چیلر تراکمی

چیلر تراکمی

در سیستمهای تهویه مطبوع و سرماساز صنعتی از چیلر تراکمی برای تأمین آب سرد این سیستمها استفاده میشود. در واقع مبردهای تراکمی اصلی ترین بخش تهیه آب سرد در این دستگاهها هستند. از نام آنها نیز مشخص است که عملکردشان بر اساس سیکل تبرید تراکمی میباشد.

این ماشین جهت ایجاد برودت انرژی الکتریکی مصرف می کند. این انرژی درون کمپرسور به مصرف می رسد. جهت ایجاد برودت انرژی الکتریکی مصرف می کندکه این انرژی درون کمپرسور به مصرف می رسد. در این دستگاه گاز ابتدا توسط کمپرسور ، متراکم می‌گردد . این گاز سپس به کندانسور وارد شده توسط آب یا هوای محیط ، خنک شده و به مایع تبدیل می‌گردد. این مایع با عبور از شیر انبساط وارد خنک ‌کننده ( اواپراتور ) می‌شود که در فشار کمتری قرار دارد. این کاهش فشار باعث تبخیر مایع گردیده و در نتیجه مایع سردکننده با گرفتن حرارت نهان تبخیر خود از محیط خنک ‌کننده ، باعث ایجاد برودت در موادی که با قسمت خنک‌ کن در ارتباط اند می‌گردد . در این سیستم همانند تمام سیکل تبریدها دارای ۴ قطعه اصلی کمپرسور، کندانسور، شیر انبساط و اواپراتور می­باشد و مبرد که شریان حرکت سیکل تبرد می­باشد.

چیلر تراکمی

انواع چیلر تراکمی

 

 در یک دسته بندی کلی این سیستمها به دو نوع چیلر هوا خنک ( هوایی ) و چیلر آب خنک ( آبی ) تقسیم بندی میشوند. چیلر تراکمی آبی در صنعت تأسیسات، آب سرد مورد نیاز کویل سرمایش فن کویل ها و هواسازها را تأمین می نماید. در یک مقایسه کلی بین چیلرهای آبی و هوایی می توان گفت، راندمان چیلرهای آبی همواره بیشتر از راندمان چیلرهای هوایی می باشد. اما امتیاز چیلرهای هوایی نسبت به نوع آبی بی نیاز بودن مدل هوایی به آب و در نتیجه عدم ایجاد رسوب در مدار خنک کننده و افزایش طول عمر سیستم تأسیسات تهویه مطبوع می‌باشد. علاوه بر این چیلرهای هوایی مواقعی که آب قطع میشود همچنان کار خود را ادامه خواهند داد.  

 

اجزای چیلر تراکمی و کاربرد آنها

  1. الکترو موتور: میل لنگ کمپرسور را به حرکت درمی‌آورد حرکت دورانی میل لنگ باعث حرکت رفت و برگشت پیستون در داخل سیلندر می‌گردد در نتیجه گاز مبرد در کمپرسور متراکم می‌شود.
  2. کوپلینگ: جفت‌کننده محور الکترو موتور با محور میل لنگ کمپرسور است.
  3. کمپرسور: گاز خروجی از اواپراتور را متراکم کرده وارد کندانسور می‌کند.
  4. لوله رانش: گاز خروجی از کمپرسور را به کندانسور هدایت می‌کند.
  5. کندانسور: کندانسور این چیلر از نوع پوسته و لوله است در داخل پوسته گاز مبرد و در داخل لوله‌ها آب خنک جریان دارد. گاز داغ و متراکم توسط لوله وارد پوسته کندانسور می‌شود. به علت تماس با لوله‌های مسی حاوی آب خنک، خنک شده به مایع تبدیل می‌شود و از پایین از طریق لوله خارج می‌شود. آب جریانی از طریق لوله وارد کندانسور شده و از طریق لوله خارج می‌شود. آب خروجی از کندانسور به برج خنک کن هدایت می‌شود تا پس از خنک شدن دوباره به کندانسور برگردد.
  6. لوله خروج مایع مبرد از کندانسور
  7. شیر سرویس کندانسور: برای بستن لوله خروج مبرد از کندانسور در مواقع سرویس و تعمیرات و توقف طولانی دستگاه مورد استفاده قرار می‌گیرد.
  8. شیر تغذیه ماده مبرد: برای شارژ سیستم استفاده می‌شود.
  9. فیلتر درایر یا صافی رطوبت گیر: وجود مواد جامد و رطوبت در دستگاه تبرید موجب بروز اشکالاتی می‌گردد که برای جلوگیری آن از وسیله‌ای به نام فیلتر برای گرفتن مواد جامد و درایر برای گرفتن رطوبت موجود در سیستم استفاده می‌شود.
  10. شیر برقی: که در صورت وصل بودن جریان الکتریکی مسیر عبور مایع مبرد را باز نگه می‌دارد این شیر برقی از ترموستات فرمان می‌گیرد.
  11. شیشه رویت یا سایت گلاس: میزان تغذیه ماده مبرد در سیستم و همچنین وجود رطوبت بیش از حد را در سیستم مشخص می‌نماید.
  12. اواپراتور: ماده مبرد پس از عبور از شیر انبساط وارد اواپراتور چیلر می‌شود و در داخل لوله‌های مسی تبخیر شده و به صورت بخار از اواپراتور خارج می‌شود. تبخیر در اواپراتور باعث سرد شدن آب جریانی در پوسته می‌گردد. آب سرد شده از محل بطرف هواساز و فن کویلها جریان می‌یابد و در برگشت از هواساز یا فن کویلها از محل وارد اواپراتور چیلر می‌شود.
  13. شیر انبساط ترموستاتیک: که از دمای گاز خروجی از اواپراتور تأثیر گرفته مقدار ماده مبرد ورودی به اواپراتور را تنظیم می‌نماید.
  14. لوله مکش: که گاز خروجی از اواپراتور از طریق لوله وارد قسمت مکش کمپرسور می‌گردد.
  15. تابلو وسایل اندازه‌گیری و کنترل فشار: که مانومترهای فشار زیاد و فشارکم کنترل فشار کم و زیاد و کنترل فشار روغن روی آن نصب شده‌اند.

قیمت چیلر تراکمی

چیلر تراکمی چطور کار میکند

در چیلر تراکمی گاز ابتدا توسط کمپرسور ، متراکم می‌گردد . این گاز سپس به کندانسور وارد شده توسط آب یا هوای محیط ، خنک شده و به مایع تبدیل می‌گردد. این مایع با عبور از شیر انبساط وارد خنک‌کننده  ( اواپراتور ) می‌شود که در فشار کمتری قرار دارد. این کاهش فشار باعث تبخیر مایع گردیده و در نتیجه مایع سردکننده با گرفتن حرارت نهان تبخیر خود از محیط خنک‌کننده ، باعث ایجاد برودت در موادی که با قسمت خنک‌کننده در ارتباطند می‌گردد . سپس گاز ناشی از تبخیر ، به کمپرسور منتقل می‌شود .

اصول شرایط کار مبرد تراکمی به صورت شرایط زیر است :

  1. دمای آب رفت برج خنک کن بایستی ۲۸ درجه سانتیگراد باشد.
  2. دمای آب برگشت برج خنک کن بایستی ۵ درجه سانتیگراد با رفت اختلاف داشته باشد.
  3. فشار گاز فریون در مکش چیلر تراکمی بایستی ۴۵ تا ۷۵ پی اس آی ورانش ۲۰۰ تا ۲۶۰ پی اس آی باشد با کندانسور آبی.
  4. هنگامی که می‌خواهیم گاز تزریق کنیم بایستی شیر سرویس آن را ببندیم.
  5. در حالت کارکرد چیلر تمامی شیرهای آن بایستی باز باشد. مکش – رانش – مایع.
  6. برای روشن کردن چیلر ابتدا فن برج سپس پمپ فن کوئل و بعد از آن پمپ برج را روشن می‌کنیم.
  7. برای وکیوم کردن چیلر بایستی چیلر خاموش باشد.
  8. برای روغن زدن هم باید دستگاه خاموش باشد.
  9. فشار روغن حداقل PSi 20 بیشتر از درجه فشار مکش باشد.
  10. سطح شیشه نشان دهنده مایع مبرد باید صاف و بدون حالت کف زدگی باشد.
  11. روغن داخل کمپرسور حدود ۱/۲ سطح شیشه روغن نما باشد و اگر از ۱/۴ سطح شیشه کمتر باشد روغن لازم را تأمین کنید.
  12. مقدار اسید برای هر ظرفیت چیلر معادل ۱/۵ کیلوگرم پیشنهاد می‌شود.
  13. از گیج قرمز برای فشار زیاد و تست ازت استفاده می‌شود.
  14. از گیج آبی (یا سبز) برای فشار کم و وکیوم کردن دستگاه چیلر استفاده می‌شود.
  15. در کنار دریا فشار وکیوم باید ۱/۲۹ اینچ جیوه باشد و در تهران ۲۷ اینچ جیوه.

سیکل تبرید چیلر تراکمی

سیکل تبرید چیلر تراکمی از چها جزء اصلی تشکیل می شود که به ترتیب عبارتند از

  • کمپرسور
  • کندانسور
  • شیر انبساط
  • اواپراتور

1. کمپرسور

یک دستگاه مکانیکی است که با کاهش حجم گازها، فشار آن‌ها را افزایش می‌دهد. این بخش اصلی ترین قسمت سیکل محسوب می شود . زیرا وظیفه ی اصلی آن متراکم کردن و افزایش فشار گاز های مبرد مانند R22 و R134 و R410A و R407C و… است. محرک های اصلی کمپرسور از انواع مختلفی تشکیل شده است مانند موتور احتراق داخلی یا موتور الکتریکی. در اینجا می توانیم به انواع مختلف کمپرسورهای سیکل تبرید اشاره کنیم که عبارتند از اسکرال ، اسکرو ، رفت و برگشتی و سانتریفیوژی.

سیکل تبرید چیلر تراکمی

  • کمپرسور اسکرال ( حلزونی) : در این نوع کمپرسور ها مبرد بین دو چرخ دنده حلزونی که یکی متحرک و دیگری ثابت است متراکم میشود.
    کمپرسور چیلر تراکمی

مزایای کمپرسور های اسکرال:

  1. طول عمر بالا و نگهداری آسان
  2. کارکرد آرام بدون صدا و لرزش
  3. داشتن cop (ظریب عملکرد) بالاتر از 3
  4. تعداد کم قطعات متحرک
  5. مقاومت در برابر بازگشت مایع
  6. قابلیت تامین تناژ پایین از 2 الی 100 تن تبرید
  • کمپرسور اسکرو (مارپیچ) : در این نوع کمپرسورها مبرد بین دو چرخ دنده مارپیچی متراکم میشود.کمرسور مارپیچ چیلر تراکمی

 مزایای کمپرسور های اسکرو :

  1. تعداد بسیار کم قطعات متحرک
  2. استهلاک , لرزش و صدای کمتر
  3. مقاومت در برابر بازگشت مایع
  4. قابلیت وسیع برای کنترل ظرفیت
  5. قابلیت تامین تناژهای بالاتر
  6. زیر بار رفتن بصورت تدریجی
  7. از 50 الی 560 تن تبرید

تنها عیب کمپرسور اسکرو قیمت بالاتر نسبت به کمپرسور رفت و برگشتی و سانتیریفیوژی میباشد.

  • کمپرسور پیستونی (رفت و برگشتی) : یک کمپرسور پیستونی همزمان با رفت و برگشت، عمل مکش و دهش را نیز انجام می‌دهد که باعث متراکم شدن گاز مبرد می شود حرکت پیستون از طریق حرکت دوار موتور و به کمک یک میل لنگ انجام می‌گیرد.
    اجزای چیلرهای تراکمی

مزایای کمپرسورهای رفت و برگشتی:

  1. قیمت پایین تر از آن نسبت به سایر کمپرسور ها
  2. قابل تعمیر بودن آن
  3. صرفه جویی در مصرف انرژی 20 تا 30 درصد چنانچه از موتورهای دور متغیر و متناسب با چرخش کمپرسور استفاده شود.
  4. ترکیب چند دستگاه تا ظرفیت های بسیار بالا ایجاد کند.

معایب کمپرسور های رفت و برگشتی:

  1. نیاز به نگهداری
  2. صدا و ارتعاش بیشتر
  3. ابعاد بزرگتر و وزن بیشتر
  •  کمپرسور سانتیریفیوژی : کمپرسور گریز از مرکز که با نام توربو نیز خوانده می‌شود، با استفاده از افزایش انرژی جنبشی گاز خنک مبرد، به کمک پره‌های دوار، فشار و دمای گاز را بالا می‌برد. گاز به داخل محفظه مکیده شده و پره، گاز را مجبور به چرخش با سرعت بالا می‌کند. در نهایت گازی که بیشترین سرعت را دارد از یک دیفیوزر عبور کرده و در آن حجم گاز افزایش و سرعتش کاسته می‌شود.
    در این فرآیند انرژی جنبشی گاز در فشار پایین و سرعت بالا، به سرعت پایین و فشار بالا مبدل می‌شود. با افزایش سرعت دورانی پره، فشار نهایی نیز افزایش می‌یابد. بر خلاف کمپرسور پیستونی، که در هر سیکل سه حالت مکش و تراکم و تخلیه یکی پس از دیگری رخ می‌دهد، در کمپرسور گریز از مرکز، تمام این فرآیندها به طور همزمان و مداوم رخ می‌دهد.

 مزایای کمپرسورهای سانتریفیوژی :

  1. دستیابی به ظرفیت های بین 90 تا 2000 تن تبرید و کاربرد های بالاتر از 300 تن تبرید استفاده می شود.
  2. بالا بودن راندمان در حالت تمام بار
  3. قابلیت اطمینان بالاتر و هزینه نگهداری پایینتر به علت تعداد پایین قطعات و تعداد کمتر قطعات درگیر با یکدیگر.
  4. لرزش کمتر به علت حرکت یکنواخت گاز.

معایب کمپرسورهای سانتریفیوژی :

  1. هزینه اولیه بالاتر و در عوض آن هزینه کاری پایین.
  2. راندمان کم بار در کم بار.
  3. نیاز به سیم پیچی و فیوزهای بزرگ در ظرفیت‌های بالا.

2. کندانسور:

 کندانسور تقطیر کننده دستگاهی است که از لوله های (کویل) پر پیچ و خم تشکیل شده که سیال گازی با درجه حرارت بالا در آن به سه روش حرارت خود را از دست می دهد تا به مایع تبدیل شود (تقطیر). چیلر های تراکمی دارای دو عدد مبدل حرارتی هستند که به آنها اواپراتور و کندانسور چیلر می گویند. که همراه با کمپسور ، مبرد و شیر انبساط یک چرخه سرمایشی هوا خنک یا آب خنک را ایجاد می کند. اواپراتور و کندانسور علاوه بر مبردهای تراکمی در مدار دیگر دستگاههای گرمایشی و سرمایشی همچون داکت اسپیلیت و … استفاده می شوند.

چیلر تراکمی هوا خنک

همانطور که قبلا اشاره کردیم کندانسور خود یک مبدل حرارتی است که در آن بین مبرد و آب که به آن چیلر تراکمی آب خنک گفته می شود و یا بین مبرد یا هوا که به آن چیلر تراکمی هوا خنک گفته می شود انتقال گرما صورت می پذیرد. کندانسور دستگاهی است که از لوله های (کویل) پر پیچ وخم تشکیل شده که سیال گازی با دجه حرارت بالا در آن به سه روش حرارت خود را از دست می دهد تا به مایع تبدیل شود (تقطیر). در زیر به معرفی انواع آن میپردازیم.

  • کندانسور آبی ( آب خنک) : معمولا کندانسور چیلر تراکمی آب خنک همواره از مبدل حرارتی پوسته و لوله تشکیل می شود. اما در برخی از کاربرد ها از مبدل های حرارتی صفحه ای نیز تشکیل می شوند. اصول کار مبدل ها اینگونه است که مبرد داخل لوله هایی که از جنس مس تشکیل شده اند جریان یافته و آب از اطراف لوله هایی که مبرد در آن در جریان است گذر میکند و گرمای مبرد از دیواره لوله به آب منتقل می شود. در نهایت این آب گرم شده خود به خنک شدن نیاز دارد تا دوباره به کندانسور برگشته و گرمای مبرد را بگیرد. به همین منظور در کنار این چیلرها دستگاهی نصب می گردد که به آن برج خنک کن می گویند و کار این دستگاه خنک کاری آب گرم خروجی از کندانسور می باشد

کندانسور آبی 

مزایای کندانسور آبی :

  1. نیاز به فشار کمتری نسبت به هوا خنک دارند.
  2. کنترل بهتری روی فشار کندانس دارند.
  3. آب انتقال حرارت بالای دارد این کندانسورها در ساز کوچک تر ساخته می شود.

معایب کندانسور آبی :

  1. استفاده از آب در لوله ها منجر به خوردگی درون لوله می گردد.
  2. در دمای کاری پایین، احتمال یخ زدن کندانسه ها وجود دارد.
  • کندانسور هوایی ( هوا خنک ) : در چیلر های تراکمی هوا خنک ، فن در قسمت فوقانی دستگاه قرار دارد و کندانسور مدلهای هوا خنک بزرگتراز آب خنک است است. اصول کار کندانسور هوا خنک به این ترتیب است که مبرد داخل لوله های که از جنس مس است عبور می کند. هوا از اطراف آن توسط فن به لوله ها دمیده می شود و گرما از دیواره های لوله به هوا انتقال پیدا میکند. چون مبرد مستقیما با هوا در ارتباط است گرمای خود را به هوا انتقال می دهد و دیگر نیازی به برج خنک کننده و آب ندارد. مبرد با از دست دادن گرمای اضافی خود به هوا تغییر فاز داده و از حالت گازی به حالت مایع تبدیل می شود. در این نوع کندانسور بر خلاف کندانسور آب خنک تبخیر و رسوب زدگی در تجهیزات ایجاد نمی شود.

 

کندانسور هوایی
مزایای کندانسور هوایی :

  1. حذف مصرف آب خنک کننده و معضلات آن مانند گند زدایی و تامین آب تازه
  2. طول عمر بالا به علت عدم وجود پدیده خورندگی توسط آب
  3. انعطاف پذیری بالا جهت نصب در فضای آزاد
  4. قابلیت طراحی کندانسور های هوایی کوچک تا بزرگ صنعتی
  5. عدم یخ زدگی هوا

معایب کندانسور هوایی :

  1. هنگامی که آب کندانس می شود در دمای پایین احتمال یخ زدگی وجود دارد.
  2. مشکل در فراهم آوردن هوای تازه مورد نیاز.
  3. احتمال زیر بار رفتن فن.
  4. تغییر در درجه حرارت هوا ممکن است باعث نوسان در فشار چیلر تراکمی گردد.
  • کندانسور تبخیری ( ترکیبی) :

این نوع ترکیبی از دو نوع بالا و قسمتی از برج خنک کننده است به این صورت که سیال با درجه حرارت بالا درون لوله های کندانسور تبخیری جریان داشته و به کمک آبی که روی لوله ها پاشیده می شود تقطیر می گردد. سپس توسط یک فن در همان مجموعه قسمتی از آب که گرم شده است خنک می گردد. نوع آبی و هوایی نسبت به نوع تبخیری کاربرد بیشتری دارد.

 

کندانسور تبخیریمزایای کندانسور تبخیری :

  1. طول عمر بسیار بالا به جهت استفاده از فلز استنلس استیل
  2. راندمان بالاتر نسبت به نمونه آهنی گالوانیزه به علت استفاده از لوله استنلس استیل
  3. اهش فرآیند رسوبگیری روی لوله ها به جهت استفاده از لوله های با سطوح صیقلی

3 . شیر انبساط

این شیر بعد از کندانسور و قبل از اواپراتور تعبیه می شود. هدف از آن کاهش فشار موجود در مایع مبرد در سیکل تراکمی می باشد. وقتی مبرد از کندانسور خارج می شود به سمت اواپراتور حرکت می کند قبل از ورود به اواپراتور از شیر انبساط عبور می کند تا از فشارش کاسته شود و بتواند در اواپراتور با جذب گرمای محیط اطراف خود دوباره به حالت گازی تغییر فاز دهد.

شیر انبساط مبرد تراکمی

4 . اواپراتور

یک مبدل حرارتی است که در آن سیال مایع وارد کویل ها شده و چون دارای فشار پایین است کمترین حرارت را از سیال اطراف لوله جذب کرده و تبخیر می شود. این سیال هم می تواند گاز یا مایع باشد. به این ترتیب از حالت مایع به گاز تبدیل می شود و به همین این خاطر به اواپراتور ها تبخیر کننده نیز می گویند. زیرا هدف ، تبدیل مایع ورودی به کویل به بخار است.

چیلر تراکمی آب خنک

اواپراتور به دو شکل متفاوت کاربرد دارد:

  1. اواپراتور تبخیر کننده : اینکه به عنوان سیال تبخیر کننده استفاده شود. یعنی اینکه مایع وارد شده به کویل با گرفتن حرارت سیال داغ اطراف خود تغییر فاز دهد و به گاز تبدیل گردد. یعنی به اصطلاح تبخیر شود کاربرد در صنایع شیمیایی و دارویی.اواپراتور چیلرهای تراکمی
  2. اواپراتور سرمایشی : با جاری شدن سیال مبرد مانند گاز فریون و… در کویل به عنوان جذاب حرارت که هم می تواند آبی که توسط پمپ و یا هوایی که توسط فن جریان دارد باشد. گرمای اطراف کویل را جذب کرده و به در جه حرارت پایین تر کاهش دهد.

 

اواپراتور مبرد تراکمی
انواع اواپراتور:

  1. پوسته و لوله ( آبی)
  2. فن دار (هوایی)

مزایای چیلر های تراکمی به جذبی

  1. قیمت مدلهای تراکمی نسبت به چیلرهای جذبی با ظرفیت مشابه کمتر می باشد . مدلهای جذبی غیر مستقیم حدودا 5/1 برابر بیشتر از چیلر تراکمی مشابه قیمت دارند و دستگاههای جذبی شعله مستقیم دارای قیمتی حدودا ۲ برابر می باشند. علاوه بر اینها مدل جذبی شعله مستقیم به دلیل استفاده از احتراق، نیاز به تدابیری برای هوای احتراق و دودکش دارند.
  2. مصرف انرژی کمتر.
  3. مصرف آب کمتر.
  4. ظرفیت پایین برج خنک کننده. در حقیقت مدل تراکمی نسبت به جذبی به برج خنک کننده با ظرفیت پایین تری نیاز خواهد داشت.
  5. 50 درصد فضای اشغالی کمتر.
  6. ضریب عملکرد بسیار بالاتر.
  7. COP چیلر های جذبی بین 6/0 تا 8/0 بوده ولی COP چیلر تراکمی بین 2 تا 1/6 است.
  8. ارتفاع کمتر.
  9. دارای حداقل 2 برابر وزن کمتر .
رای کاربران
[امتیاز کلی: 4 میانگین: 5]