بررسی انواع چیلر

چیلر چیست و چه وظیفه‌ای در سیستم تهویه مطبوع دارد؟

چیلر (Chiller) یکی از اجزای کلیدی و مهم در سیستم‌های تهویه مطبوع مرکزی (HVAC) است. وظیفه‌ی اصلی آن خنک ‌سازی آب برای استفاده در سرمایش هوا یا تجهیزات صنعتی است. چیلر دستگاهی است که با استفاده از یک سیکل ترمودینامیکی، گرمای آب را جذب کرده و آن را خنک می‌کند. آب سرد شده توسط چیلر از طریق لوله‌ کشی به واحدهای توزیع سرمایش منتقل می‌شود تا دمای هوا را کاهش دهد.

کاربردهای رایج چیلر در صنعت و ساختمان چیست؟

در ساختمان‌های اداری و تجاری، چیلر وظیفه دارد سرمایش مرکزی را برای فضاهای مختلف فراهم کند. این دستگاه با تولید آب سرد و انتقال آن به سیستم‌های توزیع مثل فن‌ کویل‌ یا هواساز، هوای خنک را به اتاق‌ها، سالن‌ها و دفاتر اداری می‌رساند. یکی از مزایای اصلی استفاده از چیلر در این نوع ساختمان‌ها، صرفه ‌جویی در مصرف انرژی است.

مفهوم ظرفیت برودتی در چیلر به چه معناست؟

ظرفیت برودتی به مقدار سرمایشی گفته می‌شود که یک چیلر یا برج خنک ‌کننده صنعتی در مدت زمان مشخص تولید یا دفع می‌کند. در چیلر این ظرفیت نشان‌ دهنده میزان گرمایی است که دستگاه می‌تواند از محیط یا سیال جذب کند. واحدهای رایج اندازه ‌گیری ظرفیت برودتی شامل تن تبرید (TR)، کیلووات (kW) و بی‌ تی‌ یو در ساعت (BTU/hr)  هستند. در آن هر ۱ تن تبرید معادل ۱۲۰۰۰ BTU/hr یا حدود ۳.۵ کیلووات است. این ظرفیت نقش کلیدی در انتخاب چیلر متناسب با نیاز شما دارد.

در کولینگ تاور نیز از مفهوم ظرفیت برودتی استفاده می‌شود؛ اما به‌جای تولید سرما، هدف آن دفع گرمای جذب‌شده از سیستم‌های دیگر است. دمای آب در این دستگاه از طریق تبخیر آب و تماس با هوا کاهش می‌یابد. در واقع برج خنک ‌کننده گرمای آب داغ را کاهش داده و آن را دوباره به سیستم باز می‌گرداند. بنابراین ظرفیت برودتی چیلر و برج خنک ‌کننده اگرچه از نظر مقدار ممکن است مشابه است؛ اما عملکرد آنها کاملاً متفاوت است.

چه تفاوتی بین چیلر جذبی و چیلر تراکمی وجود دارد؟

چیلر جذبی از یک فرآیند جذبی برای تولید سرمایش استفاده می‌کند. در این سیستم یک محلول جاذب مانند آب، گرمای ورودی را جذب کرده و آن را به انرژی سرمایشی تبدیل می‌کند. در این سیستم انرژی حرارتی مثل بخار یا آب داغ برای جذب گرما و تبدیل آن به سرمایش مورد استفاده قرار می‌گیرد. چیلرهای تراکمی از یک کمپرسور برای فشرده ‌سازی گاز مبرد استفاده می‌کنند. گاز مبرد ابتدا در کمپرسور فشرده می‌شود. سپس در کندانسور، حرارت خود را از دست داده و به مایع تبدیل می‌شود. این مایع وارد اواپراتور شده و در آنجا دوباره تبخیر شده و با جذب گرما، سرمایش ایجاد می‌کند. سایر تفاوت‌های آنها عبارتند از:

منبع انرژی چیلر تراکمی و جذبی

معمولاً چیلر جذبی از انرژی حرارتی مانند بخار آب، گاز طبیعی یا حرارت صنعتی برای راه‌ اندازی سیستم استفاده می‌کند. این ویژگی برای مناطقی که دسترسی به انرژی الکتریکی محدود است، مناسب است. چیلرهای تراکمی به طور معمول از انرژی الکتریکی برای راه ‌اندازی کمپرسور و عملکرد سیستم استفاده می‌کنند. این چیلرها به دلیل مصرف برق بالا، هزینه بیشتری دارند.

کارایی و عملکرد چیلر تراکمی و جذبی

چیلرهای جذبی معمولاً به نسبت چیلرهای تراکمی کارایی کمتری دارند؛ زیرا فرآیند جذبی نیاز به انرژی حرارتی دارد که به طور طبیعی کارایی سیستم را تحت تاثیر قرار می‌دهد. بنابراین این سیستم‌ها در شرایط خاصی که انرژی حرارتی رایگان یا ارزان وجود دارد، به صرفه هستند. معمولاً چیلرهای تراکمی دارای کارایی بالاتری هستند. آنها در شرایطی که نیاز به سرمایش قابل تنظیم و دقیق است، عملکرد بهتری دارند. همچنین آنها نسبت به چیلرهای جذبی، سرعت بیشتری در راه ‌اندازی و رسیدن به دمای مطلوب دارند.

اندازه و وزن چیلر جذبی و تراکمی

معمولاً چیلرهای جذبی بزرگ‌تر و سنگین‌تر از چیلرهای تراکمی هستند. اندازه بزرگتر آنها به دلیل تجهیزات اضافی مانند اجزای مربوط به جذب حرارت و کمپرسورها است. چیلرهای جذبی به فضای بیشتر برای نصب نیاز دارند. مدل تراکمی معمولاً کوچکتر و سبک‌تر از چیلرهای جذبی است و به همین دلیل نصب و جابجایی آنها آسان‌تر است. طراحی چیلرهای تراکمی ساده‌تر است.

تفاوت چیلر هوا خنک و چیلر آب خنک

چیلرهای هوا خنک و آب خنک هر دو سیستم‌های سرمایشی هستند. آنها برای تهویه و خنک‌ سازی فضاهای مختلف استفاده می‌شوند. تفاوت‌های اصلی این دو نوع چیلر در نحوه انتقال حرارت و شرایط کاری آنها است. در چیلر هواخنک حرارت از طریق فن‌ها به هوای محیط منتقل می‌شود. کندانسور در چیلرهای هوا خنک با استفاده از جریان هوا، گرمای موجود در مبرد را دفع می‌کند. هوای محیط وارد دستگاه شده و پس از عبور از کویل‌های کندانسور، حرارت را می‌گیرد. در چیلر آب خنک حرارت از طریق یک سیستم به کندانسور منتقل می‌شود.

نیاز به آب

چیلر هوا خنک نیازی به آب برای خنک‌ سازی ندارد. تمام فرآیند انتقال حرارت آنها توسط جریان هوا انجام می‌شود. به همین دلیل این نوع چیلرها برای مناطقی که آب کمیاب است، به کار می‌روند. برای چیلر آب خنک آب برای خنک‌ سازی ضروری است. این چیلرها برای عملکرد صحیح نیاز به برج خنک‌ کننده یا منبع آبی دارند. آنها باید به طور مداوم آب را برای دفع حرارت به جریان بی‌اندازند. بنابراین این سیستم‌ها برای مناطقی که منابع آبی در دسترس است، کاربرد دارند.

هزینه‌های نصب و نگهداری

 معمولاً چیلر هوا خنک هزینه نصب کمتری دارد؛ زیرا نیازی به نصب برج‌های خنک‌ کننده یا سیستم‌های آبرسانی نیست. همچنین نگهداری آنها نیز ساده‌تر است و هزینه‌های نگهداری معمولاً کمتر است؛ زیرا تنها نیاز به سرویس‌کردن فن‌ها و فیلترها دارند. چیلرهای آب خنک به دلیل نیاز به نصب برج‌های خنک‌ کننده، سیستم‌های پمپاژ آب و لوله ‌کشی، هزینه بالاتری دارند. علاوه بر این نیاز به نگهداری و سرویس منظم برج‌های خنک ‌کننده دارند که می‌تواند هزینه‌های نگهداری را افزایش دهد.

مصرف انرژی

به طور معمول چیلرهای هوا خنک مصرف انرژی بیشتری دارند؛ زیرا نیازمند فن‌های پرقدرتی هستند که برای تأمین جریان هوای مناسب در کندانسور، مصرف برق زیادی دارند. نوع آب خنک در مقایسه با چیلرهای هوا خنک، انرژی کمتری مصرف می‌کنند؛ زیرا آب به دلیل داشتن ظرفیت حرارتی بالا، توانایی بیشتری در انتقال گرما دارد. به همین دلیل مصرف انرژی این سیستم‌ها در مقایسه با چیلرهای هوا خنک کمتر است.