چیلر(هواساز)

چیلر (به انگلیسی: Chiller) دستگاهی است که حرارت را از مایع (معمولاً آب) بر اساس سیکل تبرید تراکم بخار و یا جذبی می‌زداید. این مایع می‌تواند برای خنک کاری هوا و یا دستگاه‌هااستفاده شود که معمولاً به صورت سیکل و درون یک مبدل حرارتی جریان دارد. به عنوان یک محصول جانبی مهم، حرارتی که از مایع جذب شده یا باید به محیط خارج دفع شود یا برای کارایی‌های بالاتر برای مقاصد گرمایی استفاده شود. نگرانی‌هایی در مورد طراحی و انتخاب چیلرها وجود دارد. این نگرانی‌ها شامل، کارایی، بازده، تعمیر و نگهداری، آسیب پذیری‌های محیطی است.

 

انواع چیلرها

چیلرها به دو دسته چیلرهای تراکمی و چیلرهای جذبی تقسیم می‌شوند. شکل دیگر تقسیم بندی چیلرها بر اساس شکل خنک شدن ماده مبرد است که به سه دسته آب خنک، هوا خنک وتبخیری تقسیم بندی می‌شوند.

چیلرهای تراکمی با استفاده از انرژی الکتریکی و چیلرهای جذبی با استفاده از انرژی حرارتی باعث ایجاد برودت و سرما می‌شوند.

 

چیلر تراکمی

در چیلرهای تراکمی گاز ابتدا توسط کمپرسور، متراکم می‌گردد. این گاز سپس به کندانسور وارد شده توسط آب یا هوای محیط، خنک شده و به مایع تبدیل می‌گردد این مایع با عبور از شیر انبساط یا لوله موئین وارد خنک‌کننده (اواپراتور) می‌شود که در فشار کمتری قرار دارداین کاهش فشار باعث تبخیر مایع گردیده و در نتیجه مایع سردکننده با گرفتن حرارت نهان تبخیر خود از محیط خنک‌کننده، باعث ایجاد برودت در موادی که با قسمت خنک‌کننده در ارتباطند می‌گردد. سپس گاز ناشی از تبخیر، به کمپرسور منتقل می‌شود.

با عبور بخار با سرعت در یک مسیر هوای کندانسور مکیده می‌شود. خلاء در کندانسور به علت تبدیل بخار به اب و اختلاف حجم بین بخار و اب ایجاد می‌گردد.

انواع چیلر تراکمی

• چیلر تراکمی رفت و برگشتی
• چیلر تراکمی اسکرو
• چیلرهای تراکمی اسکرال Scroll

کنترل کننده‌های فشار در چیلر تراکمی

کنترل فشار بالا و پایین

این وسیله جهت کنترل کردن فشار دستگاه می‌باشد، دو لوله موئین در این کنترل وجود دارد که لوله LP را به قسمت مکش کمپرسور متصل کرده و لوله HP را به قسمت فشار بالا.

در سیستم چیلر کمپرسور باید با فشار مکش و دهش معینی کار کند. هرگاه از این فشار کمتر یا بیشتر شود این کنترل عمل کرده و دستگاه را خاموش می‌کند. کنترل فشار بالا و پایین قابل تنظیم می‌باشد.

در چیلر تراکمی با کندانسور آبی معمولاً فشار پایین را روی ۳۰ psi و فشار بالا را روی psi ۲۲۰ و با کندانسور هوایی فشار پایین را روی ۴۰ و فشار بالا را روی ۲۵۰ psi می‌توان تنظیم کرد.

اگر کمپرسور بر اثر فشار بالا قطع شود باید از سیستم رفع عیب شده و کلید ریست را فشار دهیم ولی اگر بر اثر فشار پایین قطع شود دوباره بر اثر افزایش گاز دستگاه روشن می‌شود.

کنترل فشار روغن

این وسیله جهت کنترل کردن مداوم فشار روغن کمپرسور می‌باشد. اگر در کمپرسور فشار روغن نباشد باعث صدمه دیدن آن می‌شود. کنترل روغن دارای دو لوله موئین می‌باشد که یکی از آنها به قسمت ساکشن (مکش) کمپرسور و دیگری به قسمت فشار روغن کمپرسور متصل می‌شود. بین فشار مکش کمپرسور و فشار روغن باید حداقل ۱۰ psi فشار باشد در غیر این صورت کنترل روغن فرمان قطع می‌دهد. هنگامی که کنترل روغن احساس کند که فشار زیر ۱۰ psi است یک هیتر درداخل کنترل روغن شروع به گرم شدن می‌شود و پس از تقریباً ۹۰ ثانیه حرارت هیتر باعث قطع شدن جریان شده و کمپرسور خاموش می‌شود.

ساختمان چیلر تراکمی

1. الکتروموتور: میل لنگ کمپرسور را به حرکت در می‌آورد حرکت دورانی میل لنگ باعث حرکت رفت وبرگشت پیستون در داخل سیلندر می‌گردد در نتیجه گاز مبرد در کمپرسور متراکم می‌شود.
2. کوپلینگ: جفت کننده محور الکترو موتور با محور میل لنگ کمپرسور است.
3. کمپرسور: گاز خروجی از اواپراتور را متراکم کرده وارد کندانسور می‌کند.
4. لوله رانش: گاز خروجی از کمپرسور را به کندانسور هدایت می‌کند.
5. کندانسور: کندانسور این چیلر از نوع پوسته و لوله است در داخل پوسته گازمبرد و در داخل لوله‌ها آب خنک جریان دارد. گاز داغ و متراکم توسط لوله وارد پوسته کندانسور می‌شود. به علت تماس با لوله‌های مسی حاوی آب خنک، خنک شده به مایع تبدیل می‌شود و از پایین از طریق لوله خارج می‌شود. آب جریانی از طریق لوله وارد کندانسور شده واز طریق لوله خارج می‌شود. آب خروجی از کندانسور به برج خنک کن هدایت می‌شود تا پس از خنک شدن دوباره به کندانسور برگردد.
6. لوله خروج مایع مبرد از کندانسور
7. شیر سرویس کندانسور: برای بستن لوله خروج مبرد از کندانسور در مواقع سرویس و تعمیرات و توقف طولانی دستگاه مورد استفاده قرار می‌گیرد.
8. شیر تغذیه ماده مبرد: برای شارژ سیستم استفاده می‌شود.
9. فیلتر درایر یا صافی رطوبت گیر: وجود مواد جامد و رطوبت در دستگاه تبرید موجب بروز اشکالاتی می‌گردد که برای جلوگیری آن از وسیله‌ای به نام فیلتر برای گرفتن مواد جامد و درایر برای گرفتن رطوبت موجود در سیستم استفاده می‌شود.
10. شیر برقی: که در صورت وصل بودن جریان الکتریکی مسیر عبور مایع مبرد را باز نگه می‌دارد این شیر برقی از ترموستات فرمان می‌گیرد.
11. شیشه رویت یا سایت گلاس: میزان تغذیه ماده مبرد در سیستم و همچنین وجود رطوبت بیش از حد را در سیستم مشخص می‌نماید.
12. اواپراتور: ماده مبرد پس از عبور از شیر انبساط وارد اواپراتور چیلر می‌شود ودر داخل لوله‌های مسی تبخیر شده و به صورت بخار از اواپراتور خارج می‌شود. تبخیر در اواپراتورباعث سرد شدن آب جریانی در پوسته می‌گردد. آب سرد شده از محل بطرف هواساز و فن کویلها جریان می‌یابد و در برگشت از هواسازیا فن کویلها از محل وارد اوپراتور چیلر می‌شود.
13. شیر انبساط ترموستاتیک: که از دمای گاز خروجی از اواپراتور تاثیر گرفته مقدار ماده مبرد ورودی به اواپراتور را تنظیم می‌نماید.
14. لوله مکش: که گاز خروجی از اواپراتور از طریق لوله وارد قسمت مکش کمپرسور می‌گردد.
15. تابلو وسایل اندازه‌گیری و کنترل فشار: که مانومترهای فشار زیاد و فشارکم کنترل فشار کم و زیاد و منترل فشار روغن روی آن نصب شده‌اند.

اصول کار چیلر تراکمی

اصول كار چیلر تراکمی بدين شكل مي باشد كه سيال مبرد وارد لوله ها يا به اصطلاح تبخير كننده كه در داخل اتاق يا محلي كه مي خواهيم سرد كنيم مي شود گرما از هواي اتاق به سيال مبرد داده مي شود و سيال در نتيجه گرفتن گرما تبخير مي شود و در عوض درجه حرارت اتاق پايين مي آيد و دارای شرایط زیر باشد:

• دمای آب رفت برج خنک کن بایستی 28 درجه سانتيگراد باشد .
• دمای آب برگشت برج خنک کن بایستی 5 درجه سانتیگراد با رفت اختلاف داشته باشد .
• فشار گاز فریون در مکش چيلر تراکمي بايستي 45 تا 75 پياسآي ورانش 200 تا 260 پیاسآی باشد با کندانسور آبی.
• هنگامي که ميخواهيم گاز تزريق کنيم بايستي شير سرويس آن را ببنديم .
• در حالت کارکرد چيلر تمامي شيرهاي آن بايستي باز باشد. مکش - رانش - مایع .
• براي روشن کردن چيلر ابتدا فن برج سپس پمپ فن کوئل و بعد از آن پمپ برج را روشن می کنیم .
• براي وکيوم کردن چيلر بايستي چيلر خاموش باشد .
• براي روغن زدن هم بايستس دستگاه خاموش باشد.
• فشار روغن حداقل PSi 20 بيشتر از درجه فشار مکش باشد .
• سطح شيشه نشان دهنده مايع مبرد بايد صاف و بدون حالت کف زدگي باشد .
• روغن داخل کمپرسور حدود 1/2 سطح شيشه روغن نما باشد و اگر از 1/4 سطح شيشه کمتر باشد روغن لازم را تامين کنيد .
• مقدار اسيد براي هر ظرفيت چيلر معادل 1/5 کيلوگرم پيشنهاد مي شود .
• از گيج قرمز براي فشار زياد و تست ازت استفاده مي شود .
• از گيج آبي (یا سبز) براي فشار کم و وکيوم کردن دستگاه چيلر استفاده ميشود .
• در کنار دريا فشار وکيوم بايستس 1.29 اينچ جيوه باشد و در تهران 27 اينچ جيوه .

چیلر جذبی

در چیلرهای جذبی برخلاف چیلرهای تراکمی از جذب کننده (Absorber) و مولد حرارتی (ژنراتور) بجای کمپرسور استفاده می‌گردد. عمومی‌ترین خنک‌کننده در چیلرهای جذبی سیستم برمید لیتیم (لیتیوم برماید) است. در این سیستم، در قسمت جذب کننده، بخار آب توسط لیتیوم برماید غلیظ جذب شده و در قسمت مولد حرارتی، آب بر اثر حرارت تبدیل به بخار می‌شود. بخار آب در کندانسور که دارای فشار ۱/۰ اتمسفر است به حالت مایع در می‌آیدو سپس در خنک‌کننده که تحت فشار ۰۱/۰ اتمسفر دوباره به بخار تبدیل می‌گردد و آب برای اینکه تبخیر گردد گرمای نهان خود رااز محیط خنک‌کننده می‌گیرد و باعث ایجاد برودت می‌گردد سپس بخار آب ایجاد شده در خنک‌کننده به جذب کننده منتقل می‌گردد و دوباره این چرخه تکرار می‌شود.

انواع چیلر جذبی

۱- گروه تک اثره (Single effect)

که خود به سه دسته چیلرهای تک اثره با تغذیه بخار، تک اثره با تغذیه آب داغ (دمای بالای ۱۰۰ درجه سانتیگراد) و تک اثره با تغذیه آب گرم (دمای زیر۱۰۰ درجه سانتیگراد) تقسیم می‌شوند که نحوه کار آنها مشابه بوده و همگی دارای حداقل یک مولد حرارتی می‌باشند.

۲- گروه دو اثره (Double effect)

که به دو دسته دو اثره با تغذیه بخار و دو اثره با شعله مستقیم طبقه‌بندی می‌شوند. این چیلرها، جز نسل جدید چیلرهای جذبی بوده و دارای سیکل تبرید کاملتری نسبت به چیلرهای جذبی تک اثره‌است.

 

ضریب عملکرد چیلرهای جذبی و چیلرهای تراکمی

• ضریب عملکرد چیلرهای جذبی تک اثره بین ۰٫۶ الی ۰٫۸ است.
• ضریب عملکرد چیلرهای جذبی دو اثره ۱ است.
• ضریب عملکرد چیلرهای تراکمی بین ۲ تا ۶٫۱ است.

در چیلر های جذبی انرژی ورودی گاز میباشد که COP آن بر اساس آن محاسبه می شود ولی در چیلر های تراکمی انرژی ورودی آن برق است که در این صورت نمی توان COP این دو را با هم مقایسه کرد... با توجه به تولید برق با استفاده از گار و افت 70 درصدی شبکه انتقال برق و راندمان 18 تا 30 درصدی نیروگاه ها COP چیلر های تراکمی بر اساس گاز ورودی تقریبا برابر 1 می باشد که از چیلر جذبی کمتر است.