مقدمه
چیلر دستگاهی است که با چرخه تبرید جذب گرما یا فشرده سازی بخار، گرمای محیط را خارج می‌کند. مایع از طریق مبدل حرارتی یا تجهیزات دیگری جریان می‌یابد تا گرمای محیط را از بین ببرد. چرخه تبرید، گرمای اضافی را ایجاد می‌کند که نسبت به گرمای محیط قوی‌تر بوده و حتی می‌تواند در برخی موارد گرمای محیط را دوباره بازیابی کند. عملکرد، کارایی و نگهداری باعث خواهد شد تا این دستگاه‌های تاسیساتی به مدت زمان طولانی قابل استفاده باشند.
چیلر از بخش‌های مختلف زیر تشکیل شده است:
- • کمپرسور: این بخش مهم، انرژی سیستم را تامین می‌کند.
- • کندانسور: هوا یا آب خنک به وسیله مبرد گرمای را از بین میبرد و دوباره گاز را به مایع تبدیل کرده تا اواپراتور از آن استفاده کند. کندانسور در واقع یک مبدل حرارتی است که گرمایی جذب شده اواپراتور را از بین میبرد.
- • سیستم انبساط: دستگاه انبساط، فشار مایع مبرد را کاهش می‌دهد. به موازات آن، دمای آن هم کاهش می‌یابد.
- • اواپراتور: به محض این که دریافت گرما توسط مبرد، به مایع تبدیل می‌شود. هوا یا آب خنک، باعث خنک شدن هوا می‌شود. افزایش فشار گاز توسط کمپرسور باعث از بین رفتن گرمای محیط می‌شود. عملکرد اواپراتور مانند کندانسور عمل کرده و به وسیله مبرد با دمای و فشار کم، گرمای محیط را از بین میبرد.
- • مخزن موقت مایعات: آب یا ماده گلیکول در این مخزن جریان دارد. اندازه مخزن بزرگ بوده و به همین دلیل مایع آب یا ماده گلیکول به راحتی جریان می‌یابد.
- • پمپ: پمپ در این دستگاه تاسیساتی نقش مهمی بازی می‌کند و مایع خنک کننده را از مخزن موقت به اواپراتور به دستگاه خنک کننده و در نهایت به مخزن پمپاژ می‌کند.
- • صفحه کنترل: تمامی اجزای کنترل سیستم روی صفحه کنترل قرار دارد.
اصول کار
۱. تغییر فاز
این دستگاه تاسیساتی، مایع مبرد را به گاز تبدیل کرده و با افزایش دما و فشار آن را به مایع تبدیل می‌کند.
۲. تبادل گرما
چیلر می‌تواند هوایی با دما و فشار کم به منطقه‌ای با هوایی با دما و فشار زیاد منتقل کند.
۳. نقطه جوش
با کاهش دما و فشار مایع، نقطه جوش آن افزایش یا کاهش می‌یابد.
عملکرد
ماده مبرد به اواپراتور وارد می‌شود. در این بخش، مبرد گرم می‌شود و حالت آن تغییر می‌کند. کمپرسور، فشار مبرد گازی را افزایش می‌دهد. مبرد با این حالت وارد کندانسور شده هوا یا آب برج کننده، گرمای محیط را از بین برده و آن را به یک مایع با فشار زیاد تبدیل می‌کند. مبرد به قسمت انبساط وارد شده و این قسمت در کنترل ماده مبرد نقش بسزایی دارد. این بخش فشار مبرد را کاهش داده و روند خنک سازی شروع می‌شود.
انواع چیلرهای صنعتی
تا به حال سه نوع از این دستگاه‌های تاسیساتی ساخته شده و براساس گردش ماده مبرد به گردشی، تراکمی، گریز از مرکز تقسیم‌بندی می‌شود.
- هوا خنک
- آب خنک
- جذبی
چیلرهای آب خنک
در این نوع دستگاه‌های تاسیساتی، با آب برج خنک کننده، گرمای محیط را با مبرد گازی قبل از این که به مایع تبدیل شود از بین می‌برند. چیلر آب خنک به محض خنک شدن آب، گرمای محیط از بین می‌رود. با حذف گرما از آب خنک، گرمای محیط نیز از بین می‌رود. در این نوع دستگاه، تاسیساتی، انرژی بیشتری مصرف می‌شود. آب، یا هوا گرما را جذب می‌کند.
حلقه آب سرد
این مدار شامل لوله‌هایی است که به داخل ساختمان جریان پیدا می‌کنند. البته پمپ‌هایی که آب را به ساختمان پمپ می‌کنند نیز در این مجموعه قرار دارند. آب خنک این دستگاه تاسیساتی بنام منبع آب سرد نامیده می‌شود. آبی چیلر در حدود ۷ درجه سانتیگراد سرد است. آب سرد چیلر به دستگاه‌های تهویه مطبوع ساختمان مانند دستگاه‌های هوازی (AHU) و فن‌های کندانسور (FCU) پمپاژ می‌شود.
- این دستگاه‌ها، آب را از طریق سیم پیچ عبور می‌دهند تا دمای فن‌کویل کاهش یابد.
- حین مبادله گرما بین آب خنک و کویل فن هوای خنک را از طریق کویل به کل ساختمان پمپاژ می‌کند. دمایی که دستگاه‌های AHU و FCU، ۱۲ درجه سانتیگراد است.
- پس از خروج گرمای مبادله کویل، آب خنک شده دوباره به آن بر می‌گردد، در این مرحله دوباره خنک شده و چرخه تکرار می‌شود.
چیلر آب خنک گردشی
چیلرهای هوا خنک
در این نوع چیلرها، به وسیله هوای محیطی که وارد کندانسور می‌شود، آن را فشرده کرده و در نهایت هوای محیط را خنک می‌کنند.
چیلرهای کمپرسور بخار
در این نوع چیلرها، محیط و فضاهای اطراف با مایعات خنک می‌شود. کمپرسور، مایع مبرد را به فضای اطراف پمپاژ می‌کند.
چیلرهای جذبی بخار
این نوع چیلرها، فاقد کمپرسور هستند. مایع خنک کننده به وسیله یک منبع گرمایی مانند انرژی خورشیدی یا گرمای تلف شده، محیط را خنک می‌کند.
مجتمع چیلر
نحوه کار چیلر جذبی
خنک شدن محیط با مایع خنک کننده اواپراتور شروع می‌شود. این بخش، آن را به گاز تبدیل می‌کند. لیتیوم بروماید یا آمونیاک، مایع مبرد را جذب می‌کند و ژنراتور این مواد را تهیه می‌کند. آب خنک کننده، گرما را جذب می‌کند. مبدل حرارتی، ماده مبرد رقیق و جاذب به ژنراتور منتقل می‌کند. مایع خنک کننده، تبخیر شده و متراکم می‌شود و جریان تبرید ادامه می‌یابد. جاذب غلیظ نیز طی این فرایند بازیابی می‌شود.
چیلر گلیکول
این نوع چیلرها خاص بوده و با پروپیلن گلیکول، محیط را خنک می‌کنند. از این چیلرها در صنایع تولید مواد غذایی استفاده می‌کنند.
نحوه کار
این نوع چیلرها، استاندارد ساخته شده‌اند و نحوه کار آن‌ها مانند چیلرهایی ذکر شده قبلی است.
چیلرهای گریز از مرکز
این دستگاه‌های تاسیساتی از بخش‌های مانند کندانسور، اواپراتور، کمپرسور و بخش انبساط تشکیل شده‌اند و در ضمن پروانه‌های اضافی نیز در این کندانسورها به کار رفته که ماده مبرد را فشرده و انتقال می‌دهند. از این نوع چیلرها در برای خنک سازی در مقیاس بزرگ از ۱۵۰ تا ۶۰۰۰ تن استفاده می‌شود.
هدف طراحی و ساخت
شما با کولر گازی می‌توانید یک واحد آپارتمانی کوچک را در فصل تابستان خنک کنید ولی زمانی که مساحت فضا و محیطی نسبت به قدرت سرمایش کولر گازی (BTU) بزرگتر باشد، می‌توان از چیلر استفاده کرد. این دستگاه‌های تاسیساتی غول پیکر، فضای مشخصی را اشغال می‌کنند. چیلرهای آب خنک و هوا خنک با آب یا هوا کار کرده و محیط را خنک می‌کنند. این دستگاه‌های تاسیساتی می‌توانند رفاه دمایی را در محیط ایجاد کنند.
محل نصب
از آن جایی که چیلرها در اندازه‌های بزرگی ساخته می‌شوند به همین دلیل در پشت بام یا در زیرزمین قرار می‌گیرند. چیلرهای هوا خنک در پشت بام قرار می‌گیرند و این دستگاه‌های تاسیساتی مانند کولر گازی عمل می‌کنند.
ماده مبرد چیلر با کمپرسور و کندانسور، گرمای هوا را از بین میبرد. اواپراتور، آب سرد را تولید کرده و به فضای داخلی ساختمان ارسال می‌کند تا گرمای ناخواسته ساختمان را جمع‌آوری کرده و آن را به اواپراتور برگرداند. مبرد گرمای را به کندانسور منتقل می‌کند. کندانسور گرمای ناخواسته را از مسیر دیگری به برج خنک کننده ارسال می‌کند که یا آن را از ساختمان خارج کرده یا به محل دیگری می‌فرستد تا از بین برود.
سیستم ساده و پیچیده
تنظیمات برخی از چیلرها ساده بوده ولی برخی دیگر، پیچیده هستند.
ساده
- چیلر و پمپ
پیچیده
- چیلر، پمپ، برج خنک کننده، مبدل حرارتی و شیرآلات مختلف
نتیجه گیری
چیلرها برای خنک سازی فضاهای بزرگ بهترین گزینه‌ای هستند که شما می‌توانید استفاده کنید. شما با این سیستم‌ها می توانید در حد بسیار زیادی در مصرف انرژی صرفه جویی کنید. در چیلر گرمای ساختمان به سادگی به خارج منتقل شده یا به طریقی از بین می‌رود. چیلرهای هوا خنک و آب خنک متداول‌ترین دستگاه‌های تاسیساتی به شمار می‌روند.