اساس کار چیلرها

چیلر به سیستمی گفته می‌شود که از طریق انجام یک سلسله فرآیند در سیکل تبرید تراکمی یا جذبی گرمارا از سیال واسط(معمولاً آب) می‌گیردو باعث سردشدن  آن می‌شودواین مایع می‌تواند ازطریق مبدل حرارتی به تجهیزات خنک‌کننده هوایی یا  فرآیندهای صنعتی دیگر (هواساز ها و فن کوئل ها) منتقل شود. با توجه به نیاز بهره‌ برداری دمای آب سرد خروجی، چیلرها می­توانند دمای بالای صفر (جهت تهویه مطبوع)  یا زیر صفر (جهت فرآیند سرمایشی ومصارف صنعتی) را در اختیار  مصرف کننده بگذارند.

ضمن اینکه گرمای گرفته شده از آب می‌تواند به محیط داده شده و یا برای افزایش بازدهی، در کاربردهای گرمایشی استفاده شود و همینطور گاز مبرد چیلرها در کندانسور با سه روش آب خنک، هواخنک و تبخیری، خنک کاری می‌شود.

چیلر ها از نظر روش کارکرد به 2 مدل جذبی و تراکمی دسته بندی میشوند.

چیلر جذبی فقط در اقلیم های خشک با رطوبت مخصوص پایین، ظرفیت های برودتی متوسط و بالا استفاده میشود. هزینه خرید، تعمیرات و نگهداری بسیار بالایی هم دارند، ترجیحا برای تهویه مطبوع استفاده میشوند و تغییر دمای ملموسی ایجاد نمیکنند؛ ابعاد بسیار بزرگی دارند و همینطور در عین مصرف برق پایین مصرف گاز بالایی نیز دارند.

و اما چیلر تراکمی در همه اقلیم ها و ظرفیت های برودتی استفاده شده، هزینه خرید، تعمیرات و نگهداری مناسب تری نسبت به چیلرهای جذبی داشته؛ که حتی مصارف صنعتی هم میتوان از آنها داشت، سوخت گازی ندارند و ابعاد متنوعی هم دارند.

چیلر جذبی اجزاء مختلفی دارد که مهمترین آنها عبارتند از: جذب کننده، مولّد بخار، کندانسور، شیرانبساط، اواپراتور، لرزه گیر و تابلوبرق

چیلر تراکمی اجزاء مختلفی دارد که مهمترین آنها عبارتند از: کمپرسور، کندانسور، شیرانبساط، اواپراتور، لرزه گیر و تابلوبرق

قطعات اصلی چیلرها

کمپرسور : تراکم مبرّد و افزایش فشار آن ؛ کندانسور (چگالنده) : دفع حرارت مبرّد ؛ شیر انبساط : کاهش فشار و تنظیم دبی ورودی مبرّد به اواپراتور ؛ اواپراتور : قطعه اصلی که حرارت سیال واسط (آب) را کاهش میدهد.

قطعات وابسته چیلرها 

• تابلو برق : اندازه گیری و کنترل خروجی های سیستم چیلر
• کولینگ تاور (برج خنک کننده) : کاهش متمایز دمای سیال واسط
• سایت گلاس (شیشه رؤیت) : بررسی متغیرهای وابستة مبرّد سیستم
• فیلتر درایر : جذب رطوبت، اسید و ناخالصی های مبرّد موجود
• شیر سرویس : تعبیه بخشی برای سهولت تعمیر و جداسازی مربوطه
•  ACR Tubes: لوله کشی مخصوص از جنس مس برای سیستم تبرید

چیلر ساختمانی

در کاربرد چیلرها، آب تبرید شده در سیستم برای سرد کردن و کاهش رطوبت هوای جریان یافته در واحدهای مسکونی، اداری، صنعتی و تجاری متوسط تا بزرگ استفاده می‌شود.

چیلر صنعتی

درکاربرد صنعتی چیلرها از هوای خنک شده یا آب مبرد برای خنک‌ کردن تحت کنترل محصولات، ماشین آلات و قطعات کارخانجات استفاده می‌شود. برای مثال، چیلر صنعتی در صنایع شیمیایی، ریخته‌گری، پلاستیک، قالب‌سازی، غذایی، دارویی و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد که این بکارگیری باعث افزایش نرخ تولیدشان شده ومحافظت از قطعات و دستگاه ها را تسهیل می بخشد.

هدف کاربری مسکونی، اداری و تجاری سیستم چیلر معمولا ایجاد هوای با کیفیت در مکان اجراشده مد نظر میباشد بصورتی که هوای محیط را از آلاینده ها فیلتر کند، رطوبت و دما تنظیم شود و کنترل شاخص های توزیع هوا در دسترس کاربر باشد.

و البته نسل های جدید این هواسازهای ساختمانی علاوه بر سهولت تنظیم هوای مطلوب، در زمینه انرژی مورد استفاده (الکتریکی یا حرارتی) بهبود یافته و با توجه به عمر بالای سیستم هزینه کمتری برای مصرف کننده در بر دارند.

کاربرد دستگاه چیلر صنعتی

استفاده از آب سرد و تولید شده توسط چیلر های صنعتی به عنوان دستگاه تهویه مطبوع ، از جمله چیزهایی می باشد که سالهاست در کنار یونیت ترمینال هایی به نام هواساز یا فن کویل ها، به یکی از رایج ترین و مهمترین تجهیزات سرمایشی تبدیل کرده است. و همواره کاربردهای اساسی و گسترده ی چیلر، بکارگیری از آن در صنایع و معادن مختلف می باشد. خطوط تولیدیِ بسیاری در صنعت وجود دارند که برای رسیدن به محصولات مد نظر، در بخشی از فرآیند تولید خود نیازمند سرمایش بوده که در اصطلاح آن را Process cooling  (یا خنک­ کاری فرایند و برودت صنعتی) می نامند. به عبارتی، Process cooling  نوعی از دسته مکانیزم های سرمایشی می باشد که برای حذف گرما از یک فرایند تولیدی استفاده می شود.

صنعت جوشکاری، راهسازی، پتروشیمی، کاغذ و سیمان، فلزکاری، پلاستیک، ماشین­ ابزار، تزریق و ریخته ­گری، داروسازی، بهداشت و درمان، تولید و نگهداری مواد غذایی، پرورش ماهی و … از جمله صنایعی هستند که از چیلر صنعتی برای تولید برودت استفاده می کنند .

صنایع پتروشیمی (یا به بیانی دیگر صنایع نفت و گازی) ، شامل بخش ها و فرآیندهای تصفیه ای، استخراجی، اکتشافی، حمل و نقلی (که غالباً توسط تانکرها و خطوط انتقالی نفت صورت می گیرد) و همینطور بازاریابی و توسعه فرآورده های مختلف نفتی است. در اصل خروجی صنعت، محصولات شیمیایی از جمله لاستیک ها، مواد شیمیایی و حلال ها، کودها ، پلاستیک ها و الیاف مصنوعی، مواد اولیۀ رنگ و رزین، پودرهای شوینده و بسیاری از مواد مصرفی در لوازم و تجهیزات خانگی و صنعتی است که از مواد خام حاصل از نفت و یا گاز طبیعی تولید می شوند.

در پالایشگاه ها برای پالایش نفت خام سه مرحله اصلی شامل تفکیک های فیزیکی، عملیات شیمیایی و عملیات تصفیه تعریف می شوند که هریک شامل بخش هایی هستند که یا گرمازا بوده و یا نیاز به دفع حرارتی نیز دارند. بنابراین، در هر صورت نیاز به انتقال حرارت و در واقع جذب گرما (سرمایش) نیازی اساسی در این صنعت بحساب می آید. به این شکل، چیلر برای تولید آب خنک شده با دمای پایین در صنایع پتروشیمی کاربردهای ویژه ای دارد که با توجه به ارزش بالای مواد مصرفی در این صنعت و حساسیت های موجود در تولیدات مواد شیمیایی با کارکرد دقیق، خلوص مشخص و درستی سیستم هایی مثل چیلر اهمیت زیادی پیدا می کند.

در مورد تفاوت با چیلرهای ساختمانی، حتما باید الزامات ویژه و محاسباتی خاصی را در طراحی، مهندسی و همینطور ساخت و تولید چیلرهای صنعتی لحاظ شود که مهمترین آن ها شامل دو دسته زیر است:

قابلیت کارکرد در فصل زمستان و تولید آب سرد با حجم و قابلیت اطمینان بالا

از آنجایی که چیلرهای صنعتی، دائما کار می کنند و در تمام طول سال زیر بار می باشند، باید قابلیت کارکرد در فصل زمستان را داشته باشند. شاید تصور بعضی ها این باشد که فرایند سرمایش در ماه های سرد زمستان، امر ساده تری بوده و چالش های کمتری به دنبال خواهد داشت. اما اتفاقاً حقیقت آن است که شرایط پیچیده تر می شود.

چیلرها شامل اعضایی هستند که ممکن است در مقابل دمای خیلی پایین زمستان آسیب پذیر باشند. مضافا دمای پایین هوا می تواند مکانیزم عملکرد چیلر را دچار اختلالاتی کند. به همین دلیل، برای آنکه بتوان از یک چیلر صنعتی در سرمای فصل زمستان نیز بخوبی بهره برداری نمود، بایستی نکات ویژه ای را در طراحی و تولید آن بکار گرفت.

جمع بندی

چیلرها در ساختمان های مختلف و صنایع مختلف هم برای تهویه مطبوع محیط، و هم در صنایع برای خنک کاری ها و ماشین کاری ها استفاده متعددی دارند که در طول این مقاله به ساختار کار چیلر ها و قطعات و اجزای مهم و کارایی های مختلف شان پرداخته شده است.

نویسنده : علیرضا خانی / کارشناس دپارتمان تاسیسات و انرژی پارس پژوهان