چیلر
چیلر (Chiller) به ماشینی اطلاق می شود که از طریق یک سیکل ترمودینامیکی (تراکمی بخار یا جذبی)، گرما را از جریان سیال مشخصی (مبرد دفع می کند. سپس این جریان بواسطه گردش درون یک مبدل حرارتی، جهت خنک کاری آب مورد استفاده قرار می گیرد. در واقع چیلر گرمارا ازمحیطی گرفته و به محیط دیگری منتقل می کند. پس می توان چیلر را نوعی پمپ انرژی قلمداد کرد که محصول خروجی آن آب سرد است.
· کاربرد چیلر
· چیلرها از مهمترین تجهیزات سرمایشی و تولید برودت در ساختمان ها و کارخانه های صنعتی به حساب می آیند. از آب سردِ تولیدی در چیلر می توان به کمک فن کویل ها و یا هواسازها، فضای داخلی هر ساختمانی را خنک کرد و یا از آن در ماشین آلات صنعتی و انواع فرایندهای تولید که به خنک کاری نیاز دارند، استفاده نمود.
· بنابراین چیلرها به لحاظ نوع کاربرد، در دو دستۀ تهویه مطبوع و برودت صنعتی تعریف می شوند:
· معرفی کاربردهای چیلر
· آیا چیلر تولید گرمایش هم می کند؟
· تولید آب گرم در چیلرهای جذبی دو اثره، براحتی و با کیفیت مطلوب امکان پذیر است. چنانکه می توانند مثلِ یک دیگ آبگرم عمل کرده و آب گرم مورد نیاز جهت مصرف و یا گرمایش را تأمین کنند. در چیلرهای تراکمی نیز می توان با معکوس کردن سیکل برودتی (به شیوۀ هیت پمپ) آب گرم تولید نمود.
· کاربرد چیلر در تهویه مطبوع
· چیلر یکی از مصادیقِ سیستم تهویه مطبوع آبی به شمار می رود. چنانکه آب سرد خروجی از چیلر با گردش درون مبدل های حرارتی هوایی (کویل) مانند فن کویل، کویل هواساز و اِیر کولر، جریان هوای خنک مورد نیاز جهت سرمایش فضاهای مسکونی، اداری، تجاری، صنعتی و … را فراهم می کند. این چنین، دمای آب ورودی به کویل با دریافت گرما از هوای فضای مورد نظر، افزایش پیدا کرده و برای سرد شدن تا دمای استاندارد تهویه (7 درجۀ سانتی گراد) مجدداً به چیلر باز می گردد.
· می توان گفت هوای سرد خروجی از فن کویل، هواساز و یا اِیر کولر که با آب سرد چیلر تغذیه می شوند، نسبت به کولر آبی و کولر گازی (یا سایر سیستم های DX مثل داکت اسپلیت و VRF) هوای مطبوع تری است. چراکه بر خلاف کولر آبی رطوبت زیادی ندارد؛ در نتیجه قادر است گرمای نهان موجود در فضا را نیز بخوبی جذب کند. از طرفی بر خلاف کولر گازی، داکت اسپلیت و یا VRF هوای خشکی را تولید نمی کند که خصوصاً در مناطقی با اقلیم خشک، اساساٌ هوای مناسبی نخواهد بود. بنابراین، چیلر می تواند شرایط متعادل تری را ایجاد کند.
· چیلر و فن کویل
· رایج ترین استفاده از آب سرد چیلر در حوزۀ تهویه مطبوع، در کنار ترمینال یونیت هایی بنام فن کویل می باشد.فن کویل همان طور که از نامش پیداست، شامل فن دمنده و مبدل حرارتی (کویل) است که با فیلتر و یک مدار کنترلی ساده ترکیب می شود. به کمک فن کویل و با استفاده از آب گرمِ دیگ یا پکیج، این امکان فراهم می شود که بتوان گرمایش مورد نیاز پروژه را نیز تأمین نمود.با توجه به استفاده از فن کویل برای هر فضای تفکیک شده ای، امکان کنترل مستقل دمای هر فضا ایجاد می شود. موضوعی که در کاربری هایی از جمله ساختمان های مسکونی، اداری و مجتمع های تجاری اهمیت بسیاری دارد.
· چیلر و هواساز
· غالباً در فضاهایی که مساحت یکپارچه ای دارند، مثل سالن های ورزشی، تالارهای پذیرایی، فروشگاه های زنجیره ای، نمایشگاه ها، سالن های همایش و … و در واقع در فضاهایی که نیازی به تفکیک دمایی نیست، از هواسازها استفاده می شود که از طریق یک کویل سرمایشی و با بکارگیریِ آب سرد چیلر، جریان هوای سردِ مورد نیاز را تولید می کنند. ضمن آنکه به کمک هواساز، امکان تأمین هوای تازه و ایجاد فشار مثبت نیز، فراهم می شود.
· تولید هوای گرم در هواساز بوسیلۀ کویل گرمایشی و با استفاده از آب گرمِ دیگ صورت می گیرد. البته در هواساز، می توان کویل سرمایشی و گرمایشی را مشترک نیز در نظر گرفت.
· چیلر و اِیر کولر
· اِیر کولر (Air cooler) ساختاری دقیقاً مشابه اواپراتورهای هوایی که در سردخانه ها استفاده می شوند، دارد. با این تفاوت که بجای مادۀ مبرد، آب سرد و یا گرم درون لوله های کویلِ آن جریان می یابد. از اِیر کولر که حجم و فشارِ هوادهی آن در مقایسه با فن کویل بمراتب بیشتر است، غالباً در سوله ها و سالن های تولید استفاده می شود. عمدتاً در پروژه هایی که در آنها نیاز چندانی به هوای تازه وجود نداشته و از طرفی شرایط برای کانال کشی توزیع هوا فراهم نیست، بجای استفاده از هواساز (یا در کنار استفاده از هواساز)، اِیر کولر بکار گرفته می شود.
تولید هوای گرم در اِیر کولر نیز مشابه فن کویل، با استفاده از آب گرم صورت می گیرد. البته، قاعدتاً در مکان هایی مثل سالن تولید، آب گرمِ مورد نیاز جهت گرمایش از طریق دیگ تأمین می شود.
کاربرد چیلر در برودت صنعتی
آب سرد تولیدیِ چیلر، در بسیاری از فرایندهای صنعتی که نیاز به فرآیند سرمایش (Cooling process) دارند از جمله خنک کاری مکانیزم ها و ماشین آلات خطوط تولید، در گسترۀ وسیعی از صنایع مختلف استفاده می شود. نمونه ای از این صنایع عبارتند از: پلاستیک، تزریق و ریختهگری، فلزکاری، جوشکاری، ماشین ابزار، پتروشیمی، داروسازی، بهداشت و درمان، تولید و نگهداری مواد غذایی، پرورش ماهی، کاغذ و سیمان، راهسازی و …
چیلر اساساً برای تولید آب سرد بکار می رود، اما در یک رِنج دماییِ مشخص. چنانکه اگر دمای آب مورد نیاز بیشتر از دمای مرطوب محیط باشد، می بایست از برج خنک کننده و اگر بیشتر از دمای خشک محیط باشد، بایستی از درای کولر برای کاهش دمای جریان آب مورد نظر استفاده کرد؛ چراکه اولاً قیمت و مصرف برقِ چیلر در مقایسه با سیستم های مذکور بیشتر بوده و ثانیاً محدودۀ کاری کمپرسور (Envelope) اجازه نمی دهد که هر دمایی را بتوان به کمک چیلر به دست آورد. لذا، از چیلر برای تولید آب سرد از 40- تا 3 درجه سانتی گراد بیشتر از دمای مرطوب محیط استفاده می شود و برای این رِنج دمایی، کمپرسورها و مبردهای مخصوصی تعریف می شوند.
انواع چیلر
چیلر به طور کلی بر اساس نوع سیکل کاری که فرآیند تبرید یا سرمایش را انجام میدهد، به دو دسته کلی تقسیم می شود:
· چیلر تراکمی
· چیلر جذبی
مقایسه چیلر تراکمی و چیلر جذبی
انتخاب چیلر تراکمی یا جذبی می تواند متأثر از ظرفیت برودتی مورد نیاز، شرایط اقلیمی محل پروژه و هزینه های مصرف انرژی باشد. اما امروزه، فارغ از این عوامل و با ارزیابی کامل تری، چیلرهای تراکمی و جذبی را می توان از زوایای دیگری نیز با یکدیگر مقایسه نمود:
1. ضریب عملکرد (COP): ضریب عملکرد چیلر در واقع نشان دهنده راندمان مصرف انرژی آن می باشد. چنانکه نسبت گرمای دریافتی در اواپراتور به مجموع انرژی مصرفی در مصرف کننده ها (کمپرسور، کندانسور هوایی، برج خنک کننده، پمپ و ژنراتور) به عنوان نسبت راندمان انرژی یا همان ضریب عملکرد تعریف می شود. ضریب عملکرد بر مبنای شرایط یکسان (شرایط استاندارد تهویه) در چیلرهای تراکمی هوایی تا 3.5 و در چیلرهای تراکمی آبی تا 6 قابل دستیابی می باشد. این در حالی است که ضریب عملکرد چیلرهای جذبی در بهترین حالت (چیلرهای جذبی دو اثره) 1.4 خواهد بود.
2. ابعاد و وزن دستگاه: با اضافه شدن ژنراتور، جذب کننده و سایر تجهیزات جانبی، ابعاد چیلرهای جذبی نزدیک به دو برابر چیلرهای تراکمی در ظرفیت مشابه بوده و فضای بیشتری را برای استقرار در موتورخانه ملزم می سازند. بعلاوه با توجه به وزن بیشتر این چیلرها، بایستی زیرسازی و شاسی های مقاوم تری جهت جایگذاری چیلرهای جذبی پیش بینی شود.
3. هزینه خرید و سرمایه گذاری اولیه: هزینه خرید چیلرهای جذبی تک اثره، حدود 50 درصد و چیلرهای جذبی دو اثره (شعله مستقیم)، نزدیک به دو برابر از هزینه خرید چیلرهای تراکمی در ظرفیت مشابه، بیشتر است.
4. هزینه سرویس و نگهداری: هزینه های سرویس و نگهداریِ چیلرهای جذبی به علت وجود تجهیزات بیشتر، بزرگتر و حساستر به مراتب در مقایسه با چیلرهای تراکمی بالاتر است. به خصوص آنکه فشار منفی موجود در سیستم چیلرهای جذبی، حساسیت و دقت بیشتری را جهت جلوگیری از نشتی و ورود اکسیژن می طلبد.
5. مصرف آب: به دلیل وجود جذب کننده در چیلرهای جذبی، نیاز به آب خنک کننده جهت دفع حرارت، نسبت به چیلرهای تراکمی آبی با ظرفیت مشابه، بیشتر است و این به معنای مصرف آب بیشتر و الزام استفاده از پمپ ها و برج های خنک کننده بزرگتر نیز می باشد.
6. مصرف انرژی: سوزاندن سوخت های فسیلی جهت تأمین منبع گرمایی ژنراتور در چیلرهای جذبی، علاوه بر انتشار مواد آلاینده بیشتر در محیط زیست، هزینه قابل توجهی را به سیستم نیز تحمیل می کند. این در حالی است که می توان مصرف برق بیشتر چیلرهای تراکمی را با بکارگیری سیستم های کنترلی هوشمند تا میزان قابل توجهی بهینه سازی نمود. به همین علت در مجموع، هزینه جاری چیلرهای جذبی که علاوه بر مصرف انرژی، شامل هزینه های مصرف آب و سرویس و نگهداری نیز می شود، در مقایسه با چیلرهای تراکمی بیشتر براورد می گردد.
7. سطح صدای کارکرد دستگاه: میزان صدای تولیدی چیلرهای جذبی (به جز نوع شعله مستقیم) به علت وجود قطعات متحرک و مکانیکی کمتر، نسبت به چیلرهای تراکمی پایین تر است.
8. شرایط اقلیمی: با توجه به الزام وجود برج خنک کننده در چیلرهای جذبی، امکان استفاده از این سیستم در مناطق مرطوب وجود ندارد. چراکه اساس کار برج های خنک کننده، سرمایش تبخیری بوده و وجود هوایی نزدیک به شرایط اشباع نمی تواند برای مکانیزم خنک کاری آنها مناسب باشد. در حالیکه به کمک چیلرهای تراکمی هوایی، بسادگی می توان حتی در شرایط هوایی کاملاً مرطوب، نیاز برودتی موجود را تأمین نمود.
نکات خرید چیلر
اساساً چیلر بعنوان یک سیستم خنک کاری، چه در تهویه مطبوع و چه در مصارف برودت صنعتی، نقش اصلی و محوری را در تأمین نیاز سرمایشیِ پروژه ایفا می کند و از طرفی مبلغ قابل توجهی را در هزینه های اولیۀ پروژه به خود اختصاص می دهد. بهمین علت، کارفرما همواره در تلاش است که مناسب ترین برند را برای خرید چیلر انتخاب کرده تا بتواند سال های سال بدون نگرانی و درگیریِ خاصی از سیستم خود نهایت بهره وری را داشته باشد.
وقتی می بینیم، صحت عملکرد چیلر بعنوان محور اصلیِ سیستم تهویه مطبوعِ ساختمان، تأثیر مستقیمی در آسایش افراد ساکن و حاضر در آن ساختمان دارد و یا کارکرد دقیق چیلر از عوامل اصلی تولیدِ محصولی با کیفیت بشمار می رود، بیشتر به اهمیت انتخاب برندی معتبر و صاحب نام در این صنعت پی می بریم.
در این بخش از مقاله، سعی کرده ایم به مهمترین نکات مطرح در انتخاب برندی مناسب برای خرید چیلر اشاره کنیم:
1- ارائۀ مشاوره و راهنمایی مؤثر در تصمیم گیری: در بسیاری از پروژه ها (بخصوص پروژه های بزرگ)، کارفرما فردی را بعنوان مشاور در نظر می گیرد. شاید بتوان گفت که بهتر است در برخی از پروژه ها و با توجه به شرایط خاصِ موجود، تولید کننده قبل از آنکه در جایگاه یک فروشنده ظاهر شود، با توجه به تجربه های متعدد در پروژه های مختلف و بواسطۀ تخصصی که در تولید چیلر دارد، طی یک همکاری مؤثر در کنار این مشاور، مناسب ترین تصمیم را برای انتخاب چیلری با مشخصه های ایده آل اتخاذ کنند. حتی اگر منجر به فروش دستگاهی با ظرفیت و قیمت پایین تر شود.
2- ارائۀ اطلاعات دقیق فنی در مرحلۀ پیش فاکتور: ارائۀ مشخصات فنی کامل در قالب پیش فاکتور می تواند تا حد زیادی کارفرما را در جریان کیفیت دستگاه تولیدیِ برند مورد نظر قرار دهد. مشخصات فنیِ پیش فاکتور می بایست در وهلۀ اول شامل اطلاعاتی باشد که بتواند کارفرما را در راستی آزماییِ ظرفیت دستگاهِ براورد شده کمک کند. اطلاعاتی مثل خروجی نرم افزار کمپرسور انتخابی، ظرفیت هوادهی الکتروفن های کندانسور هوایی، دبی آبِ در گردشِ کندانسور آبی، سطح تبادل حرارتیِ کویل کندانسور و … بعلاوه، مشخص کردن عمدۀ قطعات بکار رفته در ساخت دستگاه و اعلام برند آنها نیز از اهمیت قابل توجهی بعنوان مستندات پیش فاکتور برخوردار است.
3- رزومۀ قابل قبول: رزومۀ شرکت تولیدکننده در پروژه های متعدد و با ظرفیت ها و مشخصه های متنوع، می تواند نشان دهندۀ سطح توانایی های آن شرکت در ساخت چیلر باشد. حتی توصیه می شود که کارفرما یک یا تعدادی از نمونه پروژه های انجام شده را از نزدیک بازدید کرده و ضمن ارزیابی دستگاهی که در حال کار است، میزان رضایت مشتریان قبلی را بسنجد.
4- بکارگیری برندهای معتبر و شناخته شده در ساخت دستگاه: تأمین قطعات و متریالِ مورد نیاز برای ساخت دستگاه از بهترین برندهای معتبر داخلی و خارجی، گام اول در تولید دستگاهی با کیفیت خواهد بود. اصل بودن برندهای اعلام شده توسط تولیدکننده از دیگر مُطالباتی است که کارفرما می بایست در نظر داشته باشد؛ چراکه بعضی از برندهای مطرح در ساخت چیلر، نمونه های مشابهی دارند که ساخت کمپانی اصلی نیستند.
5- استفاده از نرم افزارهای تخصصی و اورجینال در طراحی: زمانی طراحی یک مکانیزم و سیستم به درستی انجام خواهد گرفت که ضمن وجود تسلط فنی کامل به تمامی جوانب آن مکانیزم و سیستم، از ابزار مناسب برای پیشبرد طراحی آن استفاده شود. ابزار طراحی، نرم افزارهایی هستند که بطور ویژه برای هر حوزه ای از هر صنعت تعریف می شوند. استفاده از نرم افزارهای تخصصی و البته اورجینال، شرایط را برای دستیابی به یک طراحی اصولی و با کمترین خطای ممکن در ساخت چیلر فراهم می کند.
6- مبنا قرار دادن استانداردهای جهانی در طراحی و تولید: در طراحی و تولید هر بخش از چیلر، استانداردها و توصیه نامه هایی تعریف شده اند که حاصل تحقیقات گسترده و بسیار دقیقِ مجامع بین المللی بوده است. لذا، تولیدکننده ای که بتواند طراحی و تولید محصولات خود را مبتنی بر این استانداردها انجام دهد، قطعاً خواهد توانست خروجیِ با کیفیتی را در اختیار مشتری قرار دهد.
7- استفاده از ماشین آلات CNC و تخصصی در تولید قطعات و مبدل های حرارتی: متریال با کیفیت، طراحی بوسیلۀ نرم افزارهای تخصصی و بر اساس استانداردهای جهانی، زمانی منجر به محصولی قابل دفاع خواهد شد که ابزار و ماشین آلات مناسبی برای تولید وجود داشته باشد. بکارگیری ماشین آلات CNC و ابزارهای تخصصی، کیفیت و دقت تولید قطعات و بخصوص مبدل های حرارتی را که نقش ویژه ای در عملکرد بهینۀ چیلر دارند، به حداکثر می رساند. این قابلیت قطعاً می تواند در افزایش طول عمر مفید چیلر نیز مؤثر باشد.
8- لحاظ کردن شرایط ویژۀ آب و هوای ایران در طراحی و تولید چیلر: در برخی از آیتم های طراحی و تولید، حتی لازم است تولیدکننده فراتر از استانداردهای تعریف شده، الزاماتی را لحاظ کند تا دستگاه بتواند متناسب با شرایط ویژۀ آب و هوای ایران، به درستی عمل کند. وجود هوای غبار آلود، اقلیم های به شدت شرجی و گرم در بعضی از مناطق، وجود املاح فراوان در آب شهری از جمله شرایط ویژه ای هستند که می بایست در عمدۀ پروژه ها توسط یک تولیدکنندۀ کاردان در نظر گرفته شود.
9- ارائۀ گارانتی مناسب و خدمات پس از فروش بموقع: ارائۀ گارانتیِ بی قید و شرط، همواره یکی از مُطالباتِ بر حقِ مشتریان بوده که طبیعتاً می تواند اطمینان خاطری برای کارفرما باشد. بعلاوه، خدمات پس از فروش، یکی از فاکتورهای مهم در انتخاب برند مورد نظر برای خرید چیلر به حساب می آید؛ چراکه یکی از شروط بهره برداری مناسب از دستگاه، خدمات پس از فروشِ بموقع از سوی تولیدکنندۀ آن دستگاه می باشد.
فضای مورد نیاز برای نصب چیلر چقدر است؟
طبیعتاً بسته به ظرفیت چیلر، فضای مورد نیاز جهت نصب آن متفاوت است. اما، به طور تقریبی می توان گفت که برای نصب چیلر تراکمی آب خنک، فضایی بین 2 تا 15 متر مربع نیاز است. ابعاد چیلرهای جذبی در ظرفیت های مشابه، نزدیک به 1.5 تا 2 برابر چیلرهای تراکمیِ آب خنک می باشد؛ بنابراین، در صورت استفاده از چیلر جذبی به موتورخانۀ بزرگتری نیاز داریم. ضمن آنکه با توجه به ارتفاع زیاد آنها، می بایست ارتفاع موتورخانه بین 2 تا 3 متر بیشتر باشد. در رابطه با چیلرهای هوا خنک تقریباً می توان گفت به ازای هر 5 تا 10 تن تبرید واقعی، یک متر مربع از مساحت پشت بام یا محوطۀ نصب اشغال می شود. یعنی هرچه ظرفیت چیلر بیشتر باشد، بازۀ ذکر شده به سمت عدد 10 میل می کند. اما، سه نکته را می بایست در نظر داشت:
1- چیلر هوا خنک از هر طرف به فضایی حدود 1 تا 1.5 متر بعنوان محدودۀ سرویس و البته جهت ورود هوای کافی به کندانسور نیاز دارد.
2- کندانسور میکرو چنل (Micro-Channel) فضای کمتری در مقایسه با چیلرهایی که کویل کندانسور آنها Fin & Tube است، اشغال می کنند.
3- فضای اشغال شده توسط برج های خنک کننده را نیز بایستی در بررسی فضای مورد نیاز برای راه اندازی چیلرهای جذبی و چیلرهای تراکمی آب خنک مد نظر داشت.
برای استفاده از چیلر نیاز به متخصص می باشد؟
اساساً استفاده از چیلر نیاز به متخصص ندارد، اما می توان گفت که در چیلرهای تراکمی آب خنک و بخصوص در چیلرهای جذبی، به علت وجود تجهیزات جانبی بیشتر، در فرایند سرویس و نگهداریِ دستگاه با مسائل بیشتری مواجه خواهیم بود.
از چه شرکت هایی چیلر خریداری کنیم؟
از شرکت هایی با ویژگی های ذیل:
– اطلاعات فنی دقیقی در مرحلۀ پیش فاکتور ارائه دهند.
– دارای رزومه ای قابل دفاع باشند.
– از نرم افزارهای کارامد و اورجینال در طراحی های خود استفاده کنند.
– تمامی فرایند طراحی و تولیدشان بر مبنای استانداردهای جهانی باشد.
– از ماشین آلات CNC در تولید قطعات و مبدل ها استفاده کنند.
– برندهای تراز اول را در ساخت دستگاه ها بکار بگیرند.
– شرایط ویژۀ آب و هوای ایران را در طراحی و تولید دستگاه ها لحاظ کنند.
– بتوانند گارانتی و خدمات پس از فروش مناسبی ارائه دهند.
چیلر بهتر است یا داکت اسپلیت؟
البته که نمی توان گفت در تهویه مطبوع، سیستمی در مقایسه با سیستم دیگر برتری مطلق دارد. اما، در مجموع چیلر نسبت به داکت اسپلیت انتخاب بسیار مناسب تری است. به دلایل ذیل:
– قابلیت تفکیک دمایی در فضاهای مختلف ساختمان
– مصرف برق کمتر (در صورت استفاده از چیلر مرکزی)
– نیاز به فضای کمتر برای نصب در مقایسه با کندانسورِ داکت اسپلیت (در صورت استفاده از چیلر مرکزی)
– عدم محدودیت فاصله بین چیلر و فن کویل ها
– صدای کمتر فن کویل ها در مقایسه با یونیت های داخلیِ داکت اسپلیت
– هزینۀ اجرای بیشترِ داکت اسپلیت
اگر از چیلر مرکزی استفاده کنیم چگونه مصرف برق هر واحد را حساب می کنند؟
با استفاده از دستگاه انرژی متر (Energy meter) هزینه برقِ هر واحد را می توان جداگانه حساب کرد.
کدام نوع چیلر بیشترین راندمان را دارد؟
چیلرهای تراکمی آب خنک مجهز به کمپرسور سانتریفیوژ و اواپراتورهای فلودد بیشترین راندمان را دارند.
چرا چیلر در مقایسه با سیستم های DX برای مناطقی با هوای خشک مناسب تر است؟
سیستم های انبساط مستقیم مانند کولر گازی، داکت اسپلیت یا VRF مقدار زیادی از رطوبت هوا را ضمن سرمایش جذب می کنند؛ در نتیجه خشکی هوا دو چندان می شود، اما در فن کویل هایی که از آب سردِ چیلر با دمای 7 درجۀ سانتی گراد استفاده می کنند، رطوبت هوای خروجی مناسب تر است.
(شرکت فنی و مهندسی فرنام سازه)