بیشتر افراد فکر می کنند که چیلر سرما تولید می کند؛ در حالی که این دستگاه تنها گرمای اضافی را از فضا یا سیال می گیرد و به محیط دیگری منتقل می کند. این جا به جایی حرارت باعث می شود دمای ساختمان ها، تجهیزات و خطوط تولید در محدوده مشخصی باقی بماند. برای درک اینکه چیلر چگونه کار می کند، باید مسیر حرکت مبرد، وظیفه اجزای اصلی و روش دفع گرما را شناخت. بسته به کاربرد، چیلرها می توانند آب، محلول آب و گلیکول یا یک سیال فرایندی را سرد کنند. سیال خنک شده می تواند وارد فن کویل و هواساز شود یا برای کنترل دمای تجهیزات صنعتی به گردش درآید. در این مقاله به طور کامل به نحوه عملکرد چیلر و اجزای آن می پردازیم.
چیلر چیست و چه کاری انجام می دهد؟
چیلر یکی از تجهیزات اصلی تهویه مطبوع مرکزی و برودت صنعتی است. وظیفه آن جذب گرما از سیال در حال گردش و انتقال این حرارت به هوای آزاد یا مدار خنک کننده دیگری است. در ساختمان، سیال سرد به فن کویل یا هواساز فرستاده می شود و پس از جذب گرمای محیط، دوباره به چیلر بازمی گردد. در صنایع نیز چیلر برای کنترل دمای تجهیزات پزشکی، دستگاه های لیزر، قالب های تزریق پلاستیک و فرایندهای شیمیایی استفاده می شود.
چیلر چگونه کار می کند؟
در چیلر تراکمی، ماده ای به نام مبرد به صورت مداوم میان اواپراتور، کمپرسور، کندانسور و شیر انبساط حرکت می کند. مبرد در این مسیر تغییر فشار، دما و حالت می دهد و گرمای سیال هدف را جذب کرده و به محیط بیرون انتقال می دهد. این چرخه تا زمان فعالیت دستگاه تکرار می شود. هر مرحله وظیفه مشخصی دارد و اختلال در هر بخش می تواند ظرفیت سرمایشی و راندمان چیلر را کاهش دهد.
– جذب گرما در اواپراتور
اواپراتور مبدل حرارتی بخش سرمایش است. در یک سمت آن مبرد سرد و کم فشار و در سمت دیگر سیالی که باید خنک شود جریان دارد. این دو ماده مخلوط نمی شوند و انتقال حرارت از طریق جداره مبدل انجام می شود. مبرد با جذب گرمای سیال تبخیر می شود و در مقابل، دمای آب، محلول گلیکول یا سیال فرایندی کاهش می یابد. در کاربردهای زیر صفر معمولا از محلول ضدیخ استفاده می شود تا مدار یخ نزند.
– افزایش فشار مبرد در کمپرسور
مبرد پس از خروج از اواپراتور به شکل بخار کم فشار وارد کمپرسور می شود. کمپرسور آن را فشرده می کند و فشار و دمایش را افزایش می دهد تا مبرد بتواند در کندانسور گرمای خود را به هوا یا آب منتقل کند. کمپرسورها در انواع اسکرال، اسکرو، پیستونی و سانتریفیوژ ساخته می شوند. انتخاب نوع آن ها به ظرفیت برودتی، مصرف انرژی و شرایط پروژه بستگی دارد.
– دفع گرما در کندانسور
بخار داغ و پرفشار وارد کندانسور می شود و گرمای خود را به محیط خنک کننده انتقال می دهد. با کاهش دما، مبرد از بخار به مایع پرفشار تبدیل می شود. کندانسور ممکن است با هوا یا آب خنک شود و همین تفاوت، چیلرها را به دو گروه هواخنک و آب خنک تقسیم می کند. اصطلاح هواخنک یا آب خنک به روش دفع گرمای کندانسور اشاره دارد، نه به سیالی که در اواپراتور سرد می شود. یک چیلر هواخنک نیز می تواند محلول آب و گلیکول را برای مصرف صنعتی خنک کند.
– کاهش فشار در شیر انبساط
مبرد مایع و پرفشار پس از کندانسور وارد شیر انبساط می شود. این شیر فشار مبرد را کاهش می دهد و مقدار ورود آن به اواپراتور را کنترل می کند. افت فشار، دمای مبرد را پایین می آورد و بخشی از آن را به بخار تبدیل می کند. مخلوط سرد مبرد دوباره وارد اواپراتور می شود و آمادگی جذب گرما را پیدا می کند. به این ترتیب، سیکل تبرید از نو آغاز می شود.
اجزای اصلی چیلر
ساختار چیلر از تجهیزات مکانیکی، الکتریکی و کنترلی تشکیل شده است. چهار جزء اصلی سیکل تراکمی، کمپرسور، کندانسور، شیر انبساط و اواپراتور هستند؛ اما عملکرد کامل دستگاه به تجهیزات جانبی نیز وابسته است. کمپرسور نیروی لازم برای گردش مبرد را فراهم می کند. اواپراتور گرما را از سیال هدف می گیرد، کندانسور همان گرما را خارج می کند و شیر انبساط فشار و جریان مبرد را تنظیم می کند. پمپ، فیلتر، شیرآلات، سنسورهای دما و فشار، تابلو برق و کنترلر از تجهیزات جانبی مهم هستند. در مدل های جدید، اینورتر دور کمپرسور یا فن ها را متناسب با بار سرمایشی تنظیم می کند.
روش خنک کردن چیلر چگونه است؟
منظور از خنک کردن چیلر، دفع حرارتی است که دستگاه از ساختمان یا فرایند صنعتی جذب کرده است. این گرما باید از کندانسور خارج شود؛ در غیر این صورت فشار مبرد افزایش یافته و بازده سیستم کاهش پیدا می کند. دو روش اصلی دفع حرارت، استفاده از هوا و آب است.
– خنک کاری چیلر هواخنک
در چیلر هواخنک، مبرد داغ وارد کویل کندانسور می شود و فن ها هوای آزاد را از روی لوله ها عبور می دهند. گرمای مبرد به هوا منتقل شده و در محیط بیرون دفع می شود. این دستگاه معمولا در پشت بام یا محوطه باز نصب می شود و به برج خنک کننده نیاز ندارد. عدم مصرف آب و نصب ساده تر از مزایای این مدل است. با این حال، عملکرد آن به دمای هوای بیرون وابسته است و در هوای بسیار گرم ممکن است مصرف برق افزایش یابد.
– خنک کاری چیلر آب خنک
در چیلر آب خنک، آب مدار کندانسور گرمای مبرد را جذب می کند. آب گرم شده به برج خنک کننده می رود و با کمک جریان هوا و تبخیر بخشی از آب، حرارت خود را از دست می دهد. سپس دوباره به کندانسور بازمی گردد.پ این سیستم معمولا در ظرفیت های بالا راندمان مناسبی دارد؛ اما به برج خنک کننده، پمپ، لوله کشی و تصفیه آب نیاز دارد. کنترل رسوب و خوردگی نیز برای حفظ عملکرد آن ضروری است.
چیلر تراکمی و جذبی چگونه کار می کنند؟
چیلرها از نظر شیوه ایجاد سرمایش به دو گروه اصلی تراکمی و جذبی تقسیم می شوند. هدف هر دو جذب و انتقال گرما است، اما منبع انرژی و ساختار آن ها تفاوت دارد.
– عملکرد چیلر تراکمی
چیلر تراکمی از کمپرسور و انرژی الکتریکی استفاده می کند. این مدل برای تهویه مطبوع، سرمایش صنعتی و دماهای بالاتر یا پایین تر از صفر کاربرد دارد. کندانسور آن می تواند هواخنک یا آب خنک باشد.
– عملکرد چیلر جذبی
چیلر جذبی به جای کمپرسور مکانیکی از انرژی حرارتی، ژنراتور و ماده جاذب استفاده می کند. منبع حرارت می تواند بخار، آب داغ، شعله مستقیم یا حرارت بازیافتی باشد. در مدل های متداول، آب نقش مبرد و لیتیوم بروماید نقش جاذب را دارد.
سیال سرد چیلر چگونه به مصرف کننده می رسد؟
پس از کاهش دما، پمپ سیال سرد را در یک مدار بسته به تجهیزات مصرف کننده می فرستد. در ساختمان، آب سرد وارد کویل فن کویل یا هواساز می شود. هوا با عبور از روی کویل گرمای خود را از دست می دهد و سپس وارد فضای داخلی می شود. در صنعت، سیال سرد می تواند وارد مبدل دستگاه، قالب یا خط تولید شود. پس از جذب گرما، سیال با دمای بالاتر به چیلر بازمی گردد و دوباره خنک می شود.
برای درک اینکه چیلر چگونه کار می کند، باید آن را دستگاهی برای انتقال حرارت دانست. چیلر گرمای آب، محلول گلیکول یا سیال فرایندی را در اواپراتور جذب می کند و سپس آن را از طریق کندانسور به هوا یا مدار آب خنک کننده انتقال می دهد.
در چیلر تراکمی، کمپرسور عامل گردش مبرد و افزایش فشار آن است؛ در حالی که چیلر جذبی از انرژی حرارتی و ماده جاذب استفاده می کند. انتخاب نوع چیلر و روش خنک کاری باید بر اساس ظرفیت، اقلیم، دمای موردنیاز، نوع مصرف و هزینه بهره برداری انجام شود.
بیشتر بخوانید
ظرفیت چیلر چیست؟ تعیین ظرفیت چیلر چگونه انجام می گیرد؟
تفاوت چیلر خانگی و چیلر صنعتی چیست؟
چیلر صنعتی 5 تن چیست و کجا کاربرد دارد؟
تفاوت داکت اسپلیت با چیلر چیست؟ کدامیک بهتر است؟
