معرفی
کمپرسور یکی از مهمترین اجزای چیلر است، زیرا با ایجاد اختلاف فشار بین بخش کمفشار و پرفشار، شرایط لازم برای ادامه چرخه تبرید را فراهم میکند.
متن مقاله
کمپرسور چیلر؛ قلب تپندهی سیستمهای سرمایشی
چیلر چیست؟
چیلر دستگاهی است که وظیفه اصلی آن خنک کردن آب یا یک سیال دیگر است. آب خنکشده سپس از طریق لولهکشی به بخشهای مختلف ساختمان یا کارخانه فرستاده میشود و با عبور از تجهیزاتی مانند فنکویلها و هواسازها، گرمای محیط را جذب میکند.چیلرها در ساختمانهای بزرگ، بیمارستانها، مراکز داده، کارخانهها و مراکز تجاری کاربرد گستردهای دارند؛ زیرا میتوانند ظرفیت سرمایشی بسیار بیشتری نسبت به بسیاری از سیستمهای سرمایشی معمولی فراهم کنند.
اما یک نکته مهم وجود دارد:
چیلر در واقع «سرما» تولید نمیکند؛ بلکه گرما را از آب میگیرد و آن را به محیط بیرون منتقل میکند.در چیلرهای تراکمی، این فرایند با استفاده از یک چرخه ترمودینامیکی به نام چرخه تراکمی تبرید انجام میشود. کمپرسور یکی از مهمترین اجزای این چرخه است و با ایجاد اختلاف فشار، شرایط لازم برای حرکت مبرد در چرخه را فراهم میکند.
یک اصل ساده که کل سیستم بر اساس آن کار میکند،برای درک عملکرد چیلر، ابتدا باید با یک اصل ساده آشنا شویم:
یک مایع هنگام تبخیر شدن، برای تبدیل شدن به بخار به گرما نیاز دارد و این گرما را از محیط اطراف خود جذب میکند.
احتمالاً زمانی که الکل روی پوستتان ریختهاید، احساس خنکی کردهاید. دلیل آن این است که الکل هنگام تبخیر، بخشی از گرمای پوست را جذب میکند.در چیلر نیز از مادهای به نام مبرد (Refrigerant) استفاده میشود که میتواند در شرایط مشخصی بین حالت مایع و بخار تغییر کند.
با کنترل فشار و شرایط مبرد، میتوان کاری کرد که مبرد در یک بخش گرما را جذب کند و در بخش دیگری همان گرما را به محیط پس بدهد.
کمپرسور دقیقاً چه نقشی دارد؟
مبرد باید در دو شرایط متفاوت کار کند:
* در اواپراتور با فشار و دمای پایین قرار داشته باشد تا بتواند گرمای آب را جذب کند.
* در کندانسور به فشار و دمای بالاتری برسد تا بتواند گرمای جذبشده را به محیط بیرون منتقل کند.
کمپرسور این اختلاف فشار را ایجاد میکند.
به زبان ساده، کمپرسور بخار مبرد را از سمت کمفشار میمکد، آن را متراکم میکند و به سمت پرفشار سیستم میفرستد.
بنابراین کمپرسور را میتوان موتور محرک چرخه تبرید دانست.
چرخه تبرید چیلر در چهار مرحله
چرخه تبرید تراکمی بهطور مداوم در چهار مرحله اصلی تکرار میشود:
۱. تبخیر در اواپراتور؛ فشار پایین و دمای پایین
مبرد پس از عبور از شیر انبساط، با فشار پایین وارد اواپراتور میشود.
در طرف دیگر اواپراتور، آب گرمتر چیلر در جریان است. مبرد گرمای آب را جذب میکند و در نتیجه، آب خنک میشود.
همزمان، مبرد با جذب این گرما از حالت مایع یا مخلوط مایع و بخار به سمت بخار شدن میرود.
آب خنکشده سپس برای سرمایش ساختمان یا فرایند صنعتی به سیستم بازگردانده میشود.
۲. تراکم در کمپرسور؛ افزایش فشار و دما
بخار مبرد که در فشار پایین قرار دارد، وارد کمپرسور میشود.
کمپرسور با مصرف انرژی الکتریکی، روی مبرد کار انجام میدهد و فشار آن را افزایش میدهد. در نتیجه، دمای مبرد نیز افزایش پیدا میکند.
بنابراین مبرد هنگام خروج از کمپرسور معمولاً به صورت بخار داغ و پرفشار است.
این مرحله اهمیت زیادی دارد؛ زیرا افزایش فشار مبرد باعث میشود بتواند در کندانسور، گرمای خود را به محیطی با دمای بالاتر از اواپراتور منتقل کند.
۳. میعان در کندانسور؛ دفع گرما
بخار داغ و پرفشار وارد کندانسور میشود.
در چیلر هواخنک، گرمای مبرد به هوای محیط منتقل میشود.
در چیلر آبخنک، گرمای مبرد به آب کندانسور منتقل شده و این گرما در نهایت معمولاً توسط برج خنککننده به محیط دفع میشود.
مبرد با از دست دادن گرما، از حالت بخار به حالت مایع پرفشار تبدیل میشود.
نکته مهم این است که گرمایی که کندانسور دفع میکند فقط گرمای گرفتهشده از آب نیست؛ انرژی مصرفشده توسط کمپرسور نیز در نهایت به این گرما اضافه میشود.
۴. افت فشار در شیر انبساط
مایع پرفشار پس از خروج از کندانسور به شیر انبساط میرسد.
شیر انبساط جریان مبرد را کنترل کرده و باعث افت فشار آن میشود.
در نتیجه این افت فشار، دمای مبرد نیز کاهش پیدا میکند و مبرد برای ورود دوباره به اواپراتور آماده میشود.
اکنون مبرد دوباره میتواند گرمای آب را جذب کند و چرخه از ابتدا تکرار میشود.
چرا کمپرسور را «قلب» چیلر مینامند؟
کمپرسور یکی از مهمترین اجزای چیلر است، زیرا با ایجاد اختلاف فشار بین بخش کمفشار و پرفشار، شرایط لازم برای ادامه چرخه تبرید را فراهم میکند.
اگر کمپرسور متوقف شود، گردش مناسب مبرد در چرخه نیز متوقف شده و فرایند سرمایش ادامه پیدا نمیکند.
به همین دلیل در صنعت تأسیسات، کمپرسور را بهطور استعاری «قلب چیلر» مینامند.
از طرف دیگر، کمپرسور معمولاً یکی از مهمترین مصرفکنندگان انرژی در چیلر است. بنابراین عملکرد و راندمان آن تأثیر قابلتوجهی بر مصرف برق و هزینه بهرهبرداری چیلر دارد.
انواع کمپرسور در چیلرها
کمپرسورها بر اساس روش فشردهسازی مبرد، انواع مختلفی دارند. چهار نوع مهم آنها عبارتاند از:
*کمپرسور رفتوبرگشتی (Reciprocating)
این کمپرسور با استفاده از پیستون و سیلندر، بخار مبرد را فشرده میکند؛ عملکرد آن از این نظر شباهت زیادی به موتورهای پیستونی دارد.
مزیت آن ساختار نسبتاً ساده و قابلیت تعمیرپذیری مناسب است.
با این حال، به دلیل وجود حرکت رفتوبرگشتی، معمولاً ارتعاش و صدای بیشتری نسبت به برخی انواع دیگر دارد.
این نوع کمپرسور بیشتر در سیستمهای کوچکتر و برخی کاربردهای خاص مورد استفاده قرار میگیرد.
*کمپرسور اسکرال (Scroll)
کمپرسور اسکرال از دو قطعه مارپیچی تشکیل شده است که یکی ثابت و دیگری به صورت مداری حرکت میکند.
مبرد بین این دو مارپیچ به سمت مرکز حرکت کرده و بهتدریج فشرده میشود.
تعداد قطعات متحرک کم، لرزش پایین و صدای نسبتاً کم، از ویژگیهای مهم این کمپرسورهاست.
اسکرالها بیشتر در چیلرهای کوچک و متوسط و سیستمهای تهویه مطبوع مورد استفاده قرار میگیرند.
*کمپرسور اسکرو (Screw)
کمپرسور اسکرو معمولاً از دو روتور مارپیچی تشکیل شده است.
با چرخش روتورها، مبرد در فضای بین آنها به دام افتاده و بهتدریج فشرده میشود.
این نوع کمپرسور برای ظرفیتهای متوسط تا بزرگ بسیار کاربردی است و در بسیاری از چیلرهای تجاری و صنعتی استفاده میشود.
از مزایای مهم کمپرسورهای اسکرو میتوان به ظرفیت مناسب، عملکرد پیوسته و قابلیت کنترل ظرفیت اشاره کرد.
*کمپرسور سانتریفیوژ (Centrifugal)
کمپرسور سانتریفیوژ با کمپرسورهای پیستونی، اسکرال و اسکرو تفاوت دارد.
در این نوع کمپرسور، یک ایمپلر (Impeller) با سرعت بالا میچرخد و به مبرد سرعت میدهد. سپس بخشی از این انرژی سرعتی به فشار تبدیل میشود.
کمپرسورهای سانتریفیوژ بیشتر در چیلرهای با ظرفیت بسیار بالا مورد استفاده قرار میگیرند؛ برای مثال در ساختمانهای بزرگ، فرودگاهها، مراکز صنعتی و تأسیسات عظیم.
این کمپرسورها بهخصوص در شرایط کاری مناسب میتوانند راندمان بسیار خوبی داشته باشند.
*کمپرسورهای اینورتردار؛ مصرف انرژی کمتر
در برخی چیلرهای جدید، کمپرسور به درایو فرکانس متغیر (VFD) مجهز میشود.
در این حالت، سرعت چرخش کمپرسور میتواند متناسب با بار سرمایشی تغییر کند.
برای مثال، زمانی که ساختمان به سرمایش کمتری نیاز دارد، کمپرسور میتواند با ظرفیت پایینتری کار کند؛ بنابراین لازم نیست همیشه با حداکثر توان فعالیت کند.
این روش کنترل ظرفیت میتواند در شرایط مناسب، مصرف انرژی سیستم را کاهش دهد.
مبرد چه اهمیتی دارد؟
مبرد مادهای است که در چرخه تبرید، گرما را از یک نقطه جذب و در نقطهای دیگر دفع میکند.
انتخاب مبرد اهمیت زیادی دارد، زیرا ویژگیهایی مانند:
* فشار کاری
* راندمان سیستم
* ایمنی
* اثرات زیستمحیطی
* و سازگاری با کمپرسور و سایر اجزای سیستم
به نوع مبرد وابسته است.
برای مثال، R-22 که در بسیاری از سیستمهای قدیمی استفاده میشد، به دلیل اثر مخرب بر لایه اوزون بهتدریج از چرخه استفاده خارج شده است.
امروزه بسته به نوع سیستم و طراحی سازنده، از مبردهای مختلفی استفاده میشود و در بسیاری از تجهیزات جدید، توجه ویژهای به مبردهای با GWP پایینتر میشود.
چرا کمپرسور صدا و گرما تولید میکند؟
کمپرسور برای فشرده کردن مبرد به انرژی نیاز دارد.
بخشی از انرژی الکتریکی مصرفشده در موتور کمپرسور و فرایند تراکم، در نهایت به گرما تبدیل میشود. همچنین حرکت قطعات، ارتعاش و جریان مبرد میتواند باعث ایجاد صدا شود.
به همین دلیل، روغنکاری مناسب، خنککاری، کنترل لرزش و نگهداری صحیح برای عملکرد مطمئن کمپرسور اهمیت زیادی دارند.
در صورت نیاز به مشاوره می توانید از طریق راه های ارتباطی با کارشناسان مجموعه تهویه تکسارال تماس بگیرید و سوالاتتان را بپرسید.
جمعبندی
کمپرسور یکی از اصلیترین اجزای چیلر تراکمی است. وظیفه اصلی آن این است که بخار مبرد را از سمت کمفشار دریافت و آن را به سمت پرفشار سیستم هدایت کند.
با ایجاد این اختلاف فشار، شرایط لازم برای ادامه چرخه تبرید فراهم میشود:
اواپراتور → کمپرسور → کندانسور → شیر انبساط → اواپراتور
در اواپراتور، مبرد گرما را از آب میگیرد؛ در کمپرسور فشار و دمای آن افزایش پیدا میکند؛ در کندانسور گرما را به محیط دفع میکند و در شیر انبساط فشار آن کاهش مییابد.
به همین دلیل، کمپرسور را میتوان قلب تپنده چیلر دانست؛ قطعهای که نقش اساسی در به جریان افتادن چرخه تبرید و تأمین سرمایش سیستم دارد.
در صورت نیاز به مشاوره می توانید کارشناسان شرکت تهویه تکسارال تماس بگیرید.
اینستاگرام
واتساپ
