چیلر تراکمی چیست؟ انواع، عملکرد، مزایا و معایب

در مکان‌هایی مانند کارخانه‌ها، انبارها، مراکز درمانی، ساختمان‌های تجاری و فضاهای اداری، گرمای ناخواسته به طور مداوم تولید می‌شود. این گرمای اضافی می‌تواند بر آسایش افراد و کارایی تجهیزات تاثیر منفی بگذارد. برای حل این مشکل، از دستگاه‌های خنک‌کننده‌ای به نام چیلر استفاده می‌شود.

در این مقاله، به بررسی جامع و دقیق چیلر تراکمی، از جمله عملکرد، مزایا، کاربردها، ویژگی‌ها، انواع، مصرف انرژی و قیمت آن می‌پردازیم. هدف ما ارائه اطلاعاتی کامل و کاربردی به شما در زمینه این دستگاه مهم در سیستم‌های تهویه مطبوع و صنعتی است. چیلر تراکمی، سیستمی خنک کننده است که بر پایه سرد کردن آب و پمپاژ آن به واحدهای داخل ساختمان یا ماشین‌آلات صنعتی عمل می‌کند. این فرآیند به منظور خنک‌سازی هوا در ساختمان (توسط فن کویل یا هواساز) یا جذب حرارت اضافی سیالات و ماشین‌آلات صنعتی (معمولاً توسط مبدل) انجام می‌شود.

چیلر چیست؟

همان‌طور که پیش از این و در مقاله‌ای جداگانه در رابطه با چیلر چیست؟ صحبت نمودیم، چیلر دستگاهی است که از طریق سیکل تبرید، گرما را از طریق مایع مبرد دفع می‌کند. در واقع، چیلر یک مبدل حرارتی است که آب سرد را برای کویل هواساز یا فن کویل فراهم می‌کند و جزئی از سیستم تهویه مطبوع مرکزی محسوب می‌شود.

چیلرها به طور گسترده در خنک کردن ساختمان‌ها، کارخانه‌ها و کارگاه‌های صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند و از تجهیزات ضروری این اماکن به شمار می‌روند. دو مدل اصلی از انواع چیلرها عبارتند از چیلر تراکمی و چیلر جذبی.

در چیلر تراکمی، از کمپرسور برای فشرده سازی گاز مبرد و افزایش دمای آن استفاده می‌شود. گرمای گاز مبرد در کندانسور به سیال دیگری مانند آب یا هوا منتقل و باعث خنک شدن آن می‌شود. سپس گاز مبرد خنک شده در اواپراتور تبخیر شده و گرمای محیط را جذب می‌کند. در چیلر جذبی، از فرآیند جذب و دفع گرما برای خنک کردن آب استفاده می‌شود. چیلرهای جذبی معمولاً از انرژی حرارتی مانند بخار آب یا شعله مستقیم برای تامین انرژی خود استفاده می‌کنند.

بیشتر بدانید: چیلر جذبی شعله مستقیم

چیلر تراکمی چیست؟

چیلر تراکمی (به انگلیسی Vapor Compression Chiller) دستگاهی است که با خنک‌سازی آب یا سیال واسط دیگر، سرمای مورد نیاز برای تهویه مطبوع ساختمان‌ها و فرآیندهای صنعتی را فراهم می‌کند. این دستگاه، قلب تپنده سیستم‌های خنک‌کنندگی محسوب می‌شود و نقش اساسی در ایجاد آسایش و ارتقای راندمان در مکان‌های مختلف ایفا می‌کند.

چیلر تراکمی بر پایه سیکل تبرید تراکمی عمل می‌کند. در این سیکل، گاز مبرد توسط کمپرسور فشرده می‌شود و گرمای آن افزایش می‌یابد. سپس، این گاز گرم در کندانسور خنک شده و گرمای خود را به سیال دیگری مانند آب یا هوا منتقل می‌کند. در ادامه، گاز مبرد خنک شده از طریق دریچه انبساط عبور کرده و فشار و دمای آن به شدت کاهش می‌یابد. در نهایت، گاز مبرد کم‌فشار و سرد در اواپراتور تبخیر شده و گرمای محیط یا سیال صنعتی را جذب می‌کند و به چرخه باز می‌گردد.

چیلر تراکمی بخار، که به اختصار چیلر تراکمی نامیده می‌شود، بر اساس سیکل تبرید تراکمی بخار (کارنو) عمل می‌کند. این سیکل ترمودینامیکی از طریق گردش سیال مبرد (مانند R22، R407C، R134a، R410A، R404A و …) به عنوان واسطه، گرما را از محیط هدف (آب یا هوا) جذب کرده و در محیط دیگری دفع می‌کند.

مینی چیلر تراکمی

مینی چیلر یک دستگاه سرمایشی است که برای تولید آب سرد استفاده می شود. این دستگاه معمولاً برای تهویه مطبوع ساختمان های مسکونی، تجاری و صنعتی کوچک استفاده می شود. مینی چیلرها بر اساس سیکل تبرید تراکمی کار می کنند. در این سیکل، یک ماده مبرد (معمولاً فریون) در یک مدار بسته جریان می یابد. این ماده مبرد در بخش کمپرسور گرم می شود و سپس در بخش کندانسور خنک می شود. در بخش اواپراتور، ماده مبرد دوباره گرم می شود و این چرخه ادامه می یابد.

مینی چیلرها دارای مزایای زیادی نسبت به سایر سیستم های سرمایشی هستند. این مزایا عبارتند از راندمان بالا، استقلال هر واحد و نصب آسان. مینی چیلرها دارای انواع مختلفی هستند که هر کدام دارای ظرفیت و ویژگی های خاص خود هستند. ظرفیت مینی چیلرها معمولاً بین ۵ تا ۱۰ تن تبرید است.

مینی چیلرها در دسته چیلرهای تراکمی قرار می گیرند. چیلرهای تراکمی از کمپرسور برای فشرده سازی ماده مبرد استفاده می کنند. این ماده مبرد در بخش کندانسور خنک می شود و سپس در بخش اواپراتور دوباره گرم می شود. کندانسور مینی چیلرها به شکل هوا خنک طراحی و تولید می شود. این بدان معناست که برای خنک کردن کندانسور از هوا استفاده می شود. کندانسور هوا خنک دارای مزایایی نسبت به کندانسور آب خنک است.

سفری در قلب چیلر تراکمی: درک فرآیند خنک‌سازی

چیلر تراکمی، قلب تپنده سیستم‌های خنک‌کنندگی، با فرایندی شگفت‌انگیز، سرمایش را به ارمغان می‌آورد. در این متن، به سفری در دل این دستگاه می‌پردازیم و گام به گام، عملکرد آن را درک می‌کنیم.

سیال مبرد، به شکل بخار داغ (Super Heat) وارد کمپرسور می‌شود. در این مرحله، کمپرسور مانند یک پمپ قدرتمند عمل می‌کند و فشار بخار مبرد را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد. این افزایش فشار، با گرم شدن بیشتر بخار مبرد همراه است.

بخار داغ مبرد، مسیر خود را به سمت کندانسور ادامه می‌دهد. در این بخش، معجزه خنک‌کنندگی رخ می‌دهد. کندانسور با تبادل حرارت با سیال دیگری (معمولاً آب یا هوا)، گرمای بخار مبرد را جذب می‌کند و آن را به طور قابل توجهی خنک می‌کند. در این فرآیند، بخار مبرد نه تنها خنک می‌شود، بلکه بخشی از آن به مایع تبدیل می‌شود.

مایع مبرد حاصل از چگالش، سفری کوتاه را به سمت شیر انبساط آغاز می‌کند. در این مرحله، فشار مایع به طور ناگهانی کاهش می‌یابد. این افت فشار، به مقداری از مایع مبرد اجازه می‌دهد تا دوباره تبخیر شود و دمای آن به طور قابل توجهی پایین‌تر بیاید.

مایع خنک شده و بخشی از بخار مبرد، وارد اواپراتور می‌شوند. در این بخش، جادوی خنک‌سازی به اوج خود می‌رسد. اختلاف دمای ایجاد شده بین جریان مبرد سرد و محیط هدف (آب یا هوا) در اواپراتور، باعث جذب گرما از محیط می‌شود. در این فرآیند، تمام مایع مبرد باقی‌مانده تبخیر شده و به بخار داغ تبدیل می‌شود.

بخار داغ مبرد، خروجی اواپراتور است و سفری دوباره را به سمت کمپرسور آغاز می‌کند. این چرخه به طور مداوم تکرار می‌شود و چیلر تراکمی با خستگی‌ناپذیری، خنک‌سازی را به ارمغان می‌آورد.

نقش کلیدی اجزا:

• کمپرسور: قلب تپنده چیلر، با افزایش فشار بخار مبرد، گرما را به وجود می‌آورد.
• کندانسور: خنک‌کننده توانمند، گرمای بخار مبرد را جذب و آن را به مایع تبدیل می‌کند.
• شیر انبساط: با افت فشار ناگهانی، دمای مبرد را به طور قابل توجهی پایین می‌آورد.
• اواپراتور: جادوی خنک‌سازی در این بخش رخ می‌دهد، جایی که مبرد سرد گرما را از محیط جذب می‌کند.

انواع چیلر تراکمی

انواع چیلر تراکمی بر اساس نوع کندانسور

چیلرهای تراکمی در دسته سیستم‌های خنک‌کننده پرکاربرد قرار می‌گیرند و در مکان‌های مختلفی همچون ساختمان‌های مسکونی، تجاری، اداری و صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. یکی از مهم‌ترین فاکتورها در انتخاب چیلر تراکمی مناسب، شناخت انواع مختلف آن بر اساس نوع کندانسور است. چیلر تراکمی بر اساس نوع کندانسور به دو دسته چیلر تراکمی آب خنک یا چیلر آبی و چیلر تراکمی هوا خنک یا چیلر هوایی تقسیم می‌شود.

انواع چیلر تراکمی بر اساس نوع کمپرسور

چیلر تراکمی، دستگاهی کارآمد برای خنک‌سازی فضاهای مختلف است که قلب تپنده آن، کمپرسور نام دارد. انتخاب کمپرسور مناسب، نقشی کلیدی در عملکرد و کارایی چیلر تراکمی ایفا می‌کند. در این متن، به بررسی انواع کمپرسورهای مورد استفاده در چیلر تراکمی و کاربرد آنها می‌پردازیم.

انواع کمپرسور:

1. روتاری (Rotary): کمپرسور روتاری که به کمپرسور دورانی یا کمپرسور پیچ دوار نیز معروف است، نوعی کمپرسور است که از یک روتور برای فشرده سازی گاز استفاده می‌کند. روتور در داخل محفظه ای قرار دارد که دارای دو یا چند اتاق است. گاز از طریق یک دریچه به داخل محفظه مکیده می شود. سپس روتور شروع به چرخش می کند. با چرخش روتور، گاز از اتاقی به اتاق دیگر منتقل می شود. در هر اتاق، گاز فشرده می شود. درنهایت گاز فشرده شده از طریق یک دریچه تخلیه از کمپرسور خارج می شود.
   • کاربرد: چیلرهای با ظرفیت پایین و مینی چیلرها
   • نحوه عملکرد: شبیه به کمپرسورهای پیستونی، با حرکت دورانی پیستون
   • مزایا: عملکرد روان، صدای کم، ابعاد کوچک
   • معایب: ظرفیت محدود، حساسیت به ضربه
2. اسکرال (Scroll): کمپرسور اسکرال از رایج‌ترین نوع کمپرسورها در سیکل تبرید تراکمی است که در سیستم‌های تهویه مطبوع مورد استفاده قرار می‌گیرد. آنها در صنعت تبرید بسیار محبوب هستند و در حدود ده سال گذشته، کمپرسورهای اسکرال به آیتم اصلی در صنعت هوای فشرده تبدیل شده است صنعتی که تحت تسلط کمپرسورهای پیستونی و اسکرو قرار داشت. قیمت چیلر تراکمی اسکرال به عوامل مختلفی مانند ظرفیت، برند، نوع کندانسور (هوا خنک یا آب خنک) و آپشن‌های اضافی بستگی دارد. به طور کلی، چیلرهای تراکمی اسکرال قیمت مناسب‌تری نسبت به چیلرهای اسکرو با ظرفیت مشابه دارند.
   • کاربرد: چیلرهای با ظرفیت پایین و تهویه مطبوع
   • نحوه عملکرد: افزایش فشار گاز مبرد توسط دو مارپیچ حلزونی
   • مزایا: عملکرد روان، صدای کم، راندمان بالا، عمر طولانی
   • معایب: قیمت بالاتر، پیچیدگی بیشتر
3. پیستونی (Reciprocating): در یک کمپرسور سیلندر پیستونی، مبرد به صورت گاز از طریق سوپاپ مکش وارد سیلندر می‌شود. سپس، پیستون در داخل سیلندر به سمت بالا حرکت کرده و حجم سیلندر را کاهش می‌دهد. در نتیجه، فشار گاز مبرد افزایش می‌یابد. گاز مبرد با فشار بالا از طریق سوپاپ رانش از سیلندر خارج می‌شود. اساس کار کمپرسور سیلندر پیستونی، متراکم کردن مبرد در اثر حرکت پیستون در داخل سیلندر است.
   • کاربرد: چیلرهای با ظرفیت متوسط و تهویه مطبوع و برودت صنعتی
   • نحوه عملکرد: افزایش فشار گاز مبرد توسط حرکت رفت و برگشتی پیستون
   • مزایا: سادگی ساخت، قیمت مناسب، قابلیت تعمیر آسان
   • معایب: صدای زیاد، لرزش، راندمان پایین
4. اسکرو (Screw): کمپرسور اسکرو دارای دو روتور مارپیچ نر و ماده است که درون یکدیگر دوران کرده و باعث فشردن گاز می‌شوند. معمولاً یکی از روتورها به موتور اصلی جهت چرخش متصل است و روتور دوم به وسیله آن دوران می‌کند. با چرخش روتورها حجم موجود در شیارهای آن کاهش یافته و باعث فشرده شدن مبرد می‌گردد. قیمت چیلر تراکمی اسکرو به عوامل مختلفی مانند ظرفیت، برند، نوع کندانسور (هوا خنک یا آب خنک) و آپشن‌های اضافی بستگی دارد. به طور کلی، چیلر تراکمی اسکرو قیمت بالاتری نسبت به چیلر تراکمی اسکرال با ظرفیت مشابه دارد.
   • کاربرد: چیلرهای با ظرفیت بالا و تهویه مطبوع و برودت صنعتی
   • نحوه عملکرد: افزایش فشار گاز مبرد توسط دو مارپیچ دوار نر و ماده
   • مزایا: ظرفیت بالا، راندمان بالا، عمر طولانی
   • معایب: قیمت بالا، پیچیدگی بیشتر، صدای زیاد
5. سانتریفیوژ (Centrifugal):
   • کاربرد: چیلرهای با ظرفیت بسیار بالا و تهویه مطبوع و برودت صنعتی
   • نحوه عملکرد: افزایش فشار گاز مبرد توسط افزایش سرعت آن
   • مزایا: ظرفیت بسیار بالا، راندمان بالا، ابعاد کوچک
   • معایب: قیمت بالا، پیچیدگی بیشتر، حساسیت به گرد و غبار

انتخاب کمپرسور مناسب برای چیلر تراکمی، نقشی اساسی در عملکرد و کارایی آن دارد. با شناخت انواع کمپرسورها و در نظر گرفتن عوامل مختلف، می‌توان انتخابی آگاهانه و مناسب برای نیازهای خنک‌کنندگی خود انجام داد. انتخاب کمپرسور مناسب برای چیلر تراکمی به عوامل مختلفی مانند ظرفیت برودتی مورد نیاز، شرایط اقلیمی، نوع مبرد مصرفی، کاربری پروژه و بودجه بستگی دارد.

مزایا و ویژگی‌های چیلرهای تراکمی: قلب تپنده سرمایش

چیلرهای تراکمی، به عنوان قلب تپنده سیستم‌های تهویه مطبوع و برودت، با مزایا و ویژگی‌های منحصر به فردی، طیف وسیعی از نیازهای سرمایشی را پاسخ می‌دهند. در ادامه، به بررسی مزایا و ویژگی‌های این دستگاه‌ها می‌پردازیم:

1. تنوع ظرفیت:

چیلرهای تراکمی در تناژهای برودتی از کمترین توان تا هزاران تن تبرید قابل ساخت هستند. این تنوع، آنها را برای پروژه‌های مختلف از مسکونی تا تجاری، اداری و صنعتی در مقیاس‌های کوچک و بزرگ مناسب می‌کند.

2. قیمت مقرون به صرفه:

چیلرهای تراکمی در مقایسه با چیلرهای جذبی و سایر دستگاه‌های سرمایشی مبتنی بر سیکل تبرید تراکمی، قیمت پایین‌تری دارند. این امر، آنها را به گزینه مقرون به صرفه‌ای برای سرمایش تبدیل می‌کند.

3. نصب آسان و کم‌هزینه:

نصب چیلرهای تراکمی در مقایسه با سایر دستگاه‌های مدرن برودتی ساده‌تر و کم‌هزینه‌تر است. این امر، به صرفه‌جویی در زمان و هزینه‌های راه‌اندازی پروژه کمک می‌کند.

4. راندمان بالا در هر شرایط آب و هوایی:

چیلرهای تراکمی با انتخاب و طراحی مناسب، توانایی کار با راندمان بالا را در هر نوع شرایط آب و هوایی دارند. این امر، آنها را برای استفاده در مناطق مختلف جغرافیایی مناسب می‌کند.

5. تنوع در ساخت:

چیلرهای تراکمی در دو نوع واحدی (برای تناژهای کم) و مرکزی (برای سرمایش کل مجموعه) قابل ساخت هستند. این تنوع، امکان انتخاب سیستم مناسب را با توجه به نیاز پروژه فراهم می‌کند.

6. امکان سرمایشی و گرمایشی:

چیلرهای تراکمی امکان سرمایشی و گرمایشی را دارند. با این حال، به دلیل صرفه‌جویی در مصرف انرژی و استفاده از گاز ارزان قیمت برای گرمایش در ایران، استفاده از پکیج زمینی یا دیگ آبگرم موتورخانه به همراه فن کویل برای گرمایش بهتر است.

7. کنترل دقیق و هوشمند:

چیلرهای تراکمی مجهز به کنترلرهای هوشمند هستند که امکان کنترل دقیق، خودکار و همه جانبه سیستم سرمایشی را فراهم می‌کنند. این امر، به کاهش مصرف انرژی و افزایش کارایی سیستم کمک می‌کند.

8. تولید دمای بسیار پایین:

چیلرهای تراکمی می‌توانند دمای بسیار پایین تا ده‌ها درجه زیر صفر را برای کاربرد در برخی از پروژه‌های صنعتی تولید کنند.

چیلرهای تراکمی چگونه به دماهای فوق‌العاده پایین دست می‌یابند؟

1. استفاده از مبردهای خاص: چیلرهای صنعتی از مبردهای مخصوص با نقطه جوش پایین مانند نیتروژن مایع، اتیلن گلیکول و پروپان استفاده می‌کنند که امکان دستیابی به دماهای بسیار پایین را فراهم می‌کنند.
2. سیستم‌های چند مرحله‌ای: برخی از چیلرهای تراکمی از سیستم‌های چند مرحله‌ای با کمپرسورهای متعدد استفاده می‌کنند که به طور پیوسته دما را کاهش می‌دهند تا به سطوح فوق‌العاده پایین برسند.
3. عایق‌بندی پیشرفته: برای حفظ دمای پایین در طول فرآیند خنک‌سازی، از عایق‌بندی‌های ضخیم و باکیفیت در لوله‌ها و مخازن چیلرهای صنعتی استفاده می‌شود.

9. نصب در فاصله دور:

چیلرهای تراکمی امکان نصب در فاصله دور نسبت به مصرف کننده نهایی را به دلیل استفاده از لوله کشی‌های ساده آب بین چیلر و مصرف کننده دارند. این امر، برخلاف سیستم‌های سرمایشی با لوله کشی مسی، افت راندمان و افزایش مصرف انرژی را به دنبال ندارد.

چرا چیلرهای تراکمی در مسافت‌های دور کارآمدتر هستند؟

1. لوله کشی‌های آب به دلیل اصطکاک کمتر، افت فشار کمتری نسبت به لوله‌های مسی ایجاد می‌کنند. این امر به جریان روان‌تر آب سرد و راندمان بالاتر سیستم در مسافت‌های دور منجر می‌شود.
2. لوله‌های آب به دلیل عایق‌بندی ذاتی، افت دمای کمتری نسبت به لوله‌های مسی دارند. این امر به حفظ دمای مطلوب آب سرد در طول مسیر و کاهش مصرف انرژی برای خنک‌سازی فضا کمک می‌کند.
3. لوله‌های آب ارزان‌تر از لوله‌های مسی هستند و نیاز به عایق‌بندی اضافی نیز ندارند. این امر هزینه‌های نصب و راه‌اندازی سیستم را در مسافت‌های دور به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد.

قابلیت نصب در مسافت‌های دور بدون افت راندمان، چیلرهای تراکمی را به گزینه ایده‌آلی برای پروژه‌های بزرگ و کاربردهای صنعتی تبدیل می‌کند.

10. نگهداری آسان:

نگهداری و سرویس دوره‌ای چیلرهای تراکمی، به خصوص نوع هوا خنک، کم‌هزینه و آسان است. این امر، به کاهش هزینه‌های نگهداری و تعمیرات در طول عمر دستگاه کمک می‌کند.

11. بهینه‌سازی مصرف انرژی:

با استفاده از تکنولوژی‌ها و سیستم‌های هوشمند مانند کمپرسورهای ظرفیت متغیر اسکرو یا ترکیب کمپرسورهای اسکرال کم‌مصرف، می‌توان مصرف انرژی چیلرهای تراکمی را به حداقل رساند.

دو روش اصلی برای بهینه‌سازی مصرف انرژی در چیلرهای تراکمی وجود دارد:

1. استفاده از کمپرسورهای ظرفیت متغیر اسکرو:

کمپرسورهای ظرفیت متغیر اسکرو با تنظیم سرعت و ظرفیت خود بر اساس نیاز سیستم، مصرف انرژی را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهند.
این نوع کمپرسورها در شرایط بار کم به طور اتوماتیک سرعت خود را کاهش می‌دهند و مصرف انرژی را به حداقل می‌رسانند.
در شرایط بار زیاد نیز، کمپرسورهای ظرفیت متغیر اسکرو به طور پیوسته با نیاز سیستم تطبیق می‌یابند و از مصرف انرژی غیرضروری جلوگیری می‌کنند.

2. ترکیب کمپرسورهای اسکرال کم‌مصرف:

ترکیب چند کمپرسور اسکرال کم‌مصرف به جای یک کمپرسور بزرگ، می‌تواند مصرف انرژی را به طور قابل توجهی کاهش دهد.
این روش مزایای متعددی دارد، از جمله:

• افزایش راندمان: کمپرسورهای اسکرال راندمان بالایی دارند و مصرف انرژی آنها کمتر است.
• ابلیت اطمینان بیشتر: استفاده از چند کمپرسور به جای یک کمپرسور بزرگ، قابلیت اطمینان سیستم را افزایش می‌دهد و احتمال خرابی را کاهش می‌دهد.
• نترل دقیق‌تر: با استفاده از چند کمپرسور، می‌توان کنترل دقیق‌تر دمای سیستم را انجام داد و مصرف انرژی را به طور بهینه‌تر مدیریت کرد.

12. تطبیق دقیق ظرفیت:

چیلرهای تراکمی امکان تطبیق دقیق مقدار توان برودتی را با اندازه نیاز مصرف کننده دارند. این امر، به صرفه‌جویی در مصرف انرژی و افزایش آسایش مصرف کننده کمک می‌کند.

13. محبوبیت جهانی:

چیلرهای تراکمی به دلیل داشتن مزایا و برتری‌های فراوان نسبت به هر نوع دستگاه برودتی دیگر، پرکاربردترین دستگاه برودتی در جهان می‌باشند. اما برای اثبات این ادعا، آمار و ارقام چه می‌گویند؟

بر اساس گزارش Mordor Intelligence، در سال 2023، سهم بازار چیلرهای تراکمی در حدود 65 درصد از کل بازار سیستم‌های تهویه مطبوع و برودت را به خود اختصاص داده است. این رقم نشان‌دهنده برتری قاطع این نوع چیلرها نسبت به سایر رقبای خود مانند چیلرهای جذبی و سیستم‌های تبخیر فشاری است.

پیش‌بینی می‌شود بازار چیلرهای تراکمی با نرخ رشد سالانه 4.5 درصد در بازه زمانی 2023 تا 2028 روبرو باشد. این رشد به دلیل عوامل متعددی از جمله افزایش تقاضا برای تهویه مطبوع در مناطق گرمسیری، افزایش سرمایه‌گذاری در بخش‌های مختلف مانند ساختمان‌های مسکونی، تجاری و صنعتی، و همچنین پیشرفت‌های تکنولوژیکی در زمینه راندمان و کارایی چیلرها رخ خواهد داد.

منطقه آسیا و اقیانوسیه با سهم 35 درصدی، بزرگترین بازار چیلرهای تراکمی در جهان محسوب می‌شود. پس از آن، منطقه آمریکای شمالی با سهم 28 درصدی و منطقه اروپا با سهم 22 درصدی در رده‌های بعدی قرار دارند.

اواپراتور 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.

در چیلر نیز اواپراتور بخش اصلی سیستم تبرید محسوب می‌شود. اواپراتورهای آبی در چیلر نوع آبی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این وسیله، اواپراتور آب را خنک کرده و سپس این آب بعد از واردشدن به فن کویل یا هواساز، باعث خنک‌سازی هوا می‌شود. امروزه چیلر موارد استفاده‌ی فراوانی در منازل و اماکن صنعتی پیدا کرده است.

به‌طور کلی، ساختار چیلرها در دو نوع تراکمی یا جذبی است و چون وظیفه‌ی چیلر خنک نمودن سیالات است که غالباً این سیال محلول آب با ضدیخ یا افزودنی‌ها دیگر می باشد؛ این عملیات خنک‌سازی آب درون اواپراتور انجام می‌شود. اواپراتور مورد استفاده در چیلرهای تراکمی از نوع آبی بوده و معمولاً از دو مدل پوسته و لوله یا صفحه‌ای مورد استفاده است.

نحوه‌ی عملکرد اواپراتور چیلر به این صورت می‌باشد که مبرد پس از متراکم‌شدن درون کمپرسور به سمت کندانسور هدایت می‌شود که در این مرحله حرارت مبرد کاهش یافته و از حالت بخار به مایع تبدیل می‌شود. پس از تبدیل به مایع از کندانسور خارج شده و به سمت اواپراتور هدایت می‌شود و قبل از ورود به اواپراتور، ابتدا از شیر انبساط عبور می‌کند تا فشار آن کاهش یابد. پس از افت فشار شدید به درون اواپراتور منتقل شده و در این حالت مبرد تحت دمای لوله‌ها قرار گرفته و آماده‌ تبخیرشدن می‌گردد؛ که با دریافت گرمای نهان تبخیر خود از محیط از مایع به بخار تبدیل می‌شود.

عملکرد اواپراتور از این نظر اهمیت یافته که اگر به‌صورت عادی عمل نکند می‌تواند موجب یخ‌زدگی لوله‌های داکت اسپلیت شود که اگر چنین اتفاقی بیافتد احتمال برهم‌خوردن سیکل و یا کندشدن آن وجود دارد و در این صورت، چیلر بد عمل خواهد کرد.

اواپراتور پوسته و لوله

نامگذاری اواپراتور پوسته و لوله (شل اند تیوب) به درستی انجام شده است و به طور دقیق اجزای اصلی آن را توصیف می‌کند. این نوع اواپراتور از دو بخش اصلی تشکیل شده است:پوسته و لوله‌ها. پوسته یک محفظه فلزی است که لوله‌ها را در داخل خود جای می‌دهد. پوسته معمولاً از جنس فولاد، مس یا آلومینیوم ساخته می‌شود. لوله‌ها مسیری هستند که مبرد در داخل آنها جریان می‌یابد. لوله‌ها نیز معمولاً از جنس مس یا آلومینیوم ساخته می‌شوند. علاوه بر پوسته و لوله، اجزای دیگری نیز در اواپراتور پوسته و لوله وجود دارند، از جمله تیوب شیت، بافل و سایر اتصالات.

اواپراتور صفحه‌ای

اواپراتورهای صفحه‌ای از تعدادی صفحات فلزی نازک تشکیل شده‌اند که به صورت موازی در کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند. صفحات به طور یک در میان حاوی مبرد و آب هستند. دو ورودی و دو خروجی برای ورود و خروج سیالات در نظر گرفته شده است.

جریان سیالات در صفحات مجاور هم، تبادل حرارتی بسیار کارآمدی را بین مبرد و آب ایجاد می‌کند. این امر باعث می‌شود که اواپراتورهای صفحه‌ای در مقایسه با اواپراتورهای پوسته و لوله، در فضایی بسیار کوچکتر، انتقال حرارت بسیار بالاتری داشته باشند.

بیشتر بدانید: تفاوت اواپراتور پوسته لوله و صفحه ای در چیلر چیست؟

نقش برج خنک کننده در چیلر تراکمی

برج خنک کننده یا کولینگ تاور (Cooling tower) دستگاهی است که انرژی گرمایی را از آب گرفته و به محیط منتقل می‌کند. این کار از طریق فرآیند سرمایش تبخیری انجام می‌شود. در فرآیند سرمایش تبخیری، آب گرم با هوای خنک محیطی در تماس قرار می‌گیرد. آب گرم بخشی از گرمای خود را به هوا منتقل کرده و تبخیر می‌شود. این تبخیر باعث می‌شود که دمای آب کاهش یابد. برج‌های خنک کننده در صنایع مختلفی کاربرد دارند. از جمله کاربردهای آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. تولید آب خنک مورد نیاز برای چیلرها
2. خنک کردن آب مورد نیاز برای نیروگاه‌های تولید برق
3. خنک کردن آب مورد نیاز برای صنایع پتروشیمی
4. خنک کردن آب مورد نیاز برای صنایع تولید مواد غذایی

در صنعت تهویه مطبوع از برج خنک کننده یا کولینگ تاور برای تأمین آب خنک کاری لازم در چیلر آب خنک (چیلرهای تراکمی آبی) و چیلر جذبی استفاده می‌شود. در چیلر آب خنک، کندانسور وظیفه انتقال گرمای مبرد به محیط را بر عهده دارد. این گرما باید به طریقی از کندانسور خارج شود تا کندانسور بتواند دوباره وظیفه خود را انجام دهد. یکی از روش‌های خنک کردن کندانسور، استفاده از کولینگ تاور است.

جمع‌بندی

چیلر تراکمی دستگاهی کارآمد و قدرتمند برای خنک‌کنندگی فضاهای مختلف است. با توجه به مزایا و تنوع مدل‌های موجود، چیلر تراکمی می‌تواند انتخابی ایده‌آل برای نیازهای خنک‌کنندگی شما باشد. بطور کلی ساختار و نوع سیکل تبرید در چیلر تراکمی ویژگی‌هایی را برای این نوع چیلر به وجود آورده که گستره استفاده از آن جهت کاربری‌های متنوع مانند تهویه مطبوع تابستانی و کاربری صنعتی را افزایش داده است.

در پایان باید گفت برای انتخاب بهترین چیلر برای نیاز شما باید شرایط آب و هوایی محیط، هزینه نگهداری، میزان آب و مسائلی از این دست را مورد توجه قرار دهید؛ مشاورین تهویه آسمان آماده‌اند به شما کمک کنند تا بهترین انتخاب را با توجه به شرایط و نیاز خود داشته باشید. مشاوره در زمینه بررسی بهترین قیمت چیلر با توجه به ویژگی‌ها و مزایای آن، یکی از خدمات رایگان ما به شما خواهد بود. ما منتظر تماس شما هستیم.