چيلر تراكمي

چيلر (Chiller)دستگاه سردكننده‌اي است كه با آب سرد يا آب محتوي ضديخ كار مي كنند. كندانسورچيلر ها مي‌تواند هم با هواي سرد و هم با آب سرد كار كند. 

اين مبدل‌هاي حرارتي از جمله سيستم هاي تبريد هستند كه با آب يا محلول اتيلن گليكول كار مي‌كنند.واحد اندازه گيري چيلر در بين الملل برحسب كيلووات است.تفاوت ميان انواع چيلرهاي تراكمي(compressionalChiller)در تفاوت بين نوع كمپرسور آنهاست. 

براي سيستم هاي كوچك‌تر از كمپرسورهاي پيستوني و براي چلير هاي بزرگ‌تر از كمپرسورهاي اسكرو و براي سرمايشي بالاتر از 250KW از چيلرهاي سانتريفيوژ استفاده مي شود.

به طور معمول چيلر بر منباي بار برآورده شده و بدون ضريب اطمينان چشمگير طراحي مي‌شوند يك سيستم بزرگتر از حدنياز راندمان پايين‌تر و هزينه بالاتري براي ساخت و نگه داري داشته و علاوه براين در بار سرمايشي پايين راندمان بسيار پاييني خواهد داشت.

درسيستم‌هاي مركزي استفاده از دو چيلر با ظرفيت مازاد پنجاه درصد مزاياي بسياري دارد. درشرايط حساس كه نياز بار سرمايشي الزامي است يك سيستم به صورت رزرو با ظرفيت مازاد پنجاه درصد استفاده مي‌شود.

چرخه كاركرد چيلر

همان طور كه ميندانيد در چرخه كاركرد چيلر دو جريان آب با نام‌هاي آب سرد و آب خنك‌كننده ديده مي‌شود.آبي كه از روي كويل اواپراتور عبور مي‌كند گرما از دست داده و سرد مي‌شود و به آن آب سرد گفته مي‌شود و آبي كه از روي كندانسور مي‌گذرد آب خنك كننده ناميده ميشود.

در چيلر آبي آب در كندانسور گرم شده و براي دفع گرماي خود به كولينگ تاور وارد مي‌شود.

اساسا اين بار سرمايي است كه تعيين كننده ظرفيت چيلر است. ممكن مي‌باشدبراي تامين نياز سرمايي يك ساختمان از يك يا چند سيستم تهويه مطبوع استفاده شود.

واحد اندازه گيري همانطور كه گفته شد كيلووات است نكته مهم :هر كيلووات برابر با هزار وات است.البته واحد قديمي‌ترو آشناتر براي سنجش ظرفيت سرمايشي چيلرها (تن تبريد) بوده است كه آن را با علائم اختصاري مختلفي از جمله (TON.TBR.RT) نشان مي‌دهند.

ريشه تاريخي اين واحد زمان‌هاي قديم براي توليد يخ بوده است.هر (3.517KW) با 12000Btu درزمان بيست‌وچهار ساعت يك تن يخ توليد مي‌كند. به طور معمول ظرفيت واحدهاي تهويه مطبوع در ساختمان مسكوني بين دوتا ده كيلووات است.

از سوي ديگر ظرفيت چيلرهاي مركزي تا8500KW براي سيستم‌هاي پيش ساخته وتا 35000KW براي سيستم‌هاي سفارشي موجود است.

نكته: براي تبديل تن تبريد به كيلووات مي‌بايست از ضريب تبديل 3/5 استفاده نمود.

كمپرسور

در چيلر باظرفيت كم نوع كمپرسور اغلب از نوع رفت و برگشتي است .ساختار اين كمپرسورها بسيار شبيه به ساختار موتورهاي احتراق داخلي استبا اين تفاوت كه در اين كمپرسورها پيستون‌ها ماده مبرد را فشرده مي‌كنند.

در چيلر بزرگتر از كمپرسورهاي اسكرو يا پيچي استفاده مي‌كنند كه به آنها كمپرسورهاي  جابه‌جايي مثبت گفته مي‌شود.زيرا آن‌ها با كمك چرخش يك محور پيستون را به جلو رانده ومبرد رادر يك فضاي كوچكتر مبحوس مي‌كند.

درآخر براي چيلر  با ظرفيت بيش از 265KW اغلب از كمپرسوهاي سانترفيوژ استفاده مي‌شود.ساختار كمپرسورهاي سانتريفيوژ به گونه‌اي است كه با داشتن تيغه‌‌هاي شعاعي و چرخش محور كمپرسور با سرعتي بالا مبرد رافشرده مي‌كند.

انتخاب كمپرسور به عوامل مختلف از جمله راندمان آن تحت با كامل يا جزئي قابليت كمپرسور در اضافه بار اندازه فيزيكي كمپرسور و ديگر عوامل عملكرد بستگي دارد.

دركمپرسور را مي‌توان با بهره‌برداري از سيلندرهاي كمپرسور كاهش داد. ساير كمپرسورها نيز با كاهش سرعت محور ظرفيت خودرا كاهش مي‌دهند. به علاوه چيلر سانتريفيوژ با داشتن هدايت‌كننده پره‌هاي داخل مي‌توانند ظرفيت سيستم را تا پنجاه درصد كاهش دهند.

درسيستم هاي مركزي داشتن دو چيلر را ظرفيت پنجاه درصد به دلايل زير توجيه اقتصادي دارد:

1- با خراب شدن يكي از دستگاها پنجاه درصد از ظرفيت سيستم در تبريد توسط چيلر ديگر قابل بهره‌برداري است.

2-با استفاده از دو چيلرجريان الكتريكي موردنياز براي شروع به كار سيستم كاهش يافته كه نتيجه آن كاهش بار سيستم‌هاي الكتريكي است.

3-راندمان چيلرها در بارهاي بالاتر بيشتر است و با كم شدن بار مي‌توان يك دستگاه را خاموش كرد تا راندمان دستگاه ديگر بالا رود.

4-نگه‌داري سيستم در زمان‌هايي كه بار سرمايي بسيار راحت است.

امروزه تخمين بار حرارتي و برودتي از اهميت بالايي برخوردار است.براي همين ظرفيت چيلر بايد بدون اعمال مقادير چشمگير ضريب اطمينان در نظر گرفته شود. اين موضوع زماني اهميت بيشتري پيدا مي‌كند كه يك چيلر براي تاميين تمام بار طراحي با كار برده شود

اگر مولد حرارتي فقط مقدار اندكي كوچكتر از اندازه مورد نظر انتخاب شده باشد فقظ چند ساعت در روز دماي آب مقدار كمي بالاتر از دماي طراحي خواهد بود .

در كاربردهاي مهم براي جلوگيري از مواردي نظير قطع كاركرد خطوط توليد كاركرد سيستم نبايد به دليل خرابي بخشي از سيستم مختلف شود.به همين دليل انتخاب ظرفيت مناسب چيلر به عوامل ديگري هم وابسته خواهد بود كه يكي از رويكردهاي رايج آن انتخاب هر چيلر برمبناي ظرفيت مازاد پنجاه درصد است.

انتخاب چيلر

قبل از انتخاب چيلر بايد بارهايي كه بايد سرمايشي مورد نياز وسط سامانه تامين شود به خوبي آشنا باشيم. ظرفيت سرمايشي مورد نياز در فصل تابستان يكي از مهمترين عوامل براي انتخاب سيستم تهويه مطبوع به شمار مي‌رود.

عوامل ديگر براي محاسبه بار عبارتند از:

دماي طرح خارج در فصل تابستان،رطوبت هواي داخل،دماي هواي خارج،رطوبت طراحي هواي خارج در تابستان،رطوبت هواي داخل،بار گرمايي داخل،و نيازهاي تهويه در تابستان از جمله عواملي هستند كه در انتخاب و طراحي سيستم بايد مورد توجه قرار گيرند.

چرخه تبريد تراكمي بيشتر بر حقيقت يك چرخه تبريد مكانيكي است.

اجزاي اصلي يك سيستم تبريد عبارتند از :

كمپرسور،كندانسور،شيرانبساط و اواپراتور درسيستم‌هاي تبريدبراي خنك كردن فضاي داخل ساختمان از آب سرد استفاده مي‌شود.به اين ترتيب كه آب سرد درداخل چرخه تبريد توليد شده و از طريق پمپ و سيستم لوله كشي به ساختمان ارسال مي‌شود.گرماي ناشي از كاركرد چرخه و گرماي دريافت شده از ساختمان نيز توسط كندانسور هوايي يا برج خنك كننده به هواي خارج دفع مي‌شود.

تمامي سيستم‌هاي تبريد تراكمي با ميزان مشخص از ماده مبرد كار مي‌كنند كه با ميزان كم مبرد يا كمبود جريان هوا روي كويل آن‌ها مشكلاتي در كاركرد چيلر به وجود مي‌آيد.

تهويه مطبوع و سيستم هاي تبريد

تجهيزات تهويه مطبوع و سيستم هاي تبريد در نظر گرفتن وضعيت كاركرد سيستم در بار مياني بسيار مهم است در واقع همين بارهاي مياني است كه استفاده از شبيه سازهاي ساعت به ساعت كامپيوتري را به ابزاري ضروري تبديل كرده است.

اگر بخواهيم نگاه كلي به تمام كاركرد چيلرها فارغ از انواع آن‌ها بي‌اندازيم بي‌شك به نتيجه واحد خواهيم رسيد كه تمام چيلرها صرفا براي خنك كاري آب و مبرد توليد مي‌شوند و تغذيه كننده سيستم تهويه مطبوع هستند.

عموم مصرف چيلر در مكان‌هايي با نسبت رطوب بالاتر به ساير مناطق است در مناطقي كه كولينگ تاور ديگر كاربردي ندارد از چيلر استفاده مي‌شود. كندانسور هوا خنك در چيلر تراكمي نقش بسيار مهمي در كاهش دماي مبرد دارد.

محاسبه ، انتخاب چيلر و انواع آن

چيلر دستگاهي است كه براي سرد كردن و كاهش دماي آب بكار مي رود ، در چيلرها سيال عاملي جريان دارد كه در اواپراتور بصورت مايع بوده و نقطه جوش آن كمتر از آبي (آب سيستم فن كويل ها و . . . ) است كه مي خواهد خنك شود بنابر اين مايع درون اواپراتور با اخذ گرما از آب سرد در جريان ( chilled water ) خود به جوش آمده و تبخير مي شود و باعث كاهش دماي آن مي شود.

انتخاب نوع چيلرهاي آبي بايستي بر اساس ماكزيمم و مينيمم ظرفيتي ( Turn Dwn ) كه بايد تحت آن عمل كند ، صورت پذيرد ، براي مثال چيلرهاي تراكمي پيستوني در ظرفيتهاي كمتر از %12 تا %15 بي بار مي شوند . چيلرهاي سانتريفيوژ %20 تا %25 و چيلر هاي اسكرو %10 تا %15 بنابراين بايستي به Turn Down آنها توجه كرد تا در مواقعي كه ساختمان به مقدار خيلي كمي برودت نياز دارد چيلر قادر به پاسخگويي آن باشد.

دماي آب سرد خروجي از چيلر بايستي به منظور كاهش توان مصرفي ، حتي الامكان بالا نگهداشته شود ( بيشتر از ۴۴ درجه فارنهايت ) ، بصورت تقريب هر 1C افزايش در آب خروجي از اواپراتور چيلر ، حدودا %2 كاهش توان مصرفي كمپرسور چيلر را به دنبال دارد.

عمده‌ترين روش دسته‌بندي چيلرها بر اساس فرايندي‌هايي كه بر روي سيال عامل آنها صورت مي گيرد.

بدين ترتيب چيلرها به دو دسته عمده چيلرهاي تراكمي و چيلرهاي جذبي تقسيم شوند علاوه بر اين هركدام از چيلرهاي فوق نيز مي تواند كندانسور آنها آب خنك ( كندانسور آبي ) ، هوا خنك ( كندانسور هوايي ) و يا كندانسور تبخيري باشد. ادامه مطلب در سايت برج خنك كننده تجهيز صنعت تتا