چیلر هوایی چیست؟

نکات مهم انتخاب انواع چیلر هوایی یا چیلر تراکمی هوایی :

چیلر تراکمی جهت تأمین آب یا گاز مبرد سرد جهت سیستم های تهویه مطبوع و تبرید صنعتی با دمای 7 تا 12 درجه سلسیوس (بر اساس نوع کاربرد و سیستم مورد نیاز) توسط سیکل تبرید تراکمی مورد استفاده قرار می گیرد. چیلر های هوایی که از انواع چیلرهای تراکمی می باشند بعنوان قلب سیستم سرمایش ساختمان ها در مناطقی که بدلیل رطوبت نسبی زیاد هوا (RH) ، امکان استفاده از برج خنک کننده آبی و نتیجتاً چیلر آبی وجود نداشته باشد مورد استفاده قرار می گیرند.مکانیزم عملکرد چیلرهای تراکمی هوایی که معمولاً در فضاهای باز (مانند پشت بام ساختمان ها) نصب می شود همانند چیلر های آبی بر مبنای سیکل تبرید تراکمی می باشد.

علت اصلی نصب چیلرهای هوایی در فضای باز بدلیل امکان تبادل حرارت کندانسور هوایی چیلر هوایی با هوای آزاد می باشد .

اجزای اصلی چیلرهای تراکمی هوایی :

کمپرسور

کندانسور

اواپراتور

شیر انبساط

مایع مبرد موجود در مدار چیلر هوایی که از نظر مقدار ، حجم و فشار کار نسبت به چیلرهای آبی بیشتر است، در کندانسور هوایی چیلر بوسیله جریان اجباری هوا خنک شده و معمولا مستقیما وارد کویل سرمایش DX هواساز و یا اواپراتور DX آبی در چیلر هوایی می گردد. در هنگام انتخاب چیلر های هوایی به اختلاف ظرفیت نامی (Nominal) و ظرفیت واقعی (Actual) چیلر خصوصا با توجه به دمای طرح خارج تابستان در منطقه بهره برداری از چیلر دقت نموده و همچنین توجه داشته باشیدکه از جمله عوامل تعیین کننده در عملکرد ظرفیت واقعی چیلر تراکمی هوایی می توان به موضوع مهم کافی بودن سطوح تبادل حرارتی در کندانسور و اواپراتور چیلر جهت درستی ظرفیت چیلر مورد نظر ( طول، قطر و تعداد تیوب های مورد استفاده درکندانسور و اواپراتور ) چیلر های هوایی اشاره نمود و توجه داشته باشید که قیمت چیلرهای هوایی (همراه با کندانسور هوایی ، گاز مبرد ، روغن و …) نسبت به چیلرهای آبی با ظرفیت مشابه حدود 1/5 برابر گرانتر است .

چیلر تراکمی هوایی

بطور کلی کارشناسان تاسیسات برای محاسبه ظرفیت چیلر هوایی مورد نیاز هر پروژه که بر مبنای محاسبه دقیق ظرفیت بار برودتی کل انجام می گردد، علاوه بر محاسبه پارامترهایی مانند شرایط جغرافیایی( Ambient Temperatur ) و دمای طرح خارج تابستان ، ارتفاع از سطح دریا ، رطوبت نسبی هوا ، نوع کاربری ساختمان (دمای طرح داخل) ، نوع مصالح به کار رفته و طراحی نمای ساختمان ، جهت قرارگیری ساختمان نسبت به زاویه تابش خورشید ، تعداد طبقات و سطح زیر بنای ساختمان ،تعداد نفرات و تجهیزات کوچک و بزرگ الکتریکی داخل ساختمان و … ، به حجم آب سرد مورد نیاز و ضرایب اطمینان کافی در عملکرد چیلر توجه می نمایند.اما چنانچه مایل به استفاده از امکان محاسبه سر انگشتی (فاز 1) چیلر هوایی مورد نیاز ساختمان های مسکونی و اداری در شرایط  آب و هوایی مانند تهران باشید ، می توانید برای هر 100 متر مربع از زیر بنای مفید ساختمان بطور تقریبی ظرفیت نامی 4 تن تبرید را در نظر بگیرید .

همچنین قبل از تعیین ظرفیت نهایی و انتخاب چیلر هوایی مورد نیاز پروژه خود، جهت کنترل نهایی محاسبات و برآور های صحیح بار برودتی و انتخاب صحیح چیلر هوایی مورد نیاز پروژه، با کارشناسان شرکت دماتجهیز تماس حاصل فرمائید.

سیکل تبرید در چیلر های هوایی:

گاز مبرد توسط کمپرسورهای چیلر هوایی فشرده می گردد. گاز متراکم شده با فشار و دمای بالا وارد کندانسور شده و توسط آب یا هوای محیط خنک شده و به صورت مایع در می آید و این مایع مبرد با عبور از شیر انبساط (Expansion Valve) یا لوله موئین که کار آن کاهش فشار مایع می باشد در دمایی پائین قرار می گیرد تا بتواند پس از ورود به کویل اواپراتور گرمای آب داخل اواپراتور را جذب نماید . به دلیل فشار کمتر اواپراتور نسبت به کندانسور ، مایع مبرد تبخیر می شود که گرمای مورد نیاز این عمل تبخیر از آب جریان یافته سیستم تهویه مطبوع درون اواپراتور تامین می شود ، در نتیجه آب سیستم تبرید درون اواپراتور سرد می گردد و سپس توسط سیستم پمپ های سیرکولاتور به کویل آب سرد فن کویل ها و هواساز ها جهت ایجاد هوای خنک در محل مورد نظر منتقل می شود . پس از این فرآیند مجددا با مکش کمپرسور گاز ناشی از تبخیر، به سمت کمپرسور حرکت نموده و این سیکل ادامه می یابد.

اطلاعات فنی در مدار چیلر های تراکمی هوایی:

دمای کارکرد چیلر در سیستم های تهویه مطبوع عبارتست از دمای آب چیلد خروجی از اواپراتور چیلر که نباید از دمای 7 درجه سلسیوس پائین تر باشد . ضمنا دمای آب برگشتی به اواپراتور در زمان اوج بار سیستم باید حدوداً 5 درجه گرمتر از دمای آب خروجی از اواپراتور باشد (همچنین توجه به این نکته بسیار حائز اهمیت است که معمولاً دمای تنظیمی ترموستات آنتی فریز 4 درجه سلسیوس در نظر گرفته می شود)

عملکرد ترموستات چند مرحله ای اواپراتور چیلر: استفاده از ترموستات 3 یا 4 مرحله ای بر اساس نوع چیلر ، تعداد کمپرسورها ، تعداد مدارهای چیلر هوایی و یا حتی سیستم Unloader که روی قسمت آب خروجی از اواپراتور نصب می گردد می تواند با توجه به دماهای تنظیمی روی ترموستات تدریجی ، عملکرد سیستم چیلر را کنترل نماید.

نصب سیستم unloader در کمپرسور چیلر هوایی می تواند در هنگام کاهش بار برودتی موجب صرفه جویی و کاهش مصرف برق گردد. کنترل ظرفیت یا همان مکانیزم بی‌بار کننده (Unloader)، به منظور کاهش بار در حین راه‌اندازی و کنترل ظرفیت در حین کاربری به صورت کاملاً متناسب با میزان تبرید مورد نیاز استفاده می‌شود که این امر سبب بالا رفتن عمر دستگاه و راندمان آن نسبت به سایر سیستم‌ها شده و هزینه انرژی، تعمیر و نگهداری را کاهش چشمگیری می‌دهد. بی‌بار کردن کمپرسور متناسب با کاهش بار سیستم نه تنها سبب کاهش توان ورودی به کمپرسور می‌گردد، بلکه تنش‌های وارده به موتور و کمپرسور را که در اثر تعداد دفعات روشن و خاموش شدن به وجود می‌آید، نیز کاهش می‌دهد.

چهار نکته فنی در خصوص چیلرهای هوایی :

فری کولینگ در چیلر های هوایی Free Cooling

سوپر هیت مبرد در خط مکش چیلر تراکمی Super Heat

سابکول در کندانسور چیلر تراکمی Subcool

پمپ داون کردن چیلر تراکمی Pump Down

انواع کمپرسور در چیلرهای تراکمی:

هنگام انتخاب و خرید چیلر هوایی علاوه بر توجه به نوع کمپرسور (اسکرو -اسکرال – رفت و برگشتی و … ) به تعداد ، ظرفیت و برند کمپرسور چیلر که از اصلی ترین قطعات چیلر ها می باشد توجه نمائید.

مکانیزم فشرده سازی گاز مبرد در كمپرسورهايي كه در چيلر هاي تراكمي بكار برده مي‌شوند، متفاوت است. این كمپرسورها به پنج گروه زیر تقسيم مي‌گردند:

كمپرسورهاي رفت و برگشتي يا پيستوني (Reciprocating)

كمپرسورهاي پيچي (Screw)

كمپرسورهاي حلزوني (Scroll)

كمپرسورهاي چرخشي (Rotary)

كمپرسورهاي سانتريفيوژ

اصول كاركرد چهار كمپرسور اول (جابجايي مثبت) با كمپرسورهاي سانتريفیوژ (ديناميكي) تفاوت قابل ملاحظه‌اي دارند. در كمپرسور هاي جابجايي مثبت، حجم معيني از گاز توسط پيستون، مارپيچ، حلزون و يا چرخش دائماً كم مي‌شود. و با كاهش حجم گاز، فشار بخار افزايش می یابد. در حالي كه در كمپرسور هاي سانتريفيوژ ، گاز به دليل شتاب گرفتن توسط پروانه دوار متراكم شده و با كاهش سرعت در يك ديفيوزر، فشار افزايش مي‌يابد. كمپرسورهاي سانتريفيوژ در ظرفيت‌هاي بسيار بالا كاربرد دارند .

از نظر نحوه ارتباط محفظه كمپرسور و موتور الكتريكي نيز كمپرسورها به سه دسته زیر تقسيم مي‌گردند:

كمپرسور هاي بسته (Hermetic)

كمپرسورهاي نيمه بسته (Semi Hermetic)

كمپرسورهاي باز (Open Type)

در كمپرسورهاي بسته موتور الكتريكي و محفظه كمپرسور در يك پوسته نصب شده‌اند و در صورت خرابي، كمپرسور و يا الكتروموتور قابل تعمير نمي‌باشند لذا در ظرفيت‌هاي كوچك ساخته مي‌شوند. در كمپرسور هاي نيمه بسته موتور و الكتروموتور در يك پوسته دو قسمتي قرار دارند. به ‌عبارت ديگر قسمت موتور و كمپرسور كاملاً مشخص مي‌باشد ظرفيت اينگونه كمپرسورها معمولاً متوسط بوده و از ظرفيت كمپرسورهاي بسته بيشتر مي‌باشد. در كمپرسورهاي باز محفظه كمپرسور و الكتروموتور جدا از يكديگر مي‌باشند و توسط كوپلينگ به يكديگر متصل مي‌گردند. اين كمپرسورها در ظرفيت‌هاي بالا ساخته می شوند.

چیلر تراکمی هوایی

کندانسور در چیلرهای هوایی:

کندانسور یک مبدل حرارتی است که اجازه می دهد گرما از مبرد به هوا منتقل شود. کندانسور چیلرهای تراکمی هوایی با هوا خنک می شوند. کندانسورهای هوا خنک از لوله های مسی (برای جریان مایع مبرد) و فین های آلومینیومی (جهت عبور هوا به منظور انتقال حرارت) تشکیل شده اند.مقایسه کندانسور هوا خنک و آب خنک

به طور كلي كندانسورها بر سه نوع مي‌باشند:

خنك شونده‌ با هوا

خنك شونده با آب (كندانسورهاي دو لوله‌اي ، پوسته و كويل ، پوسته و لوله)

كندانسور تبخيري

در كندانسور هاي هوايي، از هوا به عنوان عامل خنک کننده و تقطير مبرد و در كندانسورهاي آبي ، از آب به عنوان عامل خنک کننده و تقطير مبرد استفاده مي‌شود. در كندانسورهاي تبخيري ، هم هوا و هم آب مورد استفاده قرار مي‌گيرد. گرچه در كندانسورهاي تبخيري ، دماي هواي عبوري مقداري افزايش مي‌يابد اما تقطير مبرد عمدتاً از تبخير آب پاشيده شده بر روي كندانسور ناشي مي‌شود و وظيفه هوا افزايش شدت تبخير با رفع بخار آب حاصل تبخير مي‌باشد. که در چیلرهای تراکمی هوایی عمدتاً از نوع اول استفاده می شود. جريان هوا در كندانسور هاي هوايي ممكن است به دو صورت زير انجام شود :

طبيعي و بدون استفاده از فن هوادهی مانند يخچال ها و فريزرهاي خانگي

جريان هوا به وسيله فن يا دمنده

شیر انبساط در سیکل تبرید چیلر هوایی:

شیر انبساط با ایجاد افت فشار در مسیر مبرد عبوری به اواپراتور باعث تبدیل مبرد از مایع گرم به گاز سرد می شود. شیر انبساط چیلر بر اساس طراحی آن می تواند از نوع ترموستاتیک، فشاری و یا الکترونیکی باشد.

انواع اواپراتور در چیلر تراکمی:

اواپراتور در سیستم های تبرید نوعی مبدل حرارتی است که گرما را از آب به گاز مبرد منتقل می کند. کارکرد آنها در چیلر های تراکمی هوایی یا آبی به این صورت است که گاز سرد پس از عبور از شیر انبساط، گرمای آب درون اواپراتور که از کویل فن کویل ها یا هواساز ساختمان وارد می شود را جذب می کند. اواپراتورها از نظر ساختمان به 3 دسته تقسيم مي‌شوند:

پوسته و لوله‌اي: معمولاً از لوله‌هاي فولادي و مسي ساخته مي‌شوند. از اين نوع كويل براي سرد كردن مايعات استفاده مي‌شود.(توضیح بیشتر در گروه مبدل های حرارتی)

اواپراتور پره‌دار: نوعي از اواپراتور‌ها نوع پوسته و لوله‌اي مي‌باشند كه در آنها به منظور افزايش سطح خارجي و در نتيجه بهبود راندمان سرد كردن هوا ، پره‌هايي (فين) به عنوان سطح ثانويه جذب حرارت بر روي لوله‌ها قرار گرفته‌اند. (افزايش انتقال حرارت از لوله به هوا) ضمناً به منظور جلوگیری از اتلافات حرارتی، می توان بدنه اواپراتور را عایق کرد.

صفحه‌اي : اواپراتورهای صفحه ای از دو صفحه فلزي كه بر روي آنها شيارهايي براي عبور مبرد ايجاد گردیده، ساخته شده‌است. نوع ديگرآن، از لوله‌اي که بين دو صفحه فلزي واقع شده است، تشكيل گردیده که صفحات در انتها به يكديگر جوش مي‌شوند. در اين نوع اواپراتورها براي ايجاد تماس حرارتي مطلوب بين صفحات و لوله حامل مبرد ، فضاي بين صفحات را با محلول اتكتيك پر مي‌كنند.