انواع اواپراتور چیلر و نکات طلایی در استفاده و نگهداری از آن

اواپراتور یکی از اجزای اصلی و بسیار مهم در چیلرها به شمار می‌رود که در فرآیند تبادل حرارت جهت سرد کردن مایع (عموماً آب) نقش کلیدی ایفا می‌کند. این قطعه به دلیل تأثیر مستقیم آن بر عملکرد و کارایی سیستم، به عنوان یکی از عوامل مؤثر در تعیین قیمت چیلر شناخته می‌شود. عملکرد اواپراتور به این شکل است که مایع مبرد (که وظیفه جذب گرما را بر عهده دارد) در داخل لوله‌های اواپراتور جریان پیدا کرده و گرمای موجود در مایع گرم (مانند آب) را جذب می‌کند. با این فرآیند، دمای مایع کاهش یافته و سپس این مایع سرد به سیستم تهویه مطبوع یا دیگر مصارف مورد نیاز منتقل می‌شود.

اواپراتور چیست؟

اواپراتور (تبخیرکننده) یکی از اجزای اساسی سیستم‌های سرمایشی است که وظیفه اصلی آن جذب گرما و خنک‌سازی محیط یا سیال مورد نظر است. این دستگاه به عنوان یک مبدل حرارتی عمل می‌کند و با استفاده از لوله‌های مارپیچی، سطح انتقال حرارت را افزایش می‌دهد. در داخل این لوله‌ها، سیال مبرد (که می‌تواند مایع یا گاز باشد) جریان پیدا می‌کند و با جذب گرما از سطح خارجی لوله‌ها، فرایند سردسازی را به انجام می‌رساند.

سیال مبرد پس از عبور از شیر انبساط وارد اواپراتور می‌شود؛ در اینجا، بر خلاف کندانسور، مبرد از حالت مایع به گاز تبدیل می‌شود زیرا گرمای موجود در هوا یا محیط اطراف اواپراتور را جذب می‌کند. وقتی که مبرد مایع به اواپراتور می‌رسد، فشار آن کاهش یافته و گرمای خود را از دست می‌دهد، که باعث می‌شود دمای آن به طور قابل توجهی کاهش یابد. در این فرآیند، انرژی حرارتی از محیط جذب شده و منجر به خنک‌سازی آن می‌شود. در نتیجه، مبرد از حالت مایع به بخار تغییر شکل داده و از طریق لوله مکش به کمپرسور باز می‌گردد. به دلیل این فرایند تبخیر، این دستگاه را اواپراتور یا تبخیرکننده می‌نامند.

عملکرد اواپراتور به چندین عامل بستگی دارد، از جمله نوع سیال مبرد، سطح تبادل حرارتی، جنس لوله‌ها و اختلاف دمای سیال با محیط اطراف. این دستگاه‌ها در انواع هوایی و آبی موجود هستند و در سیستم‌های برودتی مانند یخچال‌ها، کولرهای گازی، چیلرها، آب سردکن‌ها و همچنین در تجهیزات صنعتی مانند سردخانه‌ها کاربرد گسترده‌ای دارند.

انواع اواپراتورهای چیلر

اواپراتورهای چیلر به انواع مختلفی دسته‌بندی می‌شوند که انتخاب نوع مناسب به نیازهای سیستم و شرایط محیطی بستگی دارد. دو نوع رایج و پرکاربرد این اواپراتورها عبارتند از:

1. اواپراتور پوسته و لوله (Shell and Tube Evaporator)

این نوع اواپراتور از مجموعه‌ای از لوله‌ها که درون یک پوسته قرار گرفته‌اند تشکیل شده است. مایع مبرد از داخل لوله‌ها عبور می‌کند و مایع سردشونده، که معمولاً آب است، درون پوسته جریان می‌یابد. یکی از ویژگی‌های بارز این نوع اواپراتور مقاومت بالای آن در برابر فشار و دمای زیاد است که آن را برای کاربردهای صنعتی و تجاری با مقیاس بزرگ بسیار مناسب می‌کند. به دلیل ساختار مقاوم و قابلیت تحمل شرایط سخت، این نوع اواپراتور بیشتر در پروژه‌های بزرگ‌ مقیاس و صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

چیلرهایی که از اواپراتورهای پوسته و لوله (شل اند تیوب) استفاده می‌کنند، با هدف اصلی تبادل حرارت و خنک کردن جریان سیال بسته طراحی شده‌اند. در این سیستم‌ها، مبرد به عنوان ماده خنک‌کننده وارد لوله‌ها می‌شود و از طریق جذب گرما، تبخیر شده و سیال در حال گردش را خنک می‌کند.

این چیلرها به دلیل کارایی بالا و طراحی فشرده‌شان، به فضای کمی نیاز دارند و نگهداری آن‌ها نیز نسبتاً ساده و مقرون‌به‌صرفه است. در این نوع از اواپراتورها، مجموعه‌ای از لوله‌ها که به عنوان “دسته لوله” شناخته می‌شوند، درون یک پوسته فولادی قرار دارند. مبرد از دستگاه انبساط به داخل این لوله‌ها جریان پیدا می‌کند و به تدریج تبخیر می‌شود. به این ترتیب، گرمای نهان تبخیر جذب می‌شود و خنک‌کنندگی لازم را فراهم می‌آورد.

آب به دور لوله‌ها جریان پیدا می‌کند و گرمای خود را به لوله‌ها منتقل می‌کند. در نتیجه، آب خروجی از چیلر چند درجه خنک‌تر از آب ورودی خواهد بود. این سیستم به عنوان یک تبخیرکننده خشک (Dry Type) یا انبساط مستقیم شناخته می‌شود، زیرا آب از یک سمت پوسته وارد و از سمت دیگر خارج می‌شود.

نوع دیگری از اواپراتورهای پوسته و لوله وجود دارد که در آن مبرد در بیرون لوله‌ها جریان دارد و آب از داخل لوله‌ها عبور می‌کند. این نوع به “آرایش هودی” (hooded arrangement) یا “نوع غرق شده” (flooded type) معروف است. اگرچه این آرایش نسبت به نوع خشک کمتر رایج است، اما در برخی از کمپرسورهای سانتریفیوژ استفاده می‌شود. در این سیستم، بخشی از لوله‌ها در مبرد مایع غوطه‌ور هستند و بخار حاصل از تبخیر، به فضای بالای مبرد حرکت می‌کند.

همچنین، نوع دیگری به نام “نیمه غرق شده” (semi-flooded type) وجود دارد که فقط ردیف پایین لوله‌ها در مبرد مایع غوطه‌ور هستند. توزیع مناسب مبرد در این نوع اواپراتورها برای اطمینان از خنک شدن صحیح لوله‌ها ضروری است.

در نهایت، بخار تولید شده نباید همراه با قطرات مایع از اواپراتور خارج شود، زیرا این امر می‌تواند به کاهش کارایی و آسیب به کمپرسور منجر شود. برای جلوگیری از این مشکل، می‌توان از فضای آزاد بزرگ‌تر در بالای پوسته استفاده کرد یا از جداکننده‌های مه و فیلترهای مخصوص بهره برد تا قطرات مایع از بخار جدا شوند.

توزیع یکنواخت مبرد در این سیستم‌ها برای همه لوله‌ها حیاتی است، زیرا عدم یکنواختی می‌تواند منجر به عملکرد نامطلوب و کاهش راندمان شود. به همین دلیل، از توزیع‌کننده‌ها و طراحی مناسب برای دستیابی به توزیع یکنواخت استفاده می‌شود.

2. اواپراتور صفحه‌ای (Plate Evaporator)

اواپراتور صفحه‌ای از صفحات نازکی تشکیل شده که مایع مبرد و مایع سردشونده به طور متناوب در میان این صفحات قرار می‌گیرند. از آنجا که سطح تماس بیشتری بین مایعات وجود دارد، این نوع اواپراتور دارای راندمان حرارتی بسیار بالایی است. همچنین، ابعاد کوچکتر آن نسبت به اواپراتورهای پوسته و لوله باعث شده تا در فضاهای محدودتر و کاربردهای کوچک‌تر نیز به‌کار گرفته شود. نصب و نگهداری آسان و مقرون به‌صرفه بودن این نوع اواپراتور، از دیگر مزایای آن است.

انتخاب نوع اواپراتور برای چیلر باید بر اساس عواملی همچون ظرفیت سیستم، نوع کاربرد، شرایط محیطی، و نیازهای انرژی انجام شود. اواپراتور پوسته و لوله برای کاربردهای صنعتی و پروژه‌های بزرگ‌تر به دلیل مقاومت بیشتر و ظرفیت بالاتر مناسب است، در حالی که اواپراتور صفحه‌ای به دلیل اندازه کوچکتر و راندمان حرارتی بالاتر، گزینه‌ای ایده‌آل برای پروژه‌های کوچکتر یا فضاهای محدود است.

اواپراتور صفحه‌ای یا “Plated Evaporator” نوعی مبدل حرارتی است که به طور گسترده در سیستم‌های تهویه مطبوع و تبرید استفاده می‌شود. این اواپراتور از چندین صفحه فلزی نازک و مسطح که به‌طور متناوب روی هم قرار گرفته‌اند، تشکیل شده است. هر صفحه دارای شیارها و منافذ خاصی است که جریان مبرد و سیال خنک‌شونده را هدایت می‌کند.

مبرد و سیال خنک‌شونده به صورت جریان‌های متقابل از طریق صفحات جریان می‌یابند. این ساختار باعث می‌شود که انتقال حرارت بین دو سیال با کارایی بسیار بالایی صورت گیرد. به دلیل وجود سطوح وسیع تماس و جریانات متقاطع، اواپراتورهای صفحه‌ای می‌توانند حرارت را با راندمان بیشتری نسبت به برخی دیگر از انواع اواپراتورها، مانند پوسته و لوله، انتقال دهند.

مزایای اواپراتورهای صفحه‌ای:

1. کارایی بالا: به دلیل سطح بزرگ انتقال حرارت و جریان متقابل سیالات، این نوع اواپراتور کارایی حرارتی بسیار بالایی دارد.
2. اندازه کوچک: اواپراتورهای صفحه‌ای به دلیل طراحی فشرده خود فضای کمتری اشغال می‌کنند، که آن‌ها را برای استفاده در سیستم‌های کوچک و فشرده مناسب می‌سازد.
3. قابلیت انعطاف‌پذیری: این نوع اواپراتورها می‌توانند برای گستره وسیعی از ظرفیت‌ها و کاربردها طراحی و سفارشی‌سازی شوند.
4. نگهداری ساده: اواپراتورهای صفحه‌ای به دلیل طراحی ساده و بدون قطعات متحرک، نگهداری کمتری نیاز دارند.

معایب اواپراتورهای صفحه‌ای:

1. حساسیت به آلودگی: این نوع اواپراتور به دلیل فاصله کم بین صفحات به آلودگی و انسداد حساس است، بنابراین استفاده از فیلتراسیون مناسب برای سیالات ضروری است.
2. محدودیت فشار: اواپراتورهای صفحه‌ای برای کاربردهایی با فشارهای بسیار بالا ممکن است مناسب نباشند.

به‌طور کلی، اواپراتورهای صفحه‌ای به دلیل کارایی بالا، اندازه فشرده، و انعطاف‌پذیری بالا، انتخابی مناسب برای بسیاری از سیستم‌های تبرید و تهویه مطبوع هستند، به ویژه در کاربردهایی که فضای محدود و نیاز به کارایی بالا وجود دارد.

نکات کلیدی در نگهداری از اواپراتور چیلر

نصب صافی یا Strainer در مسیر ورود آب به اواپراتور چیلر

برای راه‌اندازی چیلرها و به ویژه محافظت از اجزای داخلی حساس آن‌ها، نصب یک صافی یا Strainer در مسیر ورود آب به دستگاه بسیار مهم است. این کار به دلایل متعددی انجام می‌شود که در ادامه به توضیح آن‌ها می‌پردازم:

1. جلوگیری از ورود ذرات معلق به اواپراتور

اواپراتور چیلر به عنوان بخشی از سیستم تبادل حرارت، بسیار حساس است و ورود هرگونه ذرات معلق مانند شن، ماسه، زنگ‌زدگی یا ذرات ریز دیگر می‌تواند باعث انسداد و کاهش راندمان تبادل حرارت شود. این ذرات می‌توانند به لوله‌ها و مجاری داخلی اواپراتور آسیب بزنند و یا باعث ایجاد رسوبات شوند که در نتیجه آن راندمان سیستم کاهش می‌یابد.

2. عدم امکان دسترسی به ذرات پس از ورود به اواپراتور

اگر ذرات معلق وارد اواپراتور شوند، به دلیل طراحی پیچیده و فضای محدود داخل آن، تمیز کردن و دسترسی به این ذرات بسیار دشوار و در برخی موارد غیرممکن می‌شود. این موضوع می‌تواند منجر به نیاز به تعمیرات گسترده و حتی تعویض قطعات آسیب‌دیده شود که هزینه‌بر و زمان‌بر است.

3. کاهش احتمال خرابی سیستم

وجود یک صافی در مسیر آب ورودی، باعث افزایش طول عمر دستگاه و کاهش احتمال خرابی‌های ناشی از انسداد یا آسیب به اواپراتور می‌شود. این صافی می‌تواند ذرات معلق را به دام بیاندازد و از ورود آن‌ها به اجزای داخلی جلوگیری کند.

4. نگهداری و نظافت منظم صافی

برای اطمینان از عملکرد بهینه صافی، باید به صورت دوره‌ای آن را تمیز کرد. تجمع ذرات در صافی می‌تواند باعث کاهش جریان آب و افت فشار در سیستم شود، بنابراین نظافت منظم صافی‌ها برای حفظ راندمان چیلر بسیار مهم است.

5. انتخاب صافی مناسب

بسته به نوع و کیفیت آب ورودی، باید صافی مناسب انتخاب شود. صافی‌های با اندازه مش کوچک‌تر برای محیط‌هایی که آب دارای ذرات ریز بیشتری است مناسب‌تر هستند. انتخاب صحیح صافی می‌تواند تاثیر بسزایی در کارایی کلی سیستم داشته باشد.

6. نصب صحیح صافی

صافی باید در محل مناسبی از مسیر آب نصب شود که قبل از ورود آب به اواپراتور باشد. این موضوع به این دلیل اهمیت دارد که اگر صافی در مسیر دیگری نصب شود، ممکن است نتواند به خوبی از اواپراتور محافظت کند.

نصب صافی یا Strainer در مسیر ورود آب به چیلر یک اقدام ضروری برای حفظ و افزایش عمر مفید دستگاه است. با جلوگیری از ورود ذرات معلق و آلاینده‌ها به اواپراتور، می‌توان از بروز مشکلات جدی جلوگیری کرد و کارایی و راندمان سیستم را در سطح بالایی حفظ نمود. در کنار این اقدامات، نگهداری و نظافت منظم صافی نیز باید به عنوان یک بخش اساسی از برنامه نگهداری دستگاه در نظر گرفته شود.

نصب سختی گیر آب در مسیر ورود آب به اواپراتور چیلر

عبور آب از سفره‌های زیرزمینی و عبور آن از روی سنگ‌های مختلف منجر می‌شود حجم زیادی از کربنات و بی‌کربنات‌های کلسیم، منیزیم، آهن، روی و غیره به آب اضافه شده و موجب سخت شدن آب می‌گردد. رسوبات آب سخت می‌تواند به بدنه پکیج، رادیاتور، دیگ، منابع کویل‌دار مانند فن کویل و اواپراتور چیلر یا چیلر و لوله‌های انتقال آب بچسبد و کارایی آن‌ها را کاهش دهد و در نتیجه از طول عمر آن‌ها بکاهد. برای از بین بردن کلسیم و منیزیم موجود در آب که باعث سختی آن می‌شوند، نیاز به یک سیستم فیلتراسیون وجود دارد که به آن سختی گیر آب (water softener) می‌گویند که معمولاً از جنس آهن و یا استیل ساخته می‌شود. زمانی که آب از این سیستم سختی گیر عبور می‌کند، مواد معدنی در آن فیلتر شده و در خروجی، آب نرم و پاک تحویل داده می‌شود. این آب خروجی، دیگر در لوله‌ها و مخازن رسوب نمی‌کند و به بدن انسان نیز آسیبی وارد نمی‌شود.

حال که با مفاهیم سختی آب و سختی گیر آب آشنا شدید، نوبت به درجه سختی آب می‌رسد که با واحد ppm یا میلی‌گرم بر لیتر تعیین می‌شود. برای مثال وقتی گفته می‌شود درجه سختی آب 60 است منظور این است که 60 میلی‌گرم املاح در یک لیتر آب، وجود دارد. انواع سختی آب و درجه هر کدام در زیر لیست شده است:

اگر میزان املاح بیش از 300 میلی‌گرم در هر لیتر باشد، به شدت به سلامت انسان و همچنین تجهیزات بویلر، دیگ‌های بخار و مبدل‌های حرارتی آسیب وارد می‌شود. البته استاندارد کشورها با یکدیگر متفاوت است و برای نمونه در ایالات متحده درجه سختی بیش از 180 میلی‌گرم، خیلی سخت در نظر گرفته می‌شود.

سختی‌گیر آب با تبادل یونی و جابه‌جا کردن یون‌ها، سختی آن را از بین می‌برد. این دستگاه یون‌های سخت و منفی در آب را با اتم سدیم و مثبت خود جایگزین می‌کند و باعث کاهش یا از بین رفتن سختی آب می‌گردد. دانه‌های رزین داخل دستگاه نرم کننده آب، کلسیم و منیزیم را به دام می‌اندازد و آن‌ها را با سدیم یا پتاسیم مبادله می‌کنند.

چک کردن دمای آب چیلر در زمان ورود و خروج

کنترل دمای آب ورودی و خروجی در چیلر یکی از عوامل کلیدی در حفظ عملکرد بهینه و افزایش طول عمر دستگاه است. در سیستم‌های تهویه مطبوع که از چیلرها استفاده می‌کنند، آب به‌عنوان واسطه‌ای برای جذب و انتقال حرارت عمل می‌کند. این فرآیند تبادل حرارتی برای کارایی سیستم بسیار حیاتی است و باید در شرایط ایده‌آل صورت گیرد.

گیج‌های دما ابزارهایی هستند که دمای آب را به‌طور دقیق در نقاط مختلف سیستم اندازه‌گیری می‌کنند. با بررسی دمای آب در دو نقطه اصلی یعنی ورودی و خروجی چیلر، می‌توان اختلاف دمای حاصل (که به آن T∆ گفته می‌شود) را به‌دست آورد.

T∆ کوچک معمولاً نشان‌دهنده آن است که سیستم به‌درستی آب را خنک نمی‌کند یا انتقال حرارت به‌طور مؤثر انجام نمی‌شود. در مقابل، T∆ بزرگ می‌تواند نشان‌دهنده بیش از حد خنک شدن آب باشد، که این خود ممکن است به دلایلی همچون مشکلات در لوله‌کشی، انتخاب نادرست پمپ، یا افت فشار بیش از حد رخ دهد.

اگر T∆ به طور مداوم بیش از حد باشد، نشان‌دهنده این است که چیلر برای رساندن دمای آب به مقدار مطلوب، به طور مداوم و بی‌وقفه کار می‌کند. این وضعیت می‌تواند به مصرف انرژی اضافی منجر شود و طول عمر چیلر را کاهش دهد.

اختلاف دمای بیش از حد میان ورودی و خروجی می‌تواند نشانه‌ای از وجود مشکلات دیگر در سیستم باشد؛ به‌عنوان مثال، مسدود شدن مسیر جریان آب، عملکرد ضعیف فن‌ها یا مشکلاتی در طراحی و نصب. این ناهنجاری‌ها در صورت بی‌توجهی می‌توانند به کاهش بازده سیستم و در نهایت به آسیب‌های جدی به چیلر منجر شوند.

بررسی و کنترل دقیق دمای آب ورودی و خروجی، ابزاری حیاتی برای حفظ سلامت سیستم و جلوگیری از خرابی‌های پیش‌بینی‌نشده است.

مثال از دلتای T چیلر

دلتای T یکی از مفاهیم رایج و کلیدی در صنعت تهویه مطبوع است که به اختلاف دما بین دو نقطه اشاره دارد. به عنوان نمونه، اگر آبی با دمای 12 درجه سانتی‌گراد وارد اواپراتور چیلر شود و پس از عبور از سیستم با دمای 7 درجه سانتی‌گراد خارج گردد، دلتای T در این سیستم برابر با 5 درجه سانتی‌گراد خواهد بود.

برای روشن‌تر شدن موضوع، فرض کنید دلتای T طراحی یک چیلر 6 درجه سانتی‌گراد در نظر گرفته شده است. در زمان کارکرد چیلر، آب با دمای 13 درجه سانتی‌گراد وارد اواپراتور می‌شود و با دمای 6 درجه سانتی‌گراد از سیستم خارج می‌گردد. در این حالت، دلتای T به 7 درجه سانتی‌گراد افزایش می‌یابد، که به این وضعیت “دلتای T بالا” گفته می‌شود. وقتی دلتای T از مقدار طراحی فراتر برود، این نشان می‌دهد که سیستم چیلر به خوبی کار می‌کند و راندمان بالایی دارد.

حال اگر در یک مثال دیگر، دلتای T طراحی 6 درجه سانتی‌گراد باشد و آب با دمای 10 درجه سانتی‌گراد وارد اواپراتور شود و با دمای 7 درجه سانتی‌گراد خارج گردد، دلتای T برابر با 3 درجه سانتی‌گراد خواهد بود. این اختلاف دما پایین‌تر از دلتای T طراحی شده است و به آن “دلتای T پایین” گفته می‌شود. در چنین شرایطی، اگر دلتای T پایین‌تر از مقدار توصیه شده توسط سازنده باشد، راندمان سیستم چیلر کاهش می‌یابد و معمولاً این پدیده را “سندرم دلتای T پایین” می‌نامند که می‌تواند به عملکرد سیستم آسیب برساند.

دلتای T پایین می‌تواند به مشکلاتی نظیر کاهش راندمان و افزایش مصرف انرژی منجر شود. وقتی دلتای T پایین باشد، پمپ‌های آب سرد مجبور به کار با سرعت بالاتری می‌شوند تا نرخ جریان را افزایش دهند، که این موضوع خود باعث افزایش مصرف انرژی و کاهش بهره‌وری سیستم می‌شود.

سندرم دلتای T پایین اغلب ناشی از استفاده ناکافی از آب سرد در واحدهای فن کویل (FCU) یا هواسازها (AHU) است. دلایل رایج این وضعیت شامل موارد زیر می‌باشد:

– استفاده از چیلر، پمپ، کویل یا شیرهای کنترلی با اندازه بزرگتر از نیاز سیستم
– فیلتر هوای کثیف یا کویل‌های خنک‌کننده که مانع عبور هوای کافی می‌شوند

برای جلوگیری از این مشکلات، پایش مداوم دمای آب ورودی و خروجی چیلر با استفاده از گیج‌های دما ضروری است. با تنظیم صحیح دلتای T در محدوده توصیه شده برای سیستم، می‌توان از عملکرد بهینه چیلر اطمینان حاصل کرد، مصرف انرژی را بهینه نمود و عمر مفید دستگاه را افزایش داد. این اقدام ساده به بهره‌وری بیشتر و کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری کمک شایانی می‌کند.

اهمیت نرخ جریان آب در چیلر

نرخ جریان آب در سیستم‌های چیلر نقشی حیاتی در عملکرد و کارایی کلی دستگاه ایفا می‌کند. این نرخ که به‌صورت GPM (گالن در دقیقه) اندازه‌گیری می‌شود، نشان‌دهنده حجم آبی است که در هر دقیقه از لوله‌ها عبور می‌کند. عوامل مختلفی بر این نرخ تأثیر دارند که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به سرعت چرخش و اندازه پمپ اشاره کرد.

یکی از اصلی‌ترین شاخص‌ها برای ظرفیت خنک‌کنندگی یک چیلر، تن تبرید (TR) است. هر تن تبرید بیانگر میزان توانایی سیستم در خنک کردن مقدار مشخصی آب در یک بازه زمانی معین است. برای تولید یک تن تبرید، نرخ جریان 2.4 GPM ضروری است. در صورتی که نرخ جریان آب کمتر از این مقدار باشد، چیلر نمی‌تواند به ظرفیت خنک‌کنندگی مطلوب خود برسد و عملکرد بهینه‌ای نخواهد داشت.

نرخ جریان آب به عنوان یکی از عوامل کلیدی در انتقال حرارت عمل می‌کند. آب، به‌عنوان یک حامل حرارت، گرمای ساختمان یا فرآیندها را به چیلر منتقل می‌کند. در صورتی که نرخ جریان پایین باشد، آب قادر نخواهد بود گرما را به‌صورت مؤثر از محیط جذب کند و در نتیجه، سیستم عملکرد خود را به درستی انجام نمی‌دهد و کارایی آن کاهش می‌یابد.

از سوی دیگر، اگر نرخ جریان آب بسیار پایین باشد، احتمال یخ‌زدگی در داخل کویل‌ها یا مبدل‌های حرارتی وجود دارد که می‌تواند به تجهیزات آسیب جدی وارد کرده و موجب خرابی سیستم شود. توزیع یکنواخت جریان آب در تمامی بخش‌های سیستم لوله‌کشی اهمیت زیادی دارد، زیرا این موضوع تعادل هیدرولیکی را حفظ کرده و اطمینان می‌دهد که همه نقاط ساختمان به میزان کافی از آب سرد دسترسی دارند.

به طور خلاصه، کنترل دقیق نرخ جریان آب برای بهبود کارایی و جلوگیری از مشکلاتی مانند یخ‌زدگی و عدم تعادل هیدرولیکی در سیستم چیلر ضروری است. این اقدام نه تنها به بهینه‌سازی ظرفیت خنک‌کنندگی کمک می‌کند، بلکه عمر مفید تجهیزات را نیز افزایش می‌دهد و مانع بروز آسیب‌های جدی می‌شود.

چک کردن فشار آب چیلر در زمان ورود و خروج

یکی از مراحل اساسی برای اطمینان از عملکرد صحیح چیلر، بررسی فشار آب در ورودی و خروجی سیستم است. کنترل فشار آب اهمیت بالایی دارد، زیرا این فشار نشان‌دهنده کارکرد درست پمپ‌ها و جریان مناسب آب در سراسر سیستم می‌باشد. در صورت عدم کنترل صحیح فشار، مشکلاتی همچون کاهش راندمان، افزایش مصرف انرژی و حتی خرابی‌های فنی رخ می‌دهد.

پمپ‌ها وظیفه دارند که آب را با فشار مطلوب به گردش درآورند. در صورتی که فشار آب در ورودی اواپراتور کمتر از حد مجاز باشد، آب نمی‌تواند به طور مؤثر به تمامی بخش‌های سیستم منتقل شود که این امر منجر به کاهش راندمان چیلر خواهد شد. از سوی دیگر، فشار بیش از حد نیز می‌تواند به تجهیزات و قطعات سیستم آسیب برساند و موجب خرابی‌های جدی شود.

افت فشار در مسیر جریان آب ممکن است نشان‌دهنده مشکلاتی همچون مسدود شدن لوله‌ها، کثیفی فیلترها یا حتی نشتی در سیستم باشد. با اندازه‌گیری دقیق فشار در بخش‌های مختلف، این مسائل شناسایی و برطرف می‌شوند.

یکی از معیارهای کلیدی برای ارزیابی عملکرد چیلر، بررسی اختلاف فشار میان ورودی و خروجی اواپراتور است. این اختلاف فشار باید در محدوده مشخصی که توسط سازنده دستگاه تعیین شده، قرار گیرد. اختلاف فشار غیرمعمول، چه کم و چه زیاد، می‌تواند نشان‌دهنده اختلال در جریان آب و کارکرد سیستم باشد.

برای انجام این بررسی‌ها، گیج‌های فشار در نقاط کلیدی نصب می‌شوند؛ معمولاً یکی در ورودی و دیگری در خروجی اواپراتور چیلر. پس از راه‌اندازی و اطمینان از کارکرد چیلر با ظرفیت کامل، فشار آب ورودی و خروجی با استفاده از این گیج‌ها اندازه‌گیری می‌شود. سپس مقادیر به‌دست‌آمده با استانداردهای ارائه‌شده توسط سازنده مقایسه می‌شود. در صورت وجود اختلاف قابل توجه، باید علت آن شناسایی و برطرف شود.

بررسی و کنترل منظم فشار آب در ورودی و خروجی چیلر، بهینه‌سازی عملکرد و جلوگیری از بروز خرابی‌های احتمالی را تضمین می‌کند. این اقدام نه‌تنها به کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری کمک می‌کند، بلکه موجب افزایش عمر مفید سیستم نیز می‌شود.

کاربرد فلوسئیچ در چیلر

فلوسوئیچ یا کلید جریان (Flow Switch) ابزاری است که برای نظارت بر جریان سیال در لوله‌ها استفاده می‌شود. این دستگاه هنگامی که جریان مایع در سیستم به یک مقدار مشخص می‌رسد، سیگنالی را به سیستم کنترل ارسال می‌کند و اطمینان می‌دهد که سیال در حال عبور از لوله‌ها است.

در سیستم چیلر، فلوسوئیچ نقش حیاتی در پایش عملکرد پمپ و تضمین گردش صحیح آب یا سیال دیگر ایفا می‌کند. پمپ‌ها در چیلر وظیفه دارند آب سرد یا گرم را در سیستم به جریان درآورند. فلوسوئیچ به‌عنوان یک حسگر، جریان سیال را بررسی می‌کند و اگر جریانی وجود نداشته باشد، به سیستم هشدار می‌دهد تا از روشن شدن یا ادامه کار چیلر جلوگیری شود. این قابلیت محافظتی از گرم شدن بیش از حد تجهیزات حساس مانند مبدل حرارتی و کمپرسور جلوگیری می‌کند.

در صورتی که فلوسوئیچ تشخیص دهد که جریان آب قطع شده یا جریان کافی وجود ندارد (به دلیل مشکلاتی مانند خرابی پمپ یا انسداد لوله‌ها)، به چیلر فرمان توقف می‌دهد. این اقدام از افزایش دمای سیستم و آسیب به اجزای آن جلوگیری می‌کند. به همین دلیل، فلوسوئیچ در جلوگیری از خرابی‌های احتمالی و تضمین عملکرد ایمن سیستم نقش اساسی دارد.

فلوسوئیچ معمولاً به سیستم‌های کنترل مرکزی متصل می‌شود و به طور مداوم وضعیت جریان را بررسی می‌کند. این سیستم‌ها بر اساس اطلاعات دریافتی از فلوسوئیچ، تصمیمات لازم را برای خاموش کردن یا روشن نگه داشتن چیلر می‌گیرند. به عنوان مثال، اگر جریان آب متوقف شود، سیستم کنترل به صورت خودکار چیلر را خاموش می‌کند تا از خسارت‌های احتمالی جلوگیری شود.

فلوسوئیچ نه‌تنها به افزایش کارایی و بهینه‌سازی عملکرد چیلر کمک می‌کند، بلکه با پایش مداوم جریان سیال، نقش کلیدی در صرفه‌جویی انرژی و افزایش طول عمر سیستم ایفا می‌کند. این دستگاه با جلوگیری از کارکرد نادرست چیلر در شرایط نامناسب، از بروز آسیب‌های جدی جلوگیری کرده و به عملکرد پایدار و مطمئن سیستم کمک می‌کند.

انتخاب پمپ برای چیلر

وقتی صحبت از انتخاب پمپ برای یک چیلر می‌شود، دو عامل اصلی وجود دارد که باید به دقت در نظر گرفته شوند: هد پمپ و GPM

هد پمپ به میزان فشاری اشاره دارد که پمپ می‌تواند برای جابجایی آب ایجاد کند. در انتخاب پمپ برای چیلر، این هد باید به گونه‌ای باشد که بتواند آب را به ارتفاع مورد نظر (تعداد طبقات) و از طریق لوله‌کشی‌هایی که افت فشار دارند، به گردش درآورد. افت فشار در مسیر ناشی از عواملی مثل اصطکاک در لوله‌ها، اتصالات (مانند زانوها) و سایر موانع است که باعث کاهش فشار آب می‌شود. بنابراین هد پمپ باید به اندازه‌ای باشد که بتواند بر این افت فشار غلبه کند و آب را به مقصد نهایی برساند.

شاخص GPM نشان‌دهنده میزان جریان آبی است که پمپ باید در هر دقیقه از طریق اواپراتور چیلر عبور دهد. این میزان جریان به مقدار گرمایی که نیاز است از اواپراتور خارج شود و همچنین به افت فشارهایی که در مسیر وجود دارد بستگی دارد. GPM به عبارتی نشان می‌دهد که چقدر آب باید در واحد زمان از اواپراتور عبور کند تا دمای مورد نظر (دلتا T) به دست آید.

بنابراین، برای انتخاب پمپ مناسب، باید دو عامل اصلی یعنی هد پمپ و میزان جریان (GPM) را با توجه به شرایط خاص سیستم لوله‌کشی و نیازهای سرمایشی چیلر در نظر بگیرید. هد پمپ باید به اندازه‌ای باشد که بتواند آب را به ارتفاع و از میان موانع مسیر حرکت دهد، و GPM باید به اندازه‌ای باشد که دبی آب مورد نیاز برای دستیابی به دمای دلخواه را تأمین کند.

چرا این دو عامل مهم هستند؟

هد پمپ:

افت فشار: هر سیالی که در لوله‌ها جریان پیدا می‌کند، با مقاومت‌هایی مواجه می‌شود که باعث افت فشار می‌شود. این افت فشار می‌تواند به دلیل اصطکاک با لوله‌ها، زانوها، شیرها و سایر اتصالات باشد. هد پمپ باید به اندازه‌ای باشد که بتواند این افت فشار را جبران کند و آب را با فشار کافی به تمام نقاط سیستم برساند.

ارتفاع: اگر چیلر در طبقه‌ای بالاتر از واحدهای مصرف‌کننده قرار داشته باشد، پمپ باید نیروی بیشتری برای بالا بردن آب به طبقات بالاتر داشته باشد. بنابراین، هد پمپ باید متناسب با ارتفاعی که آب باید طی کند، انتخاب شود.

GPM:

دبی مورد نیاز: هر سیستم سرمایشی به میزان مشخصی آب نیاز دارد تا بتواند بار سرمایشی مورد نظر را تأمین کند. GPM به ما می‌گوید که چه مقدار آب باید در هر دقیقه وارد اواپراتور شود تا بتوانیم به دمای دلخواه برسیم.

افت دما: دبی آب بر روی افت دمای آب در اواپراتور تأثیر دارد. اگر دبی آب کم باشد، آب زمان بیشتری در اواپراتور خواهد ماند و دمای آن بیشتر کاهش می‌یابد. برعکس، اگر دبی آب زیاد باشد، آب زمان کمتری در اواپراتور خواهد ماند و دمای آن کمتر کاهش می‌یابد.

عوامل مؤثر بر انتخاب هد و GPM:

• طول و قطر لوله‌ها: هرچه طول لوله‌ها بیشتر و قطر آن‌ها کمتر باشد، افت فشار بیشتر خواهد بود و در نتیجه به هد پمپ بیشتری نیاز است.
• تعداد زانوها و اتصالات: هرچه تعداد زانوها و اتصالات در سیستم بیشتر باشد، افت فشار بیشتر خواهد بود.
• ارتفاع پمپاژ: هرچه ارتفاعی که آب باید طی کند بیشتر باشد، هد پمپ بیشتری نیاز است.
• بار سرمایشی: بار سرمایشی سیستم بر روی دبی آب مورد نیاز تأثیر می‌گذارد. هرچه بار سرمایشی بیشتر باشد، دبی آب مورد نیاز نیز بیشتر خواهد بود.

انتخاب پمپ مناسب برای چیلر یک کار تخصصی است و نیاز به محاسبات دقیق دارد. مهندسان تاسیسات با استفاده از نرم‌افزارهای تخصصی و اطلاعات دقیق از سیستم، می‌توانند هد و GPM مناسب را برای پمپ محاسبه کنند.

استفاده از شیرهواگیری در مسیر لوله کشی چیلر

شیر هواگیری (Air Vent) یکی از اجزای کلیدی در سیستم‌های لوله‌کشی چیلر و دیگر سیستم‌های گرمایشی و سرمایشی است. استفاده از شیر هواگیری برای اطمینان از عملکرد بهینه و جلوگیری از مشکلات ناشی از وجود هوا در سیستم اهمیت زیادی دارد. بیایید این موضوع را به طور مفصل بررسی کنیم:

هدف از شیر هواگیری:

شیر هواگیری برای حذف هوای محبوس‌شده در سیستم‌های لوله‌کشی طراحی شده است. هوای محبوس‌شده می‌تواند مشکلات زیادی ایجاد کند، از جمله:

• کاهش کارایی سیستم: هوای محبوس‌شده در لوله‌ها می‌تواند باعث کاهش انتقال حرارت و بهبود عملکرد سیستم شود.
• خطر ایجاد زنگ‌زدگی و خوردگی: در صورتی که هوا در تماس با آب و فلزات سیستم باقی بماند، می‌تواند باعث زنگ‌زدگی و خوردگی شود.
• ایجاد صدای ناهنجار: جریان هوا در پمپ‌ها و سایر اجزای سیستم می‌تواند صدای ناهنجاری ایجاد کند.
• افزایش فشار کاری: هوا می‌تواند باعث ایجاد فشار اضافی و در نتیجه آسیب به سیستم شود.

نحوه کارکرد شیر هواگیری:

شیر هواگیری در بالاترین نقطه‌ای که در مسیر لوله‌کشی چیلر نصب شده، هوا را از سیستم خارج می‌کند. دلیل اینکه شیر هواگیری معمولاً در بالاترین نقطه نصب می‌شود، این است که هوا به طور طبیعی به سمت بالا حرکت می‌کند و در بالاترین نقاط تجمع می‌یابد. بنابراین، نصب شیر در این نقاط به راحتی اجازه می‌دهد تا هوا به طور مؤثر از سیستم خارج شود.

چگونگی استفاده از شیر هواگیری:

شیر هواگیری باید در نقاطی که احتمال تجمع هوا وجود دارد، به ویژه در بالاترین نقاط سیستم، نصب شود. در سیستم‌های پیچیده که تغییرات مسیر زیادی دارند، نصب شیرهای متعدد ممکن است ضروری باشد. معمولاً شیرهای هواگیری به صورت دستی یا اتوماتیک عمل می‌کنند. شیرهای دستی باید به طور دوره‌ای باز شوند تا هوای محبوس‌شده خارج شود، در حالی که شیرهای اتوماتیک به طور خودکار این کار را انجام می‌دهند. برای اطمینان از عملکرد صحیح شیرهای هواگیری، لازم است که به طور منظم بررسی شوند و از عملکرد صحیح آن‌ها اطمینان حاصل شود.

مشکلات احتمالی بدون شیر هواگیری:

اگر شیر هواگیری در سیستم نصب نشود یا به درستی عمل نکند، مشکلات زیر ممکن است رخ دهد:

1. عملکرد ضعیف سیستم: انتقال حرارت به دلیل وجود هوا در سیستم کاهش می‌یابد و کارایی سیستم کاهش می‌یابد.
2. خرابی پمپ‌ها: پمپ‌ها ممکن است به دلیل وجود هوا در سیستم دچار آسیب شوند یا کارایی آن‌ها کاهش یابد.
3. افزایش هزینه‌های تعمیر و نگهداری: وجود هوا می‌تواند منجر به خرابی‌های بیشتری در سیستم شده و هزینه‌های اضافی را به دنبال داشته باشد.

در سیستم‌های لوله‌کشی با مسیرهای طولانی و پیچیده، وجود مسیرهای عمودی و افقی می‌تواند باعث تجمع هوا در نقاط مختلف شود. به همین دلیل، استفاده از شیر هواگیری در چندین نقطه از سیستم ممکن است لازم باشد تا از تجمع هوا در طول مسیر جلوگیری شود و عملکرد بهینه سیستم حفظ شود.

استفاده از شیر تخلیه اواپراتور چیلر

در فصول سرد سال که چیلر نیازی به فعالیت ندارد، باقی‌ماندن آب در اواپراتور می‌تواند مشکل‌ساز شود. با کاهش دما، آب درون لوله‌های اواپراتور ممکن است یخ بزند. این یخ‌زدگی به دلیل افزایش حجم آب در حالت انجماد می‌تواند باعث ترکیدن لوله‌ها یا آسیب دیدن قطعات داخلی اواپراتور شود.

برای جلوگیری از این مشکل، از شیر تخلیه استفاده می‌شود. این شیر یا دریچه به‌منظور تخلیه کامل آب از سیستم در پایان فصل گرما طراحی شده است. اپراتورها یا تکنسین‌ها با باز کردن شیر تخلیه، آب موجود در اواپراتور و لوله‌ها را خارج می‌کنند تا از خطر یخ‌زدگی و خسارت‌های احتمالی در طول زمستان جلوگیری شود.

نصب و استفاده منظم از شیر تخلیه در اواپراتور چیلر اقدامی ضروری و پیشگیرانه است که به حفاظت از سیستم و افزایش طول عمر تجهیزات کمک می‌کند. این فرایند باید هر ساله در پایان فصل گرم، پیش از شروع فصل سرما، انجام شود تا عملکرد صحیح و ایمن چیلر در طول زمان تضمین گردد.