چیلر

چيلر چيست؟

چيلر دستگاهي است که حرارت را از مايع (معمولاً آب) بر اساس سيکل تبريد تراکم بخار و يا جذبي مي‌زدايد. اين مايع مي‌تواند براي خنک کاري هوا و يا دستگاه‌ها استفاده شود که معمولاً به صورت سيکل و درون يک مبدل حرارتي جريان دارد. به عنوان يک محصول جانبي مهم، حرارتي که از مايع جذب شده يا بايد به محيط خارج دفع شود يا براي کارايي‌هاي بالاتر براي مقاصد گرمايي استفاده شود. نگراني‌هايي در مورد طراحي و انتخاب چيلرها وجود دارد. اين نگراني‌ها شامل، کارايي، بازده، تعمير و نگهداري، آسيب پذيري‌هاي محيطي است.

مختصر که چيلر به دستگاهي گفته مي‌شود كه ايجاد برودت مي‌نمايد. اساس كار كليه چيلرها بر مبناي تبخير سيالي مي‌باشد كه آن را سرد مي‌نامند.

چيلرها از مهم‌ترين تجهيزات توليد برودت در ساختمان‌هاي بزرگ محسوب مي‌شوند و شناخت صحيح از اين ماشين‌ها، عامل اساسي در انتخاب تجهيزات و بهينه سازي مصرف انرژي در ساختمان مي‌باشد. در اين مقاله ابتدا چيلرهاي مايع معرفي گشته است و برخي از مزايا و مشکلات آن‌ها از قبيل آلايندگي، مصرف انرژي، راندمان، فضاي مورد نياز، تجهيزات جانبي مورد نياز و … ذکر گرديده است. در نهايت براي يک ساختمان با بار برودتي حدود 1000 تن تبريد، 4 نوع چيلر سانتريفيوژ دور ثابت، دور متغير، پيچي و جذبي شعله مستقيم دو اثره انتخاب گشته است و اقدام به طراحي سيستم سرمايشي ساختمان براساس هر نوع چيلر گشته است و پس از ريزمتره هر سيستم به تفکيک، به مقايسه فني و اقتصادي و تحليل انرژي اين انتخاب‌ها پرداخته شده است. البته مقايسه بين اين سيستم‌ها تنها در حالتي که امکان استفاده از تمامي آن‌ها امکان پذير باشد، صورت گرفته است.

مقايسه ميزان مصرف انرژي بين ساختمان‌هاي کشور با مقدار متناظر آن در کشورهاي توسعه يافته، گوياي فاصله زياد اين دو مقدار است که اين تفاوت، تجديد نظر اصولي در سياست‌هاي مصرف انرژي در بخش ساختمان را ضروري مي‌سازد. توجه به عوامل گوناگوني که در ميزان مصرف انرژي گرمايشي وسرمايشي ساختمان نقش دارند، در ارائه راهکارهاي صرفه‎‌جويي در بخش ساختمان و کاهش مصرف انرژي در بخش خانگي، تاثير فراواني مي‎گذارد.

بررسي‌هاي صورت گرفته در کشور بيانگر اين واقعيت مي‌باشد که بخش خانگي با مصرف بيش از 40% از کل انرژي مصرفي کشور، بالاترين سهم را در ميان ساير بخش‌هاي اقتصادي به خود اختصاص داده، که از اين ميان بيش‌ترين ميزان مصرف مربوط به گاز طبيعي و بيش‌ترين ارزش انرژي مصرفي مربوط به نفت سفيد بوده است. شرايط اقليمي و آب و هوايي، معماري ساختمان، مصالح ساختمان، راندمان سيستم‎هاي گرمايشي و سرمايشي، انتخاب صحيح تجهيزات و همچنين کنترل سيستم‎هاي تهويه مطبوع از عوامل موثر در ميزان مصرف انرژي در ساختمان محسوب مي‎شوند. بررسي چيلر تراکمي و چيلر جذبي از ديدگاه انرژي همواره مورد علاقه مهندسين و دست اندرکاران صنعت ساختمان بوده است. ميلاني و همکاران در تحقيقي که انجام دادند، به اين نتيجه رسيدن که چيلر جذبي را تنها در مواقعي بايد به کاربرد که منابع رايگان انرژي مانند خورشيد و زمين گرمايي در دسترس باشد. نوروزي روي راندمان چيلر جذبي تک اثره کار کرد و تاثير دماهاي اجزاي سيکل بر روي راندمان را نشان داد. عابدي و همکاران به مقايسه فني و اقتصادي چيلر تراکمي پيچي و جذبي تک اثره پرداختند و ميزان انرژي مصرفي، فضاي مورد نياز و هزينه‌هاي اوليه و راهبري آن‌ها را مورد مطالعه قرار دادند.

متاسفانه تاکنون پژوهشي در مورد چيلرهاي تراکمي سانتريفيوژ و مطالعه مزايا و معايب آن‌ها نسبت به ساير دستگاه‌ها نشده است. در اين مقاله يک ساختمان مسکوني با بار برودتي 1000 تن تبريد در تهران مورد مطالعه قرار داده شد. چهار نوع چيلر تراکمي سانتريفيوژ دور ثابت و دور متغير، جذبي شعله مستقيم و پيچي براي تامين بار برودتي ساختمان در نظر گرفته شد و سيستم سرمايش بر مبناي اين 4 نوع چيلر، طراحي شد. ميزان مصارف انرژي هر سيستم، هزينه‌هاي مصارف انرژي هر سيستم، هزينه خريد و نصب تجهيزات محاسبه شد و مورد مقايسه قرار گرفت. لازم بذکر است که در اين ساختمان، امکان طراحي سيستم سرمايشي ساختمان براساس تمامي 4 نوع چيلر براي تامين بار برودتي امکان پذير بوده است.

انواع چيلرها

چيلرها به دو دسته چيلر تراکمي و چيلر جذبي تقسيم مي‌شوند. ( چیلر آبی و چیلرهوایی )
شکل ديگر تقسيم بندي چيلرها بر اساس شکل خنک شدن ماده مبرد است که به سه دسته آب خنک،هوا خنک و تبخيري تقسيم بندي مي‌شوند.
چيلر تراکمي با استفاده از انرژي الکتريکي و چيلر جذبي با استفاده از انرژي حرارتي باعث ايجاد برودت و سرما مي‌شوند.
در چيلر تراکمي گاز ابتدا توسط کمپرسور، متراکم مي‌گردد. اين گاز سپس به کندانسور وارد شده توسط آب يا هواي محيط، خنک شده و به مايع تبديل مي‌گردد اين مايع با عبور از شير انبساط يا لوله موئين وارد خنک‌کننده (اواپراتور) مي‌شود که در فشار کم‌تري قرار دارداين کاهش فشار باعث تبخير مايع گرديده و در نتيجه مايع سردکننده با گرفتن حرارت نهان تبخير خود از محيط خنک‌کننده، باعث ايجاد برودت در موادي که با قسمت خنک‌کننده در ارتباطند مي‌گردد. سپس گاز ناشي از تبخير، به کمپرسور منتقل مي‌شود.
با عبور بخار با سرعت در يک مسير هواي کندانسور مکيده مي‌شود. خلاء در کندانسور به علت تبديل بخار به آب و اختلاف حجم بين بخار و آب ايجاد مي‌گردد.

در سيستم هاي جذبي از کمپرسور گرمايي (شامل ژنراتور، ابزربر، پمپ و مبدل حرارتي) براي جوشش مبرد در محوطه‌اي از محلول ليتيم برومايد و فشرده سازي بخار مبرد در فشار بالا استفاده مي‌شود. افزايش فشار مبرد، دماي تراکم را نيز افزايش مي‌دهد و اين يعني بخار مبرد در دما و فشار بالاتر به مايع تبديل مي‌شود. از آن‌جايي که دماي تراکم بيش‌تر از دماي محيط است، حرارت از کندانسور به محيط منتقل مي‌شود. مايع فشار بالا پس از عبور از يک دريچه فشارش تقليل مي‌يابد و با ادامه روند کاهش فشار نقطه جوش پايين مي‌آيد. سپس اين مايع فشار پايين وارد اواپراتور شده و مي‌جوشد. از آن جا که دماي جوش اکنون پايين‌تر از دماي هوا است، حرارت از هوا به مبرد منتقل شده و مبرد مي‌جوشد و خود هوا خنک مي‌شود.

بخار مبرد دوباره وارد ابزربر شده و در آن جا توسط ليتيم برومايد حرارتش گرفته و کندانس مي‌گردد. ليتيم برومايد با جذب حرارت رقيق شده و به ژنراتور پمپ مي‌شود؛ از آن جايي که اين محلول نمي‌جوشد با افزودن حرارت، بخشي از محلول بخار شده و به راحتي از آن جدا شده و ليتيم برومايد خالص مجدد وارد ابزربر مي‌شود و اين روند همواره تکرار مي‌گردد.

از مزاياي چيلر جذبي نسبت به چيلر تراکمي ميتوان به موارد ذيل اشاره کرد

صرفه جويي در مصرف انرژي الکتريکي
همانطور که گفته شد چيلر جذبي از گاز طبيعي، گازوئيل يا گرماي تلف شده به عنوان منبع اصلي انرژي استفاده مي‌کنند و مصرف برق آن‌ها بسيار ناچيز است. به ميزان مصرف برق، مقايسه و تحليل‌هاي کمي در فصول بعدي اشاره خواهد شد.

صرفه جويي در هزينه خدمات برق
هزينه نصب سيستم شبکه الکتريکي در پروژه‌ها بر اساس حداکثر توان برداشت قابل تعيين است. يک چيلر جذبي به دليل اينکه برق کم‌تري مصرف مي‌کند، هزينه خدمات را نيز کاهش مي‌دهد. در اکثر ساختمان‌ها نصب چيلر جذبيموجب آزاد شدن توان الکتريکي براي مصارف ديگر مي‌شود.

صرفه جويي در هزينه تجهيزات برق اضطراري
در ساختمانهايي مانند مراکز درماني و يا سالن هاي کامپيوتر که وجود سيستمهاي برق اضطراري براي پشتيباني تجهيزات خنک کننده ضروري است ، استفاده از چيلر هاي جذبي موجب صرفه جويي قابل توجهي در هزينه اين تجهيزات خواهد شد.

صرفه جويي در هزينه اوليه مورد نياز براي ديگ‌ها
برخي از چيلرهاي جذبي را مي‌توان در زمستان‌ها به عنوان هيتر مورد استفاده قرار داد و آب گرم لازم براي سيستم‌هاي گرمايشي را با دماهاي تا حد 203 تأمين نمود. در صورت استفاده از اين چيلرها نه تنها هزينه خريد ديگ کاهش مي‌يابد بلکه صرفه جويي قابل ملاحظه اي در فضا نيز بدست خواهد آمد.

بهبود راندمان ديگ‌ها در تابستان
مجموعه‌هايي مانند بيمارستان‌ها که در تمام طول سال براي سيستم‌هاي استريل کننده، اتوکلاوها و ساير تجهيزات به بخار احتياج دارند مجهز به ديگ‌هاي بخار بزرگي هستند که عمدتاً در طول تابستان با بار کمي کار مي‌کنند. نصب چيلرهاي جذبي بخار در چنين مواردي موجب افزايش بار و مصرف بخار در تابستان‌ها شده و در نتيجه کارکرد ديگ‌ها و راندمان آن‌ها بهبود قابل توجهي خواهد يافت.

بازگشت سرمايه گذاري اوليه
چيلر جذبي به دليل نياز کم‌تر به برق در مقايسه با چيلرهاي تراکمي، هزينه‌هاي کارکردي را کاهش مي‌دهند. اگر اختلاف قيمت يک چيلر جذبي و يک چيلر تراکمي هم ظرفيت را به عنوان ميزان سرمايه گذاري و صرفه جويي سالانه از محل کاهش يافتن هزينه‌هاي انرژي را به عنوان بازگشت سرمايه در نظر بگيريم، مي‌توان با قاطعيت گفت که بازگشت سرمايه گذاري صرف شده براي نصب چيلر جذبي با شرايط بسيار خوبي صورت خواهد گرفت.

کاهش صدا و ارتعاشات
ارتعاش و صداي ناشي از کارکرد چيلر جذبي به مراتب کمتر از چيلر تراکمي است. منبع اصلي توليد کننده صدا و ارتعاش در چيلر تراکمي ، کمپرسور است. چيلر جذبي فاقد کمپرسور بوده و تنها منبع مولد صدا وارتعاش در آن‌ها پمپ‌هاي کوچکي هستند که براي به گردش درآوردن مبرد و محلول ليتيم برمايد کاربرد دارند. ميزان صدا و ارتعاش اين پمپ‌هاي کوچک قابل صرف نظرکردن است.

حذف مخاطرات زيست محيطي ناشي از مبردهاي مضر
چيلر جذبي بر خلاف چيلرهاي تراکمي از هيچ گونه ماده CFC يا HCFC که موجب تخريب لايه ازن مي‌شوند، استفاده نمي‌کنند. لذا براي محيط زيست خطري ايجاد نمي‌نمايند. چيلرهاي جذبي غالباً از آب به عنوان مبرد استفاده مي‌کنند. يک چيلر جديد در هر شرايطي، يک سرمايه گذاري بيست و چند ساله است. تغييرات دائمي قوانين و مقررات استفاده از مبردها موجب مي‌شود تا استفاده از مبردي طبيعي مانند آب در چيلر جذبي گزينه‌اي بسيار قابل توجه به شمار آيد.

کاستن از ميزان توليد گازهاي گلخانه‌اي و آلاينده‌ها
ميزان توليد گازهاي گلخانه‌اي (مانند دي اکسيد کربن) که تأثير قابل توجهي در گرم شدن کره زمين دارند و آلاينده‌ها (مانند اکسيدهاي گوگرد، اکسيدهاي نيتروژن و ذرات معلق) توسط چيلر جذبي در مقايسه با چيلرهاي تراکمي بسيار کم‌تر است.
اما در چيلر تراکمي گاز ابتدا توسط کمپرسور، متراکم مي‌گردد. اين گاز سپس به کندانسور وارد شده توسط آب يا هواي محيط، خنک شده و به مايع تبديل مي‌گردد اين مايع با عبور از شير انبساط يا لوله موئين وارد خنک‌کننده (اواپراتور) مي‌شود که در فشار کم‌تري قرار دارداين کاهش فشار باعث تبخير مايع گرديده و در نتيجه مايع سردکننده با گرفتن حرارت نهان تبخير خود از محيط خنک‌کننده، باعث ايجاد برودت در موادي که با قسمت خنک‌کننده در ارتباطند مي‌گردد. سپس گاز ناشي از تبخير، به کمپرسور منتقل مي‌شود.
با عبور بخار با سرعت در يک مسير هواي کندانسور مکيده مي‌شود. خلاء در کندانسور به علت تبديل بخار به اب و اختلاف حجم بين بخار و آب ايجاد مي‌گردد که اين سير که آغاز آن با کمپرسور است با مصرف بالاي انرژي صورت ميپذيرد و اشکالات فوق بر آن مرتب است.

چيلرهاي تراكمي

چيلر تراكمي از چهار قسمت اواپراتور، كمپرسور، كندانسور و شير انبساط تشكيل شده‌است.
مبرد در اواپراتور در حالت مايع اشباع يا نزديک به مايع اشباع در فشار و دماي پايين وارد اواپراتور مي‌گردد و با گرفتن گرما از آب (سيال ناقل) يا هوا به بخار در همان فشار پايين تبديل مي‌گردد. براي اينكه بخار ايجاد شده مجدداً به مايع اوليه برگردد (مايع اشباع به مايعي گفته مي‌شود كه تحت يک فشار معين به بخار تبديل مي‌گردد) مي‌بايست گرماي جذب شده از مبرد جدا شود.
محيط هايي كه در مجاورت دستگاه مي‌باشد هواي اتمسفر (كندانسور هوايي ) يا هواي مرطوب ايجاد شده توسط برج خنک كننده مي‌باشد.
لذا گرماي جذب شده توسط مبرد مي‌بايست به محيط هاي مذكور منتقل گردد. اساس كار سيستم‌هاي ضربه‌اي يا تراكمي و جذبي ايجاد شرايطي است كه در آن شرايط امكان انتقال حرارت به محيط اطراف ايجاد شود.
در سيستم‌هاي ضربه‌اي مكمل كمپرسور فشار سيال ، به اندازه‌اي كه دماي مبرد حداقل 15 الي 20 درجه سانتيگراد بالاتر از دماي خشک محيط افزايش مي‌يابد.

كمپرسورهايي كه در چيلر تراكمي بكار برده مي‌شوند به پنج گروه تقسيم مي‌گردند.

كمپرسورهاي رفت و برگشتي يا پيستوني (Reciprocating)
كمپرسورهاي پيچي ( Screw)
كمپرسورهاي حلزوني (Scroll)
كمپرسورهاي چرخشي (Rotary)
كمپرسورهاي سانتريفيوژ
اصول كاركرد كمپرسورهاي رديف 1 الي 4 ( جابجايي مثبت) با كمپرسورهاي سانتريفوژ (كمپرسورهاي ديناميكي) تفاوت قابل ملاحظه‌اي دارند. در كمپرسورهاي جابجايي مثبت، حجم معيني از گاز توسط پيستون، مارپيچ، حلزون و يا چرخش دائماً كم مي‌شود. و با كاهش حجم گاز، فشار بخار افزايش مي‌يابد.
در حاليكه در كمپرسورهاي سانتريفيوژ، گاز به دليل شتاب گرفتن توسط پروانه دوار متراكم مي‌شود و با كاهش سرعت در يک ديفيوزر، فشار افزايش مي‌يابد. كمپرسورهاي سانتيفيوژ در ظرفيت‌هاي بسيار بالا كاربرد دارد.

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

كمپرسور هاي بسته (Hermetic)
كمپرسورهاي نيمه بسته (Semi Hermetic)
كمپرسورهاي باز (Open Type)
در كمپرسورهاي بسته موتور الكتريكي و محفظه كمپرسور در يک پوسته نصب شده‌اند و در صورت خرابي كمپرسور و يا الكتروموتور قابل تعمير نمي‌باشند لذا در ظرفيت‌هاي كوچک ساخته مي‌شوند.
در كمپرسورهاي نيمه بسته موتور و الكتروموتور در يک پوسته دو قسمتي قرار دارند. به‌عبارت 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 يک ديگر متصل مي‌گردند. اين كمپرسورها در ظرفيت‌هاي بالا ساخته مي‌گردند.

کنترل کننده‌هاي فشار در چيلر تراکمي

کنترل فشار بالا و پايين
اين وسيله جهت کنترل کردن فشار دستگاه مي‌باشد، دو لوله موئين در اين کنترل وجود دارد که لوله LP را به قسمت مکش کمپرسور متصل کرده و لوله HP را به قسمت فشار بالا.
در سيستم چيلر کمپرسور بايد با فشار مکش و دهش معيني کار کند. هرگاه از اين فشار کم‌تر يا بيش‌تر شود اين کنترل عمل کرده و دستگاه را خاموش مي‌کند. کنترل فشار بالا و پايين قابل تنظيم مي‌باشد.
در چيلر تراکمي با کندانسور آبي معمولاً فشار پايين را روي 30 psi و فشار بالا را روي psi 220 و با کندانسور هوايي فشار پايين را روي 40 و فشار بالا را روي 250 psi مي‌توان تنظيم کرد.
اگر کمپرسور بر اثر فشار بالا قطع شود بايد از سيستم رفع عيب شده و کليد ريست را فشار دهيم ولي اگر بر اثر فشار پايين قطع شود دوباره بر اثر افزايش گاز دستگاه روشن مي‌شود.

کنترل فشار روغن

اين وسيله جهت کنترل کردن مداوم فشار روغن کمپرسور مي‌باشد. اگر در کمپرسور فشار روغن نباشد باعث صدمه ديدن آن مي‌شود. کنترل روغن داراي دو لوله موئين مي‌باشد که يکي از آن‌ها به قسمت ساکشن (مکش) کمپرسور و ديگري به قسمت فشار روغن کمپرسور متصل مي‌شود. بين فشار مکش کمپرسور و فشار روغن بايد حداقل 10 psi فشار باشد در غير اين صورت کنترل روغن فرمان قطع مي‌دهد. هنگامي که کنترل روغن احساس کند که فشار زير 10 psi است يک هيتر درداخل کنترل روغن شروع به گرم شدن مي‌شود و پس از تقريباً 90 ثانيه حرارت هيتر باعث قطع شدن جريان شده و کمپرسور خاموش مي‌شود.

ساختمان چيلر تراکمي

الکتروموتور: ميل لنگ کمپرسور را به حرکت در مي‌آورد حرکت دوراني ميل لنگ باعث حرکت رفت وبرگشت پيستون در داخل سيلندر مي‌گردد در نتيجه گاز مبرد در کمپرسور متراکم مي‌شود.

کوپلينگ: جفت کننده محور الکترو موتور با محور ميل لنگ کمپرسور است.

کمپرسور: گاز خروجي از اواپراتور را متراکم کرده وارد کندانسور مي‌کند.

لوله رانش: گاز خروجي از کمپرسور را به کندانسور هدايت مي‌کند.

کندانسور: کندانسور اين چيلر از نوع پوسته و لوله است در داخل پوسته گازمبرد و در داخل لوله‌ها آب خنک جريان دارد. گاز داغ و متراکم توسط لوله وارد پوسته کندانسور مي‌شود. به علت تماس با لوله‌هاي مسي حاوي آب خنک، خنک شده به مايع تبديل مي‌شود و از پايين از طريق لوله خارج مي‌شود. آب جرياني از طريق لوله وارد کندانسور شده واز طريق لوله خارج مي‌شود. آب خروجي از کندانسور به برج خنک کن هدايت مي‌شود تا پس از خنک شدن دوباره به کندانسور برگردد.

لوله خروج مايع مبرد از کندانسور

شير سرويس کندانسور: براي بستن لوله خروج مبرد از کندانسور در مواقع سرويس و تعميرات و توقف طولاني دستگاه مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

شير تغذيه ماده مبرد: براي شارژ سيستم استفاده مي‌شود.

فيلتر دراير يا صافي رطوبت گير: وجود مواد جامد و رطوبت در دستگاه تبريد موجب بروز اشکالاتي مي‌گردد که براي جلوگيري آن از وسيله‌اي به نام فيلتر براي گرفتن مواد جامد و دراير براي گرفتن رطوبت موجود در سيستم استفاده مي‌شود.

شير برقي: که در صورت وصل بودن جريان الکتريکي مسير عبور مايع مبرد را باز نگه مي‌دارد اين شير برقي از ترموستات فرمان مي‌گيرد.

شيشه رويت يا سايت گلاس: ميزان تغذيه ماده مبرد در سيستم و همچنين وجود رطوبت بيش از حد را در سيستم مشخص مي‌نمايد.

اواپراتور: ماده مبرد پس از عبور از شير انبساط وارد اواپراتور چيلر مي‌شود ودر داخل لوله‌هاي مسي تبخير شده و به صورت بخار از اواپراتور خارج مي‌شود. تبخير در اواپراتور باعث سرد شدن آب جرياني در پوسته مي‌گردد. آب سرد شده از محل بطرف هواساز و فن کويل‌ها جريان مي‌يابد و در برگشت از هواساز يا فن کويل‌ها از محل وارد اوپراتور چيلر مي‌شود.

شير انبساط ترموستاتيک: که از دماي گاز خروجي از اواپراتور تأثير گرفته مقدار ماده مبرد ورودي به اواپراتور را تنظيم مي‌نمايد.

لوله مکش: که گاز خروجي از اواپراتور از طريق لوله وارد قسمت مکش کمپرسور مي‌گردد.

تابلو وسايل اندازه‌گيري و کنترل فشار: که مانومترهاي فشار زياد و فشارکم کنترل فشار کم و زياد و منترل فشار روغن روي آن نصب شده‌اند.

اصول کار چيلر تراکمي

چيلر تراکمي راهبري بسيار ساده‌تري دارند. به علت اينکه سيستم فشرده سازي گاز، الکتريکي است، لذا کنترل بيش‌تري مي‌توان روي فرايند داشت و مي‌توان در حالت پاره بار با تمهيداتي، راندمان را افزايش داد. در حالي که در چيلر جذبي در حالت نيمه بار، راندمان افت مي‌کند. راه اندازي چيلر جذبي زمان و هزينه بيش‌تري دارد. تنظيم مشعل به کمک آناليزورگاز، بسيار وقت گير و نيازمند فرد متخصص است و عدم تنظيم صحيح مشعل، باعث توليد گازهاي نسوخته، کاهش راندمان احتراق، ايجاد آلودگي و مصرف سوخت بيش‌تر مي شود. جهت تامين انرژي حرارتي چيلر هاي گازسوز، نيازمند گازکشي در سطح شهر و ساختمان هستيم که خطرات اين مسئله در هنگام وقوع حوادث طبيعي با توجه به قرارگيري کشور روي گسل هاي فعال، غير قابل تصور است. به دليل اينکه چيلر جذبي به کمک حرارت، توليد برودت مي‌کنند، لذا حجم بسيار بالايي از حرارت در داخل ماشين موجود است که براي ادامه کارکرد دستگاه بايد به طريقي از دستگاه خارج شود. به علت حجم بسيار بالاي اين حرارت، ناگزير به استفاده از سيستم آب خنک هستيم. براي تامين اين آب، از برج هاي خنک کن که بر مبناي سرمايش تبخيري کار مي‌کنند استفاده مي کنيم.

اصول کار چيلر تراکمي بدين شکل مي‌باشد که سيال مبرد وارد لوله‌ها يا به اصطلاح تبخير کننده که در داخل اتاق يا محلي که مي‌خواهيم سرد کنيم مي‌شود گرما از هواي اتاق به سيال مبرد داده مي‌شود و سيال در نتيجه گرفتن گرما تبخير مي‌شود و در عوض درجه حرارت اتاق پايين مي‌آيد و داراي شرايط زير باشد:
دماي آب رفت برج خنک کن بايستي ?? درجه سانتيگراد باشد.
دماي آب برگشت برج خنک کن بايستي ? درجه سانتيگراد با رفت اختلاف داشته باشد.
فشار گاز فريون در مکش چيلر تراکمي بايستي 45 تا 75 پياسآي ورانش 200 تا 260 پياسآي باشد با کندانسور آبي.
هنگامي که مي‌خواهيم گاز تزريق کنيم بايستي شير سرويس آن را ببنديم.
در حالت کارکرد چيلر تمامي شيرهاي آن بايستي باز باشد. مکش – رانش – مايع.
براي روشن کردن چيلر ابتدا فن برج سپس پمپ فن کوئل و بعد از آن پمپ برج را روشن مي‌کنيم.
براي وکيوم کردن چيلر بايد چيلر خاموش باشد.
براي روغن زدن هم بايد 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 تأمين کنيد.
مقدار اسيد براي هر ظرفيت چيلر معادل 1/5 کيلوگرم پيشنهاد مي‌شود.
از گيج قرمز براي فشار زياد و تست ازت استفاده مي‌شود.
از گيج آبي (يا سبز) براي فشار کم و وکيوم کردن دستگاه چيلر استفاده مي‌شود.
در کنار دريا فشار وکيوم بايد 1.29 اينچ جيوه باشد و در تهران 27 اينچ جيوه.

چيلرها : مزايا، معايب و پارامترهاي موثر در انتخاب

از چيلرها براي تامين برودت مورد نياز در پروژه‌هاي بزرگ به عنوان يک گزينه ارزشمند و اقتصادي به راحتي نمي‌توان چشم پوشيد. چيلر تراکمي با استفاده از انرژي الکتريکي و چيلر جذبي با استفاده از انرژي حرارتي، توليد سرما مي‌کنند، لذا بسته به شرايط آب و هوايي، منطقه جغرافيايي، هزينه انرژي مصرفي، هزينه تامين آب و … تنها استفاده از برخي از انواع چيلرها وجود خواهد داشت. کاربرد اصلي چيلر جذبي عموماً جهت بازيابي حرارت مازاد و پرت نيروگاه‌ها، کوره‌هاي القايي و …، جهت پروژه‌هاي CCHP (توليد سرمايش،گرمايش و برق توامان) و يا استفاده از انرژهاي تجديد پذير مانند انرژي زمين گرمايي و خورشيد مي باشد و کم‌تر جهت راه اندازي اين چيلرها از انرژي حاصل از سوزاندن مستقيم گاز طبيعي استفاده مي‌گردد. با توجه به قيمت پايين‌تر گاز نسبت به برق و عدم شناخت صحيح مهندسين از کاربرد اصلي چيلر جذبي، استفاده از چيلرهاي گازسوز کشور توسعه يافته است که اين موضوع علاوه بر آلوده سازي هواي شهرها، سبب هدرروي و استفاده نامناسب از اين انرژي ارزشمند شده است.

چيلر تراکمي راهبري بسيار ساده‌تري دارند. به علت اينکه سيستم فشرده سازي گاز، الکتريکي است، لذا کنترل بيش‌تري مي‌توان روي فرايند داشت و مي‌توان در حالت پاره بار با تمهيداتي، راندمان را افزايش داد. در حالي که درچيلر جذبي در حالت نيمه بار، راندمان افت مي‌کند. راه اندازي چيلر جذبي زمان و هزينه بيش‌تري دارد. تنظيم مشعل به کمک آناليزورگاز، بسيار وقت گير و نيازمند فرد متخصص است و عدم تنظيم صحيح مشعل، باعث توليد گازهاي نسوخته، کاهش راندمان احتراق، ايجاد آلودگي و مصرف سوخت بيش‌تر مي‌شود. جهت تامين انرژي حرارتي چيلرهاي گازسوز، نيازمند گازکشي در سطح شهر و ساختمان هستيم که خطرات اين مسئله در هنگام وقوع حوادث طبيعي با توجه به قرارگيري کشور روي گسل هاي فعال، غير قابل تصور است. به دليل اينکه چيلر جذبي به کمک حرارت، توليد برودت مي کنند، لذا حجم بسيار بالايي از حرارت در داخل ماشين موجود است که براي ادامه کارکرد دستگاه بايد به طريقي از دستگاه خارج شود. به علت حجم بسيار بالاي اين حرارت، ناگزير به استفاده از سيستم آب خنک هستيم. براي تامين اين آب، از برج‌هاي خنک کن که بر مبناي سرمايش تبخيري کار مي‌کنند استفاده مي کنيم.

يادآوري

در چيلر جذبي برخلاف چيلر تراکمي از جذب کننده (Absorber) و مولد حرارتي (ژنراتور) بجاي کمپرسور استفاده مي‌گردد. عمومي‌ترين خنک‌کننده در چيلر جذبي سيستم برميد ليتيم (ليتيوم برمايد) است. در اين سيستم، در قسمت جذب کننده، بخار آب توسط ليتيوم برمايد غليظ جذب شده و در قسمت مولد حرارتي، آب بر اثر حرارت تبديل به بخار مي‌شود. بخار آب در کندانسور که داراي فشار 1/0 اتمسفر است به حالت مايع در مي‌آيد و سپس در خنک‌کننده که تحت فشار 01/0 اتمسفر دوباره به بخار تبديل مي‌گردد و آب براي اينکه تبخير گردد گرماي نهان خود را از محيط خنک‌کننده مي‌گيرد و باعث ايجاد برودت مي‌گردد سپس بخار آب ايجاد شده در خنک‌کننده به جذب کننده منتقل مي‌گردد و دوباره اين چرخه تکرار مي‌شود.

انواع چيلر جذبي

گروه تک اثره (Single effect)
که خود به سه دسته چيلرهاي تک اثره با تغذيه بخار، تک اثره با تغذيه آب داغ (دماي بالاي 100 درجه سانتي گراد) و تک اثره با تغذيه آب گرم (دماي زير 1000 درجه سانتيگراد) تقسيم مي‌شوند که نحوه کار آن‌ها مشابه بوده و همگي داراي حداقل يک مولد حرارتي مي‌باشند.
گروه دو اثره (Double effect)
که به دو دسته دو اثره با تغذيه بخار و دو اثره با شعله مستقيم طبقه‌بندي مي‌شوند. اين چيلرها، جز نسل جديد چيلرهاي جذبي بوده و داراي سيکل تبريد کامل‌تري نسبت به چيلرهاي جذبي تک اثره‌ هستند.

چيلر سانتريفيوژ و نگهداري آن

نگهداري از چيلرها وظيفه معمولي يک مهندس اجرايي يا تکنسين تاسيسات است. اما يک اپراتور ناوارد حداقل زياني که وارد مي‌سازد، کاهش عمر مفيد چيلر، يا خراب و بلا استفاده کردن زود هنگام آن است. براي در يافتن اشکالاتي که در اثر ندانم کاري اپراتورها در يک سيستم چيلر ايجاد مي‌شود، ران آدامز سر مهندس کمپاني معروف Trane، اصول راهبردي و نگهداري چيلرها را با تشريح 10 اشتباه آموزش مي‌دهد. اشتباهاتي که بايد از آن‌ها احتراز نمود:

اشتباه 1: نصب ناصحيح دستگاه
گاهي دستگاه چيلر از همان آغاز اسباب زحمت مي‌شود، که اين مي‌تواند ناشي از نصب ناصحيح دستگاه باشد. چيلر را نبايد نزديک ديگ شوفاژ نصب کرد، چون گرماي ديگ هنگاهي که چيلر خاموش است، مي‌تواند فشار را در چيلر بالا برده موجب پارگي ديسک ايمني (Rupture Disk) و فوران مبرد گردد. البته در چيلرهاي جديد بايد ديسک ايمني را توسط يک خط لوله تخليه، با بيرون ساختمان مرتبط نمود.

اشتباه 2: سرد کردن بيش از حد آب در برج خنک کن
بعضي مي‌پندارند که خنک کردن هر چه بيش‌تر آب در برج خنک کن موجب بالا رفتن بازدهي کندانسور مي‌شود. البته اين انديشه ممکن است تا يک نقطه اي درست باشد، اما چنانچه از آن حد تجاوز کند موجب اتلاف روغن، تراکم مبرد در کندانسور و کاهش مبرد در اواپراتور مي‌شود.
چنانچه مهندس نگهدارنده چيلر، کاهش فشار و مکشي را مشاهده کند، اولين چيزي که به فکرش مي‌رسد اين است که مقدار مبرد کم شده است. در حالي که ممکن است اشکال از سرد شدن بيش از حد آب در برج خنک کن باشد.

اشتباه 3: به جريان درآوردن آب خيلي گرم در چيلر
اگر آبي که بايد توسط چيلر خنک شود، خيلي گرم باشد، مي‌تواند سبب بروز شوک حرارتي گردد. اين اشکال وقتي پيش مي‌آيد که شخص اپراتور، باز در اثر ندانم کاري و پيچاندن يک شير، آب گرم را از ديگ شوفاژ راهي چيلر کند. شوک حرارتي براي لوله‌هاي چيلر زيان‌بخش است و مي‌تواند سبب تغيير شکل آن‌ها و مسدود شدن مسير جريان شود.

اشتباه 4: به جريان درآوردن آب در چيلر به ميزاني بيش از آن‌چه در طرح پيش بيني شده (gpm)
اين هم در ابتدا فکر خوبي به نظر مي‌رسد. اما بر خلاف ظاهر، نهايتاً مي‌تواند موجب افزايش هزينه‌ها شود. جريان دادن بيش از حد آب در چيلر، به نظر بازده اواپراتور را بيشتر جلوه مي دهد، اما وقتي مصرف کل انرژي سيستم محاسبه شود، بويژه با منظور کردن انرژي مصرفي پمپ، ملاحظه خواهد شد که بازده انرژي در سيستم کاهش يافته و نتيجتا هزينه بيش‌تر مي‌شود. همچنين اين امر مي‌تواند سبب فرسايش و خرابي زود هنگام لوله‌ها شده مخارج مخارج هنگفتي را تحميل کند.

اشتباه 5: کارکرد دستگاه در شرايطي غير از آنچه در طرح پيش بيني شده
دستگاه چيلر براي کارکرد مطلوب بايد در شرايطي کار کند که براي آن طراحي شده است و هر انحراف قابل توجهي از شرايط طرح مي تواند بر کارايي دستگاه تاثير منفي بگذارد.

اشتباه 6: دست کم گرفتن موضوع بيرون دهي گاز (Purge)
در چيلرهاي فشار ضعيف، با روش قديمي بيرون دهي گاز به ازاء هر پاوند هوا، 3 تا 7 پاوند مبرد تخليه مي‌شود. با مقرراتي که سازمان حفاظت محيط زيست آمريکا (EPA) وضع کرده است، اين روش ديگر به اندازه کافي بازدهي ندارد. چيلرهاي جديد داراي گازگيرهايي (Purger) با بازدهي بالا هستند که البته چيلرهاي قديمي را نيز مي‌توان به اين گازگيرها مجهز کرد. اما از هر نوع گازگيري که استفاده شود، چيلر بايد تا حد امکان هوابندي شده و بدون درز باشد. افزايش دفعات بيرون دهي گاز بيش از حد موجب اتلاف مبرد و ورود آلودگي‌ها و رطوبت به داخل چيلر مي‌شود. وجود رطوبت در چيلر نيز طول عمر آن را کم مي‌کند.

اشتباه 7: اضافه کردن بيش از حد روغن
اپراتورها آموخته‌اند که وقتي سطح روغن از خط مياني سايت گلاس پايين‌تر رفت، بايد روغن به دستگاه اضافه شود. قانون انگشت (Rule of Thumb) فقط وقتي چيلر تحت بار کامل کار مي‌کند، قابل استفاده است. اگر چيلر سانتريفوژ تحت باري کم‌تر از بار کامل کار کند، پايين تر بودن سطح روغن نيز جايز است. حال چنانچه شخص اپراتور روغن بيش از حد لازم به سيستم اضافه کند، بار وارده به کمپرسور را افزايش مي‌دهد که اين مي‌تواند موجب صدمه ديدن پره‌هاي کمپرسور شود.

اشتباه 8: قصور در تميز کردن به موقع فيلترها صافي‌ها
گاهي مسئولين نگهداري سيستم در تميز کردن به موقع فيلترها و صافيها کوتاهي مي‌کنند، در حالي که تميز نگهداشتن اين دو وسيله و پاک کردن آن‌ها از کثافات در حفظ کار آرايي چيلر بسيار موثر است.

اشتباه 9: عدم نگهداري صحيح برج خنک کن
از نگهداري صحيح برج خنک کن نبايد غافل شد. تميز کردن سالانه تشتک آب برج، اطمينان از سالم بودن بادزن‌ها و درستي کارکرد آن‌ها و غيره بايد بطور مرتب انجام گيرد. نگهداري ناصحيح برج خنک کن مي‌تواند موجب کاهش بازده سيستم، و از آن مهم‌تر، رسوب گيري شديد لوله‌هاي کندانسور شود.
تميز کردن لوله‌هاي کندانسور را مي‌توان با يک برس و آب يا مواد شيميايي (اسيد) انجام داد. اگر براي رسوب زدايي لوله‌ها از مواد شيميايي استفاده شود و نتوان رسوبات کنده شده را با برس پاک کرد، بايد داخل لوله‌ها را با آب پر فشار شستشو داد. البته اگر شستشو به خوبي انجام نگيرد، اسيد باقيمانده در لوله‌ها مي‌تواند آن‌ها را سوراخ کند. پيشنهاد مي‌شود در مورد چگونگي رسوب زدايي از لوله‌ها، توصيه‌هاي کارخانه سازنده چيلر حتماً مراعات شوند.

اشتباه 10: قصور در ثبت مشخصات عملکرد چيلر
مشخصات عملکرد سيستم بايد در طول زمان کارکرد چيلر خوانده و ثبت شوند. شخص راهبر سيستم ممکن است هر دو ساعت يک بار، در هر شيفت کاري يا روز به روز آن‌ها را بخواند. برگه مشخصات ثبت شده بايد شامل موارد زير باشد:
ولتاژ
آمپراژدماي روغن
سطح روغن
فشار روغن
فشار اواپراتور
فشار کندانسور
فشار استوانه هوا گيري
دماي آب ورودي به کندانسور
دماي آب خروجي از کندانسور
دماي مايع مبرد در کندانسور
اختلاف فشار آب سرد شده در چيلر
دماي آب سرد شده در چيلر
دماي مايع مب