چیلر و انواع آن

چیلرها دستگاه‌هایی هستند که برای خنک کردن محیط‌ها و سیستم‌های حرارتی استفاده می‌شوند. این دستگاه‌ها با استفاده از فرآیندهای تبخیر و گرمایش، حرارت را از منطقه‌ی مورد نظر جذب و آن را به منطقه‌ای دیگر منتقل می‌کنند. در زیر به برخی از انواع چیلرها اشاره می‌کنم:

1. چیلرهای جذبی (Absorption Chillers): این نوع چیلرها برای خنک کردن هوا و آب از طریق عملیات جذب حرارت استفاده می‌شوند. آن‌ها شامل یک جذب‌کننده، مولد بخار، کندانسور و مبخر هستند. معمولاً برای این نوع چیلرها از جفت حرارتی آب و لیتیوم برومید (LiBr) یا آبمایع آمونیاک (NH3) و آب استفاده می‌شود.
2. چیلرهای فراگیر (Adsorption Chillers): چیلرهای فراگیر نیز از عملیات جذب حرارت برای خنک کردن استفاده می‌کنند. این دستگاه‌ها با استفاده از جاذب‌های خاص، مانند سیلیکا‌ژل یا کربن فعال، حرارت را جذب کرده و در نتیجه هوا یا آب را خنک می‌کنند.
3. چیلرهای مکانیکی (Mechanical Chillers): چیلرهای مکانیکی از فرآیند فشرده‌سازی و تبخیر استفاده می‌کنند. این دستگاه‌ها شامل یک کمپرسور، مبخر، کندانسور و میزان‌سنج می‌باشند. در این نوع چیلرها، مبرد درون یک چرخه قرار می‌گیرد و از جاذبان حرارتی عبور می‌کند تا حرارت را جذب و به منطقه‌ای دیگر منتقل کند.
4. چیلرهای آبخنک (Water-Cooled Chillers): این نوع چیلرها برای خنک کردن آب از طریق یک سیستم آبخنک استفاده می‌شوند. آب به عنوان منبع خنکایی در این دستگاه‌ها استفاده می‌شود و معمولاً در سیستم‌های بزرگ تجاری یا صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

چیلرهای فراگیر​:

چیلرهای فراگیر: نقش و اهمیت آن‌ها در صنعت خنک کننده

چیلرهای فراگیر (چیلرهای هوشمند) به عنوان تکنولوژی پیشرفته‌ای در صنعت خنک کننده مطرح هستند. این دستگاه‌ها با استفاده از سامانه‌های جدید و هوشمند، قابلیت ارائه راهکارهای نوین و بهینه‌سازی مصرف انرژی را دارند. در این مقاله، به بررسی نقش و اهمیت چیلرهای فراگیر در صنعت خنک کننده و ویژگی‌های آن‌ها می‌پردازیم.

۱. دستیابی به بهره‌وری انرژی بالا: یکی از ویژگی‌های مهم چیلرهای فراگیر، قابلیت بهره‌برداری از انرژی با بهره‌وری بالا است. این دستگاه‌ها با استفاده از الگوریتم‌ها و روش‌های هوشمند، میزان مصرف انرژی خود را بهینه می‌سازند و در نتیجه منجر به صرفه‌جویی در هزینه‌های انرژی می‌شوند.

۲. کنترل دقیق دما: چیلرهای فراگیر توانایی کنترل دقیق دمای خروجی را دارند. با استفاده از سامانه‌های هوشمند، میزان دمای محیط را براساس نیاز و تغییرات فصلی تنظیم می‌کنند. این قابلیت منجر به حفظ شرایط مطلوب در محیط‌های مختلف می‌شود و همچنین انتقال حرارت بهینه را فراهم می‌کند.

۳. پیشگیری از خرابی و عیب‌ها: چیلرهای فراگیر با استفاده از سامانه‌های هوشمند، قادرند به طور خودکار خرابی‌ها و عیب‌های پیشرونده را شناسایی کنند و اقدامات لازم برای جلوگیری از آن‌ها را به صورت خودکار انجام دهند. این موضوع منجر به کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری و همچنین افزایش عمر مفید دستگاه می‌شود.

چیلرهای مکانیکی​:

چیلرهای مکانیکی به عنوان یکی از رایج‌ترین سیستم‌های خنک کننده در صنعت و ساختمان‌ها شناخته می‌شوند. این دستگاه‌ها با استفاده از فرآیند تبخیر و تبخیر فشار پایین، قابلیت خنک کردن هوا و محیط‌ها را فراهم می‌کنند. در این مقاله، به بررسی عملکرد، کاربردها و مزایای چیلرهای مکانیکی می‌پردازیم.

۱. عملکرد چیلرهای مکانیکی: چیلرهای مکانیکی اصلی‌ترین عامل خنک کننده آب را تشکیل می‌دهند. در این سیستم‌ها، فرآیند تبخیر و تبخیر فشار پایین برای خنک کردن آب استفاده می‌شود. در یک چیلر مکانیکی، یک کمپرسور برای فشرده سازی و گرم کردن بخار آمونیاک یا فرن‌تون استفاده می‌شود. سپس بخار تولید شده به یک کندانسور منتقل می‌شود و در اثر انتقال حرارت با محیط خنک شده و به شکل مایع تبدیل می‌شود. سپس مایع به یک مبخر هدایت می‌شود و در اینجا با تبخیر، حرارت را از آب می‌گیرد و آب را خنک می‌کند. سپس آب خنک شده به سیستم‌های دیگر منتقل می‌شود تا محیط را خنک کند.

۲. کاربردهای چیلرهای مکانیکی:

• صنعتی: چیلرهای مکانیکی در صنایع گوناگون مانند فولاد، پلاستیک، شیمیایی، معدنی و غذایی استفاده می‌شوند. آن‌ها برای خنک کردن و تنظیم دمای تجهیزات، پرس‌ها، قالب‌ها و فرآیندهای صنعتی استفاده می‌شوند.
• ساختمانی: در ساختمان‌ها، چیلرهای مکانیکی برای خنک کردن هوا و تأمین سرمایش در سیستم‌های تهویه مطبوع استفاده می‌شوند. آن‌ها معمولاً در برج‌های خنک کننده نصب می‌شوند و آب را بازیابی و سرد می‌کنند تا به سیستم تهویه مطبوع مناسب تأمین شود.

چیلر آب خنک​:

چیلر آب خنک یا چیلر آبسردکن (Water Chiller)، یک دستگاه خنک کننده است که با استفاده از فرآیند تبخیر و تبخیر فشار پایین، آب را خنک می‌کند. این نوع چیلرها به عنوان یک سیستم خنک کننده متداول در صنعت و ساختمان‌ها استفاده می‌شوند.

عملکرد چیلر آب خنک: چیلر آب خنک عمدتاً از یک کمپرسور برای فشرده سازی یا فشار دادن بخار یک ماده خنک کننده مانند آمونیاک، فرئون یا R-410A استفاده می‌کند. بعد از فشرده سازی، بخار ماده خنک کننده به یک کندانسور انتقال داده می‌شود که در آن، حرارت محیط را جذب و از بخار خنک شده، به شکل مایع تبدیل می‌شود.

سپس مایع خنک شده به یک مبدل حرارتی، معمولاً یک مبخر درونی، هدایت می‌شود. در اینجا، آب سرد به داخل مبدل حرارتی می‌رسد و با تبخیر، حرارت را از آب جذب می‌کند و آب را خنک می‌کند. بخار تولید شده در این فرآیند به کمپرسور باز می‌گردد و فرآیند تکرار می‌شود.

کاربردهای چیلر آب خنک:

• صنعتی: چیلرهای آب خنک در صنایع مختلفی مانند صنعت پلاستیک، صنعت غذایی، صنعت داروسازی، صنعت فلزکاری و صنعت الکترونیک استفاده می‌شوند. آن‌ها برای خنک کردن تجهیزات، ماشین‌آلات، فرآیندهای صنعتی و سیستم‌های تهویه مطبوع صنعتی استفاده می‌شوند.
• ساختمانی: در ساختمان‌ها، چیلرهای آب خنک برای تأمین سرمایش و خنک کردن هوا در سیستم‌های تهویه مطبوع استفاده می‌شوند. آن‌ها به عنوان منبع سرمایش اصلی در سیستم‌های تهویه مطبوع مرکزی برای ساختمان‌های بزرگ، فضاهای تجاری، هتل‌ها و بیمارستان‌ها استفاده می‌شوند.

چیلر هوا خنک​:

چیلر هواخنک (Air-cooled Chiller) یک دستگاه خنک کننده است که برای خنک کردن آب یا سیال حامل حرارت از طریق تبادل حرارت با هوا استفاده می‌شود. در مقابل چیلر آب خنک که از طریق برج خنک کننده حرارت را به هوا منتقل می‌کند، چیلر هواخنک از پنکه‌ها و رادیاتورها برای انتقال حرارت به هوا استفاده می‌کند.

عملکرد چیلر هواخنک: چیلر هواخنک شامل یک کمپرسور، یک مبخر، یک کندانسور و پنکه‌ها است. کمپرسور برای فشرده‌سازی بخار ماده خنک کننده مانند آمونیاک، فرئون یا R-410A استفاده می‌شود. بخار فشرده شده سپس به یک کندانسور منتقل می‌شود که با عبور از آن، حرارت خود را به هوا منتقل می‌کند و به شکل مایع تبدیل می‌شود.

مایع خنک شده سپس از طریق یک مبخر عبور کرده و حرارت را از آب یا سیال حامل حرارت جذب می‌کند تا آن را خنک کند. پس از اینکه حرارت به هوا منتقل شد، هوا به وسیله پنکه‌های قرار داده شده در نزدیکی مبدل هوایی (air-cooled condenser) عبور می‌کند تا حرارت را به هوا منتقل کند و به محیط خارجی تخلیه شود.

کاربردهای چیلر هواخنک:

• سیستم‌های تهویه مطبوع: چیلر هواخنک در سیستم‌های تهویه مطبوع استفاده می‌شود تا آب یا سیال حامل حرارت را برای خنک کردن هوا استفاده کند. این سیستم‌ها عموماً در ساختمان‌ها، هتل‌ها، بیمارستان‌ها و فضاهای تجاری استفاده می‌شوند.
• صنعتی: چیلر هواخنک در صنایع مختلفی مانند صنعت پلاستیک، صنعت غذایی، صنعت داروسازی و صنعت الکترونیک به عنوان منبع خنک کننده استفاده می‌شود. آن‌ها برای خنک کردن تجهیزات، ماشین‌آلات و فرآیندهای صنعتی استفاده می‌شوند.

اجزای یک دستگاه چیلر​:

یک دستگاه چیلر شامل اجزای مختلفی است که هرکدام نقش مهمی در عملکرد و عملیات خنک کردن دستگاه دارند. در زیر، اجزای اصلی یک دستگاه چیلر را بررسی می‌کنیم:

1. کمپرسور (Compressor): کمپرسور وظیفه فشرده سازی بخار ماده خنک کننده را برعهده دارد تا دمای آن افزایش یابد و بتواند حرارت را به منطقه دیگری منتقل کند.
2. مبخر (Evaporator): مبخر محلی است که بخار فشرده شده توسط کمپرسور وارد آن می‌شود. در اینجا، بخار با آب سرد قابل چرخش در مبخر در تماس قرار می‌گیرد و حرارت خود را به آب منتقل می‌کند. این عمل باعث تبخیر آب و خنک شدن آن می‌شود.
3. کندانسور (Condenser): کندانسور وظیفه تبدیل بخار فشرده شده به مایع در دمای بالا را دارد. در اینجا، حرارت جمع‌آوری شده از آب یا سیال حامل حرارت توسط پنکه‌ها و رادیاتورها به هوا منتقل می‌شود تا بخار را خنک کند و آن را به شکل مایع تبدیل کند.
4. برج خنک‌کننده (Cooling Tower): برخی از چیلرها به یک برج خنک‌کننده نیاز دارند تا حرارت تولید شده در کندانسور را به هوا منتقل کنند. این برج‌ها با استفاده از هوا و آب به عنوان منابع خنک کننده، حرارت را از جریان مایع قبل از بازگشت به چیلر، انتقال می‌دهند.
5. صرفه‌جویی در انرژی: برخی از دستگاه‌های چیلر شامل اجزای صرفه‌جویی در انرژی مانند پمپ‌های متغیر سرعت و تجهیزات کنترل هوشمند هستند که برای بهینه‌سازی مصرف انرژی و عملکرد دستگاه استفاده می‌شوند.

کندانسور​:

کندانسور یکی از اجزای اصلی دستگاه چیلر است و وظیفه تبدیل بخار فشرده شده به مایع در دمای بالا را دارد. در اینجا، حرارت جمع‌آوری شده از آب یا سیال حامل حرارت توسط پنکه‌ها و رادیاتورها به هوا منتقل می‌شود تا بخار را خنک کند و آن را به شکل مایع تبدیل کند.

عملکرد کندانسور در دستگاه چیلر به صورت زیر است:

1. بخار فشرده شده توسط کمپرسور وارد کندانسور می‌شود.
2. در کندانسور، بخار باعث گرم شدن آب یا سیال حامل حرارت می‌شود که درون لوله‌های کندانسور قرار دارد.
3. پنکه‌ها و رادیاتورهای موجود در کندانسور، هوا را از محیط جمع‌آوری کرده و از بالای لوله‌های کندانسور عبور می‌دهند. این هوا با تماس با لوله‌های گرم شده، حرارت را جذب می‌کند و بخار را خنک می‌کند.
4. به دلیل انتقال حرارت از بخار به هوا، بخار به شکل مایع تبدیل می‌شود و به کیسه‌های جمع‌آوری می‌رود.
5. آب یا سیال حامل حرارت سرد شده از کندانسور، از طریق مبادل حرارتی به مبخر (Evaporator) دستگاه چیلر برمی‌گردد تا گرمای محیط را جذب و خنک کند.

نوع کندانسور ممکن است متفاوت باشد. برخی از چیلرها از کندانسورهای هواخنک (Air-cooled Condenser) استفاده می‌کنند که در آن حرارت به هوا انتقال می‌یابد. در حالی که برخی از چیلرها از کندانسورهای آبخنک (Water-cooled Condenser) استفاده می‌کنند که در آن حرارت به آب منتقل می‌شود و سپس این آب با استفاده از یک برج خنک‌کننده خنک می‌شود.

کندانسور در دستگاه چیلر نقش مهمی در فرآیند خنک کردن دارد، زیرا حرارت جمع‌آوری شده را از محیط خارجی به هوا یا آب منتقل می‌کند تا بخار را خنک کند و به شکل مایع تبدیل کند.

کمپرسور​:

کمپرسور در دستگاه چیلر یکی از اجزای کلیدی و حیاتی است. وظیفه اصلی کمپرسور در چیلر، فشرده‌سازی بخار ماده خنک کننده را برعهده دارد تا دمای آن افزایش یابد و بتواند حرارت را به منطقه دیگری منتقل کند.

عملکرد کمپرسور به این صورت است:

1. جریان خنک شده از مبخر وارد کمپرسور می‌شود. در این مرحله، بخار از ماده خنک کننده با فشار ورودی کمپرس شده و حجم آن کاهش می‌یابد.
2. هنگامی که بخار فشرده می‌شود، انرژی حرارتی به آن اضافه می‌شود و دمای آن افزایش می‌یابد.
3. بخار فشرده شده توسط کمپرسور از خروجی کمپرسور خارج می‌شود و به کندانسور (Condenser) منتقل می‌شود.

کمپرسور‌ها در دستگاه‌های چیلر معمولاً از نوع چرخشی (Rotary)، پیستونی (Reciprocating)، صفحه‌ای (Scroll)، یا مرکزی (Centrifugal) هستند. هر نوع کمپرسور مزایا و محدودیت‌های خاص خود را دارد و بر حسب نیازهای عملکرد و کاربردهای مختلف انتخاب می‌شود.

کمپرسور با ایجاد فشار بر بخار ماده خنک کننده، انرژی حرارتی را افزایش می‌دهد تا بتواند آن را به کندانسور منتقل کند و حرارت را از محیط خنک کند. این فرآیند، حرکت چرخشی و ترشح چرخشی را در کمپرسور ایجاد می‌کند.

برج خنک کننده​:

برج خنک‌کننده (Cooling Tower) یکی از اجزای مهم در برخی از دستگاه‌های چیلر است. وظیفه اصلی برج خنک‌کننده، حرارت تولید شده در کندانسور را به هوا منتقل کرده و آب یا سیال حامل حرارت را خنک می‌کند.

عملکرد برج خنک‌کننده به این صورت است:

1. آب یا سیال حامل حرارت گرم از کندانسور به برج خنک‌کننده وارد می‌شود.
2. در برج خنک‌کننده، آب یا سیال حامل حرارت را از طریق یک سری لوله‌ها یا پره‌های فن ، با آب سرد تماس داده می‌شود.
3. هوای تازه وارد، از طریق پنجره‌ها یا چهارچوب‌های باز در برج، وارد می‌شود و از زیر لوله‌ها عبور می‌کند. در این مرحله، هوا از طریق مبادله گرمایی با آب یا سیال حامل حرارت، حرارت آن را جذب می‌کند.
4. هوا گرم شده از بالای برج خروجی می‌یابد و به محیط خارجی منتقل می‌شود.
5. آب یا سیال حامل حرارت سرد شده از برج خنک‌کننده خارج می‌شود و به کندانسور دستگاه چیلر برمی‌گردد تا مجدداً در فرآیند خنک کردن شرکت کند.

برج خنک‌کننده از منابع آب و هوا به عنوان خنک‌کننده استفاده می‌کند. در برج‌های خنک‌کننده آبخنک (Water-cooled Cooling Tower)، آب سرد توسط پمپ‌ها به برج آبخنک منتقل می‌شود و در آن با تماس با هوا، حرارت را به هوا منتقل می‌کند. در برج‌های خنک‌کننده هواخنک (Air-cooled Cooling Tower) نیز، هوا برای خنک کردن آب یا سیال حامل حرارت مستقیماً به لوله‌های حامل رطوبت و سطوح بزرگ با ترشح آب مستقیماً تماس می‌کند.

برج خنک‌کننده از اهمیت بسیاری در عملکرد دستگاه چیلر برخوردار است، زیرا حرارتی که در کندانسور تولید می‌شود را به هوا یا آب منتقل کرده و دستگاه را در حالت سرد نگه می‌دارد.