عملکرد تمامی چیلر تراکمی یکسان است اما با توجه به تفاوت ظرفیت، شرایط محیطی و سایر عواملی که در پروژه های مختلف با آن ها روبرو هستیم، اجزاء آن ها با هم متفاوت خواهد بود. بارزترین تفاوت در این نوع چیلرها تفاوت در کندانسور و کمپرسور است. از نظر نوع کندانسور، چیلرهای تراکمی یا مجهز به کندانسور آب خنک هستند و یا هوا خنک. انتخاب یکی از این دو نوع کندانسور، بستگی به شرایط محیطی و ظرفیت چیلر دارد. در چیلرهای تراکمی از انواع مختلفی از کمپرسور استفاده می شود که انتخاب هریک از این کمپرسورها نیز به عوامل مختلفی از قبیل محدوده ظرفیت و راندمان کمپرسور، تغییرات بارهای برودتی در بازه های زمانی و … بستگی دارد.
در چیلر تراکمی مصرف انرژی جهت ایجاد برودت به صورت الکتریکی می باشد، که با توجه به کار کمپرسور این انرژی را مصرف می کند. بنابراین، این نوع چیلرها به چیلر برقی نیز معروف‌اند. چیلر تراکمی همانند تمام سیکل های تبرید دارای ۴ قطعه اصلی کمپرسور (compressor)، کندانسور (condenser)، شیر انبساط (expansion valve) و اواپراتور (evaporator) بوده و مبرد (گاز فریون) نیز شریان حرکت سیکل تبرد می باشد.
?
انتقال حرارت از محیطی با دمای بالاتر به محیط با دمای پایین تر به صورت طبیعی صورت می گیرد؛ ولی عکس این عمل احتیاج به صرف کار مکانیکی دارد و این همان قانون دوم ترمودینامیک است. از لحاظ ترمودینامیک جهت دستیابی به سرما باید چرخه تبرید (چرخه معکوس کارنو) طی شود. تغییرات فازی در این سیکل بر روی سیالی به نام مبرد صورت می گیرد. این چرخه در شکل (a) نشان داده شده است.
چرخه تبرید شامل چهار مرحله اصلی زیر است:
همانطور که در شکل (b) نشان داده شده است، در یک سیکل تبرید گرمای موجود در محیط از طریق سیال واسط (مانند آب یا هوا) در یک مبدل حرارتی (اواپراتور) به سیالی که در فرایند سرمایش تراکمی در گردش است منتقل و منجر به تبخیر این سیال (مبرد) می شود (مرحله 1). مبرد پس از متراکم شدن در کمپرسور (مرحله 2)، وارد مبدل حرارتی دیگر (کندانسور) شده (مرحله 3) و انرژی حرارتی خود را به سیال دیگر (هوا در کندانسورهای هوایی یا آب در کندانسورهای آبی) منتقل می نماید و پس از آن با کاهش مجدد فشار توسط شیر انبساط (مرحله 4) وارد اپراتور شده و پس از ورود به اواپراتور، افت فشار موجب تبخیر سیال شده و در نتیجه ی عمل تبخیر سیال خنک کننده، خنک کاری بخش های مرتبط با اواپراتور صورت می گیرد. در نهایت گاز ناشی از تبخیر نیز به کمپرسور برای شروع مجدد فرآیند وارد می شود.
در چرخه تبرید تراکمی معمولا از گازهای CFC و HCFC برای تبرید استفاده می‌شود.
در صورتی که انرژی حرارتی در کندانسور به آب منتقل شود، یک مرحله دیگر به این فرایند اضافه خواهد شد و آن انتقال حرارت از آب به هوای محیط است که در برج خنک کن (کولینگ تاور Cooling Tower) اتفاق خواهد افتاد.
?
سیستم های برودتی دارای اجزا زیر و درشت بسیار می باشند که در ادامه به معرفی اجزای اصلی آن و بررسی انواع آن پرداخته می شود.
کمپرسور چیلر قلب اصلی و اولین جزء از اجزای چیلر تراکمی می باشد که وظیفه گردش مبرد در سیکل برعهده آن می باشد. کمپرسور برحسب نیاز در اندازه های مختلفی ساخته می شود. حجم گازی که باید در کمپرسور چیلر متراکم شود، بسته به میزان جا به جایی کمپرسور و توان موتور الکتریکی کمپرسور تعیین و ابعاد آن مشخص می گردد. وظیفه کمپرسور ایجاد جریان مبرد و ایجاد اختلاف فشار بین قسمت فشار بالا و فشار پایین است که در همین اختلاف فشار بین سمت فشار بالا و فشار کم باعث ورود مایع از طریق شیر انبساط به اواپراتور چیلر می باشد.
همانطور که در قسمت های قبل ذکر شد، کمپرسور چیلر از نظر ساختار به چهار دسته زیر تقسیم می شوند:
پرکاربردترین کمپرسور برای یخچال‌ها و فریزهای خانگی، آب سردکن‌ها و… ،کمپرسورهای پیستونی محسوب می‌شوند. کمپرسورهای پیستونی اولین گروه از کمپرسورهای چیلر تراکمی می باشند که عملکرد آنها بسیار شبیه به موتور ماشین است، مبرد با پیستون در داخل سیلندر قرار گرفته و از طریق حرکت رفت و برگشتی متراکم می شود که نیرو لازم از سوی موتور از طریق میل لنگ به شاتون و پیستون منتقل می شود. یکی از دو قطعه اصلی در این کمپرسور سوپاپ ساکشن و دیسشارژ است. در حرکت رو به پایین کمپرسور، مبرد وارد محفظه پیستون می شود و وقتی فشار داخل سیلندر با فشار محفظه کمپرسور برابر شد، سوپاپ بسته و در این هنگام پیستون به پایین ترین حد کورس خود می رسد. سپس، با حرکت به سمت بالا، گاز مبرد فشرده و در نهایت با باز شدن سوپاپ دیسشارژ مبرد از کمپرسور خارج شده و دوباره این حرکت متناوبا تکرار گشته و سیکل تبرید جریان پیدا می کند.
کمپرسورهای پیستونی خود به سه دسته هرمتیک، سمی هرمتیک و باز تقسیم بندی می‌شوند که در قسمت های گذشته تفاوت این سه مدل توضیح داده داده شد. برای مصارف خانگی، از کمپرسورهای پیستونی هرمتیک استفاده می‌شود و برای مصارف صنعتی، کمپرسورهای باز و نیمه هرمتیک استفاده می‌شوند. ظرفیت کمپرسورهای پیستونی از 0.5 تن می‌تواند آغاز شود و تا 150 تن نیز می‌تواند افزایش پیدا کند. در کمپرسورهای چند سیلندره، ظرفیت کمپرسور با استفاده از روشن و خاموش کردن سیلندرها تغییر پیدا می‌کند. البته این کمپرسورها سر و صدای زیادی تولید می‌کنند و مسائل روغن ریزی نیز در آنها شایع است. درضمن معمولا کمپرسورهای پیستونی بازده پایین دارند و برای افزایش کارایی سیستم، باید از دیگر کمپرسورها استفاده کرد.
از جمله ویژگی های کمپرسور پیستونی:
این کمپرسورها برای چیلر تراکمی با ظرفیت ۴۰-۱۲۰۰ تن تبرید مورد استفاده قرار می گیرد و بازده آن بالاتر از چیلرهای با کمپرسورهای سیلندر پیستونی می باشد. این کمپرسورها دارای دو روتور نر و ماده بوده، که با چرخش آنها مبرد متراکم می گردد.
مسیر تراکم مبرد کمپرسور اسکرو در شکل زیر نمایان شده است:
از جمله ویژگی های کمپرسور اسکرو:
در چیلرها معمولا برای خنک سازی آب در ابعاد کوچک (ظرفیتی کمتر از 200 تن) از کمپرسورهای اسکرال استفاده می‌شود. ظرفیت این کمپرسورها معمولا از 20 تن شروع می‌شود. برای افزایش ظرفیت سیستم‌هایی که از کمپرسورهای اسکرال استفاده می‌کنند، باید تعداد کمپرسور را افزایش داد. به طور معمول حداکثر از 6 کمپرسور 30 تنی اسکرال در کنار هم استفاده می‌شود و برای ظرفیت‌های بیش‌تر باید از کمپرسورهای اسکرو استفاده کرد. چنین کمپرسورهایی می‌توانند تا 500 تن ظرفیت داشته باشند. برای این کمپرسورها این قابلیت وجود دارد که می‌توان ظرفیت کاری آنها را بین بازه 20 درصد تا 100 درصد تنظیم کرد و بنابراین می‌توان ظرفیت دلخواه را به دست آورد. ضعف این موضوع در این است که ظرفیت چیلر را تنها می‌توان به صورت پله‌ای افزایش داد و لزوما نمی‌توان به ظرفیت کاملا دلخواه رسید. اما مزیت این شیوه در این است که اگر یکی از کمپرسورها خراب شود، با اینکه ظرفیت سیستم کاهش پیدا می‌کند، اما سیستم به طور کامل قطع نمی‌شود.
این کمپرسور فاقد سوپاپ دهش و مکش است و از دو صفحه چرخشی متحرک و ثابت تشکیل شده و پس از ورود گاز از دو طرف صفحات به سمت مرکز آن هدایت شده و متراکم میگردد و از وسط صفحه خارج میگردد. این کمپرسورها قابل تعمیر نمیباشند و همچنین جهت چرخش در این کمپرسورها نیز بسیار مهم است.
از جمله ویژگی کمپرسور چیلر تراکمی اسکرال:
در کمپرسور گریز از مرکز از دو دمنده یا پروانه استفاده می‌شود که می‌توانند حجم زیادی از گاز را فشرده کنند. این کمپرسورها جزو دسته کمپرسورهای دینامیکی محسوب می‌شوند چرا که اساس کار آنها، تغییر انرژی جنبشی گاز است. سپس با استفاده از یک دیفیوزر، این انرژی جنبشی به فشار استاتیکی یا انرژی پتانسیل تبدیل می‌شود. با استفاده از پره‌های ورودی می‌توان ظرفیت این نوع از کمپرسور را تغییر داد. همچنین می‌توان از یک درایو فرکانس متغییر (VFD) برای تغییر سرعت پروانه کمپرسور استفاده کرد و به این ترتیب می‌توان ظرفیت کمپرسور را افزایش یا کاهش داد.
این کمپرسور برای کاربردهایی که در آن چیلر مجبور است در تمام ساعات کارکرد خود با حداکثر توان کار کند مناسب است.
زاگرس کمپرسور ایرانیان
