مقدمه
چیلر صنعتی یکی از بخشهای اصلی در صنایع مختلف و ساختمانها است که در سرمایش و گرمایش محیط تاثیر زیادی دارد. این دستگاههای پیشرفته با کاربردهای گسترده در صنایع مختلف، مثل صنایع تولیدی، پتروشیمی، اتومبیلسازی و حتی ساختمانهای تجاری و اداری، به بهتر شدن فرآیندها کمک میکنند.
چیلر صنعتی با تولید سرمای مورد نیاز برای تجهیزات یا محیطهای صنعتی، دما و شرایط بهینه محیطی را کنترل میکند. این تجهیزات، در فرآیندهای صنعتی، افزایش بهرهوری و بهینهسازی مصرف انرژی را ممکن میکنند.
این تجهیزات با امکانات کنترل هوشمند، بهینهسازی مصرف انرژی و توانایی پاسخ به نیازهای تغییرات دما، به صورت یکپارچه و همگام با سایر اجزای سیستمها عمل میکنند. در همین راستا، در ادامه مقاله به بررسی جزئیات عملکرد و کاربردهای چیلر صنعتی میپردازیم.
انواع چیلر صنعتی
به طور کلی یکی از رایجترین دستهبندیهای انواع چیلر صنعتی، تقسیمبندی کردن آنها بر اساس نوع سیکل کاری آنها است. با توجه به این موضوع انواع چیلر صنعتی را میتوان به دو دسته تراکمی یا جذبی تقسیم کرد. برخی از پراستفادهترین چیلرهای صنعتی این دو دستهبندی به شرح زیر هستند.
چیلرهای تراکمی آب خنک (Water-Cooled Chillers)
انواع چیلرهای تراکمی بر اساس آب خنک را معرفی میکنیم.
-
چیلرهای پیستونی (Reciprocating Chillers):
چیلرهای پیستونی در دستهای از چیلرهای تراکمی آب خنک قرار دارند که بر اساس سیکل تبرید تراکمی کار میکند. در آغاز این چرخه ترمودینامیکی زمانی رخ میدهد که بخار مبرد وارد کمپرسور در فاز بخار داغ (در دماهای پایین) میشود. سپس جریان بخار در کمپرسور فشرده میشود و بنابراین فشار و دما افزایش مییابد. پس از آن، جریان خروجی از کمپرسور در همان حالت بخار داغ به کندانسور وارد میشود تا حرارت بالای آن در این تبادل حرارتی، به محیط (هوا یا آب) انتقال یابد.
این چیلرها با عملکرد قابل اعتماد و کارایی بالا، برای کاربردهایی که نیاز به حداکثر تنظیمات و سفارشیسازی دارند، مناسب هستند. پیستونها با حرکت صعودی و نزولی گاز در سیلندرها، فشار را بالا میبرند و این افزایش فشار منجر به سرمایش میشود.
-
چیلرهای مارپیچی (Screw Chillers):
در دسته دیگری از چیلرهای تراکمی آب خنک، چیلرهای اسکرو یا مارپیچی قرار دارند. کمپرسور پس از فشردهسازی، مبرد گازی را در سیکل تبرید به سایر قسمتها مانند شیر انبساط، کندانسور و اواپراتور ارسال میکند. در طول یک چرخه، خنککاری را بر روی آب یا سیال دیگر انجام میشود.
این چیلرها به دلیل عملکرد پایدار و همچنین توانایی کارکرد در بارهای متغیر، در برخی از صنایع و ساختمانها به خوبی عمل میکنند. علاوه بر این، این چیلرها به خاطر نیاز به نگهداری پایین و عمر طولانی، انتخاب محبوبی محسوب میشوند.
-
چیلرهای هوا خنک (Air-Cooled Chillers)
این سیستمها با تبدیل گاز به حالت مایع و مجدداً تبدیل آن به گاز، حرارت را از محیط به آب منتقل میکنند. این چیلرها به ویژه در مکانهایی که دسترسی به منابع آب محدود است، خیلی مورد استفاده قرار میگیرند.
-
چیلرهای اسکرال (Scroll Chillers)
چیلرهای اسکرال نیز جزو خانواده چیلرهای هوا خنک هستند که برای انتقال حرارت به هوا از فنها و اجزای اسکرال استفاده میکنند. کمپرسور چیلر اسکرال هواخنک با استفاده از دو حلزون، در داخل سیکل تبرید فرایندهای مورد نیاز یعنی متراکم کردن را انجام میدهد.Top of Form چیلرهای اسکرال به دلیل ساختار ساده، ابعاد کوچکتر و قابلیت اجرا در فضاهای محدود، بهویژه در برنامههای تجاری و صنعتی، محبوبیت زیادی پیدا کردهاند. این چیلرها به دلیل این که از اجزای مکانیکی کمتری نسبت به چیلرهای دیگر استفاده میکنند، نیاز به نگهداری کمتری دارند.
چیلرهای جذبی (Absorption Chillers)
چیلرهای جذبی از دیگر انواع چیلرهای صنعتی محسوب میشوند.
-
جذب آبی-لیتیوم بروماید (LiBr):
چیلرهای جذبی از محلول آبی-لیتیوم برومایدبه عنوان یکی از اجزاء اصلی خود برای ایجاد سرمایش در سیستم استفاده میکنند. در سیکل این چیلر، آب مقطر در شرایط دما و فشار بسیار پایین به محفظه اواپراتور وارد میشود و در آنجا، با استفاده از لولههای جاسازی شده دور آن که آب جاری درون لولهها است، سرد میشود. آب مقطر با جذب گرمای آب جاری درون لولهها از وضعیت مایع به بخار تبدیل شده و در نتیجه، آب درون لولهها نیز سرد میشود.
-
چیلر آمونیاکی (Ammonia Absorption Chillers):
چیلرهای آمونیاکی نیز از آمونیاک به عنوان جاذب برای خنککردن و گرمکردن استفاده میکنند. در سیکل این چیلر، آمونیاک تحت فشار کم و دمای پایین قادر به تبخیر است، به این معنا که گرما از محیط اطراف جذب میشود.
پس از آن بخار آمونیاک توسط کمپرسور فشرده میشود که که در نتیجه فشار و دمای آن افزایش مییابد. این باعث افزایش سطح انرژی آمونیاک میشود. در مرحله بعدی بخار آمونیاک در همان حالت به وسیلهی یک مبدل حرارتی یا کندانسور فشرده میشود و در آنجا، گرما آزاد میشود.
چیلرهای پمپ حرارتی (Heat Pump Chillers)
این دسته از چیلرها به وسیله پمپ حرارتی، حرارت را از یک محیط به محیط دیگر منتقل میکنند. به عبارت سادهتر، در فصلهای گرم سال، حرارت از داخل ساختمان به محیط خارج منتقل و به هوا تخلیه میشود و در فصلهای سرد سال، حرارت از محیط خارج جذب شده و به داخل ساختمان منتقل میشود.
پمپ حرارتی بر اساس سیکل تبرید تراکمی بخار عمل میکند. در این سیکل، گاز (برای مثال فرئون) از حالت گازی به حالت مایع تبدیل میشود و برعکس. مراحل سیکل این پمپ به طور خلاصه در ادامه بررسی شده است:
- کمپرسور (فشردهساز): گاز فشرده میشود و دما و فشار آن افزایش مییابد.
- کندانسور (مایع سازی): گاز فشرده شده به مایع تبدیل میشود و حرارت آن به محیط اطراف منتقل میشود.
- شیر انبساط (تخلیه فشار): گاز از حالت مایع به گازی بازمیگردد و خنک میشود.
- اواپراتور (تبخیر): گاز خنک شده جذب گرما از محیط اطراف و به حالت گازی برمیگردد.