اگر شما نیز تردید دارید که بین انواع تجهیزات تهویه مطبوع از کدام روش استفاده نمایید که بهترین مزایا را برای شما به همراه داشته باشد، جای درستی آمده‌اید. ما در این مقاله تصمیم داریم بین دو روش محبوب و پرطرفدار یعنی چیلر و کولر گازی یا همان اسپلیت، مقایسه جامعی انجام دهیم و مزایا و معایب هر کدام را برای شما شرح دهیم تا در پایان بتوانید بهترین انتخاب را با توجه به شرایط خودتان داشته باشید. پس در ادامه با تهویه آسمان همراه باشید.
فهرست مطالب
چیلر چیست؟
چیلر یک اصطلاح کلی برای دستگاهی است که با به گردش درآوردن مایعی مانند آب یا مایع خنک کننده که دمای آن توسط سیکل مبرد تنظیم می‌شود، دما را کنترل می کند. علاوه بر حفظ دمای دستگاه‌های مختلف صنعتی و ابزارآلات آزمایشگاهی، تجهیزات و دستگاه‌ها، برای تهویه مطبوع ساختمان‌ها و کارخانجات نیز کاربرد دارد. از این دستگاه به عنوان “چیلر” یاد می‌شود زیرا اغلب برای خنک کردن استفاده می‌شود.
یک چیلر می‌تواند در حین گردش آب در یک دستگاه خنک کننده، آب سرد را به طور مداوم تامین کند. به عنوان وسیله‌ای مناسب برای خنک کردن قطعات مولد گرما و تجهیزات تهویه مطبوع مانند فن کویل‌ها و هواسازها، دستگاه‌های پردازش لیزری و دستگاه‌های گرمایش فرکانس بالا در دمای ثابت بسیار استفاده می‌شود، مشکلات سرمایشی مختلف را حل می‌کند و می‌تواند هزینه‌های جاری را در عین بهبود بهره‌وری انرژی کاهش دهد.
هدف از چیلر استفاده از نیروی هوا و آب بیرون برای حفظ دمای هدف در یک سطح ثابت است. بنابراین می‌توان از آن برای خنک کردن یا گرم کردن استفاده کرد. از آنجایی که ثابت نگه داشتن دما در همه زمان‌ها ضروری است، به خنک کاری محدود نمی‌شود. البته اغلب برای سرمایش استفاده می‌شود، اما گاهی اوقات برای گرمایش نیز استفاده می‌شود.
چیلرها بر اساس اصل فشرده سازی یا جذب بخار کار می‌کنند. آنها طوری طراحی شده‌اند که جریان مداوم مایع خنک کننده را برای حفظ دمای از پیش تعیین شده فراهم کنند. چیلرها به دو دسته اصلی تراکمی و جذبی تقسیم می‌شوند. کمپرسور نقش اصلی را در تفاوت این دو نوع چیلر بازی می‌کند. در چیلر تراکمی از فرآیند فشرده سازی موجود در کمپرسور در سیکل تبرید استفاده می‌شود، این در حالی است که در چیلر جذبی خبری از کمپرسور نیست و از انرژی حرارتی در سیکل تبرید استفاده می‌شود. این انرژی حرارتی می‌تواند از طریق ژنراتور و یا انرژی خورشیدی تامین شود.
چیلر از طریق تامین آب سرد، گرما را از دستگاه‌های نصب شده در مکان مورد نظر گرفته و درنهایت این گرما را از بین می‌برد. دو نوع طراحی برای از بین بردن این گرما وجود دارد که از روش‌های متفاوتی برای انجام این کار استفاده می‌کنند. روش اول در چیلر هوا خنک است و روش دوم در چیلر آب خنک. در چیلر هوا خنک (Air-cooled chiller) از طریق فن و تولید باد اقدام به خنک کردن مایع خنک کننده می‌شود. در چیلر آب خنک (Water-cooled chiller) از آبی که از طریق برج خنک کننده تامین می‌شود، اقدام به خنک کردن مایع خنک کننده می‌شود و خبری از فن و باد در این مدل نیست.
یکی از مهم‌ترین عوامل که باعث می‌شود چیلر در بهینه‌ترین حالت ممکن کار کند، محاسبه دقیق ظرفیت آن است. ظرفیت چیلر میزان سرمایشی است که یک چیلر می تواند در یک ساعت تولید کند. واحد ظرفیت چیلر تن تبرید (TR) است. برای محاسبه ظرفیت چیلر تراکمی و یا جذبی مورد نیاز برای یک پروژه صنعتی یا پروژه تهویه مطبوع یک ساختمان چه به صورت سرانگشتی و چه به صورت دقیق، فرمول‌ها و نرم افزارهایی وجود دارد که به کمک آنها می‌توان آن را محاسبه و تعیین کرد.
کولر گازی (اسپلیت) چیست؟
کولر گازی یا اسپلیت نوعی سیستم تهویه مطبوع است که از دو یونیت داخلی و خارجی تشکیل شده است. یونیت داخلی در داخل فضای مورد نظر نصب می‌شود و یونیت خارجی در بیرون از ساختمان قرار می‌گیرد. این دو یونیت توسط لوله‌های مسی به یکدیگر متصل می‌شوند و گاز مبرد در این لوله‌ها جریان می‌یابد. این دستگاه‌ها به مانند انواع هواساز، برای سرمایش نیاز به چیلر ندارند و خودشان می‌توانند به صورت مجزا این کار را انجام دهند.
نحوه عملکرد اسپلیت اینگونه است که ابتدا در یونیت داخلی، گاز مبرد توسط اواپراتور خنک می‌شود. سپس هوای گرم محیط توسط فن یونیت داخلی از روی اواپراتور عبور می‌کند و خنک می‌شود. هوای خنک توسط فن یونیت داخلی به داخل فضای مورد نظر هدایت می‌شود. گاز مبرد گرم شده در یونیت داخلی به یونیت خارجی منتقل شده و در یونیت خارجی، این گاز توسط کندانسور خنک و متراکم می‌شود. درنهایت گاز مبرد مایع به یونیت داخلی باز می‌گردد و سیکل دوباره تکرار می‌شود.
مقایسه چیلر و کولر گازی
مقایسه این دو روش کار ساده‌ای نیست و باید از جهات مختلف به آن نگاه کرد. در ادامه سعی می‌کنیم این دو روش را از ابعاد مختلف مورد بررسی بیشتر قرار دهیم.
ظرفیت و تعداد
اولین تفاوت چیلر و کولر گازی در ظرفیت سرمایشی آنها می‌باشد. معمولاً از اسپلیت در واحدهای ساختمانی کوچک یا متوسط استفاده می‌شود. این متراژ را می‌توان حدوداً کمتر از یکصد و پنجاه متر در نظر گرفت. البته منظور این نیست که در واحدهای کوچک، تنها از یک اسپلیت استفاده می‌کنیم. حتی در واحدهای کمتر از یکصد و پنجاه متر نیز باید به ازای هر اتاق یا سالن یک کولر گازی در نظر گرفته شود تا بتوان به سطح آسایش مطلوب در همه آنها رسید. بدن انسان یک ماشین تنظیم شده است که برای حفظ تعادل تلاش می‌کند. دمای آسایش ما تعادل ظریفی بین عوامل داخلی و خارجی از جمله میزان متابولیسم، لباس، رطوبت و ترجیحات فردی است.
البته باید در نظر داشته باشید که با اینکه می‌توان از دستگاهی مانند اسپلیت، هم برای سرمایش استفاده کرد و هم برای گرمایش اما معمولاً از این دستگاه فقط برای سرمایش استفاده می‌شود و برای گرمایش باید یک سیستم جداگانه مانند رادیاتور در نظر گرفت که آب گرم آن از طریق موتورخانه یا پکیج تامین می‌شود.
اما چرا بهتر است از سیستم گرمایشی اسپلیت استفاده نشود؟ زیرا اسپلیت هم قدرت گرمایشی ضعیفی دارد و هم اینکه استفاده از برق برای گرمایش (به جای گاز شهری) در ایران صرفه اقتصادی ندارد.
به عنوان روش جایگزین می‌توانید از چیلر و یا مینی چیلر به عنوان تامین کننده آب خنک برای دستگاه‌های فن کویل استفاده کنید. از چیلر و مینی چیلر برای سرمایش ساختمان‌های مسکونی با چندین واحد کوچک تا بزرگ، سالن‌های بزرگ، اماکن اداری، تجاری، سوله صنعتی، ورزشی، آموزشی، اقامتی و… به صورت مرکزی استفاده می‌شود. بدین صورت که چیلر در فضای بیرون از ساختمان مستقر شده و به چندین فن کویل یا هواساز موجود در قسمت‌های مختلف ساختمان با لوله کشی آب سرد متصل می‌شود.
همچنین برای گرمایش نیز می‌توان آبگرم پکیج یا موتورخانه را به همین فن کویل‌ها یا هواسازها متصل نمود. فن کویل‌ها یا هواسازها نیز در تابستان با آب سرد شده توسط چیلر، درجه حرارت و رطوبت هوای ورودی به ساختمان را تنظیم کرده و هوای خنک و مطبوع را به گردش در می‌آورند. در زمستان نیز آبگرم در کویل فن کویل‌ها جاری شده و فن جاسازی شده در فن کویل‌ها با دمیدن هوا از اطراف کویل داغ، هوا را گرم و در ساختمان به گردش در می‌آورند. در مقیاس بزرگ‌تر، به جای مینی چیلر از چیلر و به جای پکیج از بویلر موتورخانه‌ای استفاده می‌شود.
دید و زیبایی تجهیزات
در ساختمان‌های امروزی حفظ زیبایی ساختمان از اهمیت زیادی برخوردار است. احتمالاً شما هم ساختمان‌های زیادی را دیده‌اید که یونیت خارجی اسپلیت بر روی نما یا بالکن خانه‌ها نصب شده‌اند که ظاهر بسیار زشتی را ایجاد می‌نماید به خصوص در ساختمان‌های پر واحد این موضوع بیشتر به چشم می‌آید.
البته در طراحی‌های جدید که فضای بزرگتری برای بالکن یا تراس وجود دارد، معمولاً فضایی را برای این موضوع قرار می‌دهند که در دید مستقیم نباشد. ممکن است بگویید که خب این یونیت‌ها را به فضای پشت بام منتقل می‌نمایید. در این حالت برای واحدهایی که فاصله زیادی با پشت بام دارند نه‌تنها لوله کشی طولانی نیاز است که این موضوع باعث افزایش هزینه می‌شود، بلکه پیدا کردن یک مسیر برای انتقال لوله‌ها بسیار دشوار است به خصوص برای ساختمان‌هایی که ساخته شده‌اند و از قبل فضای مشخصی برای اینکار تعبیه نشده است. علاوه بر این، موضوع طولانی بودن لوله کشی باعث می‌شود که راندمان کولر گازی کاهش پیدا می‌کند.
لوله‌های بلندتر باعث افزایش اصطکاک و افت فشار مبرد می‌شوند. این امر باعث می‌شود که مبرد به اندازه کافی خنک نشود و در نتیجه ظرفیت خنک کنندگی کولر گازی کاهش می‌یابد. برای جبران افت خنک کنندگی، کمپرسور کولر گازی باید سخت‌تر کار کند و در نتیجه مصرف برق افزایش می‌یابد.
در مقابل اگر شما از ترکیب چیلر و فن کویل استفاده نمایید، دیگر مشکل یونیت خارجی را ندارید و فقط باید فضای بزرگی را برای مثال در پشت بام، برای نصب و راه اندازی چیلر داشته باشید. این که از این منظر، کدام یک از این دو تجهیز برتری پیدا می‌کنند، خیلی به نوع ساختمان شما بستگی دارد. در یک ساختمان ممکن است به خاطر کمبود فضا، تمام واحدها مجبور باشند یونیت خارجی را بر روی نما نصب نمایند که در صورت زیاد بودن واحدها، این موضوع تاثیر بدی بر زیبایی نما می‌گذارد. اما در یک ساختمان دیگر ممکن است فضای مجزایی برای این کار وجود داشته باشد و شما بتوانید به راحتی آن را از دید پنهان نمایید و به همین دلیل اهمیت این موضوع در مقایسه این دو روش کاهش پیدا می‌کند.
رطوبت
هم چیلر و هم کولر گازی یا داسکت اسپلیت بر مبنای سیکل تبرید تراکمی کار می کنند و مبرد جاری در پنل دیواری اسپلیت یا آب سرد جاری در کویل‌های پنل‌های داخل ساختمان، قابلیت کاهش رطوبت هوا را دارد.
یعنی وقتی که هوای مرطوب به سطح کویل پنل دیواری اسپلیت یا سطح کویل درون فن کویل برخورد می کند رطوبت خود را به شکل قطرات آب از دست می‌دهد. این فرآیند به دلیل پدیده میعان رخ می‌دهد. میعان یک پدیده طبیعی همه جا حاضر است که جنبه‌های مختلف زندگی ما را تحت تأثیر قرار می‌دهد.
میعان فرآیندی است که از طریق آن یک گاز به مایع تبدیل می‌شود. این یک مفهوم اساسی در علم فیزیک است که نقش مهمی در الگوهای آب و هوا، چرخه آب و فرآیندهای مختلف صنعتی ایفا می‌کند. انتقال از بخار به مایع زمانی اتفاق می‌افتد که دمای گاز کاهش می‌یابد و باعث می‌شود مولکول‌های آن انرژی خود را از دست داده و قطرات مایع را تشکیل دهند.
نام دیگر میعان، چگالش است. این دو اصطلاح به یک پدیده یکسان اشاره دارند، که در آن یک ماده از فاز گازی به فاز مایع تبدیل می‌شود. میعان معمولاً زمانی رخ می‌دهد که دمای یک ماده گازی به زیر نقطه اشباع آن کاهش می‌یابد. نقطه اشباع دمای خاصی است که در آن یک ماده گازی به طور کامل اشباع شده با بخار است.
برای تنظیم دقیق رطوبت (یعنی هم افزایش و هم کاهش آن به میزان دلخواه) تنها می‌توان از مینی چیلر یا چیلر متصل به هواساز استفاده نمود. مینی چیلر و چیلر به دلیل استفاده از سیکل تبرید تراکمی، می‌توانند دمای آب را با دقت بالایی کنترل کنند. این امر به تنظیم دقیق رطوبت هوا کمک می‌کند. مینی چیلر و چیلر همچنین می‌توانند رطوبت را در فضاهای بزرگ با ظرفیت بالا تنظیم کنند.
درنهایت چیلر به همراه هواساز، امکان نصب تجهیزات تنظیم کننده رطوبت مانند رطوبت زن و رطوبت گیر را فراهم می‌کنند. این تجهیزات به شما امکان می‌دهند تا رطوبت را به میزان دلخواه و قابل کنترل تنظیم کنید.
فیلتراسیون هوا
یکی از الزامات این روزها به خصوص در شهرهای بزرگی مانند تهران، مشهد، اصفهان و شیراز، که بسیار آلوده می‌باشند، فیلتراسیون هوای ورودی به محل مسکونی، اداری یا تجاری است. چه از اسپلیت استفاده می‌نمایید و چه از ترکیب چیلر و فن کویل، هر دو دارای سیستم‌های فیلتراسیون مخصوص به خود می‌باشند اما میزان این فیلتر کردن هوا ممکن است در آنها متفاوت باشد.
در کولر گازی و به ازای هر یونیت داخلی، شما دارای یک فیلتر هوا هستید. فن کویل نیز به مانند اسپلیت دارای همین فیلتر می‌باشد. البته اگر از هواساز استفاده نمایید، می‌توانید هوای تازه ورودی را نیز از انواع فیلترها مانند فیلتر هپا نیز عبور دهید.
فیلتر هپا (High Efficiency Particulate Air) نوعی فیلتر هوا است که ذرات معلق در هوا را از بین می‌برد. این ذرات می‌توانند شامل گرد و غبار، گرده، دود و کپک باشند. فیلترهای هپا معمولاً در تصفیه کننده‌های هوا استفاده می شوند، اما می توانند در سیستم های گرمایش و تهویه نیز استفاده شوند. فیلترهای هپا از یک شبکه متراکم از الیاف ساخته شده‌اند که ذرات معلق در هوا را به دام می‌اندازند. این الیاف بسیار ریز هستند، به طوری که می‌توانند ذرات را تا اندازه 0.3 میکرون فیلتر کنند. این بدان معناست که آنها می‌توانند ذرات بسیار ریز مانند ویروس‌ها و باکتری‌ها را از بین ببرند.
فیلترهای هپا برای افراد مبتلا به آسم، آلرژی یا سایر مشکلات تنفسی مفید هستند. آنها همچنین می‌توانند برای افرادی که در مناطق با آلودگی هوا زندگی می‌کنند مفید باشند. پس همان‌طور که مشاهده می‌نمایید در صورتی که از ترکیب چیلر و هواساز استفاده نمایید، می‌توانید با استفاده از فیلترهای مختلف اقدام به فیلتراسیون بهتری نمایید. البته باید در نظر داشته باشید که امکان استفاده از هواساز در هر جایی مانند خانه‌های مسکونی ممکن نیست زیرا ابعاد آنها بزرگ است. پس باتوجه به اینکه در محل‌های مسکونی و اداری کوچک و متوسط مجبور به استفاده از فن کویل هستید، پس از این منظر تفاوتی بین کولر گازی و چیلر وجود ندارد.
مصرف انرژی و برق
چه شما از داکت اسپلیت استفاده نمایید و چه از سیستم چیلر، کمپرسور که مصرف کننده اصلی برق در این سیستم‌ها می‌باشد، وجود دارد. پس شاید خیلی تفاوتی از این منظر وجود نداشته باشد. استفاده از کمپرسورهای اینورتر دار که امروزه تقریباً همه‌گیر شده است می‌تواند مصرف برق شما را تا حد زیادی کاهش دهد.
کمپرسور اینورتر (Inverter compressor)، یک نوع کمپرسور است که از یک اینورتر برای کنترل سرعت چرخش خود استفاده می‌کند. اینورتر، یک دستگاه الکترونیکی است که می‌تواند ولتاژ و جریان ورودی را به صورت پیوسته کنترل کند. در کمپرسورهای معمولی، سرعت چرخش کمپرسور به صورت ثابت است. این بدان معناست که کمپرسور همیشه با حداکثر توان خود کار می‌کند، حتی زمانی که نیازی به سرمایش زیادی نباشد. این امر باعث می‌شود که مصرف انرژی کمپرسورهای معمولی بالا باشد.
مطلب مرتبط: مصرف برق داکت اسپلیت و راهکارهای کاهش آن
هنگامی که صحبت از سیستم تبرید یا AC می‌شود، همیشه توصیه می‌شود که یک کمپرسور اینورتر بخرید. در کمپرسورهای اینورتر، سرعت چرخش کمپرسور می‌تواند به صورت پیوسته تنظیم شود. این امر باعث می‌شود که کمپرسور فقط با توان مورد نیاز خود کار کند. به عنوان مثال، زمانی که دمای داخل یخچال یا فریزر در حد مطلوب باشد، کمپرسور با سرعت کم کار می‌کند و مصرف انرژی آن کاهش می‌یابد.
مطلب مرتبط: تفاوت کمپرسور روتاری و اینورتر
فضاهای زیاد در داخل واحد
احتمالاً شما هم واحدهای ویلایی و آپارتمانی زیادی را دیده‌اید که در داخل آن فضاهای زیادی وجود دارد که با استفاده از دیوار از هم جدا شده‌اند. حتی در بسیاری از واحدهای اداری نیز اینچنین است که از طریق این جداسازی، دپارتمان‌های مختلف از هم جدا می‌شوند.
در چنین فضاهایی اگر تصمیم به استفاده از کولر گازی یا همان اسپلیت بگیرید، مجبور خواهید بود که برای هر فضای جداگانه، اقدام به خرید اسپلیت نمایید. در اینجا فقط مشکل هزینه زیاد برای خرید اسپلیت نیست، بلکه باید در نظر داشته باشید که مجبور خواهید بود برای هر اسپلیت، یک یونیت خارجی نیز بگیرید. این یونیت‌ها نیاز به یک فضای بزرگ دارند که نصب شوند. این موضوع همان‌طور که پیش از این نیز توضیح دادیم، احتمالاً شکل زشتی را به نمای ساختمان یا حتی بالکن شما خواهد داد. همچنین با توجه به اینکه احتمالاً فاصله یونیت‌های داخلی و خارجی برای بعضی از فضاها، زیاد خواهد بود، راندمان کاری دستگاه کولر گازی نیز به میزان زیادی کاهش پیدا می‌کند.
اما در این حالت اگر از ترکیب چیلر و فن کویل استفاده نمایید، هر چقدر هم که فضاهای جداگانه داشته باشید، دچار مشکل نمی‌شوید زیرا برای هر فضا می‌توانید از یک فن کویل استفاده کنید که هم قیمت آن به نسبت کولر گازی کمتر است و هم یونیت خارجی ندارد.
ورود هوای تازه
کولر گازی از یک سیستم بسته برای گردش هوا استفاده می‌کند. در این سیستم، هوا از طریق دریچه‌های ورودی به داخل یونیت داخلی کشیده شده و پس از خنک شدن، از طریق دریچه‌های خروجی به داخل محیط بازگردانده می‌شود. کولر گازی به مبدل هوا مجهز نیست. مبدل هوا، هوای تازه را از بیرون به داخل ساختمان می‌آورد و هوای stale را از داخل ساختمان به بیرون می‌فرستد.
عدم تهویه می‌تواند باعث افزایش رطوبت، گرد و غبار، و ذرات معلق در هوای داخل ساختمان شود. این امر می‌تواند به سلامتی افراد ساکن در ساختمان آسیب برساند. عدم تهویه می‌تواند باعث ایجاد بوی نامطبوع در داخل ساختمان شود. همچنین عدم تهویه می‌تواند خطر ابتلا به بیماری‌های تنفسی مانند آسم و آلرژی را افزایش دهد.
برای تهویه مناسب ساختمان، می‌توان از سیستم تهویه جداگانه مانند فن کویل یا هواساز استفاده کرد. اگر به دنبال تهویه مناسب و ایجاد فشار مثبت در داخل ساختمان هستید، استفاده از فن کویل و چیلر به جای کولر گازی می‌تواند گزینه مناسب‌تری باشد.
