چیلر یک دستگاه مکانیکی است که برای خنک کردن آب استفاده می‌شود. آب خنک شده سپس برای خنک کردن هوا در یک ساختمان یا سایر محیط‌ها استفاده می‌شود. چیلرها در انواع مختلف موجود هستند، اما همه آن‌ها از یک اصل اساسی استفاده می‌کنند: آن‌ها از یک مبرد برای انتقال گرما از یک محیط به محیط دیگر استفاده می‌کنند. چیلرها می‌توانند هوا خنک یا آب خنک باشند. چیلرهای هوا خنک از هوا برای خنک کردن کندانسور خود استفاده می‌کنند. چیلرهای آب خنک از آب برای خنک کردن کندانسور خود استفاده می‌کنند. موضوع این مقاله در رابطه با تفاوت بین چیلر آب خنک و هوا خنک می‌باشد. در ادامه با تهویه آسمان همراه باشید تا به بررسی بیشتر این موضوع پرداخته و شما را با تمام زوایای آشکار و پنهان این دو نوع چیلر آشنا نماییم.
فهرست مطالب
بررسی عملکرد چیلر هوا خنک
چیلر هوا خنک (Air-cooled chiller) (مانند چیلر دستگاه تزریق پلاستیک) دستگاهی است که آب را با استفاده از هوا، خنک می‌کند. آب خنک شده سپس می‌تواند برای خنک کردن هوا، خنک کردن تجهیزات یا مصارف دیگر استفاده شود. چیلرهای هوا خنک رایج‌ترین نوع چیلر هستند زیرا نصب و نگهداری آن‌ها نسبت به سایر انواع چیلرها آسان‌تر است. این دستگاه‌ها بخشی از سیستم‌های تهویه مطبوع یا خنک‌کننده‌های صنعتی به شمار می‌روند و در مکان‌هایی مانند ساختمان‌ها، کارخانه‌ها، مراکز داده و محیط‌های صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
عملکرد چیلر هوا خنک را می توان با اندازه‌گیری و نظارت بر چندین پارامتر بررسی کرد. این پارامترها عبارتند از:
- دمای آب ورودی: دمای آبی که وارد چیلر می‌شود.
- دمای آب خروجی: دمای آبی که از چیلر خارج می‌شود.
- فشار مبرد: فشار مبرد در اواپراتور و کندانسور.
- جریان مبرد: جریان مبرد در اواپراتور و کندانسور.
- جریان هوا: جریان هوا از طریق کندانسور.
اگر یکی از این پارامترها خارج از محدوده مجاز باشد، ممکن است عملکرد چیلر مختل شود. در این صورت، چیلر باید توسط یک تکنسین واجد شرایط سرویس شود.
بررسی عملکرد چیلر آب خنک
چیلر آب خنک (به انگلیسی Water Cooled Chiller) با تولید آب سرد، سرمایش مورد نیاز تجهیزاتی مانند فن‌کویل‌ها و هواسازها را تأمین می‌کند. در واقع در این نوع از چیلرها با استفاده از آب سرد اقدام به خنک نمودن مایع می‌شود و این برخلاف روش استفاده شده در چیلر هوا خنک است که از هوا برای انجام این کار بهره برده می‌شود.
در چرخه تبرید تراکمی، گاز مبرد به شکل بخار داغ یا Superheat، با دمایی پایین وارد کمپرسور می‌شود. کمپرسور نیز آن را متراکم کرده و فشار و دمای مبرد را بالا می‌برد. در مرحله بعد بخار داغ که اکنون دمای بالایی دارد از کمپرسور خارج شده و وارد کندانسور می‌شود. در کندانسور فرایند چگالش انجام می‌شود و به کمک آب خنک ورودی از برج خنک کننده، گرمای ماده مبرد جذب می‌شود. در نتیجه این عملیات، گاز مبرد تبدیل به مایعی با دمای بالا خواهد شد. در ادامه و توسط شیر انبساط، افت فشار زیادی در جریان مبرد ایجاد می‌گردد که ضمن کاهش دمای آن، باعث تبخیر مقداری از مایع مبرد نیز می‌شود. جریان سرد مبرد بلافاصله پس از خروج از شیر انبساط وارد اواپراتور شده و با ادامه جذب گرما، به شکل بخار داغِ دما پایین از اواپراتور خارج و مجدداً به کمپرسور باز می‌گردد تا از این طریق فرایندهای ترمودینامیکی سیکل تبرید در چیلر تکمیل شده و آب سرد مورد نیاز تولید گردد.
مقایسه کارایی و کاربرد چیلرهای هوا خنک و آب خنک
هر دو نوع چیلر مزایا و معایب خود را دارند و مناسب برای کاربردهای مختلف در سیستم‌های تهویه مطبوع هستند. در زیر، مواردی که در مقایسه این دو نوع چیلر مورد بررسی قرار می‌گیرد را معرفی می‌کنیم:
- مصرف آب: چیلرهای آب خنک برای تخلیه گرما به آب نیاز دارند. این مصرف آب می‌تواند در مواردی با محدودیت‌های آبی منطقه مشکل ساز باشد. از طرف دیگر، چیلرهای هوا خنک نیاز به آب ندارند.
- بررسی قیمت: در ظرفیت یکسان برودتی، معمولاً چیلرهای هوا خنک نسبت به چیلرهای آب خنک قیمت بالاتری دارند. دلیل این موضوع نوع کندانسور چیلرهای هوا خنک و بزرگ‌تر بودن کمپرسور آن‌ها است.
- هزینه نصب، نگهداری و تعمیرات: نصب و تعمیرات چیلرهای هوا خنک معمولاً ساده‌تر و ارزان‌تر هستند. چیلرهای آب خنک برای کار نیاز به برج خنک‌کننده و سیستم لوله‌کشی و پمپاژ مخصوص آن دارد. مجموع این سیستم و وجود آب در گردش بین برج خنک‌کننده و کندانسور چیلر آب خنک باعث می‌شود تا نگهداری چیلر آب خنک زمان و هزینه بیشتری را طلب کند.
- طول عمر چیلر: به طور معمول اگر تمامی استانداردها و اصول نگهداری چیلر به درستی انجام شوند، طول عمر چیلرهای آب خنک بیشتر از چیلرهای هوا خنک می‌باشد.
- راندمان و ضریب عملکرد چیلر: به خاطر دمای کندانس و سابکول پایین در چیلر آب خنک و ورود مبرد با دمای پایین‌تر به اواپراتور، ظرفیت جذب گرما از سیال واسط توسط مبرد بیشتر است. این امر تولید برودت را در اواپراتور چیلر آب خنک بیشتر از چیلر هوا خنک میسر می‌کند. به همین خاطر در چیلر تراکمی مجهز به کمپرسور با توان مشخص تولید سرما در چیلر آب خنک بیشتر از چیلر هوا خنک می‌باشد در نتیجه ضریب عملکرد چیلر آب خنک نیز از چیلر هوا خنک بیشتر است.
- کاربردها: اگر ساختمانی که می‌خواهیم برای آن چیلر انتخاب نماییم، واقع در اقلیم مرطوب نباشد، و در دسترسی به منابع آب محدودیتی نداشته باشد، و همچنین صدای حاصل از کارکرد دستگاه یکی از پارامترها برای انتخاب نوع چیلر در نظر گرفته شود، چیلر آب خنک می‌تواند عملکرد مناسبی را ارائه دهد. در مقابل تعمیر و نگهداری چیلرهای هوا خنک به دلیل عدم نیاز به تجهیزاتی مانند برج خنک کننده، پمپ‌های برج خنک کننده و همچنین مسیر لوله کشی بین این تجهیزات، راحت‌تر از چیلرهای آب خنک است. چیلرهای هواخنک قابلیت بکارگیری در همه اقلیم‌ها با آب و هوای مختلف از مرطوب و شرجی گرفته تا آب و هوای خشک و بیابانی را دارند.
- نصب و راه اندازی: چیلرهواخنک معمولاً نیازمند فضای باز است، زیرا نیاز دارد که گرما را از خود خارج و در فضای باز تخلیه کند. اگر هوای گرم در اطراف چیلر باقی بماند، عملکرد آن تحت تاثیر قرار می‌گیرد. در مقابل، چیلر آب خنک در موتورخانه نصب شده و نیازی به فضای باز و تهویه ندارد، زیرا گرمای آب کندانسور در برج خنک کننده تخلیه می‌شود. اندازه کندانسور چیلر هوا خنک بزرگ‌تر است، زیرا پره‌های آلومینیومی و فن‌ها برای جریان هوا به سطح انتقال حرارت بزرگتری نیاز دارند. در حالی که کندانسور چیلر آب خنک می‌تواند همان وظیفه انتقال حرارت را با اندازه بسیار کوچک‌تر مدیریت کند. برای نصب یک چیلر هوا خنک، فقط لازم است که لوله کشی چیلر صورت گیرد اما درخصوص چیلر آب خنک باید دو مرحله دیگر یعنی نصب برج خنک کننده و اتصال کندانسور چیلر به برج خنک کننده نیز انجام پذیرد.
جمع‌بندی
ساختار چیلر هوا خنک و آب خنک بسیار مشابه یکدیگر هستند. هر دو از قطعات اصلی کمپرسور، اواپراتور، کندانسور و شیر انبساط تشکیل می‌شوند. مهمترین تفاوت چیلر هوا خنک و آب خنک این است که کندانسور یا با استفاده از آب خنک می‌شود و یا با هوا. اگر کندانسور با آب خنک شود به آن چیلر تراکمی آب خنک گفته می‌شود که برای این کار به برج خنک کننده و پمپ نیاز دارد. اگر کندانسور با استفاده از فن دمنده هوا خنک شود به آن چیلر تراکمی هوا خنک گفته می‌شود که دیگر به برج خنک کننده نیاز ندارد.
