چیلر چیست؟

چیلرها دستگاه‌هایی هستند که با استفاده از فرایند تبرید، برای کاهش دما و فراهم کردن سرمایش در محیط‌ها و سیستم‌ها طراحی می‌شوند. این دستگاه‌ها می‌توانند برای خنک‌سازی آب، هوا یا حتی گازها استفاده شوند و در صنعت تهویه مطبوع، فرایندهای صنعتی، صنایع غذایی، و بسیاری از کاربردهای دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای توضیح دقیق‌تر و تخصصی‌تر، به بخش‌های مختلف چیلرها و نحوه عملکرد آن‌ها می‌پردازیم.

چیلر چسیت و کاربرد آن؟

اصول کار این چنین است که چیلر توسط یک سری بخشها دمای اب را تا حد زیادی پایین میاورد و این آب بسیار سرد در انواع کاربردها از خنک کردن محیط منازل ، محیطهای صنعتی گرفته تا خنک کردن بخشهایی از دستگاههای صنعتی نظیر دستگاههای تزریق پلاستیک ، لیزر ها و... مورد استفاده قرار میگیرد.

باتوجه به کارایی چیلر میتوان چیلرها را به دو دسته ی اصلیه چیلر های تراکمی و جذبی تقسیم نمود که از لحاظ کاربردی چیلرهای تراکمی بمراتب به صرفه تر و کاراتر هستند. چیلرهای تراکمی که موضوع اصلی بحث ما هستند به چیلرهایی میگویند که برای سیکل تبرید از کمپرسورها استفاده میکنند و بر اساس نوع تولید شده به دو دسته ی زیر تقسیم بندی می شوند.

چیلرهای تراکمی هواخنک
چیلرهای تراکمی آب خنک

چیلر هوا خنک چیست؟

همانطور که میدانیم چیلر های تراکمی به چیلرهایی اطلاق میشود که در انها سیکل تبرید توسط یک کمپرسور (متراکم کننده ) انجام میشود. این چیلرها در مناطق کم آب یا شرجی بسیار کارا تر از چیلر های تراکمی آب خنک هستند. چرخه ی کار به این شکل است که گازمبرد در اواپراتور تماس زیادی با مایع خنک شونده (آب) دارد که بعد از گرفتن دمای آب دمای آن بالا میرود و تبخیر میشود سپس گاز، توسط کمپرسور ،متراکم شده و دمای آن بالا میرود و به سمت کندانسور هدایت میشود در کندانسور گاز با دمای بالا وارد یکسری لوله های مسی میشود که این لوله ها توسط فین های المینیومی محصور شده اند.

شماتیک و چگونه کارکرد چیلر هوا خنک

هوای اطراف توسط فنهای روی کندانسورها با فشار از روی لوله های مسی و فین های المینیومی رد شده و همین امر سبب میشود گاز مبرد سرد شده و به مایع تبدیل شود سپس این مایع مبرد از شیر انبساط (اکسپنشن) یا لوله موئین عبور داده میشود که در این مرحله فشارمبرد ناگهان تغییر میکند و این تغییر ناگهانی در فشار مبرد باعث میشود دمای مبرد بسیار پایین امده و این مبرد با دمای پایین وارد اواپراتور شده و دمای آب داخل اواپراتور را به خود جذب میکند و مجدد این چرخش ادامه پیدا میکند.

آبی که در این پروسه ی تبرید خنک میشود چندین کاربرد میتواند داشته باشد:

1- آب وارد فن کویل های خانگی یا هواساز های بزرگ می شود و باعث خنک شدن هوای داخل منازل و مکانهای بزرگ نظیر تالار ها ، مراکز خرید ، سوله ها ، ورزشگاهها و ... میگردد.

2- وارد چرخه ی صنعت شده و منجر به خنک کردن بخشهایی از دستگاههای نیازمند به خنک کاری از قبیل : دستگاههای تزریق پلاستیک ، لیزرها، دستگاههای آبکاری ، فرز کاری ، جوشکاری ، ریخته گری و ... میشود.

چیلر آب خنک چیست؟

چیلر آب خنک یکی از دستگاه‌های تهویه مطبوع است که برای خنک‌سازی آب مصرفی در پروژه‌های صنعتی، تجاری و مسکونی استفاده می‌شود. این دستگاه با جذب گرما از آب و دفع آن به محیط خارجی، به تنظیم دما در سیستم‌های تهویه هوا و فرآیندهای صنعتی کمک می‌کند. برخلاف تصور عمومی، چیلرها سرما تولید نمی‌کنند بلکه گرما را از محیط حذف می‌کنند و به همین دلیل نقش کلیدی در کاهش دمای محیط دارند.

چیلرهای آب خنک از آب به‌عنوان عامل خنک‌کننده استفاده می‌کنند و برای عملکرد بهتر، به برج خنک‌کننده نیاز دارند. این برج خنک‌کننده با کاهش دمای آب و بازگرداندن آن به چرخه، موجب افزایش راندمان چیلر می‌شود. ویژگی مهم این سیستم‌ها استفاده از دمای حباب تر برای بهبود انتقال حرارت است که باعث می‌شود راندمان حرارتی آنها در مقایسه با سیستم‌های هوا خنک بیشتر باشد.

شماتیک چیلرهای آب خنک

نحوه کار چیلر آب خنک:

عملکرد چیلر آب خنک بر پایه یک چرخه ترمودینامیکی با چهار بخش اصلی استوار است:

اواپراتور (Evaporator)
کمپرسور (Compressor)
کندانسور (Condenser)
شیر انبساط (Expansion Valve)

مرحله اول: اواپراتور

آب گرم سیستم وارد اواپراتور شده و حرارت خود را به مبرد منتقل می‌کند. در این فرآیند، مبرد با جذب گرمای آب از حالت مایع به بخار تبدیل می‌شود. آب خنک شده از اواپراتور خارج و به سیستم‌های سرمایشی مانند فن‌کویل‌ها یا هواسازها ارسال می‌شود تا محیط داخلی را خنک کند. اواپراتور نقشی کلیدی در جذب گرمای آب و انتقال آن به چرخه مبرد ایفا می‌کند.

مرحله دوم: کمپرسور

مبرد بخار شده از اواپراتور وارد کمپرسور می‌شود. کمپرسور وظیفه فشرده‌سازی مبرد را بر عهده دارد و با افزایش فشار و دمای آن، مبرد را برای ورود به کندانسور آماده می‌کند. این افزایش دما و فشار ضروری است تا مبرد بتواند در کندانسور گرمای خود را آزاد کند. کمپرسور همچنین وظیفه حفظ فشار اواپراتور را دارد تا فرآیند جذب گرما ادامه یابد.

مرحله سوم: کندانسور

مبرد داغ و پرفشار وارد کندانسور می‌شود. در اینجا مبرد با کمک آب خنک‌کننده برج خنک‌کننده، حرارت خود را از دست داده و به مایع تبدیل می‌شود. گرمای آزاد شده به آب منتقل شده و این آب گرم به برج خنک‌کننده بازمی‌گردد. برج خنک‌کننده با عبور دادن آب گرم از جریان هوا، دمای آن را کاهش می‌دهد و مجدداً به کندانسور بازمی‌گرداند. این فرآیند باعث دفع گرمای اضافی و افزایش راندمان سیستم می‌شود.

مرحله چهارم: شیر انبساط

مبرد پس از خروج از کندانسور وارد شیر انبساط می‌شود. این شیر وظیفه کاهش فشار و دمای مبرد را بر عهده دارد. مبرد در این مرحله به ترکیبی از مایع و گاز تبدیل شده و وارد اواپراتور می‌شود تا چرخه دوباره آغاز شود. این کاهش فشار باعث می‌شود مبرد بتواند گرمای بیشتری از آب جذب کند و چرخه خنک‌سازی ادامه یابد.

مزایای چیلر آب خنک:

راندمان بالا: به دلیل استفاده از برج خنک‌کننده، این چیلرها راندمان بهتری نسبت به چیلرهای هوا خنک دارند.
کاهش مصرف انرژی: به دلیل استفاده از آب در فرآیند خنک‌سازی، مصرف انرژی الکتریکی کاهش می‌یابد.
ظرفیت بالا: مناسب برای پروژه‌های بزرگ مانند ساختمان‌های بلند، مراکز تجاری و صنایع سنگین.
عملکرد پایدار در شرایط مختلف: چیلرهای آب خنک در مناطقی با دمای محیط بالا عملکرد بهتری دارند زیرا آب به‌عنوان خنک‌کننده مؤثرتر از هوا عمل می‌کند.

معایب چیلر آب خنک:

نیاز به برج خنک‌کننده: این چیلرها به یک سیستم برج خنک‌کننده نیاز دارند که فضای اضافی و نگهداری بیشتری می‌طلبد.
نگهداری بیشتر: سیستم‌های آبی به دلیل احتمال رسوب‌گیری و خوردگی نیاز به نگهداری منظم دارند.
هزینه اولیه بالا: نصب و راه‌اندازی این چیلرها به دلیل نیاز به تجهیزات جانبی مانند برج خنک‌کننده و سیستم‌های لوله‌کشی، هزینه‌برتر از چیلرهای هوا خنک است.

چیلرهای آب خنک انتخابی هوشمندانه برای پروژه‌هایی هستند که نیاز به خنک‌سازی پایدار و با ظرفیت بالا دارند، به ویژه در مناطقی که منابع آبی در دسترس است و دمای محیط بالا می‌باشد.

تفاوت چیلر هوا خنک و آب خنک

چیلرهای تراکمی آب خنک همانطور که از نامشان معلوم است مایع مبرد درون دستگاه توسط آب خنک میشود و دوباره به چرخه ی خنک کاریه سیستم بازمیگردد برای این امر نیاز به یک برج خنک کننده داریم تا بتواند توسط کندانسور های معلق در آب گاز مبرد چیلر را خنک کرده و مجدد به چرخه ی تبرید بفرستد این نوع چیلرها معمولا در صنعت مورد استفاده قرار میگیرند چون در عین بازدهی بالاتر نسبت به چیلر های هوا خنک نیازمند فضای بیشتری برای جاسازی برج خنک کننده دارد البته از انجاییکه برجهای خنک کننده مصرف اب بالایی دارند معمولا در منازل نمیتوان از آنها استفاده نمود. پس جدا از محاسنی از قبیل بازدهیه بالا و ظرفیت بالا که میتوان به چیلر های آب خنک اختصاص داد به معایبی نیز از قبیل اشغال فضای نسبتا زیاد و مصرف بالای آب و برق نیز اشاره کرد.

اما چیلر های تراکمی هواخنک که بیشترین کاربرد را دارند مایع مبرد را توسط هوای آزاد خنک میکنند که همین امر باعث میشود نسبت به چیلر های اب خنک فضای کمتری را اشغال کرده و در مصرف آب و برق تا حد چشمگیری صرفه جویی کنند. فرایند کار به این شکل است که گاز مبرد بعد از گرفتن دما از آب توسط کمپرسورها متراکم شده و به سمت کویل هایی فرستاده میشوند که در تماس مستقیم با هوای آزاد هستند و برای افزایش راندمان کار توسط فنهایی این تبادل هوا بهتر اتفاق میافتد همین مسئله باعث میشود که آب برای خنک کردن مبرد از چرخه ی چیلر خارج شده و در مصرف آن تا حد بسیار زیادی صرفه جویی شود.

چیلر صنعتی برای استفاده در کارخانجات

اما مطمئنا این چیلر ها نسبت به چیلرهای آب خنک دارای راندمان کمتری خواهند بود ولی چون مصرف انها بسیار کمتر است و فضای کمتری نیز اشغال میکنند در بحث تهویه ی خانگی بیشتر مورد استفاده قرار میگیرند. نتیجه اینکه برای انتخاب یک سیستم خنک کننده مناسب اول باید ببینیم این سیستم چه چیزی را میخواهد خنک کند اگر این سیستم برای تهویه ی مطبوع در منازل نیاز است بهتر است که از چیلر های تراکمیه هواخنک استفاده شود ولی اگر این سیستم برای صنعت مورد استفاده قرار بگیرد میتوان بسته به شرایط محیطیه کارگاه یا کارخانه هم از چیلرهای تراکمی هواخنک و هم از چیلرهای تراکمی آب خنک استفاده نمود.