چیلر جذبی
چیلر جذبی چیست؟
چیلرهای جذبی (Absorption Chiller) نوعی از سیستمهای تبرید هستند که به جای استفاده از انرژی الکتریکی، متکی بر یک منبع انرژی گرمایی برای ایجاد سرمایش طراحی شدهاند. این فناوری آنقدر هوشمندانه است که میتواند گرما را در یک سیکل پیوسته به سرما تبدیل کند. اصل بنیادین روش کار چیلر جذبی در قابلیت جذب بخار مبرد توسط یک ماده واسط است.
مصرف برق این چیلرها بسیار کم است و گزینه ایدهآل برای طراحی سرمایش پروژههای بزرگ هستند. همچنین توانایی استفاده از انرژیهای تلف شده را دارند و یا میتوان آنها را با سوخت مستقیم راهاندازی کرد. این انعطافپذیری برای انتخاب نوع منبع حرارت کافی است تا انواع چیلر جذبی سیستمهای سرمایشی دوستدار محیط زیست باشند. در این مقاله قصد داریم تا مشخصات فنی، قابلیتهای کاربردی و نکات خرید چیلر جذبی را بررسی کنیم.
طراحی و روش کار چیلر جذبی
چیلرهای جذبی با استفاده از گرما در محیط خلا کار میکنند تا آب را در دمای پایین به جوش آورده و از این قابلیت برای جذب بخار مبرد استفاده میکنند. فرآیند تولید سرما از طریق تبخیر آب مبرد در خلا انجام میشود. در این سیستم از مواد جذب کننده مانند محلول غلیظ لیتیوم بروماید استفاده میکنند تا بخار آب را مثل اسفنج جذب نماید. فرایند طراحی چیلرهای جذبی نوعی ساختار استراتژیک است که قادر است وظایفی فراتر از یک دستگاه تبرید داشته باشد. این سیستم زمانی بهترین گزینه است که یک منبع گرمایی تلف شده یا ارزان قیمت را در اختیار داشته باشید. مراحل سرمایش در دستگاه چیلر جذبی را در 5 مرحله بررسی میکنیم:

مرحله پیش نیاز: ایجاد خلا در سیستم
فرآیند سرمایش چیلر جذبی در محیط خلا یا یک فشار بسیار پایین انجام میشود. لذا تا قبل از آغاز مراحل سیکل تبرید جذبی باید این خلأ با فشار بسیار پایین ایجاد شود. این خلأ باعث میشود تا آب در دمای پایین در حدود ۴ درجه سانتیگراد به جوش آمده و به طور کامل تبخیر شود.
مرحله اول: تبخیر و ایجاد سرمایش در اواپراتور
اگر فرآیند سرمایش در چیلر جذبی را یک سیکل پیوسته در نظر بگیرید، منطقی است که تبخیر و ایجاد سرمایش در اواپراتور را به عنوان اولین مرحله بررسی کنیم. در این مرحله آب مبرد مایع که مانند باران از بالای یک دسته لوله فرو میریزد، وارد محفظه اواپراتور خواهد شد. اما به دلیل خلأ شدید این آب فورا تبخیر شده و به بخار تبدیل میشود. در همین مرحله مقدماتی برای تبخیر آب به گرمایی هرچند مختصر در شرایط خلا نیاز است. این گرما مستقیم از آب در حال جریان داخل لولههای اواپراتور (آب گرم برگشتی از ساختمان) گرفته میشود. در نتیجه آب داخل لولههای برگشتی ساختمان به شدت سرد شده تا مجدداً برای خنکسازی وارد فنکویلها و هواسازها شود.
مرحله دوم: جذب بخار آب در جذب کننده
لولههای آب خروجی اواپراتور آنقدر سرد هستند که به راحتی فضای ساختمانهای بزرگ را خنک میکنند. اما سیکل کار چیلر جذبی تازه با تولید بخار آب در سمت دیگر اواپراتور آغاز شده است. زیرا حالا باید بخار آب تولید شده در اواپراتور به سمت محفظه جذب کننده مکیده شود.
در این بخش یک پمپ محلول غلیظ لیتیوم بروماید (LiBr) را روی لولههای جذب کننده اسپری میکند. محلول لیتیوم بروماید میل ترکیبی شدیدی با بخار آب دارد. لذا قطرات این محلول مانند اسفنج میتوانند بخار آب را به سرعت جذب کرده و به یک محلول رقیق تبدیل شوند. این واکنش به شدت گرمازا است و این گرمای تولید شده نیز توسط برج خنک کننده دفع خواهد شد. در پایان این مرحله یک محلول رقیق داریم که در کف جذب کننده قرار میگیرد.
مرحله سوم: پمپاژ و پیش گرمایش
در این مرحله محلول رقیقی که حالا حجم بیشتری پیدا کرده است باید به سیکل بازگردانده شود. بنابراین این محلول رقیق از یک مبدل حرارتی عبور میکند که در طرف دیگر آن نیز محلول غلیظ جذب کننده جریان دارد. این کار نوعی مرحله پیش گرم کردن محلول رقیق تا قبل از ورود به ژنراتور جداساز است. انجام این مرحله تأثیر چشمگیری بر افزایش راندمان کلی سیکل میگذارد. زیرا حالا به انرژی کمتری برای جوشاندن محلول رقیق در مرحله بعدی نیاز داریم.
مرحله چهارم: جداسازی آب و محلول
نوعی ساختار ژنراتوری برای ایجاد این مرحله طراحی شده است تا محلول رقیق و پیشگرم شده وارد آن شود. این ژنراتور در واقع منبع حرارتی خارجی مانند بخار داغ، آب داغ و یا شعله مستقیم گاز است که داخل لولههای حرارتی جریان پیدا میکند. در این مرحله حرارت منبع قادر است دمای محلول را بالا برده و از آنجایی که نقطه جوش آب بسیار پایینتر از لیتیوم بروماید است، در نتیجه آب موجود در محلول به جوش میآید و به صورت بخار داغ جدا خواهد شد.

مرحله پنجم: تقطیر بخار در کندانسور
در این مرحله پایانی بخار آب داغ جدا شده از ژنراتور (مبدل حرارتی) وارد محفظه کندانسور میشود. این بخار از روی لولههای حاوی آب خنک کولینگ تاور (برج خنک کننده) عبور میکند. در نتیجه بخار آب با از دست دادن گرما، مجدداً به آب مایع خالص تبدیل میشود. حالا این آب مایع آماده تبخیر مجدد است تا از طریق یک لوله باریک اریفیس (شیر فشار شکن) به سمت اواپراتور باز گردد و مجدداً سیکل سرمایش جذبی ادامه پیدا کند.
اجزای تشکیل دهنده چیلر جذبی
اجزای اصلی تشکیل دهنده چیلرهای جذبی که روی سیکل آب و لیتیوم بروماید کار میکند، به دو بخش اصلی محفظه فشار بالا و محفظه فشار پایین تقسیم میشود. این قطعات باید با هم کار کنند تا یک فرآیند جذب و دفع در سیکل سرمایش بخار به طور کامل انجام شود. بخشهای مختلف انواع چیلر جذبی به قرار زیر هستند.
محفظه فشار پایین (Low- Pressure Side)
این محفظه مکانی است که در آنجا سرمایش مورد نظر برای خنک کردن لولههای آب ورودی ساختمان تولید شده و بخار آب را پس از حرارت محلول غلیظ لیتیوم بروماید جذب میکند. اواپراتور، جذب کننده و پمپ آب مبرد از جمله اجزای اصلی این محفظه هستند:
اواپراتور (Evaporator)
مبدل حرارتی اصلی انواع چیلر جذبی است که در آنجا آب مبرد پاشیده میشود تا در محیط خلا گرمای آب برگشتی از ساختمان در سمت دیگر اواپراتور را جذب کرده و بخار شود. این بخش دارای دسته لولههای آب سرد و یک تشت برای جمعآوری آب مبرد تبخیر نشده است.
جذب کننده (Absorber)
بخشی است که در آنجا محلول غلیظ لیتیوم بروماید از سمت ژنراتور حرارتی پاشیده میشود و بخار آب تولید شده در اواپراتور را به سرعت جذب میکند. دسته لولههای آب برج خنک کننده (Colling Tower) نیز در این بخش قرار میگیرند که برای دفع گرمای ناشی از فرایند جذب استفاده میشود.
پمپ آب مبرد (Refrigerant Pump)
یک پمپ کوچک در سیکل سرمایش انواع چیلر جذبی است که آب مایع جمع شده در کف اواپراتور را مکش کرده و دوباره روی لولههای اواپراتور اسپری میکند. عملکرد این پمپ باعث میشود تا فرایند تبخیر در اواپراتور به شکل مداوم ادامه پیدا کند.
محفظه فشار بالا (High-Pressure Side)
این محفظه در سمت حرارتی یا همان مبدل برای گرم کردن محلول جذب کننده قرار دارد. در این محفظه محلول جاذب تحت حرارت قرار گرفته و آب جذب شده را پس میدهد. لذا مجدداً محلول لیتیوم پروماید غلیظ شده را در خروجی آن دریافت میکنیم. همچنین آب جدا شده مجدداً برای ادامه سیکل کاری چیلر جذبی استفاده میشود. ژنراتور یا مولد به همراه کندانسور از اجزای اصلی این بخش هستند.
ژنراتور یا مولد (Generator)
یک مبدل حرارتی است که برای جوشاندن محلول رقیق لیتیوم بروماید طراحی شده است. این مبدل از یک منبع حرارتی خارجی مانند بخار آب، آب داغ و یا شعله مستقیم برای جوشاندن محلول و جدا کردن لیتیوم بروماید از آب مبرد استفاده میکند.

کندانسور (Condenser)
بخار آب داغ خروجی از ژنراتور در اینجا با از دست دادن گرما به برج خنک کننده وارد شده و دوباره به مایع تبدیل میشود تا آماده بازگشت به اواپراتور باشد.
مزایای نصب چیلر جذبی
چیلرهای جذبی راهکاری هوشمندانه برای بهرهبرداری مجدد از انرژیهای تلف شده هستند. به راحتی میتوان با یک لوله آب داغ و یا لوله آب بخار بازگشتی دیگر تأسیسات ساختمانی یا صنعتی حرارت مورد نیاز طراحی سیکل تبرید یک چیلر جذبی را تهیه نمود. این چیلر مزایای قابل توجهی برای افزایش بهرهوری انرژی و سرمایش پایدار حتی در اوج روزهای داغ تابستانی ارائه میدهد. مزایایی مانند:
- کاهش چشمگیر مصرف برق
- قابلیت استفاده از انرژیهای تلف شده یا رایگان
- استهلاک بسیار کمتر از دیگر انواع چیلرها
- عملکرد بسیار آرام و بدون لرزش مناسب فضاهای ساختمانی
- سازگار با محیط زیست
- انعطافپذیری عالی برای تأمین انرژی از منابع حرارتی مختلف
معایب و محدودیتهای استفاده از چیلر جذبی
در کنار مزایای قابل توجه، انواع چیلرهای جذبی معایب و چالشهای فنی خاص خود را دارند. به هر حال راهاندازی این نوع سیستمهای سرمایشی بسیار پرهزینه و در عین حال جاگیر است. همچنین در صورت وجود یک منبع حرارتی تلف شده مانند آب داغ بازگشتی از تأسیسات و یا یک منبع انرژی ارزان قیمت است که نصب این نوع سیستمهای سرمایش توجیه اقتصادی دارد. محدودیتهای استفاده از چیلرهای جذبی به قرار زیر است:
- قیمت اولیه بسیار بالا و هزینههای نصب قابل توجه
- اجزای حجیم و سنگین که به فضای زیادی برای نصب نیاز دارند.
- ضریب عملکرد (COP) بسیار پایین در مقایسه با چیلرهای تراکمی
- خطر کریستالیزاسیون محلول لیتیوم بروماید
- نیاز دائمی به آب در برج خنک کننده برای دفع گرمای سیستم
- کار در شرایط خلأ مطلق که نیازمند به آببندی بسیار دقیق دارد.
پارامترهای مهم فنی برای خرید چیلر جذبی
چیلرهای جذبی صرفاً یک دستگاه مستقل با عملکرد ساده نیستند که آن را در یک گوشه ساختمان و یا کارگاه راهاندازی کرده و با چالشی مواجه نشوید. بلکه یک سیستم گسترده با اجزای مختلف است که باید توانایی کافی برای سرمایش ساختمان مورد نظر شما با راندمان بهینه را داشته باشد. هنگام خرید چیلر جذبی باید فراتر از ظرفیت سرمایشی دیگر پارامترهای حیاتی آن را بررسی کنید. پارامترهایی که مستقیماً بر کارایی، طول عمر و سازگاری دستگاه با پروژهی شما تأثیرگذار هستند. در ادامه چند پارامتر مهم برای خرید چیلر جذبی را بررسی میکنیم.
ظرفیت سرمایش (Cooling Capacity)
ظرفیت سرمایش مهمترین پارامتر هنگام بررسی فنی و خرید چیلر جذبی است که باید دقیقاً با حداکثر بار گرمایی ساختمان مطابقت داشته باشد. این ظرفیت را معمولاً برحسب تن تبرید (TR) و یا کیلو وات (KW) بیان میکنند.
معمولا ظرفیت اسمی درج شده در کاتالوگ برای شرایط استاندارد یعنی دمای آب سرد خروجی ۷ درجه و دمای آب برج ۳۰ درجه است. اما ممکن است شرایط عادی پروژه شما متفاوت باشد. در این صورت حتماً ظرفیت تصحیح شده را براساس شرایط واقعی و حداکثر دمای محیط تابستانی از جداول فنی سازنده استخراج کنید. زیرا ممکن است به چیلر در محیطی به مراتب گرمتر از شرایط استاندارد کاتالوگ نیاز داشته باشید و قاعدتاً مقدار ظرفیت مورد نیاز شما بالاتر از ظرفیت اسمی دستگاه است.
نوع منبع حرارتی (Heat Source)
انتخاب نوع منبع حرارتی قطعاً مهمترین تصمیم فنی و اقتصادی پیش از خرید چیلر جذبی است. زیرا نوع چیلر تک اثره یا دو اثره مقدار راندمان و هزینههای جاری را تعیین میکند. دمای منبع حیاتیترین فاکتور است و هرگز نباید بر اساس ظرفیت اسمی کاتالوگ چیلری را خریداری کنید.
به عنوان مثال اگر دمای منبع حرارتی پروژه شما فقط ۱۰ درجه از مقدار استاندارد دستگاه کمتر باشد، ظرفیت سرمایشی چیلر جذبی ممکن است تا ۴۰ درصد افت کند. در بهترین حالت حتماً چیلر را براساس دقیقترین دمای ورودی منبع حرارتی ساختمان در بدترین سناریو تعریف شده توسط سازنده انتخاب کنید. این محاسبات کاملاً مهندسی شده است، اما لازم است تا اندکی بیشتر درباره انواع منبع حرارتی چیلرهای جذبی بدانید:
آب داغ
این آب داغ معمولاً از بازیافت حرارت و یا انرژی خورشیدی تأمین شده و محدوده آن باید در مقدار ۹۰ الی ۱۳۰ درجه سانتیگراد باشد. هرچه دمای آب پایین باشد، قاعدتاً به چیلر جذبی بزرگتر و گرانتری نیاز دارید.
بخار داغ
بخار داغ یک منبع حرارتی است که معمولاً به راحتی در صنایع و یا نیروگاهها تأمین میشود. زیرا در اکثر صنایع سیستمهای دیگ بخار برای دیگر بخشهای فنی وجود دارد. اما دقت کنید که فشار و دمای بخار اشباع یا سوپر هیت در محل اتصال باید دقیقاً با شرایط فنی چیلر جذبی مورد نظر همخوانی داشته باشد.
شعله مستقیم
راهاندازی با منبع حرارت مستقیم زمانی به صرفه است که از سوخت ارزان قیمتی مانند گاز شهری و یا گازوئیل برای طراحی سیستم چیلرهای بزرگ با ظرفیت سرمایش زیاد استفاده شود. در این نوع بررسی فشار و ظرفیت حرارتی مشعل اهمیت زیادی دارد. از آنجا که مشعل ها معمولا دو گانه سوز هستند، آن را بر اساس نوع سوخت اصلی و سوخت جایگزین انتخاب میکنند.
دمای آب سرد خروجی (Chilled Water Outlet Temperature)
بررسی دمای آب سرد خروجی مورد نیاز ساختمان یکی دیگر از فاکتورهای کلیدی هنگام خرید چیلر جذبی است. چیلرها را براساس دمای استاندارد ۷ درجه سانتیگراد طراحی میکنند، اما انواع چیلر جذبی این قابلیت را دارند که در موارد خاص حتی آب سرد خروجی تا 1 درجه را نیز تأمین نمایند. در نظر داشته باشید که هر نوع کاهش دمای خروجی آب باعث میشود تا مقدار ظرفیت سرمایشی چیلر به شدت کاهش پیدا کرده و خطر کریستالیزاسیون را افزایش میدهد. لذا حتماً هنگام خرید و بررسیهای فنی مقدار اختلاف دمای طراحی و دبی جریان را دقیقاً مشخص کنید.
نرخ افت ظرفیت (Turndown Ratio)
نرخ افت ظرفیت یکی دیگر از فاکتورهای مهم فنی برای بررسی عملکرد انواع چیلر جذبی است که حداقل ظرفیت برای کارکرد مداوم بدون خاموش شدن و بدون ریسک کریستالیزاسیون را بیان میکند. به هر حال باید چیلری را انتخاب کنید که بتواند تا ۲۰ الی ۳۰ درصد ظرفیت اسمی خود را به صورت کم بار اما کاملاً پایدار پوشش دهد. عدم توجه به این فاکتور باعث میشود چیلری تهیه کنید که ظرفیت آن فراتر از نیاز سرمایشی ساختمان است و عملاً توانایی کار طولانی مدت در بار جزئی پروژه را نداشته باشد.

ضریب عملکرد (COP)
ضریب عملکرد یا همان COP از پارامترهای فنی کلیدی است که نسبت مستقیمی با صرفه اقتصادی دستگاه دارد، اما نباید آن را به صورت یک عدد ثابت نگاه کنید. COP در واقع نسبت سرمایش تولیدی چیلر به مقدار گرمای مصرفی آن است. در شرایط ایدهآل بهتر است مقدار COP برای چیلرهای جذبی تک اثره حدود 0.7 و در مدلهای دو اثره حدود 1.4 باشد.
فاکتور COP کاملاً تحت تأثیر نوع منبع حرارتی چیلر جذبی بررسی میشود. به عنوان مثال اگر منبع حرارتی شما گرمای اتلافی است، عملاً هزینهای برای سوخت پرداخت نمیکنید. در این صورت خرید چیلر جذبی با COP پایینتر مقرون به صرفه است. اما اگر از سوخت گرانقیمت برای حرارت استفاده میکنید، حتی 0.1 افزایش ضریب COP میتواند تا ۱۰ درصد در کاهش مصرف سوخت چیلر نقش داشته باشد.
انواع چیلر جذبی
انواع چیلرهای جذبی را براساس نوع سیال کاری، نوع منبع حرارتی و یا تعداد مراحل تبرید در مدلهای مختلف دستهبندی میکنند. در گذشته چیلرهای آب-آمونیاک متداول بود، اما هم اکنون تقریباً تمام این چیلرها را مبتنی بر سیستم سرمایش آب-لیتیوم بروماید (Water-LiBr) میسازند. همچنین مدلهای مختلف با منبع حرارت شعله مستقیم، بخار داغ، آب داغ و یا دوگانه سوز نیز در بازار عرضه شده است. ولی در کل انواع چیلر جذبی را براساس تعداد مراحل سیکل تبرید یا اصطلاحاً تعداد اثر دسته بندی میکنند:
چیلر جذبی تک اثره (Sigle-Effect)
سادهترین و قدیمیترین نوع چیلرهای جذبی است که در طراحی آن فقط یکبار عملیات تبرید انجام میشود. این چیلرها نسبتاً ارزان قیمت هستند و میتوانند با حرارت کم در حدود ۸۵ درجه سانتیگراد نیز فعالیت نمایند. چیلرهای جذبی تک اثره انتخاب ایدهآل و کاملاً توجیهپذیر برای شرایطی هستند که یک منبع حرارتی رایگان و یا ارزان قیمت را در اختیار دارید. مثلاً میتوانید از گرمای خروجی اگزوز موتور گازسوز تأسیسات گرمایشی ساختمان و یا از انرژی خورشیدی برای راهاندازی این نوع چیلر جذبی استفاده کنید.
چیلر جذبی دو اثره (Double-Effect)
چیلرها با فناوری پیشرفتهتر و راندمان بالاتری هستند که از دو مولد در سیکل تبرید استفاده میکنند. در این چیلرها بخار داغ تولید شده در مولد اول به جای رفتن مستقیم داخل کندانسور، برای گرم کردن مولد دوم استفاده میشود. لذا عملاً یک مرحله بازیافت حرارت انجام شده که مقدار COP (ضریب عملکرد) را تا عدد 1.4 نیز افزایش میدهد. این فرایند تأثیر مستقیم برای بهبود راندمان چیلر دارد.
چیلرهای دو اثره انتخاب اصلی برای پروژههایی هستند که در آنها راندمان بالا و کاهش مصرف سوخت در اولویت قرار داشته و در عین حال میتوان منابع حرارتی با دمای بالاتر از ۱۸۰ درجه سانتیگراد را تأمین نمود. همچنین از آنجا که تقریباً دو برابر چیلرهای تک اثره سرما تولید میکنند، گزینه ایدهآل برای نصب در ساختمانهای بزرگ و صنایع دارای موتورخانه مرکزی هستند.

برندهای برتر تولید کننده چیلر جذبی
بازار چیلرهای جذبی تحت سلطه چندین شرکت بینالمللی و بزرگ و همچنین برخی از تولیدکنندگان چینی با رویکرد اقتصادی قرار دارد. توصیه میکنیم که این سیستم های بزرگ سرمایشی را از مراکز معتبر با فعالیت تخصصی در زمینه نصب و راهاندازی تهیه کنید. در فروشگاه اینترنتی پیکاتک به انواع محصولات از برندهای اصلی بازار با بهترین قیمت چیلر جذبی دسترسی دارید. در حال حاضر بهترین برندهای تولید کنندهی این نوع سیستمهای سرمایشی به قرار زیر هستند:
- YORK ساخت آمریکا
- Thermax ساخت هند
- Carrier ساخت انگلستان
- LG Electronics ساخت کره
- SLG ساخت چین
- Hitachi و Kawasaki ساخت ژاپن
قیمت چیلر جذبی
به طور کلی چیلرهای جذبی با قیمتی به مراتب گرانتر از چیلرهای تراکمی هم ظرفیت به فروش میرسند. تا جاییکه ممکن است اختلاف قیمت چیلر جذبی با مدلهای هم ظرفیت تراکمی 1.5 الی ۳ برابر باشد. اما در نظر داشته باشید که ظرفیت سرمایشی، نوع و نسل چیلر به شکل تک یا دو اثره از فاکتورهای تعیین کننده قیمت نهایی محصول هستند. همچنین نوع منبع حرارتی، جنس لولهها و تجهیزات جانبی از قبیل سیستم تخلیه هوا، کنترلرهای هوشمند و حتی گارانتی محصول نیز در قیمت نهایی آن نقش دارند.
شما میتوانید انواع این چیلرها محصول برندهای مطرح بازار جهانی را با تضمین اصالت کالا و بهترین قیمت از طریق فروشگاه اینترنتی پیکاتک تهیه کنید. کارشناسان فروش پیکاتک به شما کمک میکنند تا با در نظر گرفتن شرایط پروژه انواع فاکتورهای فنی را ارزیابی کرده و مناسبترین محصول مطابق با بودجه را انتخاب نمایید.
