چیلر چیست و چگونه کار می‌کند؟

چیلر چیست؟

چیلر تجهیزی است که با ایجاد فرایند ادغامی ترمودینامیکی، سرمایش تولید می‌کند. این پروسه می‌تواند متفاوت باشد و ساختار گوناگونی ایجاد کند. اما به‌صورت کلی چیلر در نوع تراکمی و جذبی قابل ارائه است. از دستگاه چیلر به طور وسیع در تهویه مطبوع فصل گرم تابستان در منازل مسکونی، تجاری و اداری، باشگاه ورزشی و محیط صنعتی استفاده می‌کنند.

نحوه کار دستگاه چیلر

روش کار دستگاه چیلر به‌صورتی است که از سرمای موجود در چیلر می‌توان علاوه‌بر استفاده در تهویه مطبوع، برای خنک کردن دستگاه‌ها و تجهیزات استفاده کرد. چیلر از لحاظ نوع ساختار و چرخه عملکردی، از تنوع بالایی برخوردار است و براساس پارامترهای مورد نظر کاربر و نوع پروژه عوامل گوناگونی را در انتخاب چیلر مناسب باید در نظر گرفت.

براساس نیاز بهره‌برداری دمای آب خنک خروجی، چیلر قادر است بالاتر از 0 برای سیستم تهویه مطبوع و یا زیر 0 برای سیستم برودتی و مصارف صنعتی استفاه شود. عملکرد اصلی دستگاه چیلر مطابق چرخه تبرید جذبی و تراکمی است که با دریافت حرارت و گرما از سیال واسطه (عمدتا آب) و همچنین انتقال دادن آن به تبدیل کننده تجهیزات سیستم تهویه مطبوع یا دستگاه صنعتی موجب ایجاد سرما می‌شود.

برای مصارف مسکونی و آپارتمان‌ها از دستگاه مینی چیلر و چیلر استفاده می‌کنند. استفاده از این تجهیز به دلیل برخورداری از عمر کاری بالا و قابلیت دسترسی به قطعات، کاربردهای بسیاری دارد.

انواع چیلر تهویه مطبوع

چیلر از لحاظ کارکردی به دسته‌های زیر تقسیم می‌شود.

1. چیلر های تراکمی
2. چیلر های جذبی

چیلر تراکمی

اصل عملکرد چیلر تراکمی بخار براساس گردش یک سیال به نام مبرد در در چرخه تبرید تراکمی (که به نام سیکل کارنو نیز شناخته می‌شود) استوار است. شامل چهار بخش اصلی: کمپرسور، کندانسور، شیر انبساط و اواپراتور می‌باشد. در این فرآیند، بخار مبرد توسط کمپرسور فشرده شده و پس از افزایش همزمان فشار و دما، برای دفع حرارت به کندانسور منتقل می‌شود. در کندانسور، دمای مبرد کاهش یافته و با از دست دادن حرارت، به مایع تبدیل می‌شود. سپس مبرد از شیر انبساطی عبور می‌کند و به دلیل کاهش ناگهانی فشار، بخشی از آن تبخیر می‌شود.

مخلوط سیال و بخار ایجاد شده که دمای پایین‌تری دارد، وارد اواپراتور می‌شود و با جذب حرارت موجود در آب یا هوا، به طور کامل بخار می‌گردد. پس از اتمام فرآیند سرمایش در اواپراتور، بخار مبرد دوباره به کمپرسور باز می‌گردد تا سیکل ادامه یابد.

تقسیم‌بندی چیلر تراکمی مطابق نوع کندانسور

چیلرهای تراکمی بر اساس نوع کندانسور به دو دسته اصلی آب‌خنک و هواخنک تقسیم می‌شوند. در این دو نوع، ساختار کلی مشابه است، و تنها تفاوت این است، که کندانسور چیلرهای آب‌خنک (چیلر آبی) با استفاده از آب و تجهیزات کولینگ تاور خنک می‌شود، در حالی که کندانسور چیلرهای هواخنک (چیلر هوایی) توسط هوا (فن) خنک می‌گردد.

انواع چیلر تراکمی مطابق با نوع کمپرسور

روش دیگری از تقسیم‌بندی چیلر تراکمی باتوجه به نحوه فشرده‌سازی مبرد در کمپرسور وجود دارد. عمدتا کمپرسور چیلر مبرد را به یکی از چهار روش زیر متراکم می‌کند.

کمپرسور رفت و برگشتی (پیستونی)

کمپرسور رفت و برگشتی در سیستم‌های سیلندر و پیستونی مبرد را فشرده و داغ می‌کند و به سمت کندانسور هدایت می‌کند. این نوع کمپرسور بیشتر در مناطق گرمسیری با آب و هوای مرطوب و داغ استفاده می‌شود. ظرفیت این کمپرسورها معمولاً از 20 الی 125 تن تبرید است، ولی در برخی موارد می‌تواند تا 450 (تن تبرید) نیز برسد.

کمپرسور گریز از مرکز (سانتریفیوژ)

کمپرسور گریز از مرکز مشابه با پمپ آب سانتریفیوژ عمل می‌کند و قادر است ظرفیت سرمایشی بالایی را در اندازه کوچک فراهم کند. این کمپرسورها توانایی تغییر ظرفیت به‌صورت یکپارچه و مطابق با نیاز مصرف‌کننده را دارند. این قابلیت به چیلر امکان می‌دهد تا دمای مورد نظر را به دقت کنترل کند. ظرفیت این نوع چیلرها اکثرا از 150 الی 2400 (تن تبرید) است و برای کاربردهایی که نیاز به کارکرد مداوم و با حداکثر توان دارند، مناسب است.

کمپرسور مارپیچی (اسکرو)

استفاده از کمپرسور مارپیچی چیلر اسکرو مزیت‌های بسیاری دارد و از 2 عدد روتور از نوع مارپیچ ساخته می‌شود. این کمپرسورها نسبت به سایر کمپرسورها گران‌تر هستند و عمدتا در ظرفیت‌ 50 الی 450 (تن تبرید) ساخته می‌شوند و در برخی موارد می‌توانند تا 800 تن تبرید نیز برسند.

کمپرسور اسکرال

این کمپرسور به وسیله روتور حلزونی به نسبت سه مدل قبلی بازدهی بیشتری دارد ولی توان برودتی آن از بقیه کمتراست و اکثرا از 2 الی 50 تن تبرید توان برودتی دارد. برای رسیدن به ظرفیت بیشتر حدودا تا 200 تن تبرید، از چندین کمپرسور اسکرال به شکل ادغامی استفاده می‌گردد.

چیلر جذبی

چیلر جذبی بر اساس چرخه تبرید جذبی کار می‌کند که شبیه سیکل تبرید تراکمی است، اما با یک تفاوت کلیدی که در این سیستم، اجزایی مانند جذب‌ کننده پمپ و ژنراتور جایگزین مناسبی برای کمپرسور می‌شود. همچنین در کنار مبرد آب، از یک سیال جاذب مانند لیتیوم بروماید استفاده می‌شود.

در چیلر جذبی مبرد و سیالات جاذب از طریق دفع گرما در جذب کننده، محلول سیال تشکیل می‌شود که به وسیله پمپ به سمت ژنراتور حرکت می‌کند. با جذب حرارت در تجهیز ژنراتور، مبرد بخار می‌شود و از محلول جدا می‌گردد.

انواع مختلف چیلر جذبی

1. چیلر جذبی (تک اثر) : این نوع چیلر در چرخه سرمایشی از یک ژنراتور بهره‌مند است. همچنین مطابق منبع گرمای ژنراتور در سه نوع آب داغ (دمای بالای 100 درجه)، آب گرم (دمای زیر 100 درجه)، بخار فشار کم مشخص می‌شود.
2. چیلر جذبی 2 اثر: این نوع چیلر از 2 عدد ژنراتور (دما پایین و بالا) برخوردار است. به‌صورتی که محلول رقیق خروجی از (جذب کننده) به مسیر ژنراتور با دمای بالا پمپ می‌شود و از طریق تماس با لوله‌های داغ که از درون ژنراتور حرکت می‌کند، مبرد موجود بخار می‌شود و از بخش ژنراتور خارج می‌گردد. این دستگاه چیلر با توجه به مدل منبع گرمایی در نوع بخار فشار بالا و شعله مستقیم قرار دارد.