چیلر تراکمی آبخنک
چیلر تراکمی آب خنک نوعی سیستم تبرید است که با استفاده از سیکل تراکم بخار میتواند آب نسبتاً سرد با دمای خروجی ۷ درجه سانتیگراد را تولید نماید. این نوع چیلرها از پرکاربردترین و در عین حال کارآمدترین سیستمهای تهویه مطبوع مرکزی برای پروژههای بزرگ هستند. در این سیستمهای سرمایشی گرمای جذب شده از ساختمان به جای دفع مستقیم به هوا، وارد یک مدار آب ثانویه میشود تا در نهایت از طریق برج خنک کننده دفع گردد.
هر دستگاه چیلر تراکمی آب خنک از چهار بخش اصلی کمپرسور، کندانسور، شیر انبساط و اواپراتور تشکیل شده است. این نوع چیلرها به دلیل راندمان انرژی فوقالعاده عالی، طول عمر قابل توجه، ظرفیت خنکسازی بسیار بالا و سطح صدای کم در محیط بیرونی مورد توجه قرار میگیرند. برای مشاوره خرید چیلر تراکمی آب خنک میتوانید از خدمات فنی در فروشگاه اینترنتی پیکاتک استفاده کنید. این مقاله یک راهنمای کامل برای بررسی فنی و نکات خرید این نوع چیلرها است.
نحوه کار چیلر تراکمی آب خنک
چیلرهای تراکمی آب خنک سیستمهای سرمایشی مبتنی بر سیکل تبرید از طریق گردش آب هستند. در واقع این سیستمها قرار است تا جریان آب داخل ساختمان را سرد نمایند و در عین حال حرارت دریافت شده را از طریق یک جریان آب ثانویه در هوای آزاد دفع کنند. هر دستگاه چیلر تراکمی آب خنک دو مدار اصلی دارد.
مدار مبرد که درون چیلر قرار گرفته و مدار آب کندانسور که بین چیلر و برج خنک کننده در جریان است. این دو آب هرگز با یکدیگر مخلوط نمیشوند و فقط گرما را از طریق جداره فلزی مبدل کندانسور بین یکدیگر مبادله میکنند. نحوه کار چیلر آب خنک را میتوان در ۵ مرحله خلاصه کرد:
مرحله اول: تأمین سرمایش ساختمان
در این مرحله آب گرم برگشتی از فنکویلها و هواسازهای ساختمان وارد اواپراتور میشود تا از روی کویلهای حاوی مبرد مایع و بسیار سرد عبور کند. مبرد از طریق تبادل حرارتی، گرمای آب را جذب کرده و تبخیر میشود. در نتیجه آب خنک شده از خروجی اواپراتور به سمت ساختمان فرستاده خواهد شد.
مرحله دوم: افزایش فشار در کمپرسور
در این مرحله گاز مبرد نسبتا گرم و کم فشار که از سمت اواپراتور خارج شده است به آرامی وارد کمپرسور خواهد شد. اما کمپرسور با صرف نیروی مکانیکی این گاز را متراکم کرده و فشار آن را افزایش میدهد. خروجی کمپرسور یک گاز داغ با دمای فراتر از ۶۰ درجه سانتیگراد است که کاملاً پرفشار وارد مرحله بعدی میشود.
مرحله سوم: انتقال گرما در کندانسور
در این مرحله گاز داغ مبرد وارد کندانسور شده و همزمان در مجاورت آب خنک شده از سمت کولینگ تاور (Colling Tower) قرار میگیرد. کولینگ تاور یا همان برج خنک کننده یک سیکل آب ثانویه را در اختیار دارد که از طریق مبدل حرارتی گرمای گاز داغ کندانسور را دریافت میکند. حالا آب برج خنک کننده داغ و سیال مبرد کاملاً خنک شده است.
مرحله چهارم: دفع نهایی گرما در کولینگ تاور
آب گرم شده در خروجی کندانسور به سمت برج خنک کننده هدایت میشود تا از طریق نازلها روی سطح پکینگ پاشیده شود. همزمان یک فن قوی هوا را از اطراف برج میکشد تا بخشی از جریان آب را تبخیر نماید. این فرایند در نهایت باعث خنک شدن دمای آب باقیمانده خواهد شد. لذا آب خنک شده با مقدار آب جایگزین مخلوط شده و مجدداً به چرخه باز میگردد.
مرحله پنجم: کاهش فشار در شیر انبساط
در آخرین مرحله مایع مبرد گرم که از کندانسور خارج شده است، باید از شیر انبساط عبور کند. در این شیر افت فشار ناگهانی رخ میدهد که باعث میشود تا دمای مبرد به شدت کاهش پیدا کند. لذا مبرد مجدداً به حالت مایع سرد درآمده و آمادگی جذب گرما در اواپراتور را دارد.
اجزای اصلی چیلر تراکمی آب خنک
هر دستگاه چیلر تراکمی آب خنک از 5 جزء اصلی تشکیل شده که در کنار هم سیکل تبرید با ظرفیت بالا را تولید میکنند. در واقع راز کارایی بالای این چیلرها در کندانسور و برج خنک کننده آن نهفته است. لذا برای درک بهتر عملکرد این سیستم سرمایشی لازم است تا با جزئیات فنی اجزاء اصلی آن آشنا شوید:
اواپراتور
در چیلر تراکمی آب خنک اواپراتور نقش مبدل حرارتی سمت مصرف کننده را ایفا میکند. وظیفه اصلی این بخش جداسازی مدار مبرد از مدار آب ساختمان و انتقال سرما است. مبدلهای پوسته و لوله متداولترین نوع برای طراحی اواپراتور این چیلرها هستند. در این سیستم مبرد درون پوسته قرار گرفته و اطراف آن را لولههای آب ساختمان احاطه کردهاند.
کمپرسور
کمپرسور اصلیترین بخش فنی چیلر تراکمی آب خنک است که وظیفه دارد تا گاز مبرد کمفشار از سمت اواپراتور را مکش کرده و پس از متراکم سازی تا حد یک گاز داغ و پرفشار برای دفع گرما به سمت کندانسور پمپاژ نماید. کار کمپرسور در واقع با غلبه بر اختلاف فشار بین اواپراتور و کندانسور تعریف میشود.
از انواع کمپرسورهای اسکرال (Scroll)، اسکرو (Screw) و سانتریفیوژی (Centrifugal) برای طراحی چیلرهای تراکمی آب خنک استفاده میکنند. انتخاب نوع کمپرسور، تعداد و ظرفیت آن به ابعاد پروژه سرمایشی بستگی دارد. تا جاییکه برای چیلرهای کوچک از کمپرسورهای اسکرال و برای چیلرهای بزرگ از مدلهای اسکرو یا سانتریفیوژی استفاده میکنند.
کندانسور
کندانسور در این چیلرها از نوع پوسته و لوله طراحی شده و وظیفه دارد که گرما را از مدار مبرد دفع نماید. این بخش از دو ردیف لوله مستقل تشکیل شده و به نوعی مبدل حرارتی میان مبرد و آب برج خنک کننده است. بازدهی کندانسور کاملاً تحت تأثیر مقدار دمای اشباع مبرد و دمای آب خروجی آن به سمت برج خنک کننده بستگی دارد. اما در کل راندمان عملکرد کندانسورهای آب خنک خیلی بهتر از کندانسورهای هوا خنک است. زیرا ضریب انتقال حرارت آب بسیار بالا بوده و عملاً کندانسور با دمای مرطوب محیط کار میکند.
برج خنک کننده
در سیستم چیلرهای تراکمی آب خنک، برج خنک کننده یا همان کولینگ تاور (Cooling Tower) وظیفه دفع نهایی گرمای ساختمان به محیط آزاد بیرون را بر عهده دارد. اما به عنوان بخش اصلی دستگاه نیست و باید جداگانه نصب شود. این بخش معمولاً در پشتبام و یا فضاهای باز نصب شده و آب گرم برگشتی از کندانسور چیلر را خنک میکند.
شیر انبساط
شیر انبساط بخشی از سیکل تبرید است که در مرز بین فشار بالای کندانسور و فشار پایین اواپراتور قرار دارد. این شیر نقش حیاتی در تنظیم جریان مبرد و کنترل دقیق ظرفیت سرمایش چیلر ایفا میکند. در حال حاضر برای طراحی اکثر چیلرهای مدرن آب خنک از شیرهای انبساط الکترونیکی استفاده میشود. این شیرها با استفاده از یک موتور پلهای دقیق و یک کنترلر PID عمل کرده و میتوانند براساس دادههای دمای مبرد خروجی اواپراتور، مقدار دبی و فشار خروجی خود را تنظیم نمایند.
مزایای نصب و راهاندازی چیلر تراکمی آب خنک
چیلرهای تراکمی آب خنک کارایی بینظیر، دوام مثال زدنی و عملکردی پایدار در هر نوع اقلیم و شرایط آبوهوایی دارند. این سیستمها میتوانند با تکیه بر مکانیزم سرمایش تبخیری در برج خنک کننده برای روزهای بسیار گرم تابستان بدون افت ظرفیت کار کرده و راندمان بالا با قابلیت تولید سرمایش زیاد و عملکرد کمصدا داشته باشند. مزایای نصب چیلر تراکمی آب خنک قابل توجه است، مواردی مانند:
- راندمان انرژی برتر با ۴۰ درصد مصرف برق کمتر از چیلرهای هوا خنک
- طول عمر و دوام بالا به دلیل نصب کمپرسور و اجزای اصلی در موتورخانه
- قابلیت طراحی در ظرفیتهای بسیار بالا مناسب برجها و حتی شهرکها
- تولید سطح صدای بسیار پایین در فضای آزاد
- عملکرد کاملاً پایدار در هوای گرم
- ایمنی و قابلیت اطمینان بالا در مقایسه با چیلرهای هوا خنک
محدودیتهای استفاده از چیلر تراکمی آب خنک
با وجود راندمان بسیار بالا، استفاده از چیلرهای تراکمی آب خنک با محدودیتها و چالشهای قابل توجهی همراه است که باعث میشود تا برای هر نوع پروژهای مناسب نباشد. مصرف مداوم و قابل توجه آب در برج خنک کننده این چیلرها چالش بزرگ برای استفاده در مناطق با اقلیم گرم و خشک است. معایب و محدودیتهای چیلر تراکمی آب خنک نیز قابل توجه است، مواردی مانند:
- مصرف آب قابل توجه در برج خنک کننده
- هزینه سرمایهگذاری اولیه بسیار بالا برای خرید و نصب تجهیزات
- نیاز به فضای مستقل و سرپوشیده برای استقرار موتورخانه
- طراحی پیچیده و تعمیرات و نگهداری دشوار
- مستعد رشد باکتریها، جلبکها و عوامل بیماریزا و آلرژیک
- مستعد رسوبگذاری و خوردگی در لولههای کندانسور
- خطر یخزدگی در زمستان
پارامترهای فنی انتخاب چیلر تراکمی آب خنک
انتخاب یک چیلر آب خنک نیازمند بررسی دقیق پارامترهای فنی و شرایط پروژه است. قاعدتاً زمانیکه به فکر خرید چیلر تراکمی آب خنک هستید، باید رویکرد سیستمی داشته باشید و این سرمایش بزرگ را از تمام جنبههای فنی و مهندسی ارزیابی کنید. در ادامه تمام پارامترهای فنی مورد نیاز برای بررسی قابلیتها و نصب چیلرهای تراکمی آب خنک را بررسی میکنیم.
ظرفیت سرمایشی چیلر (Cooling Capacity)
ارزیابی ظرفیت سرمایش اولین و مهمترین نقطه شروع فرایند انتخاب و خرید چیلر تراکمی آب خنک است. هر گونه خطا در تعیین و ارزیابی این پارامتر میتواند کل سیستم را برای همیشه ناکارآمد کرده و عملاً استفاده بهینه در پروژه مورد نظر نداشته باشد. ظرفیت سرمایش به معنای توانایی چیلر در برداشت گرما از آب در مدار ساختمان است که با واحدهای تن تبرید (TR) و یا کیلو وات (KW) اندازهگیری میشود. هر تن تبرید نیز معادل 3.5 کیلو وات است. این ظرفیت اسمی هر دستگاه چیلر را براساس متغیرهایی مانند دمای آب خروجی اواپراتور، اختلاف دمای آب در اواپراتور، دبی آب و اختلاف دما در کندانسور محاسبه میکنند.
بررسی دقیق مقدار ظرفیت سرمایش مورد نیاز مرحله استراتژیک خرید چیلر تراکمی آب خنک است. به عنوان مثال حتی افزودن بیدلیل ۲۰ یا ۳۰ درصد به ظرفیت محاسباتی برای احتیاط باعث میشود تا چیلر همواره در بار جزئی خیلی کم و با راندمان ضعیف کار کند. اگرچه محاسبه ظرفیت سرمایشی مورد نیاز پروژه امر کاملاً مهندسی است، اما ذکر چند نکته مفید است:
- ابتدا باید بار سرمایشی ساختمان را محاسبه کنید. این محاسبه باید کاملاً دقیق باشد و میتوانید از نرمافزارهای مخصوص این کار مانند HAP استفاده نمایید.
- شرایط طراحی پروژه مانند دمای آب و دمای منطقه را مشخص کنید.
- ظرفیت اسمی درج شده روی محصول معیار نهایی نیست، بلکه به ظرفیت و توان واقعی نیاز دارید.
- از پارامترهای IPLV و NPLV با توجه به نکات مهندسی برای محاسبهی بار جزئی چیلر استفاده کنید.
ضریب عملکرد COP و IPLV
ضریب عملکرد COP از جمله معیارهای اصلی برای سنجش بازدهی انرژی چیلر تراکمی آب خنک است. ارزیابی این ضریب تأثیر مستقیم بر هزینههای جاری و حتی کل عمر دستگاه در آینده میگذارد. پارامتر COP نسبت ظرفیت سرمایشی چیلر به توان الکتریکی ورودی آن است که مقدار آن را خیلی ساده از حاصل تقسیم توان سرمایشی بر توان برق به کیلو وات (KW) محاسبه میکنند.
اهمیت این ضریب برای بررسی عملکرد چیلر در بار جزئی است. زیرا چیلرها به ندرت با تمام ظرفیت خود کار میکنند و عملاً بیش از ۹۵ درصد ساعات سال در بار جزئی زیر ۶۰ درصد ظرفیت اسمی فعال هستند. بنابراین پارامتر IPLV را برای بررسی راندمان در بار جزئی تعریف کردهاند. IPLV بررسی میانگین وزنی COP در 4 بار مختلف ۲۵، ۵۰، ۷۵ و 100 درصد است. حالا شما وظیفه دارید که با توجه به جداول مهندسی مقدار COP چیلر در هر کدام از نقاط کاری IPLV را بررسی کرده و با مقدار سرمایش مورد نیاز پروژه در بار جزئی مقایسه کنید.
نوع و تکنولوژی کمپرسور چیلر
سومین پارامتر فنی بسیار مهم هنگام انتخاب چیلرهای تراکمی آب خنک بررسی نوع، تعداد و تکنولوژی عملکرد کمپرسورهای آن است. زیرا انتخاب نوع کمپرسور و حتی روش راهاندازی و کنترل آن تأثیر مستقیم بر راندمان، طول عمر، هزینههای نگهداری، مقدار صدا و محدوده ظرفیت چیلر تراکمی آب خنک دارد. برای طراحی این چیلرها از 3 نوع کمپرسور استفاده میکنند:
کمپرسور اسکرال (Scroll)
کمپرسور ایدهآل برای طراحی چیلرهای کوچک در حد ۵ الی ۱۰۰ تن تبرید است. ساختار فنی این کمپرسور مبتنی بر تراکم از طریق چرخش یک مارپیچ حلزونی است که گاز مبرد را به تدریج به سمت مرکز رانده و متراکم میکند. کمپرسورهای اسکرال طراحی ساده با عملکرد آرام و کمصدا دارند و ارزانترین مدل هستند. اگر قصد خرید چیلر تراکمی آب خنک برای پروژههای کوچک و متوسط ساختمانهای مسکونی و یا دفاتر اداری دارید، بهتر است که محصولی با این نوع کمپرسور را تهیه کنید.
کمپرسور اسکرو (Screw)
کمپرسور همهکاره و پرطرفدار برای طراحی انواع چیلر تراکمی است. ساختار فنی این نوع کمپرسور از دو روتور مارپیچ نر و ماده در یک محفظه کاملاً بسته تشکیل شده است. گاز مبرد در حفرههای بین دندههای این مارپیچها محبوس شده و با کاهش حجم متراکم میشود. کمپرسورهای اسکرو برای تنظیم پیوسته ظرفیت چیلر تراکمی مناسبت هستند و راندمان خوب در هر شرایط بار کامل و یا بار جزئی دارند. اگر برای سرمایش پروژههای متوسط تا بزرگ تجاری و صنعتی مانند هتلها، بیمارستانها و یا مجتمعهای تجاری اقدام میکنید، تهیه یک چیلر تراکمی با کمپرسور اسکرو بهترین انتخاب است.
کمپرسور سانتریفیوژی (Centrifugal)
این کمپرسورها گزینه نهایی برای ساخت چیلرهای بزرگ تراکمی مناسب صنایع سنگین هستند. ساختار این نوع کمپرسور بر پایه یک پروانه است که با سرعت بسیار بالایی میچرخد و گاز مبرد را پس از شتابدهی متراکم میکند. کمپرسورهای سانتریفیوژی در مقایسه با دیگر مدلها راندمان بهتری دارند و برای طراحی چیلرها با ظرفیت قابل توجه حتی فراتر از 4000 تن تبرید مناسب هستند. برای راهاندازی سرمایش در پروژههای عظیم تجاری مانند بیمارستانهای بزرگ، صنایع پتروشیمی، فرودگاهها و… چارهای جز تهیه چیلر با این نوع کمپرسور ندارید.
مقایسه انواع کمپرسور در چیلرهای تراکمی آب خنک
هر چیلر تراکمی آب خنک میتواند یک یا دو مدار تبرید کاملاً مجزا داشته باشد و برای هر مدار آن از یک سیستم کمپرسور، کندانسور و شیر انبساط مستقل استفاده شود. اما نکته کلیدی تهیه چیلری است که از کمپرسور کاملاً ایدهآل شرایط پروژه استفاده میکند. ملاحظات فنی و مهندسی برای ارزیابی نوع کمپرسور بسیار فراتر از حوصله این مقاله است. اما برای درک فنی بهتر اطلاعات جدول زیر چشمانداز خوبی به شما میدهد:
ویژگی | کمپرسور اسکرال | کمپرسور اسکرو | کمپرسور سانتریفیوژ |
محدوده ظرفیت | ۵ الی ۱۰۰ تن | ۱۰۰ الی ۴۵۰ تن | 400 الی 4000+ تن |
COP نامی | 4.5 الی 5.5 | 5.5 الی 6.2 | ۶ الی 7.5 |
کنترل ظرفیت | پلهای | پیوسته | پرههای راهنما |
سطح صدا | کم | متوسط | بالا |
کار در بار جزئی | ضعیف | خوب | عالی |
هزینه اولیه | ارزان | متوسط | گرانقیمت |
نوع روش راهاندازی چیلر
انتخاب نوع روش راهاندازی یکی دیگر از پارامترهای فنی مهم هنگام خرید چیلر تراکمی آب خنک است که مستقیم بر طراحی شبکه برق، استهلاک موتور، هزینههای جاری و طول عمر کمپرسور تأثیر میگذارد. در لحظه استارت یک موتور الکتریکی جریان هجومی قابل توجهی میکشد که ممکن است تا ۶ الی ۸ برابر جریان نامی آن باشد. این جریان لحظهای به شکل ضربهای میتواند زمینهساز خطراتی مانند افت ولتاژ در شبکه، تنش حرارتی و حتی جریمههای دیماند از شبکه برق شود. برای همین توصیه میکنیم تا در هنگام بررسی انواع مشخصههای فنی چیلر تراکمی آب خنک حتماً روش راهاندازی آن را در نظر بگیرید. انواع این روشها برای طراحی چیلرهای آب خنک به قرار زیر هستند:
نوع روش راهاندازی | مقدار جریان راهاندازی نسبت به جریان نامی | گشتاور راهاندازی | هزینه |
مستقیم (مدار کنتاکتوری) | ۶ الی ۸ برابر | کامل | ارزان |
ستاره-مثلث | ۲ الی ۳ برابر | ناقص | ارزان |
سافت استارتر (Soft Starter) | ۲ الی ۴ برابر | قابل تنظیم | متوسط |
درایور اینورتری (VFD) | برابر جریان نامی | کامل | گران |
مهمترین برندهای تولید کننده چیلر تراکمی آب خنک
چیلرهای تراکمی آب خنک سیستمهای بزرگ و یکپارچه هستند که از کنار هم قرار گرفتن بخشهای مختلف طراحی میشوند. لذا نمیتوان به راحتی یک یا چند نام تجاری را به عنوان تولید کننده انحصاری این سیستمهای سرمایش بزرگ معرفی کرد. از طرفی ممکن است برای طراحی یک چیلر تراکمی آب خنک از چندین تجهیز محصول برندهای گوناگون استفاده شود.
شما میتوانید محصولات وابسته به طراحی و راهاندازی این نوع چیلر از برندهای برجسته بازار را با تضمین اصالت کالا از طریق فروشگاه اینترنتی پیکاتک تهیه کنید. بهترین شرکتهای جهانی در زمینه طراحی و مونتاژ این چیلرها به قرار زیر هستند:
- Carrier ساخت آمریکا
- Trane ساخت آمریکا
- Daikin ساخت ژاپن
- YORK ساخت انگلستان
- شرکت ساراول (Saravel) ساخت ایران
- شرکت کارا تهویه عصر نوین ساخت ایران
- برند HSI ساخت ایران
قیمت چیلر تراکمی آب خنک
قیمت چیلرهای آب خنک به هیچ حالت عدد ثابتی نیست و کاملاً تحت تأثیر فاکتورهای فنی گوناگون تغییر میکند. مقدار ظرفیت سرمایش مهمترین فاکتور تعیین کننده قیمت چیلر تراکمی آب خنک است. همچنین تکنولوژی کمپرسور با ترکیب ظرفیت سرمایشی این قیمت را در رنج کاملاً متغیری قرار میدهد. به عنوان مثال یک چیلر با کمپرسور اسکرال که ظرفیت آن کمتر از ۱۰۰ تن است، در مقایسه با یک چیلر سانتریفیوژی ۴۰۰ تن به مراتب ارزانتر است.
نوع راهاندازی معمولی یا اینورتری، نوع مبرد، تجهیزات جانبی از قبیل کنترلرها، عایقهای صوتی، سیستمهای حفاظتی، طراحی مبدل حرارتی و کیت استارت نرم از دیگر فاکتورهای فنی تعیین کننده قیمت این چیلرها هستند. در عین حال حتماً نکتههایی مانند نوسانات ارز، اعتبار برند سازنده و ملاحظات نصب را در نظر بگیرید.
جهت مشاوره فنی بررسی محصولات و ارزیابی قیمت خرید تا نصب چیلر تراکمی آب خنک میتوانید از مشاوره تخصصی کارشناسان فنی در پیکاتک استفاده کنید. در فروشگاه اینترنتی پیکاتک به انواع محصولات وابسته سیستم های سرمایشی با تضمین اصالت کالا و بهترین قیمت چیلر تراکمی آب خنک دسترسی دارید.
