ ها را در مدار آب خروجی از کندانسور و اواپراتورقرار دهیم تا در صورت عدم وجود جریان آب در این مسیر از روشن شدن پمپ های آب برج خنک کننده و کمپرسورها ی چیلر جلوگیری نماید.در سیستم های تهویه مطبوع، معمولا دمای آب ورودی به برج خنک کننده (از کندانسور چیلر تراکمی آبی) حدود 33 تا 35 درجه سلسیوس و دمای آب خروجی از برج خنک کننده به کندانسور چیلرهای تراکمی آبی (آب cooling) باید حدود 28 تا 30 درجه سلسیوس باشد به عبارت دیگر اختلاف درجه حرارت آب ورودی و خروجی برج خنک کننده در سیستم های تهویه مطبوع حدود 4 تا 6 درجه سلسیوس خواهد بود.

• سوپر هیت مبرد در خط مکش چیلرهای تراکمی Super Heat
• سابکول در کندانسور چیلرهای تراکمی Sub cool
• پمپ داون کردن چیلرهای تراکمی Pump Down
• رسوب گیری و اسید شویی چیلر های تراکمی آبی 
  

انواع کمپرسور در چیلرهای تراکمی:

کمپرسور در واقع قلب هر چیلر تراکمی بوده و انتخاب نوع، برند و ظرفیت آن در نحوه عملکرد و کارکرد چیلر تراکمی بسیار موثر است. انواع کمپرسورهای مورد استفاده در چیلر تراکمی عمدتاً شامل، کمپرسورهای اسکرال (حلزونی) ، اسکرو (مارپیچی) و رفت و برگشتی(سیلندر پیستونی)، چرخشی و سانتریفیوژ می باشند. توجه به تعداد ، ظرفیت ، نوع و برند کمپرسور چیلر که از اصلی ترین قطعات چیلر ها می باشند الزامی است .

این كمپرسورها همانطور که در بالا ذکر گردید به پنج گروه زیر تقسيم مي‌گردند:

•  رفت و برگشتي يا پيستوني (Reciprocating)

•  پيچي (Screw)

•  حلزوني (Scroll)

•  چرخشي (Rotary)

  

•  سانتريفيوژ

  
  اصول كاركرد چهار كمپرسور اول (جابجايي مثبت) با كمپرسورهاي سانتريفیوژ (ديناميكي) تفاوت قابل ملاحظه‌اي دارند. در كمپرسورهاي جابجايي مثبت، حجم معيني از گاز توسط پيستون، مارپيچ، حلزون و يا چرخش دائماً كم مي‌شود. و با كاهش حجم گاز، فشار بخار افزايش می یابد. كمپرسورهاي سانتريفيوژ در ظرفيت‌هاي بسيار بالا كاربرد دارند .

نحوه ارتباط محفظه كمپرسور و موتور الكتريكي در كمپرسورها:

•  بسته (Hermetic)
•  نيمه بسته (Semi Hermetic)
• باز (Open Type)

در كمپرسورهاي بسته موتور الكتريكي و محفظه كمپرسور در يك پوسته نصب شده‌اند و در صورت خرابي، كمپرسور و يا الكتروموتور قابل تعمير نمی باشند لذا کمپرسورهای بسته در ظرفيت‌هاي كوچك ساخته مي‌شوند.

در كمپرسورهاي باز محفظه كمپرسور و الكتروموتور جدا از يكديگر مي‌باشند و توسط كوپلينگ به يكديگر متصل مي‌گردند.

انواع کندانسور در چیلر تراکمی:

كندانسورها نیز مانند اواپراتورها از تجهیزات انتقال حرارت مي‌باشند كه در آنها حرارت بخار مبرد از طريق سطوح لوله‌ها به عامل تقطير منتقل می شود.  به طور كلي كندانسورها در چیلرهای تراکمی سه نوع مي‌باشند:

• خنك شونده‌ با هوا
• خنك شونده با آب (كندانسورهاي دو لوله‌اي ، پوسته و كويل ، پوسته و لوله)
• كندانسور تبخيری

در كندانسورهاي هوايي از هوا به عنوان عامل خنک کننده و تقطير مبرد و در كندانسورهاي آبي از آب به عنوان عامل خنک کننده و تقطير مبرد استفاده مي‌شود. در كندانسورهاي تبخيري ، هم هوا و هم آب مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

که در چیلر تراکمی آبی عمدتاً از نوع دوم استفاده می شود. کندانسور با توجه به مدل، طراحی و ظرفیت چیلر می تواند از نوع آبی یا هوایی باشد. کندانسور آبی در چیلر معمولاً از نوع پوسته-لوله ای (Shell & Tube) و یا صفحه ای (Plate) می باشد و جهت تبادل حرارتی آب با مبرد و تأمین آب سرد، نیاز به برج خنک کننده می باشد که جهت انجام این تبادل حرارت باید در مدار سیستم تبرید قرار گیرد.

شیر انبساط در مدار چیلر تراکمی:

شیر  با ایجاد افت فشار در مسیر مبرد عبوری به اواپراتور باعث تبدیل مبرد از مایع گرم به گاز سرد می شود.  اساس طراحی آن می تواند از نوع ترموستاتیک، فشاری و یا الکترونیکی باشد.

اواپراتور در چیلرهای تراکمی:

اواپراتور در سیستم های تبرید نوعی مبدل است که گرما را از آب به گاز مبرد منتقل می کند. کارکرد آنها در چیلرهای تراکمی به این صورت است که با عبور گاز سرد از شیر انبساط، گرمای آب درون اواپراتور را جذب می نماید و این آب سرد شده در اواپراتور چیلر تراکمی برای تامین سرمایش ساختمان وارد کویل آب خنک فن کویل ها یا هواسازهای پروژه می شود. اواپراتورها از نظر ساختمان به 3 دسته تقسيم مي‌شوند:

اواپراتور پوسته و لوله‌اي:

معمولاً از لوله‌هاي فولادي و مسي ساخته مي‌شوند. از اين نوع كويل براي سرد كردن مايعات استفادهمي‌شود. (توضیح بیشتر در گروه مبدل های حرارتی)

اواپراتور پره‌دار:

در اواپراتور پره‌دار که از انواع اواپراتورهای پوسته لوله ای میباشند ، به منظور افزايش سطح خارجي و در نتيجه بهبود راندمان سرد كردن هوا ، پره‌هايي (فين) به عنوان سطح ثانويه جذب حرارت بر روي لوله‌ها قرار گرفته‌اند (افزايش انتقال حرارت از لوله به هوا) ضمناً به منظور جلوگیری از اتلافات حرارتی، می توان بدنه اواپراتور را عایق کرد.

اواپراتور صفحه‌ای:

اواپراتورهای صفحه ای در واقع همان مبدل های حرارتی صفحه ای هستند که عملکرد انواع //ان ها در گروه مبدل های حرارتی سایت دماتجهیز (در بخش گرمایشی و موتورخانه) به صورت کامل توضیح داده شده اند.

تجهیزات تکمیلی در سیستم تبرید:

اصولا با وجود اینکه قلب سیستم های تهویه مطبوع دستگاه چیلر تراکمی آبی می باشد اما جهت تکمیل عملکرد سیستم های تهویه مطبوع و بهره برداری از عملکرد آن از تجهیزات دیگری در سیستم های تهویه مطبوع استفاده میگردد که مهمترین آنها در زیر مورد اشاره قرار گرفته است :

• پمپ ها : جهت گردش آب در دو مسیر اواپراتور چیلر تا فن کویل یا هواساز و همچنین کندانسور تا برج خنک کننده (در کندانسورهای آبی)
• برج خنک کننده : در چیلر های دارای کندانسور آبی جهت خنک کردن آب کندانسور بکار می رود.
• فن کویل ها یا هواساز ها : آب سرد تولید شده در سیستم جهت خنک نمودن هوا از درون کویل هواساز یا فن کویل عبور داده شده و با عبور هوا بصورت متقاطع از روی کویل آب سرد ، نهایتا هوای اتاق ،سالن و … خنک می گردد .
  

توصیه های ابعادی در خرید چیلر تراکمی:

همچنین قبل از سفارش و خرید چیلر مورد نیاز ، به ابعاد آن و چگونگی حمل و امکان نصب چیلر در موتورخانه توجه کافی مبذول فرمائید. در نظر گرفتن فاصله های جانبی و طولی کافی جهت سرویس های سالیانه کندانسور ، اواپراتور و کمپرسور چیلر و همچنین تعمیرات احتمالی قطعات دیگر دستگاه در محل نصب ضروری است.رعایت این فواصل خود یکی از پارامترهای مهم در امکان انجام سرویسهای دوره ای و نگهداری چیلر ها در طول سالیان عملکرد آن ها می باشد.