چیلر تراکمی آب خنک
اگر چند سال در پروژههای صنعتی، بیمارستانی یا برجهای تجاری کار کرده باشی، احتمالاً جایی در موتورخانه با آن صدای آرام و یکنواخت کمپرسور و بخار ریز آبِ برج خنککننده روبهرو شدهای؛ همان نقطهای که همیشه متفاوت تر از سایر فضاست و تکنسینها ناخواسته مکثی کنار آن میکنند. آن نقطه معمولاً جایی نیست جز چیلر تراکمی آب خنک؛ دستگاهی که شاید ظاهرش ساده به نظر برسد، اما در دلش بخشی از پیچیدهترین مبادلات انرژی یک ساختمان جریان دارد.
چیلر آب خنک دقیقاً چهکار میکند؟
در ظاهر فقط آبی را خنک میکند، اما واقعیت این است که چیلر آب خنک یک ماشین ترمودینامیکی دقیق است که بار گرمایی کل مجموعه را جمع میکند و با کمک مبرد، کمپرسور و مبدلها آن گرما را به آب برج خنک کننده منتقل میکند؛ آبی که خودش بعداً در تماس با جریان هوای آزاد، گرما را به محیط دفع میکند. تفاوت اساسی چیلر آب خنک و هوا خنک در نوع دفع حرارت از کندانسور آنهاست. چیلر هوا خنک با کندانسور هوایی این کار را انجام می دهد و کندانسور آبی با کندانسور آبی.
در چیلر آب خنک، آب نقش یک حامل انرژی بسیار کارآمد را بازی میکند. بر خلاف چیلر هوا خنک که مجبور است گرما را مستقیم به هوای بیرون پس بدهد، چیلر آب خنک از آب خنک برگشتی برج خنک کننده استفاده میکند؛ آبی که با دمای معمول ۲۵ تا ۳۵ درجه سانتیگراد به کندانسور میرسد. همین موضوع شرایط تراکم یا نسبت تراکم را پایینتر نگه میدارد و کار مکانیکنی کمپرسور را کم تر میکند. نتیجه؟ همان چیزی که مهندسان دوست دارند: ضریب عملکرد بالاتر، مصرف برق کمتر و ظرفیت واقعی پایدارتر.
مطالعه بیشتر ==> چیلر چیست؟ چیلر به زبان ساده
ساختار چیلر آب خنک؛ سفری آرام در دل یک موتورخانه
اگر از دید یک تکنسین داخل یک موتورخانه حرکت کنیم ، اولین چیزی که در چیلر میبینیم کمپرسور است؛ بزرگترین و در عین حال گرانترین عضو چیلر. نوع کمپرسور تعیین میکند چیلر برای چه پروژهای مناسب است و مستقیما روی قیمت تمام شده چیلر اثر گذار است.
مطالعه بیشتر ==> چیلر تراکمی و انواع آن
کمپرسور رفتوبرگشتی (پیستونی)
قدیمیتر اما هنوز محبوب در برخی صنایع کوچک. دوام بالا، اما لرزش و صدای بیشتر و راندمان پایینتر نسبت به اسکرو و اسکرول.
برای بارهای کم تا متوسط استفاده میشود.بالاترین مزیت این کمپرسورها راحتی تعمیرات و فراوانی قطعات مکانیکی آنها هستند. و با توجه به هزینه تعمیران نسبتا پایین و وجود متخصص زیاد در امر تعمیر آنها کماکان محبوب و دوست داشتنی هستند.
مطالعه بیشتر ==> انواع کمپرسور پیستونی در برودت
کمپرسور اسکرال
آرام، نرم و مناسب ساختمانهای اداری یا مسکونی بزرگ. هزینه نگهداری کم، اما در ظرفیتهای بالا محدودیت دارد. در ظرفیت های بالاتر مدار هر چیلر دارای چند کمپرسور هستند که به اصطلاح پارالل می شوند. نوع پایپینگ آنها هنگام کوپل کردند و همچنین اکولایزر آنها باید طبق مشخصات و هندبوک های شرکت سازنده کمپرسور باشد.
کمپرسور اسکرو
در پروژههای سنگین و ظرفیت های بالاتر دیده می شود ،معمولا در ظرفیت های بالاتر از ۱۵۰ تن تبرید از کمپرسورهای اسکرو استفاده می گردد.
راندمان بالا، گشتاور یکنواخت، قابلیت تحمل بار جزئی و مناسبسازی دقیق با اتصال به اینورتر. اکثر چیلر های آب خنک امروزی با اسکرو ساخته میشوند چون هم اقتصادیاند هم در بارهای متغیر ساختمان عالی عمل میکنند. ولی در مقابل هزینه تعویض روغن،تعویض بیرینگ ها و سرویس و جابه جایی آنها بسیار بالاست و معمولا مشتری ها سالهای بعد از نصب و راه اندازی تازه متوجه این قضایا می شوند.
کمپرسور سانتریفیوژ
نسل های قدیمی این نوع چیلرها هنوز در ایران هستند که به عنوان مثال در شهرک اکباتان در تهران کماکان عملیاتی هستند.چیلرهای سانتریفوژ مارک کریر آمریکا و یورک که با مبردهای قدیمی و منسوخ شده R11 و R12 کار می کنند.
نسل جدید این کمپرسورها،کمپرسورهای سانتریفیوژ توربوکور هستند که در آنها از بلبرینگ های مغناطیسی و تکنولوژی ساخت بالا استفاده شده و روغن در این نوع کمپرسور ها به کلی حذف شده است.اکثر کمپرسورهای توربوکور در ایران بر روی چیلر تراکمی آب خنک نصب شده اند و نوع هوا خنک آن کمتر است.
کندانسور آبی
پس از کمپرسور، به کندانسور آبی میرسیم؛ مبدلی پوسته و لولهای که درونش هزاران لوله مسی باریک قرار دارد. مبرد داغ و سپریشده از کمپرسور وارد پوسته میشود و آب برج خنککننده درون لولهها جریان دارد. انتقال گرما در این مبدل از نوع «پوسته به لوله» است؛ دقیقا همانجایی که کیفیت آب، سختیگیری و سرویس شیمیایی آب اهمیت حیاتی پیدا میکند. چند مدل از این کندانسورها وجود دارد که طور مثال کندانسور تیوب این تیوب است که یک لوله داخل یک لوله دیگه قرار دارد و به صورت مارپیچ ساخته شده و این مبدل رو به وجود آورده است.
محل قرار گیری کندانسور در شاسی چیلر تراکمی آب خنک بستگی به سازنده چیلر دارد. ولی در اکثر چیلرهای آب خنک کندانسورها در پایین چیلر تعبیه می شوند در مواردی مانند چیلرهای یورک (اتمسفر) که در ایران ساخته شده اند کندانسور در بالاترین نقطه چیلر قرار دارد.
پوسته کندانسورهای آب خنک عایق کاری بدنه ندارد و این سریع ترین را برای تشخیص نوع مبدل ها در چیلر تراکمی آب خنک است. در ضمن نوع طراحی خاص این مدل مبدل ها باعث این می شود که در چیلرهای آب خنک نیاز به نصب رسیور نداشته باشیم.
شیر انبساط
بعد از کندانسور نوبت به شیر انبساط چیلر می رسد که مبرد مایع پرفشاری که در کندانسور ایجاد شده است دچار کاهش فشار شود و با توجه به خاصیت ترمودینامیکی مبرد،سرما ایجاد می شود.مبرد دو فازی یعنی فاز مایع و فاز گازی که در ابتدا اواپراتور تشکیل شده است به مرور گرمای نهان آب را در اواپراتور گرفته و سوپر هیت می شود.
شیرهای انبساط به چند مدل تقسیم می شوند: شیرهای انبساط الکترونیکی و ترموستایکی از جمله اینها هستند.
اواپراتور
سپس به اواپراتور میرسیم؛ نقطهای که آب مصرفی ساختمان با مبرد کمفشار مواجه میشود و گرمایش خود را پس میدهد. اختلاف دمای ورودی و خروجی آب (معمولاً ۵ تا ۷ درجه) دقیقاً همان چیزی است که ظرفیت واقعی چیلر را مشخص میکند.
پوسته اواپراتورها در چیلر تراکمی آب خنک و سایر مدل چیلرها همیشه عایق هستند. انواع مختلفی دارند در پست های بعد سایت ترمو آسا مفصل در رابطه با این موضوع صحبت خواهیم کرد. در تصویر زیر یک نوع اواپرتور صفحه ای نمایش داده شده است.
چرا راندمان چیلر تراکمی آبخنک بالاتر است؟
پاسخ کوتاه: دمای تقطیر کمتر.
پاسخ بلندتر: کمپرسور در چیلر هوا خنک مجبور است گرمای مبرد را به هوایی با دمای ۴۰ تا ۵۲ درجه بدهد. در این شرایط، دمای کندانس بالاتر میرود، فشار تخلیه یا رانش بالا میرود و کمپرسور مجبور میشود کار مکانیکی بیشتری انجام دهد که همان نسبت تراکم است.
اما در چیلر تراکمی آب خنک، کندانس تنها با آب برج سروکار دارد؛ آبی که در بدترین حالت ممکن معمولاً ۳۰ تا ۳۴ درجه وارد آن می شود است،این دما بستگی به دمای تر هوای آن منطقه دارد که چیلر در آن نصب است.. همین تفاوت چند درجهای در ورودی کندانسور، تا ۲۰ درصد روی توان مصرفی کمپرسور اثر دارد. همین است که راندمان چیلر، بهخصوص در اقلیمهای گرم و خشک ایران، بهطور محسوس بهتر است.
آب؛ نقطه قوت و نقطه ضعف چیلر آب خنک
چیلر تراکمی آب خنک بدون آب برج خنککننده عملاً کارایی ندارد. از طرف دیگر، همین آب اگر کنترل نشود به بزرگترین دشمن چیلر تبدیل میشود. با توجه به خشک سالی های رو به رو چیلر های آب خنک چه نوع جذبی و چه نوع تراکمی با مشکل بسیار بزرگی روبه رو هستند. حال اگر مشکل تامین آب در برج خنک کننده را نداشته باشیم،باید به مبحث کنترل آب و سختی گیری آن بسیار اهمیت داده شود.
چالش: رسوب و خوردگی
کندانسور پوسته و لولهای، همانقدر که اثر گذار و مهم است، به همان نسبت در برابر رسوب حساس است. رسوب در لولههای کندانسور حتی اگر یک لایه نازک ۰.۵ میلیمتری باشد، راندمان تبادل حرارت را کم میکند و باعث افزایش مصرف برق میشود.
به همین دلیل در پروژههایی که کیفیت آب پایین است، چیلر آبخنک باید حتماً همراه با:
- سختیگیر رزینی
- فیلتر شنی
- تزریق مواد ضد رسوب
- و پایش منظم کندانسور و تخلیه بخشی ار آب برای کنترل TDS انجام گردد.
مصرف آب برج خنک کننده در چیلرها چقدر است؟
در چیل رهای تراکمی آب خنک، مصرف آب جبرانی یا میک آپ آنها به عوامل زیادی نظیر: دمای تر و خشک هوا،گذر هوا ،نوع برج و …. بستگی دارد و به صورت سر انگشتی اگر همه شرایط به نسبت خوب باشد یک برج خنک کننده به ازای ۱ تن برودت حدود ۶ لیتر بر ساعت مصرف آب جبرانی دارد.
مزیت: ظرفیت پایدار
آب نسبت به هوا ظرفیت گرمایی بسیار بیشتری دارد. یعنی توان جذب گرمای برج حتی در روزهای خیلی گرم هم ثابت میماند و همین بالاترین مزیت این مدل هاست. همچنین قیمت تمام شده چیلر تراکمی آب خنک با چیلر تراکمی آب خنک کمتر است.
مقایسه چیلر تراکمی آب خنک با چیلر تراکمی هو اخنک
در بسیاری از پروژهها، مشاوران مجبورند بین این دو گزینه انتخاب کنند. تفاوت ها را اگر بخواهیم غیر فهرستی اما صحیح توضیح دهیم، میشود این:
چیلر هوا خنک مثل یک دوندهای است که در فضای باز میدود؛ هرچه هوا گرمتر باشد، نفس کشیدنش سختتر میشود. چیلر آب خنک اما مثل دوندهای است که در مسیر سایهدار حرکت میکند و همیشه به یک منبع آب خنک دسترسی دارد.
- راندمان آبخنک بالاتر است
چون کمپرسور همیشه با دما و فشار مناسبتری کار میکند.
- هزینه اولیه آب خنک با تجهیزات بیشتر است
بهخاطر خرید و نصب برج، لولهکشیها و سختیگیر.
- مصرف آب وجود دارد
هرچند با طراحی درست میتوان آن را مدیریت کرد.
- صدای چیلر هوا خنک بیشتر شنیده میشود
چون کندانسور در فضای باز است و کمپرسور ها اگر در سایانس باکس قرار نداشته باشند.
- هزینه برق آب خنک کمتر است
چون کمپرسور کار مکانیکی کمتری انجام میدهد.
برای برجهای تجاری بزرگ، هتلها، کارخانهها و مراکز داده، اختلاف راندمان آنقدر زیاد میشود که هزینه اولیه چیلر آب خنک طی چند ماه جبران میشود.
مطالعه بیشتر ==> چیلر هوا خنک بهتر است یا آب خنک و ۵ تفاوت آنها؟
چرا چیلر آب خنک برای پروژههای بزرگ بهتر است؟
استفاده از چیلر آب خنک در چند حالت تقریباً همیشه انتخاب درست است:
- زمانی که بار ساختمان سنگین و دائمی است
- وقتی مشکلی برای تامین آب برج خنک کننده وجود نداشته باشد.
- وقتی تأمین برق محدود است
- وقتی نیاز به ظرفیت واقعی ثابت حتی در گرمترین روزهای سال داریم
- یا وقتی قرار است چیلر، قلب یک فرایند صنعتی حساس باشد
در خطوط تزریق پلاستیک، داروسازی، لبنیات، ریختهگری و دستگاههای لیزر، پایداری دما مهمتر از خود ظرفیت است. چیلر هواخنک در تابستان ممکن است ظرفیتش تا ۳۰ درصد کاهش پیدا کند، اما چیلر آبخنک به شرط سرویس صحیح تقریباً ثابت کار میکند.
نگهداری و سرویس؛ دلیل اصلی عمر طولانی چیلرهای آبخنک
اگر بخواهیم واقعیت را بگوییم، چیلر تراکمی آب خنک برخلاف ظاهر پیچیدهاش به سرویس چندان عجیب و غریبی نیاز ندارد؛ اما همان چند مورد ساده اگر رعایت نشود، دستگاه ظرف چند ماه ممکن است به مشکل بخورد.
مهمترین بخش نگهداری، کندانسور است.
تمیزکاری سالانه، تست سطح رسوب، کنترل افت فشار آب برج، و پایش دمای کندانسور از مواردی است که باید در برنامه نگهداری باشد. کمپرسورهای اسکرو نیز نیاز به پایش روغن، فیلتر و پارامترهای الکتریکی دارند.
در مقابل، چیلر هوا خنک بهخاطر کندانسور هوایی اش بیشتر دچار گرفتگی، آلودگی محیطی، روغنی شدن کویل و کاهش ظرفیت میشود.
در واقع اگر موتورخانه خوب طراحی شود، چیلر آب خنک از نظر عمر کاری گاهی دو برابر چیلر هوا خنک عمر میکند.
مصرف برق و هزینههای بهرهبرداری
یکی از دلایلی که شرکتها چیلر آب خنک را انتخاب میکنند، کاهش هزینه برق است. در چیلر هوا خنک، بهویژه چیلرهای بزرگ، فنهای کندانسور سهم چشمگیری در مصرف انرژی دارند. اما در چیلر آب خنک، برج خنککننده فقط یک الکتروموتور فن دارد که توان آن نسبت به توان کمپرسور بسیار ناچیز است.
همین امر برای کمپرسورهای چیلرها صدق می کند. کمپرسوری که بر روی چیلر هوا خنک نصب شده است مصرف برق بیشتر دارد تا همان کمپرسور با شرایط طراحی یکسان بر روی چیلر آب خنک نصب شود.
در بسیاری از پروژهها، چیلر آب خنک تا ۲۰ تا ۳۰ درصد کمتر از هواخنک برق مصرف میکند. این عدد در تابستانهای گرم ایران گاهی حتی بیشتر میشود.
قیمت چیلر تراکمی آب خنک؛ چرا اختلاف زیاد است؟
بیشتر اختلاف قیمتها در چیلر های آب خنک با مدل های آب خنک دیگر از سه جا میآید:
- نوع کمپرسور
- ظرفیت واقعی و شرایط طراحی
- جنس مبدلها و کیفیت ساخت
چیلر اسکرو ارزان قیمت معمولاً با پوسته و لوله سبک، ضخامت کمتر، لوله مسی ساده و شیرهای انبساط درجه دو وارد بازار میشود. در مقابل، چیلرهای صنعتی سنگین از مبدلهای TEMA، ضخامت بالاتر و لولههای داخلی RIFLED استفاده میکنند که راندمان تبادل حرارت را تا ۲۰ درصد افزایش میدهد.
جایگاه چیلر آب خنک در ایران
ایران با اقلیم گرم و خشک، در ظاهر باید به سمت چیلر آب خنک برود، اما به دلیل محدودیت آب، بخش زیادی از ساختمانها به سمت هوا خنک رفتهاند. با این حال در پروژههای بزرگ و کاربری صنعتی همچنان چیلر آبخنک انتخاب اول است، چون کیفیت دما و مصرف برق در این پروژهها مهمتر از مصرف آب است.
حتی در بسیاری از برجهای لوکس تهران، چیلر آب خنک هنوز هم گزینه محبوب است، چون هزینه برق و ظرفیت واقعی مهمترین عامل برای بهرهبردار است.
جمعبندی؛ چرا چیلر آب خنک همچنان مهم است؟
چیلر آب خنک، دستگاهی است که با وجود هزینه اولیه بیشتر، در طولانیمدت:
- مصرف برق را کاهش میدهد
- ظرفیت واقعی را در اوج گرما حفظ میکند
- طول عمر بالاتری دارد
- و در پروژههای سنگین، جایگزین قابل اعتمادی ندارد
همین ویژگیها باعث شده که در پروژههای بیمارستانی، پالایشگاهها، مجتمعهای اداری بزرگ، صنایع حساس و مراکز داده، تقریباً همیشه مهندسان در نهایت به چیلر آبخنک برسند.
یک نظر
خیلی کامل بود،
فقط یک سوال
با توجه به کمبود آب در آینده برای چیلرهای آب خنک چه باید کرد؟