چیلر چیست؟
چیلر یکی از مهمترین و شاید معروفترین تجهیزات تهویه مطبوع به شمار می‌رود. امروزه این دستگاهها برای تامین سرمایش محیط‌های گوناگون از جمله محیط‌های مسکونی، تجاری، صنعتی و کارگاهی مورد استفاده قرار می‌گیرند.به زبان ساده چیلر دستگاهی است که آب ورودی با دمای معین را دریافت کرده و طی عملیاتی این آب را با دمای خنک شده به سیستم برمی‌گرداند.به عبارتی چیلر دستگاهی است که با تولید آب خنک و فرستادن این آب به دیگر تجهیزات تهویه مطبوع از جمله فن کویل ها و هواساز ها در ساختمان ها ایجاد هوای خنک می کند.باید به این نکته توجه داشت که chiller خود به تنهایی نمی‌تواند هوای یک ساختمان را خنک کند و برای اینکه بتوان هوایی مطبوع در یک محیط ایجاد کرد، نیاز است که دستگاههایی برای استفاده از این آب خنک در مسیر قرار بگیرند و گرمای محیط را گرفته و به آب منتقل کنند، این دستگاهها همان فن‌کویل یونیت‌ها و هواسازها هستند.
کاربرد چیلر
چیلرها در طیف گسترده ای از مکان ها و با اهداف مشخص مورد استفاده قرار می‌گیرند. بعضی از کاربردهای اصلی این دستگاه به شرح زیر است:
1- ساختمان های مسکونی، اداری و تجاری: chiller به عنوان قلب تپنده سیستم‌های تهویه مطبوع مرکزی عمل کرده و هوای خنک مورد نیاز ساختمان‌ها را از طریق واسطه‌هایی به نام فن کویل و هواساز، تامین می‌کنند. این کاربرد در ساختمان‌های تجاری، اداری، مسکونی، مراکز خرید، هتل‌ها و بیمارستان‌ها بسیار رایج است.
2- صنایع: در صنایع مختلف مانند داروسازی، غذایی، پتروشیمی، و صنایع الکترونیک برای کنترل دما در فرآیندهای تولید، خنک‌کاری تجهیزات صنعتی و آزمایشگاهی، و حفظ عملکرد صحیح تجهیزات میتوان از این دستگاهها استفاده کرد.
3- دیتاسنترها: خنک سازی سرورها و تجهیزات شبکه جهت عملکرد صحیح و طول عمر این تجهیزات از دیگر کاربردهاست.
اجزای اصلی و نحوه عملکرد
در چیلر گرما به طریق سیکل تبرید از آب گرفته شده و در نهایت به محیط بیرون انتقال داده می‌شود. (البته در مواردی که امروزه بسیار رایج شده است از این گرما دوباره در سیستم های گرمایش استفاده می شود و باعث بهینه سازی و کاهش مصرف سوخت نیز می گردد.) برای انتقال گرما از آب و در نهایت به محیط، یک حلقه گمشده وجود دارد. این حلقه گمشده مبرد است. درواقع مبرد گرمای آب را گرفته و از طریق مراحلی که ذکر خواهد شد، این گرما را به محیط بیرون انتقال می‌دهد.
کمپرسور:
دستگاهی است که مبرد با فشار پایین را فشرده کرده و به حالت گاز با فشار و دمای بالا تبدیل می‌کند.کمپرسور قلب سیستم تهویه مطبوع است که خود انواعی دارد و در ادامه تفاوتهایشان بیان خواهد شد. این قطعه بیشترین تاثیر در راندمان و قیمت نهایی یک دستگاه را دارد.انتخاب نوع کمپرسور در یک چیلر بسته به کاربری و محیط مورد استفاده، متفاوت می باشد.
کندانسور:
دستگاهی است که با خنک کاریِ مبرد و گرفتن گرمای آن، حالت مبرد را از گاز به مایع تغییر می‌دهد. کندانسور یا همان چگالنده، خود دارای دو نوع هواخنک و آب خنک می باشد. کندانسورهای هوایی خود شامل کندانسورهای مس-آلومینیومی و مایکروچنل می‌باشند.
شیر انبساط:
دستگاهی است که فشار مایع مبرد که از کندانسور گرفته را به شدت کاهش می‌دهد.
شیر انبساط معمولا در دو نوع ترموستاتیک و الکترونیکی در چیلرها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
شیرهای انبساط الکترونیکی گرانتر و البته دقیق‌تر نسبت به شیرهای انبساط ترموستاتیکی می‌باشند.
این قطعات به تعداد مدار تبرید در هر چیلر می بایست در سیکل تبرید استفاده گردد.
نحوه عملکرد:
به طور خلاصه مبرد که نقش واسطه انتقال حرارت از آب به محیط را ایفا می کند با وارد شدن به کمپرسور به فشار و دمای بالایی می رسد، سپس وارد کندانسور شده و با از دست دادن گرما از حالت گاز به مایع تغییر شکل می دهد.پس از آن وارد شیر انبساط شده و فشار مایع به شدت کاسته می شود. مبرد در این حالت پتانسیل بالایی در جذب گرما دارد که این عملیات در اواپراتور انجام می‌گیرد. اواپراتور در واقع محیط را برای این انتقال حرارت بین آب و مبرد مهیا می سازد. خروجی این عملیات آبِ خنک شده و مبردِ گرم شده ( که به حالت بخار درآمده است) می‌باشد.مبرد دوباره وارد کمپرسور شده و این چرخه دوباره و دوباره ادامه پیدا می کند.
دسته بندی چیلرها:
به طور کلی چیلرها را می توان به دو دسته بزرگ چیلرهای تراکمی و چیلرهای جذبی تقسیم کرد.
چیلرهای تراکمی با استفاده از فرآیند فشرده سازی و کمپرسور درون یک سیکل تبرید، آب را خنک می کنند.
در واقع چیلرهای تراکمی با استفاده از کمپرسور و تبدیل نیروی الکتریسیته عمل می کنند.
درمقابل چیلرهایی که از طریق انرژی‌حرارتی آب‌خنک تولید می‌کنند و ژنراتور دارند و کمپرسور ندارند، چیلرهای جذبی نامیده می‌شوند.
1- دسته بندی چیلرهای تراکمی بر اساس نوع کمپرسور :
الف- کمپرسور اسکرال :
کمپرسورهای اسکرال معمولا نسبت به دیگر انواع کمپرسورها دارای ابعاد و ظرفیت کوچکتری هستند. چیلرهایی که با استفاده از این کمپرسوها تولید می شوند برای بالا بردن ظرفیت یک دستگاه و همچنین افزایش ضریب اطمینان کارکرد دستگاه، مجبور به استفاده از چند تعداد از این کمپرسور در یک دستگاه چیلر هستند. چیلرهای اسکرال از ظرفیتهای پایین تا حدود 250 تن تبرید به صورت یکپارچه ساخته می‌شوند.
ب- کمپرسور اسکرو:
کمپرسورهای اسکرو با راندمان بالا و عملکرد عالی و البته توان تولید ظرفیت های بالای سرمایش جزو کمپرسورهای بسیار محبوب در تولید چیلرها می باشند.این کمپرسورها معمولا دارای کنترل ظرفیت پله ای و خطی در هر کمپرسور هستند.معمولا در یک دستگاه چیلر اسکرو از یک تا چهار عدد از این نوع کمپرسور استفاده می‌شود.چیلرهای تولیدی با کمپرسور اسکرو بسیار متداول بوده و از ظرفیت های 60 تا حدود 400 تن تبرید به صورت یکپارچه تولید می شوند.
ج- کمپرسور رفت و برگشتی :
امروزه این نوع از کمپرسورها به دلیل سر و صدای زیاد و البته مصرف انرژی بالا، کم کم از چرخه استفاده در تولید چیلر کنار گذاشته شده اند.چیلرهای با کمپرسور رفت و برگشتی بیشتر در صنایع و به صورت چهارفصل مورد استفاده قرار می‌گیرند.در ساختمان و پروژه های مسکونی و اداری و تجاری تقریبا استفاده از این چیلرها منسوخ شده است.
د- کمپرسور سانتریفیوژ:
دارای راندمان بسیار بالا و مصرف انرژی پایین نسبت به دیگر چیلرها می‌باشند.افزایش راندمان، طول عمر بالا، ظرفیتهای تولیدی بسیار بالا از جمله مزایای چیلرهای با کمپرسور سانتریفیوژ می‌باشد.چیلرهای سانتریفیوژ معمولا قیمت بالایی دارند و در پروژه های خاص تر مورد استفاده قرار می گیرند.