نحوه عملکرد اجزای داخلی چیلرهای تراکمی و نقش آن‌ها در سرمایش بهینه

چیلرهای تراکمی از مهم‌ترین تجهیزات سرمایشی در صنایع و ساختمان‌ها هستند که برای خنک‌سازی فضاها و فرایندهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. این دستگاه‌ها با بهره‌گیری از اصول ترمودینامیک و مبادله گرما، وظیفه تولید آب خنک را برعهده دارند. در این سیستم‌ها، مبرد به عنوان یک واسط حرارتی استفاده می‌شود و از طریق گردش در اجزای مختلف چیلر، حرارت را از آب ورودی از هواسازهایی مانند فن کویل سقفی، جذب کرده و به بیرون دفع می‌کند. اما آنچه که عملکرد دقیق و کارآمد چیلرهای تراکمی را ممکن می‌سازد، اجزای داخلی پیچیده و به‌هم‌پیوسته‌ای است که هر یک نقش کلیدی در فرایند سرمایش دارند. اجزایی نظیر کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و شیر انبساط به صورت هماهنگ عمل می‌کنند تا عملکرد بهینه چیلر تضمین شود.

درک درست از ساختار و عملکرد این اجزا می‌تواند به مدیران و مهندسان کمک کند تا از چیلرها به بهترین شکل ممکن استفاده کنند، مشکلات احتمالی را به‌موقع تشخیص دهند و بهره‌وری سیستم را افزایش دهند. از این رو، آشنایی با اجزای داخلی چیلرهای تراکمی برای هر کسی که در زمینه تهویه مطبوع فعالیت می‌کند، اهمیت فراوانی دارد.

تهویه آسمان به عنوان یکی از برترین ارائه‌دهندگان خدمات در حوزه تهویه مطبوع و فروش انواع محصولات چیلر و مینی چیلر، با ارائه اطلاعات دقیق و کاربردی در این زمینه، شما را همراهی می‌کند تا با عملکرد اجزای داخلی چیلر تراکمی بیشتر آشنا شوید. با ما همراه باشید تا در ادامه این مقاله، به بررسی جزئیات و عملکرد این اجزا بپردازیم و به شما کمک کنیم تا بهترین تصمیمات را برای سیستم‌های سرمایشی خود بگیرید.

بررسی تخصصی اجزای چیلرهای تراکمی و نحوه بهینه‌سازی آن‌ها برای کارایی بیشتر

در بسیاری از مقالات وقتی صحبت از اجزای داخلی چیلر می‌شود، معمولاً به اجزایی همچون کمپرسور، کندانسور، شیر انبساط و اواپراتور اشاره می‌شود. این قطعات حیاتی هستند، اما در این مقاله قصد داریم در ابتدا زاویه‌ای متفاوت را بررسی کنیم. به جای تمرکز بر این اجزا، ابتدا به سراغ دو خط کلیدی در چیلر یعنی خط مایع و خط گاز می‌رویم. این خطوط همان شریان‌های حیاتی چیلر هستند که عملکرد آن را تضمین می‌کنند. ما در این مقاله به بررسی دقیق تجهیزات مهمی که در این دو خط به کار می‌روند می‌پردازیم و نقش حیاتی آن‌ها در کارایی سیستم را مورد تحلیل قرار می‌دهیم. پس با ما همراه باشید تا به دنیای پیچیده و جذاب چیلرهای تراکمی از نگاهی جدید وارد شوید.

بررسی خط مایع در عملکرد چیلر تراکمی

در سیستم‌های چیلر تراکمی، هر بخش به دقت طراحی شده تا فرآیند سرمایش به بهترین شکل انجام گیرد. یکی از مهم‌ترین و اساسی‌ترین قسمت‌های این سیستم، خط مایع است که نقش حیاتی در عملکرد صحیح و بهینه چیلر دارد. خط مایع (خط نارنجی در تصویر) در واقع مسیری است که مبرد از خروجی کندانسور تا ورودی شیر انبساط طی می‌کند. آنچه که این مسیر را خاص می‌کند، نیاز به وجود مبرد در حالت مایع است؛ چرا که هرگونه تغییر در حالت مبرد (مثلاً وجود گاز) می‌تواند عملکرد سیستم را مختل کند. به همین دلیل است که به این بخش از سیستم خط مایع گفته می‌شود.

مبرد در این مرحله از چرخه سرمایش، به دلیل عبور از کندانسور و از دست دادن گرما، به حالت مایع فشرده درمی‌آید. در طول این مسیر، تجهیزاتی قرار دارند که هر یک وظیفه‌ای خاص و حساس در حفظ شرایط ایده‌آل مبرد و تضمین عملکرد سیستم دارند. مهم‌ترین این تجهیزات شامل فیلتر درایر، سلونوئید ولو، سایت گلس، چک ولو، بال ولو، آکومولاتور و هیت اکسچنجر و ریسیور هستند که هر یک به شکلی در کنترل و بهینه‌سازی عملکرد خط مایع نقش دارند.

دلیل تاکید بر مایع بودن مبرد در این قسمت از سیستم این است که هرگونه وجود گاز می‌تواند باعث کاهش کارایی سیستم و حتی آسیب به تجهیزات داخلی چیلر شود. به همین دلیل، چیلر به گونه‌ای طراحی می‌شود که اطمینان حاصل شود در خط مایع، مبرد به طور کامل در حالت مایع قرار دارد. این در حالی است که در خط گاز که بخش دیگری از سیستم است، شرایط کاملاً برعکس است و مبرد باید به شکل گاز باشد.

با این مقدمه، می‌توان گفت که خط مایع به عنوان یک مسیر حیاتی در چیلرهای تراکمی، نقشی اساسی در بهینه‌سازی عملکرد این سیستم‌ها ایفا می‌کند. تجهیزات مختلفی که در این مسیر نصب شده‌اند، هر یک به حفظ شرایط ایده‌آل مبرد کمک می‌کنند و در نهایت باعث می‌شوند که سیستم سرمایش با کمترین میزان انرژی، بیشترین بازدهی را ارائه دهد.

بررسی خط گاز در عملکرد چیلر تراکمی

یکی دیگر از اجزای کلیدی در سیستم چیلر تراکمی، خط گاز است که به همان اندازه خط مایع در کارایی و عملکرد سیستم تأثیرگذار است. خط گاز در واقع مسیری است که مبرد به شکل گاز از کمپرسور تا کندانسور جریان پیدا می‌کند (خط قرمز در تصویر بالا). در این مرحله، مبرد که در حالت گاز قرار دارد، حرارت محیط یا فرآیند را به خود جذب کرده و آن را از طریق سیستم به بیرون دفع می‌کند. نکته مهم در خط گاز این است که مبرد باید کاملاً به شکل گاز باشد و وجود هرگونه مایع در این مسیر می‌تواند به تجهیزات داخلی آسیب جدی وارد کند.

عملکرد خط گاز در چیلر تراکمی با کمپرسور آغاز می‌شود. کمپرسور وظیفه دارد که مبرد گازی شکل را فشرده کرده و به دمای بالا برساند. پس از این مرحله، مبرد وارد خط گاز شده و به سمت کندانسور هدایت می‌شود. در اینجا، گاز مبرد با دمای بالا از طریق تبادل حرارت با محیط خارجی، به مایع تبدیل می‌شود و برای ورود به خط مایع آماده می‌گردد.

در طول مسیر خط گاز، چندین تجهیز مهم نصب می‌شود که به بهینه‌سازی عملکرد سیستم و جلوگیری از بروز مشکلات احتمالی کمک می‌کنند. برخی از این تجهیزات عبارتند از:

– آکومولاتور: این قطعه به عنوان یک مخزن ذخیره، مبرد اضافی را در خود نگه می‌دارد تا در صورت نیاز، دوباره به سیستم بازگردانده شود و از بازگشت مایع به کمپرسور جلوگیری کند.
– فیلتر درایر: در این مسیر، فیلتر درایر به منظور جلوگیری از ورود رطوبت و آلودگی‌ها به سیستم نصب می‌شود تا از بروز خوردگی و آسیب به کمپرسور و سایر اجزای چیلر جلوگیری شود.

اهمیت خط گاز در چیلرهای تراکمی بسیار بالاست، چرا که این مسیر نه تنها وظیفه انتقال گاز مبرد را بر عهده دارد، بلکه نقش حیاتی در فرآیند جذب و دفع حرارت ایفا می‌کند. عملکرد صحیح خط گاز می‌تواند به کاهش مصرف انرژی و افزایش بهره‌وری سیستم کمک کند، در حالی که وجود هرگونه نشتی یا انسداد در این مسیر ممکن است به کاهش کارایی چیلر و حتی آسیب به اجزای حساس آن منجر شود. در نتیجه، خط گاز به عنوان یکی از بخش‌های اساسی در سیستم چیلر تراکمی، نقشی بی‌بدیل در بهینه‌سازی فرآیند سرمایش و حفظ کارایی سیستم ایفا می‌کند.

اجزای اصلی چیلرهای تراکمی

در سیستم‌های چیلر تراکمی، عملکرد کارآمد و بی‌نقص تنها با هماهنگی دقیق اجزای مختلف آن ممکن است. پس از بررسی خطوط مایع و گاز، حالا زمان آن رسیده است که به قلب تپنده چیلرهای تراکمی نگاهی بیندازیم. اجزای کلیدی مانند کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و شیر انبساط هر یک به تنهایی وظیفه‌ای حیاتی بر عهده دارند و به شکلی هماهنگ برای ایجاد فرآیند سرمایش عمل می‌کنند. این اجزا، در حقیقت مانند قطعات یک پازل کنار هم قرار گرفته‌اند تا سیستم به طور مؤثر و کارآمد دمای محیط را کاهش دهد. در این بخش از مقاله، قصد داریم به بررسی دقیق و عمیق هر یک از این اجزا بپردازیم و نقش مهم آن‌ها در عملکرد چیلرهای تراکمی را آشکار کنیم. با تهویه آسمان همراه باشید تا بیشتر در این باره بدانید و با جزئیات فنی چیلرها بیشتر آشنا شوید.

کمپرسور و نقش آن‌ها در چیلرهای تراکمی

کمپرسور یکی از اجزای اصلی و مهم در سیستم‌های چیلر تراکمی است که نقش اساسی در فشرده‌سازی مبرد و افزایش فشار آن دارد. این افزایش فشار، مبرد را قادر می‌سازد تا به کندانسور منتقل شود و فرآیند سرمایش آغاز شود. کمپرسورها در چیلرهای تراکمی انواع مختلفی دارند که هر کدام با توجه به نیاز و شرایط محیطی به کار گرفته می‌شوند. انتخاب نوع کمپرسور بر اساس نیاز به کارایی، اندازه سیستم، مصرف انرژی و نوع کاربرد انجام می‌شود.

در ادامه، به بررسی انواع کمپرسور و نقش آن‌ها در چیلرهای تراکمی می‌پردازیم:

1. کمپرسور رفت و برگشتی (Reciprocating Compressor)

این نوع کمپرسور از حرکت رفت و برگشتی پیستون برای فشرده‌سازی مبرد استفاده می‌کند. کمپرسورهای رفت و برگشتی به دلیل توانایی در ارائه فشار بالا و استفاده در سیستم‌های کوچک تا متوسط، یکی از رایج‌ترین انواع کمپرسور در چیلرهای تراکمی هستند. این نوع کمپرسورها معمولاً برای کاربردهایی که نیاز به ظرفیت سرمایش متغیر دارند، مناسب هستند.

– مزایا: توانایی تولید فشار بالا، مناسب برای سیستم‌های کوچک و متوسط.
– معایب: مصرف انرژی نسبتاً بالا و سروصدای زیاد.

2. کمپرسور اسکرو (Screw Compressor)

کمپرسور اسکرو از دو مارپیچ برای فشرده‌سازی مبرد استفاده می‌کند. این نوع کمپرسور به دلیل کارایی بالا و طول عمر بیشتر، در سیستم‌های بزرگتر و با نیاز به سرمایش مداوم استفاده می‌شود. کمپرسورهای اسکرو معمولاً در چیلرهای صنعتی و تجاری بزرگ کاربرد دارند.

– مزایا: کارایی بالا، صدای کم، طول عمر بیشتر.
– معایب: هزینه اولیه بالاتر نسبت به کمپرسورهای رفت و برگشتی.

3. کمپرسور سانتریفیوژ (Centrifugal Compressor)

این نوع کمپرسور از نیروی گریز از مرکز برای فشرده‌سازی مبرد استفاده می‌کند. کمپرسورهای سانتریفیوژ معمولاً در سیستم‌های بسیار بزرگ و صنعتی به کار می‌روند که نیاز به سرمایش زیاد و پایدار دارند. این نوع کمپرسورها به دلیل راندمان بالا و مصرف کم انرژی در ظرفیت‌های بالا، انتخاب ایده‌آلی برای چیلرهای بزرگ هستند.

– مزایا: راندمان بالا، مناسب برای سیستم‌های بزرگ، مصرف انرژی پایین در ظرفیت بالا.
– معایب: نیاز به فضای بزرگ و هزینه نصب بالا.

4. کمپرسور اسکرال (Scroll Compressor)

کمپرسور اسکرال یکی از مدرن‌ترین انواع کمپرسور است که از دو صفحه مارپیچی استفاده می‌کند. یکی از این صفحات ثابت و دیگری متحرک است و مبرد بین این دو صفحه فشرده می‌شود. کمپرسورهای اسکرال به دلیل طراحی ساده و کم صدا بودن، برای چیلرهای کوچک و متوسط مناسب هستند و به طور گسترده در ساختمان‌های تجاری و مسکونی استفاده می‌شوند.

– مزایا: صدای کم، طراحی ساده، کارایی بالا در سیستم‌های کوچک و متوسط.
– معایب: محدودیت در استفاده برای ظرفیت‌های بسیار بزرگ.

5. کمپرسور روتاری (Rotary Compressor)

این نوع کمپرسور از یک روتور برای فشرده‌سازی مبرد استفاده می‌کند. کمپرسورهای روتاری به دلیل طراحی فشرده و کارایی بالا در سیستم‌های کوچک و متوسط استفاده می‌شوند. آن‌ها برای کاربردهایی که نیاز به کمترین فضا و سروصدای کمتر دارند، مناسب هستند.

– مزایا: فشرده و کم حجم، صدای کمتر نسبت به کمپرسورهای رفت و برگشتی.
– معایب: مناسب برای سیستم‌های کوچک و متوسط، محدودیت در استفاده برای ظرفیت‌های بزرگ.

کندانسور و نقش آن‌ها در چیلرهای تراکمی

کندانسور یک جزء ضروری در هر سیستم تهویه مطبوعی (HVAC) است. هدف آن جذب گاز مبرد پرفشار است که از کمپرسور ساطع می‌شود و آن را به حالت مایع تبدیل می‌کند. مبرد خنک می‌شود و سپس در دما و فشار عملاً ثابت متراکم می‌شود. در خروجی کندانسور، مبرد در حالت مایع در فشار بالا و با دمای کمی کمتر از دمای میعان قرار می‌گیرد.

کندانسور یا چگالنده قطعه‌ای در سیستم‌های تبرید است که وظیفه خنک کردن مبرد و تبدیل آن از حالت گاز به مایع را بر عهده دارد. کندانسور معمولاً از لوله‌های مسی یا فولادی تشکیل شده است که در اطراف آن یک محفظه وجود دارد. مبرد در لوله‌ها جریان می‌یابد و گرمای خود را به محیط اطراف منتقل می‌کند. محیط اطراف می‌تواند هوا یا آب باشد.

در کندانسورهای هوا خنک، هوا از بین لوله‌ها جریان می‌یابد و گرمای مبرد را جذب می‌کند. کندانسورهای هوا خنک رایج‌ترین نوع کندانسور هستند و در یخچال‌ها، کولرهای گازی، داکت اسپلیت و سایر سیستم‌های تبرید استفاده می‌شوند.

در کندانسورهای آب خنک، آب از طریق لوله‌ها جریان می‌یابد و گرمای مبرد را جذب می‌کند. کندانسورهای آب خنک معمولاً در سیستم‌های تبرید صنعتی استفاده می‌شوند که ظرفیت بالایی دارند. کندانسور یکی از اجزای اصلی سیستم‌های تبرید است و عملکرد صحیح آن برای کارکرد صحیح سیستم ضروری است.

مفهوم پشت کندانسورها انتقال حرارت است. یعنی اصل ترمودینامیکی که توضیح می‌دهد چگونه گرما همیشه از محیط‌های گرم‌تر به محیط‌های خنک‌تر حرکت می‌کند. سه فاز مختلف در کندانسور اتفاق می‌افتد. فاز اول، گرما زدایی (desuperheating) نامیده می‌شود. بخار وارد شده به کندانسور، فوق گرم و تحت فشار فوق العاده بالایی است. گرما زدایی به معنای خارج کردن گرما از بخار و تبدیل آن به مایع، فرآیند خنک سازی اولیه است.

فاز دوم تراکم (condensation) است. هنگامی که تمام گرمای مبرد رد شد، فرآیند واقعی چگالش آغاز می‌شود. چگالش شامل تبدیل مبرد گازی به حالت مایع است. فاز سوم و آخر حالت خنک کننده فرعی (sub-cooling state) است. حالت خنک کننده فرعی برای اطمینان از اینکه حتی افزایش دما نیز نمی‌تواند مبرد مایع را دوباره به بخار برساند، وجود دارد.

انواع رایج کندانسور در چیلرهای تراکمی عبارتند از کندانسور هوا خنک و کندانسور آب خنک.

کندانسور هوا خنک (Air-Cooled Condenser)

کندانسور هوا خنک، نوعی مبدل حرارتی است که از هوا برای خنک کردن سیال داغ، استفاده می‌کند. این سیال داغ می‌تواند از فرآیندهای مختلف صنعتی، مانند تولید برق، تهویه مطبوع یا فرآیندهای شیمیایی، حاصل شود. در کندانسور هوا خنک، برخلاف کندانسورهای آبی که از آب برای خنک کردن سیال استفاده می‌کنند، از هوا به عنوان سیال خنک کننده استفاده می‌شود. این امر مزایای متعددی را به همراه دارد، از جمله:

• کاهش مصرف آب: کندانسورهای هوا خنک به آب خنک کننده نیاز ندارند، که این امر می‌تواند در مناطقی که آب کم است، صرفه‌جویی قابل توجهی در مصرف آب به همراه داشته باشد.
• کاهش هزینه‌های عملیاتی: کندانسورهای هوا خنک به طور کلی هزینه‌های عملیاتی کمتری نسبت به کندانسورهای آبی دارند، زیرا نیازی به پمپ‌های آب، برج‌های خنک کننده و سایر تجهیزات مرتبط با سیستم‌های خنک کننده آبی نیست.
• کاهش ردپای محیطی: کندانسورهای هوا خنک به طور کلی ردپای محیطی کمتری نسبت به کندانسورهای آبی دارند، زیرا از مواد شیمیایی و فرآیندهای مضر برای محیط زیست استفاده نمی‌کنند.
• سهولت نصب: کندانسورهای هوا خنک به طور کلی نصب آسان‌تری نسبت به کندانسورهای آبی دارند.

کندانسور در سیستم چیلر صنعتی به عنوان یک انتقال دهنده حرارت بین فرآیند و محیط خارجی عمل می‌کند. چیلرهای هوا خنک رایج‌ترین نوع چیلرها در بازار هستند که بیشترین کاربرد و استفاده را دارند. در کندانسور این چیلرها، گاز مبرد از طریق فن و هوایی که از طریق آن دمیده می‌شود، خنک می‌شود. هنگامی که گرما دفع شد، مبرد تغییر فاز داده و به مایع تبدیل می‌شود تا دوباره در سیستم به گردش درآید.

قیمت کندانسور قطعاً بر قیمت چیلر تاثیرگذار است. ظرفیت چیلر هر چقدر که باشد، استفاده از کندانسور در آن اجباری است. تفاوتی نمی‌کند از چیلر ۲۰ تن استفاده می‌کنید یا از چیلر 100 تن یا حتی چیلر 300 تن، در تمام آن‌ها باید از کندانسور متناسب با ظرفیت خودش بهره برد.

کندانسور آب خنک (Water-Cooled Condenser)

کندانسور آب خنک، جزء سردکننده‌ای است که گرمای تولید شده توسط فرآیندهای صنعتی یا تجاری را دفع می‌کند. کندانسورها را می‌توان نوعی مبدل حرارتی در نظر گرفت، زیرا هر دو عملکرد مشابهی دارند. بنابراین، کندانسورهای آب‌خنک اساساً مبدل‌های حرارتی هستند که گرما را از بخار مبرد گرفته و آن را به آبی که از درون آن جریان دارد، منتقل می‌کنند. در این فرآیند، یک مدار دفع گرما وجود دارد که در آن گرمای کندانسور از طریق آب به محیط اطراف منتقل می‌شود. عملکرد داخلی کندانسور مسئول اثربخشی این فرآیند است. طراحی آب‌خنک به کندانسور اجازه می‌دهد تا به عنوان یک مبدل حرارتی تخصصی عمل کند و گاز مبرد داغ و پرفشار خروجی از کمپرسور را به مایع تبدیل کند.

مزایای کندانسورهای آب‌خنک

• عملکرد بی صدا
• صرفه‌جویی در مصرف انرژی
• عملکرد بادوام (با نگهداری مناسب)
• نرخ انتقال حرارت بالاتر
• نصب سریع و آسان
• زمان خنک‌سازی کوتاه‌تر
• در دمای تراکم پایین کار می‌کند.
• نیاز به برق خارجی ندارد.
• کاهش هزینه‌های عملیاتی
• بازیافت انرژی حرارتی برای استفاده در سایر فرآیندهای گرمایشی
• قابل استفاده برای کارخانجات با ظرفیت بالا
• اندازه‌ی کوچک‌تر
• قابلیت قرارگیری در فضای بسته

علاوه بر نوع آب‌خنک، کندانسورهای هواخنک و تبخیری نیز وجود دارند. با این حال، همه کندانسورها صرف نظر از نوع، عملکرد مشابهی دارند. وظیفه آنها خنک کردن یک فرآیند یا تجهیزات با انتقال حرارت از گاز مبرد است.

کندانسور در سیستم چیلر صنعتی به عنوان یک انتقال دهنده حرارت بین فرآیند و محیط خارجی عمل می‌کند. چیلرهای آب خنک به طور معمول دارای یک کندانسور هستند که به یک برج خنک کننده متصل می‌شود. رایج‌ترین انواع چیلرهای آب خنک از آب یک برج خارجی برای خنک کردن گاز مبرد در کندانسور استفاده می‌کنند. هنگامی که گرما دفع شد، مبرد تغییر فاز داده و به مایع تبدیل می‌شود تا دوباره در سیستم به گردش درآید.

اواپراتور و نقش آن‌ها در چیلرهای تراکمی

اواپراتور (تبخیرساز)(evaporator) از قطعات اصلی در سیستم‌های خنک‌کننده است. هدف این وسیله سردسازی و سرمایش بوده و این کار را توسط جذب گرما از ناحیه‌ای که نیاز به خنک‌شدن دارد، انجام می‌دهد. در عمل این دستگاه‌ها نوعی مبدل حرارتی هستند که از لوله‌های مارپیچ استفاده می‌کنند تا سطح انتقال دما را بالا ببرند. در این دستگاه سیال (مایع یا گاز) درون این لوله‌های مارپیچ‌شکل حرکت کرده و با جذب گرما از ناحیه‌ی خارجی لوله ها، کار سردسازی را انجام می‌دهد.

سیال مبرد (سردکننده) پس از عبور از شیر انبساط وارد اواپراتور می‌شود؛ اواپراتور برخلاف کندانسور کار می‌کند، در اینجا مایع مبرد به گاز تبدیل می‌شود زیرا گرما را از هوای محفظه جذب می کند. هنگامی که مبرد مایع به اواپراتور می‌رسد، فشار آن به آرامی کاهش یافته است و محتوای گرمای آن را از بین می‌برد و آن را بسیار خنک تر از هوای فن اطراف آن می‌کند. در این روش، انرژی حرارتی از محیط اطراف جذب شده و محیط خنک می‌شود. به این ترتیب حالت مبرد از مایع به بخار تغییر می‌کند و این بخار (گاز) از طریق لوله‌ی مکش به کمپرسور برمی‌گردد. به همین دلیل به اواپراتور، دستگاه تبخیرکننده (Evaporator) گفته می‌شود. عملکرد مفید اواپراتور به نوع سیال، مقدار سطح تبادل حرارتی، جنس لوله‌ها و تفاوت درجه حرارت سیال با محیط بستگی دارد. از هر دو نوع اواپراتور هوایی و آبی در سیستم‌های برودتی مانند یخچال، کولر گازی، چیلر، آب سردکن و نیز تجهیزات صنعتی مانند سردخانه‌ها استفاده می‌شود.

اواپراتور یکی از اجزای کلیدی چیلر است که در فرآیند تبادل حرارت برای سرد کردن مایع (معمولاً آب) مورد استفاده قرار گرفته و نقش مهمی در تعیین قیمت چیلر دارد. عملکرد اواپراتور به این صورت است که مایع مبرد (ماده‌ای که برای جذب گرما استفاده می‌شود) در داخل لوله‌های اواپراتور جاری شده و حرارت مایع گرم را جذب می‌کند. این عمل باعث کاهش دمای مایع در حال گردش (مانند آب) می‌شود که سپس به سیستم تهویه مطبوع یا کاربردهای دیگر ارسال می‌شود.

اواپراتورهای چیلر به چندین نوع تقسیم می‌شوند که بسته به نیاز و شرایط محیطی مورد استفاده قرار می‌گیرند. دو نوع شناخته شده اواپراتور چیلر عبارتند از اواپراتور پوسته و لوله و اواپراتور صفحه‌ای.

اواپراتور پوسته و لوله (Shell and Tube Evaporator) از یک سری لوله که در داخل یک پوسته قرار گرفته‌اند تشکیل شده است. مایع مبرد از داخل این لوله‌ها عبور می‌کند و آب یا مایع دیگری که باید سرد شود در داخل پوسته جاری می‌شود. این نوع اواپراتور دارای مقاومت بالا در برابر فشار و دمای بالا است و برای کاربردهای صنعتی و تجاری بزرگ مناسب است.

اواپراتور صفحه‌ای (Plated Evaporator) از تعدادی صفحه نازک تشکیل شده است که مایع مبرد و مایع سردشونده به صورت متناوب در بین صفحات قرار می‌گیرند. این نوع اواپراتور دارای راندمان حرارتی بالا و اندازه کوچکتری نسبت به پوسته و لوله است. همچنین، نصب و نگهداری آن آسان‌تر است.

انتخاب نوع اواپراتور مناسب برای چیلر به عواملی مانند اندازه سیستم، نوع کاربرد، شرایط محیطی و نیازهای انرژی بستگی دارد. هر نوع اواپراتور ویژگی‌ها و مزایای خاص خود را دارد که می‌تواند بر اساس نیازهای خاص شما مناسب‌تر باشد.

شیر انبساط و نقش آن‌ها در چیلرهای تراکمی

شیر انبساط یکی از اجزای اساسی و حیاتی در سیستم چیلرهای تراکمی است که وظیفه تنظیم جریان مبرد و کنترل فشار آن را بر عهده دارد. این شیر باعث کاهش فشار مبرد مایع پس از خروج از کندانسور می‌شود و در نهایت این مبرد به داخل اواپراتور وارد می‌شود تا فرآیند تبخیر و جذب گرما از محیط آغاز گردد. عملکرد صحیح شیر انبساط مستقیماً بر کارایی سیستم سرمایش و بازدهی چیلر تأثیرگذار است.

شیر انبساط در چیلرهای تراکمی وظیفه دارد مبرد مایع با فشار بالا را که از کندانسور خارج شده است، به مبردی با فشار و دمای پایین تبدیل کند. این تغییر فشار باعث می‌شود که مبرد پس از ورود به اواپراتور به سرعت تبخیر شود و گرمای محیط یا فرآیند را جذب کند. در واقع، شیر انبساط میزان جریان مبرد را به اواپراتور کنترل می‌کند تا سیستم با بالاترین کارایی عمل کند.

عملکرد دقیق و بهینه شیر انبساط از دو جنبه مهم است:

1. کنترل فشار: کاهش فشار مبرد به گونه‌ای که در اواپراتور تبخیر شود و سرمایش ایجاد کند.
2. کنترل جریان: تنظیم مقدار مبرد ورودی به اواپراتور بر اساس نیاز سرمایشی و شرایط محیطی.

انواع شیر انبساط در چیلرهای تراکمی

1. شیر انبساط ترموستاتیکی (Thermostatic Expansion Valve – TEV)

این نوع شیر انبساط یکی از رایج‌ترین انواع در چیلرهای تراکمی است و با استفاده از یک حسگر حرارتی (ترموستات)، دمای مبرد خروجی از اواپراتور را کنترل می‌کند. بر اساس دمای مبرد، شیر انبساط ترموستاتیکی میزان جریان مبرد ورودی به اواپراتور را تنظیم می‌کند.

– مزایا: تنظیم دقیق جریان مبرد بر اساس نیاز سیستم، کنترل دمای موثر.
– معایب: نیاز به تنظیمات دوره‌ای برای حفظ کارایی بهینه.

2. شیر انبساط الکترونیکی (Electronic Expansion Valve – EEV)

این نوع شیر انبساط با استفاده از سنسورها و کنترل‌های الکترونیکی، عملکرد بسیار دقیقی در تنظیم جریان مبرد دارد. شیر انبساط الکترونیکی قابلیت تنظیم خودکار بر اساس شرایط محیطی و نیاز سرمایشی سیستم را داراست و به همین دلیل کارایی بسیار بالاتری نسبت به شیرهای ترموستاتیکی دارد.

– مزایا: دقت بالا در تنظیم جریان مبرد، کارایی بیشتر، واکنش سریع به تغییرات.
– معایب: هزینه نصب و نگهداری بالاتر، نیاز به سیستم کنترل پیچیده‌تر.

3. شیر انبساط کاپیلاری (Capillary Tube Expansion Valve

این نوع شیر انبساط ساده‌ترین شکل انبساط را ارائه می‌دهد. در شیر انبساط کاپیلاری، مبرد از طریق یک لوله بسیار نازک عبور می‌کند که باعث کاهش فشار آن می‌شود. این روش به دلیل سادگی و هزینه پایین، در سیستم‌های کوچک و کم ظرفیت استفاده می‌شود.

– مزایا: ساده و کم هزینه، مناسب برای سیستم‌های کوچک.
– معایب: عدم دقت در کنترل جریان مبرد، مناسب برای سیستم‌های با ظرفیت محدود.

4. شیر انبساط شناور (Float Expansion Valve)

این نوع شیر بر اساس سطح مایع در سیستم عمل می‌کند. شیر انبساط شناور می‌تواند به دو نوع **بالا شناور** و **پایین شناور** تقسیم شود که هر کدام در شرایط خاصی استفاده می‌شوند. این شیرها عمدتاً در سیستم‌های بزرگتر و صنعتی استفاده می‌شوند.

– مزایا: مناسب برای سیستم‌های بزرگ با حجم زیاد مبرد.
– معایب: نیاز به فضای بزرگتر و نصب پیچیده‌تر.

جمع‌بندی

در این مقاله به بررسی جامع اجزای کلیدی و عملکرد سیستم‌های چیلر تراکمی پرداختیم. چیلرهای تراکمی به عنوان یکی از مهم‌ترین تجهیزات سرمایشی، نقش حیاتی در ایجاد هوای خنک و فرآیندهای صنعتی دارند. اجزای مختلف این سیستم از جمله کمپرسور، کندانسور، اواپراتور، شیر انبساط و خطوط مایع و گاز، هر یک نقش مهمی در بهینه‌سازی عملکرد چیلر ایفا می‌کنند.

کمپرسورها با فشرده‌سازی مبرد و افزایش فشار آن، نقطه آغازین فرآیند سرمایش هستند. کندانسورها وظیفه دفع گرمای جذب شده توسط مبرد را بر عهده دارند و مبرد را از حالت گازی به مایع تبدیل می‌کنند. شیر انبساط با کاهش فشار مبرد و کنترل جریان آن به اواپراتور، نقش مهمی در تنظیم سرمایش دارد و در نهایت اواپراتور گرمای محیط را جذب کرده و مبرد را به چرخه بازمی‌گرداند. همچنین، خطوط مایع و گاز که مبرد را در طول سیستم هدایت می‌کنند، به عنوان شریان‌های حیاتی در این فرآیند شناخته می‌شوند.

درک درست از این اجزا و نحوه عملکرد آن‌ها، برای اطمینان از کارایی و بهره‌وری سیستم چیلر تراکمی ضروری است. انتخاب و نگهداری صحیح این تجهیزات می‌تواند به طور چشمگیری بر کاهش هزینه‌های انرژی، افزایش عمر مفید دستگاه‌ها و بهبود عملکرد سیستم سرمایش تأثیر بگذارد. تهویه آسمان با ارائه راهکارهای جامع در زمینه طراحی، نصب و نگهداری چیلرهای تراکمی، همواره آماده است تا بهترین خدمات را برای بهینه‌سازی سیستم‌های تهویه مطبوع شما ارائه دهد.