توضیحات
چیلر چیست؟
چیلر یک اصطلاح کلی برای دستگاهی است که با به گردش درآوردن آب سرد، دمای محیط اطراف خود را کنترل می‌کند. علاوه بر حفظ دمای دستگاه‌های مختلف صنعتی و ابزارآلات آزمایشگاهی در سطح ثابت، برای تهویه مطبوع ساختمان‌ها و کارخانجات نیز کاربرد دارد.
یک چیلر می‌تواند در حین گردش آب در یک دستگاه خنک کننده، آب سرد را به‌طور مداوم تامین کند. به عنوان وسیله‌ای مناسب برای خنک کردن قطعات مولد گرما و تجهیزات تهویه مطبوع مانند 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.
ریشه کلمه چیلر از Chill به معنای سرد شدن است. از چیلر برای کاهش دمای ماشین آلات و فضاهای صنعتی با حذف گرما از سیستم و انتقال آن به جای دیگر استفاده می‌شود. در نتیجۀ استفاده از چیلر، از آسیب حرارتی به تجهیزات و عدم تغییر در محصولات نهایی، جلوگیری به عمل می‌آید. همچنین چیلر یا سرد کن (به انگلیسی Chiller) دستگاهی است که آب سرد را برای دستگاه‌های خنک کننده هوا مانند هواساز و فن کویل تامین می‌کند. شاید از دید بسیاری، این عملیات یعنی تامین آب سرد کار ساده‌ای باشد اما برخلاف انتظار، عملیات پیچیده‌ای برای انجام این کار صورت می‌گیرد.
چیلر از چهار قسمت مهم تشکیل شده که عبارتند از:
- کمپرسور (Compressor): وظیفه کمپرسور این است که مبرد گازی را فشرده کرده و فشار و دمای آن را به شدت افزایش دهد و از طریق لوله به سمت کندانسور ارسال کند.
- کندانسور (Condenser): وظیفه کندانسور خنک کردن مبرد و تبدیل آن از حالت گازی به مایع است.
- شیر انبساط (Expansion Valve): شیر انبساط میزان ورود مبرد به اواپراتور و میزان سوپرهیت شدن گاز خروجی از اواپراتور را کنترل می‌کند.
- اواپراتور (Evaporator): یک مبدل حرارتی است که در آن مبرد وارد کویل شده و چون فشار پایینی دارد، با جذب حرارت اطراف، به نقطه جوش خود رسیده و تبخیر می‌گردد و بدین ترتیب از حالت مایع به حالت گاز تغییر فاز می‌دهد.
به غیر از این چهار جزء اصلی، چیلر به قطعات دیگری نیز نیاز دارد که بدون آنها قادر به فعالیت نیست. تصویر زیر نمایانگر تعدادی از این قطعات است:
چیلر 15 تن تهویه آسمان
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. چیلر 15 تن تهویه آسمان از نوع هوا خنک می‌باشد.
چیلر هوا خنک (Air-cooled chiller) 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.
چیلر 15 تن، نوعی دستگاه خنک کننده است که ظرفیت برودتی معادل 15 تن تبرید دارد. این ظرفیت برودتی، برای خنک کردن ساختمان‌های بزرگ، مراکز تجاری و صنعتی، و سایر کاربردهای مشابه مورد استفاده قرار می‌گیرد.
چیلرها از یک کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و شیر انبساط تشکیل شده‌اند. کمپرسور مبرد را فشرده می‌کند و آن را به کندانسور می‌فرستد. در کندانسور، مبرد گرما را از محیط می‌گیرد و به مایع تبدیل می‌شود. مایع مبرد سپس از طریق شیر انبساط عبور می‌کند و به اواپراتور می‌رسد. در اواپراتور، مبرد به گاز تبدیل می‌شود و گرمای محیط را می‌گیرد. چیلرهای 15 تن تهویه آسمان از کمپرسورهای اسکرال استفاده می‌کنند.
کاربرد کمپرسور اسکرال در چیلر 15 تن
کمپرسور اسکرال (Scroll compressor) از رایج‌ترین نوع کمپرسور در سیکل تبرید تراکمی است که در سیستم‌های تهویه مطبوع مورد استفاده قرار می‌گیرد. آنها هنوز هم 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.
برخلاف سایر کمپرسورها که از پیستون برای حرکت بالا و پایین استفاده می‌کنند، کمپرسور اسکرال که از یک حرکت دایره‌ای مخصوص برای کار خود بهره می‌برد و به آن کمپرسور مارپیچی نیز می‌گویند، از نوع چرخشی یا روتاری (Rotary) است.
در این نوع کمپرسور، از دو پیچک (اسکرال) به هم پیوسته برای پمپاژ، فشرده‌سازی سیالاتی مانند مایعات و گازها استفاده می‌شود که این پیچک‌ها مارپیچی ارشمیدسی یا هیبرید هستند. غالباً یکی از اسکرال‌ها ثابت بوده و فیکس شده است و دیگری به دور خود می‌گردد، در نتیجه ی این کار حباب‌های سیال بین اسکرال ها به دام می‌افتند و این عمل پمپ می‌کند و یا فشرده می‌سازد.
این امر باعث می‌شود که حجم گاز کاهش یابد زیرا محفظه‌های مبرد بین دو پیچک به تدریج به مرکز دو طومار منتقل شده و پس از آن، از طریق درگاه میانی به کندانسور تخلیه می‌شود.
یک شفت مرکزی حرکت مداری را فراهم می‌کند، اما باید از چرخش اسکرال جلوگیری شود، که این کار معمولاً با یک کوپلینگ نوع اولدهام صورت می‌پذیرد. روش دیگر برای ایجاد فشرده‌سازی، چرخش همزمان اسکرال‌ها به طور همزمان، ولی با مراکز گردش متمایز است.
با استفاده از شکاف‌های محوری بسته در نوک مارپیچی شکل‌ها، که در شیارهایی سر هر دو مارپیچ قرار می‌گیرند، از نشتی جلوگیری می‌شود. این شکاف‌های محوری بسته که به کاهش اصطکاک نیز کمک می‌کنند، در صورت فرسودگی قابل تعویض هستند.
یکی از دلایل استفاده از کمپرسور اسکرال در چیلرهای 15 تن، صدای کم آن نسبت به کمپرسورهای اسکرو است. کمپرسورهای اسکرال از دو مارپیچ حلزونی تشکیل شده‌اند که با یکدیگر می‌چرخند و باعث فشرده شدن گاز مبرد می‌شوند. این نوع کمپرسور دارای صدای کمتری نسبت به کمپرسورهای اسکرو است که از دو صفحه متحرک تشکیل شده‌اند که با یکدیگر می‌چرخند و باعث فشرده شدن گاز مبرد می‌شوند.
صدای کم کمپرسور اسکرال به دلیل وجود یک سیستم تعادل دینامیکی در آن است. این سیستم باعث می‌شود که لرزش کمپرسور به حداقل برسد و در نتیجه صدای آن نیز کاهش یابد. به همین دلیل می‌توان به راحتی چیلرهای همراه با کمپرسور اسکرال را در جایی مانند بالکن نصب نمود، بدون اینکه صدای آن شما را آزار دهد.
کمپرسور اسکرال برند کوپلند
تهویه آسمان در طراحی چیلرهای 15 تن خود از کمپرسور اسکرال برند کوپلند (Copeland) استفاده می‌نماید. کمپرسور اسکرال کوپلند یکی از انواع کمپرسورهای اسکرال است که توسط شرکت کوپلند تولید می‌شود. این کمپرسورها در ظرفیت‌های مختلف از 1.5 تا 60 اسب بخار تولید می‌شوند و برای کاربردهای مختلفی مانند تهویه مطبوع تجاری و مسکونی، سیستم‌های چیلر و سردخانه‌ها استفاده می‌شوند.
کمپرسورهای اسکرال کوپلند دارای مزایایی نظیر راندمان بالا، مصرف انرژی کم، صدای کم و طول عمر بالا می‌باشند. ویژگی‌های بارز این محصول کمپانی کوپلند عبارتند از، استفاده از مواد با کیفیت در ساخت کمپرسور، طراحی مناسب کمپرسور و درنهایت استفاده از سیستم تعادل دینامیکی.
کمپرسورهای اسکرال کوپلند در سراسر جهان به دلیل کیفیت و عملکرد بالای خود شناخته شده هستند. این کمپرسورها گزینه مناسبی برای کاربردهای مختلف هستند و می‌توانند به بهبود عملکرد سیستم‌های تهویه مطبوع و سرمایشی کمک کنند.
در اینجا برخی از مدل‌های کمپرسور اسکرال کوپلند آورده شده است:
- سری ZR: این سری از کمپرسورها برای کاربردهای تجاری و مسکونی سبک طراحی شده‌اند.
- سری ZP: این سری از کمپرسورها برای کاربردهای تجاری و مسکونی سنگین طراحی شده‌اند.
- سری ZPT: این سری از کمپرسورها برای کاربردهای تجاری و صنعتی طراحی شده‌اند.
جدول مشخصات انواع کمپرسورهای اسکرال کوپلند مدل ZR
تهویه آسمان در چیلرهای نوع میدل (Middle) که از ظرفیت 15 تن شروع شده و تا 30 تن ادامه پیدا می‌کند، از کمپرسورهای اسکرال برند کوپلند مدل‌های ZR94، ZR125، ZR144 و ZR190 بهره برده است.
کمپرسورهای سری ZR کوپلند و سازگاری با انواع مبردها
کمپرسورهای کوپلند با گازهای مبرد R-22، R-407C و R-134a سازگار هستند. این گازهای مبرد برای کاربردهای مختلف تهویه مطبوع و سرمایشی استفاده می‌شوند.
مبرد R22 که با نام‌های فریون R22 و فریون HCFC-22 نیز شناخته می‌شود، یک گاز بی‌رنگ، غیرقابل اشتعال و تقریباً بی‌بو است که در دسته گازهای گلخانه‌ای قرار می‌گیرد و در کپسول‌های با رنگ سبز روشن به بازار عرضه می‌شود. این گاز از آن دسته گازهایی است که با انواع روغن‌های معدنی همچون روغن سفید و آلکیل بنزن و روغن پلی استر، سازگاری دارد و همچنین به دلیل سازگاری با انواع کمپرسورهای تهویه مطبوع، در بسیاری از مصارف مسکونی، اداری، تجاری و صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. کمپرسورهای کوپلند مدل‌های ZR، ZPT و ZP با گاز مبرد R-22 سازگار هستند.
گاز فریون R407C یکی از انواع پرکاربرد گازهایی است که در سیستم‌هایی که مبتنی بر سیکل تبرید هستند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. در گذشته استفاده از گاز R22 بسیار رایج بوده است اما امروزه بیشتر از گاز مبرد R407C به جای این R22 استفاده می‌شود. گاز R-407C مخلوطی از هیدروفلوئوروکربن‌ها است که به عنوان مبرد استفاده می‌شود. این ترکیب زئوتروپیک (به این معنی که مواد تشکیل دهنده آن در دماهای مختلف می‌جوشند) از دی فلورومتان (R-32)، پنتا فلوئورواتان (R-125) و تترا فلوئورواتان (R-134a) تشکیل شده است. دی فلورومتان برای تامین ظرفیت گرمایی عمل می‌کند، پنتا فلوئورواتان، اشتعال‌پذیری را کاهش می‌دهد و تترا فلوئورواتان فشار را کاهش می‌دهد. سیلندرهای R-407C به رنگ نارنجی سوخته در بازار عرضه می‌شوند. کمپرسورهای کوپلند مدل‌های ZR، ZPT و ZP با گاز مبرد R-407C سازگار هستند.
گاز مبرد R134a به عنوان تترافلورواتان (CF3CH2F) از خانواده مبرد HFC شناخته می‌شود و در اصل برای جایگزینی R12 در سیستم‌های AC خودرو ساخته شد. با کشف اثر مخرب مبردهای CFC و HCFC بر لایه ازن، خانواده مبرد HFC امروزه به‌طور گسترده‌ای به عنوان جایگزین آنها استفاده می‌شوند. این مبرد همان‌طور که گفته شد در حال حاضر به عنوان جایگزینی برای مبرد R-12 CFC در قسمت کمپرسورهای گریز از مرکز، روتاری، اسکرول و کمپرسورهای رفت و برگشتی استفاده می‌شود. برای جابجایی معمولی ایمن است زیرا غیر سمی، غیر قابل اشتعال و غیر خورنده است. این مبرد هنگامی که در معرض محیط قرار می‌گیرد به شکل گاز وجود دارد زیرا دمای جوش آن 26.1- درجه سانتی‌گراد است. کمپرسورهای کوپلند مدل‌های ZR، ZPT و ZP با گاز مبرد R-134a سازگار هستند.
برای سیستم‌های تهویه مطبوع جدید، استفاده از گازهای مبرد سازگار با محیط زیست مانند R-407C یا R-134a توصیه می‌شود. این گازهای مبرد دارای راندمان مشابه R-22 هستند، اما گازهای گلخانه‌ای کمتری تولید می‌کنند. برای سیستم‌های تهویه مطبوع قدیمی که از گاز مبرد R-22 استفاده می‌کنند، ممکن است امکان تعویض گاز مبرد وجود نداشته باشد. در این صورت، می‌توان از سیستم‌های بازیابی و شارژ گاز مبرد برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای استفاده کرد.
کندانسور چیلر 15 تن
کندانسور چیلر 15 تن، دارای دو کویل از نوع فین – تیوب (FIN-TUBE) است. فین تیوب نوعی افزایش دهنده سطح حرارتی انواع کویل است. کویل فین دار به عنوان یکی از مهمترین اجزای تشکیل دهنده سیستم‌های برودتی و گرمایشی شناخته می‌شود. کویل‌ها در انواع تجهیزات تهویه مطبوع مانند فن کویل، چیلر، مینی چیلر، داکت اسپلیت و… استفاده می‌شوند.
فین‌ها به شکل پره‌هایی به کویل‌ها متصل شده و با افزایش سطح مقطع آنها، باعث تسریع در فرآیند انتقال حرارت می‌شوند. برای اینکه کویل بتواند در بهینه‌ترین شکل ممکن عمل نماید، نحوه پیوند و اتصال بین فین‌ها و لوله‌ها (fin/tube bond) بسیار مهم است. فین‌ها به عنوان سطح ثانویه (secondary surface) و لوله‌ها به عنوان سطح اولیه شناخته می‌شوند. اما همان‌طور که در ابتدای مقاله نیز گفتیم این سطح ثانویه، مسئول دو برابر میزان انتقال حرارت، نسبت به سطح اولیه است.
کویل نوع فین-تیوب یک نوع انتقال حرارت است که در سیستم‌های خنک‌کننده مانند کندانسورها استفاده می‌شود. در این سیستم، فین‌ها به عنوان سطح گسترده حرارتی بر روی لوله‌های کویل قرار می‌گیرند. این کویل‌ها در چیلرها برای انتقال حرارت از گازهای گرم که از کمپرسور خارج می‌شوند به محیط اطراف (هوا یا آب) استفاده می‌شوند.
استفاده از کویل نوع فین-تیوب در کندانسورهای چیلرها معمولاً باعث افزایش کارایی حرارتی و افزایش سطح تبادل حرارت می‌شود. این سیستم‌ها به دلیل ساختار فین-تیوب و انتقال حرارت بهینه‌ای که ایجاد می‌کنند، در صنعت تهویه و تبرید به کار می‌روند.
همچنین کندانسور چیلر 15 تن تهویه آسمان دارای دو عدد فن می‌باشد که وظیفه آن انتقال حرارت از گاز مبرد به محیط اطراف و تبدیل آن به مایع است.
اواپراتور چیلر 15 تن
اواپراتور (Evaporator) یک مبدل حرارتی است که برای انتقال گرما از یک سیال به سیال دیگر استفاده می‌شود. در این نوع مبدل، سیال گرم (معمولاً آب یا مبرد) در داخل لوله‌ها جریان می‌یابد و سیال سرد (معمولاً هوا یا آب) در اطراف لوله‌ها جریان می‌یابد.
در چیلر 15 تن تهویه آسمان از اواپراتور شل اند تیوب (Shell-Tube) استفاده می‌شود. در چیلر، اواپراتور شل اند تیوب وظیفه خنک کردن آب را بر عهده دارد. آب سرد شده در اواپراتور به فن کویل‌ها منتقل می‌شود و باعث خنک شدن هوا می‌شود. اواپراتور شل اند تیوب چیلر معمولاً از لوله‌های مسی و پوسته فولادی ساخته می‌شود.
سیال گرم (مبرد) در داخل لوله‌ها جریان می‌یابد و آب سرد در اطراف لوله‌ها جریان می‌یابد. در اواپراتور شل اند تیوب چیلر، معمولاً از پشت‌بندها برای یکنواخت کردن جریان آب سرد استفاده می‌شود. همچنین، ممکن است از عایق حرارتی برای کاهش اتلاف انرژی استفاده شود.
مزایای استفاده از اواپراتور شل اند تیوب در چیلر عبارتند از راندمان بالای انتقال حرارت، ساختار ساده، هزینه کم و تعمیر و نگهداری آسان. اواپراتور شل اند تیوب نسبت به سایر انواع اواپراتور، راندمان بالاتری دارد. اما سطح تماس بین سیال گرم و سرد در این نوع اواپراتور کمتر است. همچنین، احتمال نشتی در این نوع اواپراتور بیشتر است.
در مقابل، اواپراتور صفحه‌ای (Plate Evaporator) سطح تماس بیشتری بین سیال گرم و سرد دارد. اما راندمان انتقال حرارت در این نوع اواپراتور کمتر است. همچنین، تعمیر و نگهداری اواپراتور صفحه‌ای دشوارتر است.
در چیلرهای خانگی و تجاری، معمولاً از اواپراتور شل اند تیوب استفاده می‌شود. این نوع اواپراتور به دلیل راندمان بالا، ساختار ساده و هزینه کم، گزینه مناسبی برای این کاربردها است.
شیر انبساط چیلر 15 تن تهویه آسمان
شیر انبساط، یکی از اجزای اصلی سیستم‌های تبرید است که وظیفه کنترل جریان مبرد به اواپراتور را بر عهده دارد. شیر انبساط از نوع ترموستاتیک/الکتریکی، یک نوع شیر انبساط است که از دو مکانیسم مختلف برای کنترل جریان مبرد استفاده می‌کند.
مکانیسم ترموستاتیک
مکانیسم ترموستاتیک، بر اساس اختلاف دما بین دمای مبرد در خروجی اواپراتور و دمای تنظیم شده توسط ترموستات کار می‌کند. در صورتی که دمای مبرد در خروجی اواپراتور از دمای تنظیم شده بیشتر شود، ترموستات شیر انبساط را باز می‌کند تا جریان مبرد افزایش یابد. در صورتی که دمای مبرد در خروجی اواپراتور از دمای تنظیم شده کمتر شود، ترموستات شیر انبساط را می‌بندد تا جریان مبرد کاهش یابد.
مکانیسم الکتریکی
مکانیسم الکتریکی، بر اساس سیگنال‌های الکتریکی کنترل کننده مدار چیلر کار می‌کند. در صورتی که کنترل کننده مدار چیلر، سیگنال افزایش جریان مبرد را ارسال کند، شیر انبساط باز می‌شود. در صورتی که کنترل کننده مدار چیلر، سیگنال کاهش جریان مبرد را ارسال کند، شیر انبساط بسته می‌شود.
هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.