معرفی
وقتی صحبت از چیلر میشود، ممکن است تصور کنیم همه چیلرها تقریباً یک دستگاه هستند و فقط در اندازه با یکدیگر تفاوت دارند. در حالی که چیلرها خانوادهای متنوع از سیستمهای سرمایشی هستند که از جنبههای مختلف با یکدیگر تفاوت دارند.
متن مقاله
انواع چیلر؛ معرفی و بررسی کامل مدلهای مختلف
مقدمه
وقتی صحبت از چیلر میشود، ممکن است تصور کنیم همه چیلرها تقریباً یک دستگاه هستند و فقط در اندازه با یکدیگر تفاوت دارند. در حالی که چیلرها خانوادهای متنوع از سیستمهای سرمایشی هستند که از جنبههای مختلف با یکدیگر تفاوت دارند. نوع انرژی مصرفی، روش دفع گرما، نوع کمپرسور، ظرفیت سرمایشی و نوع کاربرد، همگی میتوانند در انتخاب و طراحی یک چیلر تأثیرگذار باشند.
به همین دلیل، چیلری که برای یک ساختمان اداری بزرگ انتخاب میشود، لزوماً برای یک رستوران، ویلا یا کارخانه مناسب نیست. شناخت انواع چیلر کمک میکند قبل از انتخاب دستگاه، تفاوت میان مدلها را بهتر بشناسیم و بدانیم هر کدام در چه شرایطی عملکرد مناسبتری دارند.
در این مقاله، چیلرها را از چهار دیدگاه بررسی میکنیم: نوع سیستم تبرید، روش دفع گرما، نوع کمپرسور و اندازه و کاربرد دستگاه. در پایان نیز بررسی میکنیم که هنگام انتخاب چیلر برای یک پروژه، چه عواملی اهمیت بیشتری دارند.
دستهبندی اول: بر اساس نوع سیستم تبرید
یکی از مهمترین روشهای دستهبندی چیلرها، توجه به نحوه تأمین انرژی و ایجاد چرخه سرمایش است. از این نظر، دو گروه اصلی چیلر تراکمی و چیلر جذبی مطرح هستند.
*چیلر تراکمی
چیلر تراکمی رایجترین نوع چیلر در بسیاری از پروژههای ساختمانی و صنعتی است. در این سیستم، یک کمپرسور مکانیکی وظیفه فشرده کردن مبرد را بر عهده دارد و انرژی موردنیاز آن معمولاً از برق تأمین میشود.
چرخه سرمایش در این نوع چیلر شامل چهار بخش اصلی است: اواپراتور، کمپرسور، کندانسور و شیر انبساط. مبرد در اواپراتور گرمای آب را جذب میکند و به بخار تبدیل میشود. سپس کمپرسور آن را فشرده و داغ میکند. مبرد داغ در کندانسور گرمای خود را به محیط بیرون میدهد و دوباره به مایع تبدیل میشود. در نهایت، با عبور از شیر انبساط، فشار و دمای آن کاهش پیدا میکند و برای ورود دوباره به اواپراتور آماده میشود.
چیلرهای تراکمی در ظرفیتهای مختلف ساخته میشوند و میتوانند برای پروژههای کوچک، ساختمانهای تجاری، مراکز بزرگ و حتی کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار بگیرند.
*چیلر جذبی
چیلر جذبی از نظر نحوه ایجاد چرخه سرمایش با چیلر تراکمی تفاوت دارد. در این سیستم، بهجای کمپرسور مکانیکی، از انرژی حرارتی برای پیش بردن فرآیند استفاده میشود. این انرژی میتواند از بخار، آب داغ یا در برخی مدلها از حرارت مستقیم حاصل از سوخت تأمین شود.
در چیلر جذبی معمولاً از ترکیبی از مبرد و ماده جاذب استفاده میشود. یکی از ترکیبهای رایج، آب و لیتیوم بروماید است. مبرد در قسمت اواپراتور تبخیر میشود و گرمای آب موردنظر را جذب میکند. سپس بخار مبرد در بخش جاذب جذب میشود. محلول حاصل به ژنراتور منتقل میشود و با دریافت انرژی حرارتی، مبرد دوباره از محلول جدا شده و چرخه ادامه پیدا میکند.
مزیت مهم چیلر جذبی این است که نیاز آن به برق برای ایجاد چرخه اصلی سرمایش نسبت به چیلر تراکمی کمتر است. به همین دلیل، در مکانهایی که حرارت اضافی در دسترس است، مانند برخی واحدهای صنعتی، میتواند گزینه مناسبی باشد.
البته این نوع چیلر معمولاً تجهیزات بیشتری دارد و از نظر ابعاد و شرایط نصب نیز با چیلر تراکمی تفاوتهایی دارد.
دستهبندی دوم: بر اساس روش دفع گرما
گرمایی که چیلر از آب یا فرآیند موردنظر میگیرد، در نهایت باید به محیط بیرون منتقل شود. یکی از مهمترین تفاوتهای چیلرهای تراکمی، نحوه انجام همین فرآیند است. بر این اساس، چیلرها به دو گروه آبخنک و هواخنک تقسیم میشوند.
*چیلر آبخنک
در چیلر آبخنک، گرمای مبرد در کندانسور به آب منتقل میشود. این آب در یک مدار جداگانه جریان دارد و پس از دریافت گرما، معمولاً به سمت برج خنککننده هدایت میشود.
برج خنککننده با استفاده از تماس آب و جریان هوا و تبخیر بخشی از آب، دمای آب را کاهش میدهد. سپس آب خنکشده دوباره به سمت کندانسور برمیگردد تا گرمای جدیدی را دریافت کند.
یکی از مزیتهای اصلی این سیستم، عملکرد مناسب آن در ظرفیتهای بالا است. به همین دلیل چیلرهای آبخنک در پروژههای بزرگ و صنعتی کاربرد زیادی دارند.
در مقابل، استفاده از برج خنککننده باعث میشود سیستم به تجهیزات جانبی بیشتری مانند پمپها، لولهکشی و تجهیزات مربوط به تصفیه و کنترل آب نیاز داشته باشد. همچنین مصرف آب و نگهداری مدار آب کندانسور باید در طراحی پروژه مورد توجه قرار گیرد.
*چیلر هواخنک
در چیلر هواخنک، گرمای مبرد در کندانسور مستقیماً به هوای محیط منتقل میشود. فنها هوا را از روی سطح کویلهای کندانسور عبور میدهند و گرمای مبرد را به فضای بیرون منتقل میکنند.
مهمترین مزیت چیلر هواخنک، ساختار سادهتر آن نسبت به سیستم آبخنک است. این چیلر به برج خنککننده و مدار آب کندانسور نیاز ندارد و به همین دلیل در پروژههایی که محدودیت آب یا فضای نصب وجود دارد، میتواند انتخاب مناسبی باشد.
البته عملکرد چیلر هواخنک به دمای هوای بیرون وابستگی بیشتری دارد. هرچه هوای محیط گرمتر باشد، دفع گرمای مبرد دشوارتر میشود و کمپرسور برای انجام چرخه باید شرایط کاری سختتری را تحمل کند. بنابراین شرایط آبوهوایی محل نصب، یکی از عوامل مهم در انتخاب این نوع چیلر است.
دستهبندی سوم: بر اساس نوع کمپرسور
در چیلرهای تراکمی، کمپرسور یکی از مهمترین اجزای سیستم است و نوع آن میتواند روی ظرفیت، مصرف انرژی، ابعاد، صدا و شرایط کاری دستگاه تأثیر بگذارد.
*کمپرسور رفتوبرگشتی
در کمپرسور رفتوبرگشتی، پیستون داخل سیلندر حرکت میکند و با تغییر حجم فضای داخل سیلندر، گاز مبرد را فشرده میکند.
این ساختار از نظر عملکرد قابل درک و نسبتاً ساده است، اما به دلیل وجود قطعات متحرک رفتوبرگشتی، میتواند ارتعاش و صدای بیشتری نسبت به برخی طراحیهای جدیدتر ایجاد کند. امروزه در بسیاری از کاربردهای جدید، انواع دیگری از کمپرسورها ترجیح داده میشوند، اما کمپرسورهای رفتوبرگشتی همچنان در برخی کاربردها و تجهیزات خاص دیده میشوند
*کمپرسور اسکرال
کمپرسور اسکرال از دو قطعه مارپیچی تشکیل شده است. یکی از این قطعات ثابت است و دیگری حرکت مداری انجام میدهد. گاز مبرد بین این دو قطعه به سمت مرکز حرکت کرده و بهتدریج فشرده میشود.
تعداد نسبتاً کم قطعات متحرک، ساختار فشرده و عملکرد آرامتر، از ویژگیهای مهم این نوع کمپرسور است. به همین دلیل، اسکرال بیشتر در چیلرهای کوچک و متوسط مورد استفاده قرار میگیرد.
*کمپرسور اسکرو
کمپرسور اسکرو از دو روتور مارپیچی استفاده میکند که با چرخش خود، گاز مبرد را بهتدریج فشرده میکنند. این نوع کمپرسور برای ظرفیتهای بالاتر از بسیاری از کاربردهای اسکرال مناسب است و در پروژههای تجاری و صنعتی کاربرد گستردهای دارد.یکی از ویژگیهای مهم کمپرسور اسکرو، قابلیت کارکرد مناسب در محدوده وسیعی از بار سرمایشی است. البته عملکرد واقعی آن به طراحی دستگاه، شرایط کاری و سیستم کنترل نیز بستگی دارد.
*کمپرسور سانتریفیوژ
کمپرسور سانتریفیوژ بیشتر برای چیلرهای با ظرفیت بسیار بالا استفاده میشود. در این کمپرسور، یک پروانه با سرعت بالا میچرخد و سرعت جریان مبرد را افزایش میدهد. سپس بخشی از انرژی سرعت جریان به فشار تبدیل میشود.
این نوع کمپرسور بهویژه در پروژههایی که ظرفیت سرمایشی بسیار بالایی نیاز دارند، مانند برخی مجتمعهای بزرگ و تأسیسات صنعتی، کاربرد دارد. در شرایط کاری مناسب، میتواند راندمان بالایی داشته باشد و برای سیستمهای بزرگ گزینهای مناسب باشد.
دستهبندی چهارم: بر اساس اندازه و کاربرد
علاوه بر نوع سیستم تبرید و کمپرسور، میتوان چیلرها را از نظر مقیاس استفاده نیز بررسی کرد. در بازار، اصطلاحاتی مانند چیلر مرکزی و مینیچیلر برای اشاره به دو سطح متفاوت از کاربرد به کار میروند.
*چیلر مرکزی
چیلر مرکزی برای تأمین سرمایش یک ساختمان بزرگ یا مجموعهای از فضاها طراحی میشود. این سیستم معمولاً در موتورخانه یا فضای فنی نصب شده و آب سرد تولیدشده را از طریق شبکه لولهکشی به قسمتهای مختلف ساختمان منتقل میکند.
آب سرد میتواند وارد تجهیزاتی مانند فنکویل یا هواساز شود و پس از جذب گرمای محیط، دوباره به چیلر بازگردد.
چیلرهای مرکزی در ساختمانهایی مانند هتلها، بیمارستانها، مراکز خرید، برجهای اداری و برخی کارخانهها کاربرد دارند. طراحی این سیستم معمولاً نیازمند محاسبه دقیق بار سرمایشی، انتخاب تجهیزات مناسب و طراحی شبکه لولهکشی و پمپاژ است.
*مینیچیلر
مینیچیلر نسخهای کوچکتر و فشردهتر برای پروژههایی با نیاز سرمایشی کمتر است. در بسیاری از مدلها، بخشهای اصلی سیستم در یک مجموعه فشرده قرار گرفتهاند و نصب آن نسبت به یک سیستم مرکزی سادهتر است.
مینیچیلر میتواند برای ویلاها، دفاتر، فروشگاهها، رستورانها و برخی ساختمانهای کوچک مناسب باشد. یکی از مزیتهای آن، نیاز کمتر به فضای موتورخانه و امکان استفاده از سیستم بهصورت مستقل برای یک ساختمان یا بخش مشخصی از آن است.
البته ساختار همه مینیچیلرها دقیقاً یکسان نیست و تجهیزات داخلی آنها بسته به مدل و طراحی سازنده میتواند متفاوت باشد.
چگونه از میان انواع چیلر، گزینه مناسب را انتخاب کنیم؟
انتخاب چیلر مناسب را نمیتوان فقط بر اساس نام دستگاه انجام داد. ابتدا باید مشخص شود پروژه چه مقدار بار سرمایشی دارد. این بار به عواملی مانند مساحت ساختمان، تعداد افراد، تجهیزات داخلی، میزان تابش خورشید، شرایط آبوهوایی و نوع کاربری فضا بستگی دارد.
پس از مشخص شدن ظرفیت موردنیاز، عواملی مانند دسترسی به آب، فضای موجود برای نصب، هزینه اولیه، مصرف انرژی و هزینههای نگهداری باید بررسی شوند.
