نحوه انتخاب چیلر مناسب

در مورد نحوه انتخاب چیلر مناسب،موضوعی که باید ابتدا مورد توجه قرار گیرد، تعیین و بررسی موقعیت پروژه می باشد. سپس در ادامه باید نوع چیلر مناسب و ظرفیت آن را مشخص کرد. البته در این میان یک سری پارامترهای مهم در انتخاب و خرید چیلر وجود دارد که در این مقاله از بادران تهویه صنعت قصد داریم تا آنها را مورد بررسی قرار بدهیم.

چیلر چیست؟

چیلر یک دستگاهی است که وظیفه آن کاهش دمای آب (آب چیلد) می باشد. دمای آب چیلد در اکثر چیلرها از 12 درجه سانتی گراد یا 55 درجه فارینهایت به 7 درجه سانتی گراد یا 45 درجه فارنهایت می باشد. آب چیلر 7 درجه سانتی گراد جهت استفاده در فن کویل ها و هواسازها می باشد و باعث تولید هوای خنک می شود.

نحوه کارکرد چیلر تراکمی به این صورت می باشد که گاز مبرد به حالت گاز توسط کمپرسور فشار و دمای آن افزایش می یاید سپس گاز مبرد وارد کندانسور شده و در آنجا گرمای خود را در چیلرهای هوا خنک به هوای محیط و در چیلرهای آب خنک به آبی که بین کندانسور و برج خنک کننده در جریان است انتقال می دهد و گاز مبرد به مایع تبدیل می شود و دمای خود را از دست می دهد. پس از آن به سمت شیر انبساط حرکت می کند، در شیر انبساط مبرد فشار خود را از دست می دهد و به حالت دو فازی درآمده و آماده تبخیر می گردد. سپس در اِواپراتور، گاز مبرد که آماده تبخیر می باشد گرمای آب چیلد را گرفته و دمای آب چیلر را کاهش داده و گاز مبرد تبخیر می شود و به صورت گازی تبدیل می شود؛ سپس به سمت کمپرسور رفته و دوباره سیکل تکرار می شود.

چیلرهای تراکمی هوا خنک، فقط مصرف برق دارند و چیلر تراکمی آب خنک مصرف برق و آب دارند

چیلر جذبی نوع دیگری از چیلرها می باشد که با استفاده از دیگ که گاز طبیعی، نفت و گازوئیل مصرف می کند، آب گرم یا بخار تولید کرده و در ژنراتور این نوع چیلرها استفاده می شود. چیلرهای جذبی که اکثراً با لیتیوم بروماید و آب ساخته می شوند به این صورت عمل می کنند که آب چیلد 12 درجه سانتی گراد ابتدا درون لوله و در قسمت اواپراتور چیلر جذبی که فشار در این محیط برابر 0.01 بار می باشد، در جریان است و آبی (مبرد) که توسط نازل یا سینی پخش کن بر روی لوله های آب چیلد ریزش می شود، مبرد آبی در این فشار پایین می خواهد تبخیر شود و گرمای آب چیلد درون لوله ها را می گیرد و تبخیر می شود و دمای آب چیلد را به 7 درجه سانتی گراد می رساند.

بخار ایجاد شده از تبخیر آب مبرد در اواپراتور توسط لیتیوم بروماید که جاذب آب است جذب لیتیوم بروماید موجود در ابزوربر می شود و لیتیوم بروماید را رقیق می کند سپس لیتیوم بروماید رقیق توسط پمپ به سمت مبدل حرارتی می رود که در آنجا لیتیوم بروماید رقیق با دمای کمتر و لیتیوم بروماید غلیظ با دمای بیشتر با هم تبادل حرارت انجام می دهند و لیتیوم بروماید رقیق را کمی گرم تر می کند. در ادامه لیتیوم بروماید رقیق وارد ژنراتور شده و در آنجا با بخار یا آب داغ دیگ که درون لوله است تبادل حرارت انجام می دهد تا آب درون لیتیوم بروماید تبخیر شده و لیتیوم بروماید در فشار 0.1 بار ژنراتور غلیظ می شود.

سپس پس از عبور از مبدل حرارتی به درون ابزوربر که در قسمت پایین اواپراتور قرار دارد و ارتباط مستقیم با آن دارد ریخته می شود. آب تبخیر شده توسط پمپ به نازل ها و سینی پخش کن وارد شده و بر روی لوله های اواپراتور ریخته می شود و سیکل دوباره تکرار می شود. چیلرهای تراکمی برای تناژهایی از 3 تن به عنوان مینی چیلر تا 800 تن تبرید در ظرفیت های بالا و تعداد کمپرسور های بیشتر و چیلرهای جذبی معمولاً از 100 تن تا 2000 تن تبرید می باشد.

5 نکته اساسی برای انتخاب چیلر مناسب

1. انتخاب گاز مبرد

یکی از روش های انتخاب چیلر انتخاب گاز مبرد می باشد. انتخاب گاز مبرد بستگی به شرایط محیطی دارد. ما چند گاز مبرد معروف داریم که عبارتند از R22, R134a, R407C, R410a که به بررسی هر کدام می پردازیم. لازم به ذکر می باشد که هر گاز مبرد در جهان رنگ کپسول گاز مختص به خود را دارد.

• گاز R22 که این نوع گاز با توجه به اینکه باعث تخریب لایه اوزون می شود به طور کامل منسوخ شده است و شرکت های تولید شیرآلات دیگر این نوع گاز را ساپورت نمی کنند. پس بهتر است در انتخاب چیلر خود از این نوع گاز مبرد استفاده نشود. البته گاز R22 بهترین عملکرد و بازده را نسبت به سایر گازهای دیگر دارد. این نوع گاز تک مولکولی می باشد.

  

• گاز R134a این نوع گاز دارای فشار کاری کم نسبت به سایر گازها می باشد و برای مناطق گرم و خشک و مناطقی که دمای خشک آن مانند مناطق استوایی بالا می باشد، بسیار مناسب است. این نوع گاز تک مولکولی می باشد. البته دارای کمپرسورها و اواپراتور و کندانسور بزرگتری نسبت به گازهای دیگر می باشد و قیمت چیلر را افزایش می دهد.

• گاز R407C این نوع گاز دارای فشار بالا می باشد و به هیچ وجه برای مناطق گرم و خشک و دارای دمای خشک بالا توصیه نمی شود. این نوع گاز برای مناطق سرد یا معتدل که دارای دمای خشک متوسط می باشند مناسب است. کمپرسور ها و اواپراتور و کندانسور این گاز نسبت به R134a کوچکتر و نسبت به R22 بزرگتر می باشد. این نوع گاز از سه نوع گاز دیگر به وجود آمده است که عبارتند از R32(23%) R125 (25%) ,R134a (52%). اگر لوله های چیلر دارای نشت باشد، چون نمی دانیم کدام گاز از چیلر خارج شده است بهتر است کل گاز مبرد را از چیلر خارج کرده و دوباره گاز مبرد جدید تزریق گردد تا عملکرد چیلر مختل نشود.

• گاز R410a این نوع گاز که فشار کاری آن بالاتر از R407C می باشد و معمولاً برای مینی چیلرها و اسپلیت ها استفاده می شود. این نوع گاز اصلاً برای مناطق گرمسیر توصیه نمی گردد. این گاز مبرد چند مولکولی می باشد که درصد آنها عبارتند از R125 (50%) و R32 (50%) و همانند گاز R407C. اگر نشت گازی در چیلر رخ دهد، باید کل گاز تخلیه و گاز مبرد جدید به چیلر شارژ شود.

2. انتخاب نوع کندانسور

روش انتخاب مناسب چیلر بستگی به نوع کندانسور نیز دارد، دو نوع کندانسور آب خنک و کندانسور هوا خنک وجود دارد که بسته به شرایط می توان از آنها استفاده کرد. اگر در مناطق خشک و حاره ای چیلر نصب شود بهتر است از کندانسور هوا خنک استفاده شود. چون برج خنک کننده در مناطق با دمای مرطوب بالا قادر نیست تا دمای مناسب آب کندانسور چیلر را تامین کند یا در مناطقی که آب وجود نداشته باشد بهتر است از چیلر هواخنک استفاده شود. در مناطقی که آب وجود دارد و مناطق سرد با دمای مرطوب پایین می توان از چیلر آب خنک یا برج خنک کننده و کنداسور آب خنک استفاده کرد. البته باید در نظر گرفت وقتی از کندانسور هواخنک استفاده می شود نباید از مصرف برق فن های این نوع کندانسور ها غافل شد. بازده چیلرهای تراکمی آب خنک بیشتر از بازده چیلرهای تراکمی هوا خنک می باشد.

3. انتخاب کمپرسور

نحوه انتخاب یک چیلر صنعتی بستگی به نوع کمپرسور دارد، انتخاب کمپرسور ها معمولاً با استفاده از نرم افزار کمپرسور سازنده انجام می شود. در چیلرهای هوا خنک دمای کندانسور را باید با اختلاف 8 الی 12 درجه سانتی گراد بیشتر از دمای خشک محیط در نظر گرفت و در آب خنک باید دمای کندانسور را 35 الی 37 درجه در نظر گرفت. دمای اواپراتورهای DX را بین 2 الی 3 درجه سانتی گراد در نظر گرفته و دمای سوپرهیت را بین 5 الی 10 درجه سانتی گراد در نظر می گیریم. سابکول هم بستگی به نحوه طراحی و ساخت کندانسور شرکت چیلر ساز می باشد که بین 0 الی 8 درجه سانتی گراد در نظر گرفته می شود. با وارد کردن این دماها کمپرسور در نرم افزار مشخص می شود و برودت قابل تولید و بازده کمپرسور نیز مشخص می شود.

در ظرفیت های بالا از کمپرسور اسکرو استفاده می کنند که بهتر است از کمپرسور های Step by Step و اینورتردار استفاده شود با یک مثال دلیل این انتخاب را توضیح می دهیم.

فرض کنید می خواهیم یک چیلر 100 تن تبرید را انتخاب کنیم. همانطور که می دانیم همیشه ما در طول روز نیاز به 100 تن برودت نداریم. پس بهتر است از دو کمپرسور 50 تن استفاده کنیم تا زمانی که بار برودت مورد نیاز نصف می باشد چیلر با تمام ظرفیت خود کار نکند و در مصرف برق صرفه جویی شود. حال فرض کنید که کمپرسور دارای 3 یا 4Step باشد. در این صورت اگر کمپرسور دارای 4Step باشد، کمپرسور می تواند 25%، 50%، 75% و 100% کار کند. یعنی اگر برودت ما 12.5 تن باشد و دو کمپرسور 4 مرحله ای داشته باشیم، یک کمپرسور با درصد 25% کار خواهد کرد و پاسخ برودت ما را می دهد. حال اگر 25 تن مورد نظر باشد یک کمپرسور با درصد 50% کار خواهد کرد. پس استفاده از کمپرسورهای Step by Step توصیه می شود. کمپرسورهای اینورتر دار بهتر می باشد. ولی هزینه آن بسیار بالا می باشد و در کمپرسورهای اینورتر دار یا درایو دار ما این توانایی را داریم که کمپرسور براساس برودت خواسته شده مقدار برق مصرف کند و تولید برودت نماید که به این نوع کمپرسور ها continuous می گویند.

کمپرسورهای اسکرال برای ظرفیت های کوچکتر معمولا به صورت خاموش و روشن یا On-Off می باشند و برای اینکه در تولید برودت کنترل داشته باشیم، بهتر است که از چندین کمپرسور اسکرال استفاده کرد. برای همین چیلرهای دارای کمپرسور اسکرال را معمولاً 4 کمپرسور می سازند.

4. COP یا بازده چیلر

بازده چیلر یکی از عوامل مهم در انتخاب چیلر می باشد. به این معنی که هر چه قدر COP یا بازده چیلر بالاتر باشد، چیلر در ازای مصرف برق کمتر برودت مورد نیاز را تامین می کند. بازده چیلر از فرمول ذیل محاسبه می شود.

بازده چیلرهای آب خنک بیشتر از چیلرهای هواخنک می باشد و به همین علت مصرف برق کمپرسورهای چیلرهای آب خنک کمتر از چیلرهای هواخنک می باشد.

معمولاً بازده چیلرهای آب خنک حدوداً 4 و چیلرهای هوا خنک حدوداً 3 و چیلرهای جذبی تک اثره (Single effect) 0.7 و چیلرهای جذبی دو اثره (Double effect) 1.2 می باشد.

5. تعداد مدار و کمپرسور

بهتر است که تعداد مدار با تعداد کمپرسور ها یکسان باشد تا در برگشت روغن در کمپرسور به مشکل برخورد نکنیم. به یک سیکل کامل یک مدار می گویند. برای مثال فرض کنید که چیلری دارای 2 کمپرسور و 2 مدار باشد؛ یعنی هر کمپرسور دارای کندانسور و اواپراتور و شیر اکسپنشن یا شیر انبساط جدا و لوله کشی جدا می باشد، اما توسط یک تابلو برق بار برودت کنترل می شود. در این صورت اگر یک کمپرسور دچار سوختگی و خرابی شد، مدار دیگر نصف دیگر برودت را می تواند تولید کند. معمولاً کاتالوگ چیلر شرکت ها دارای جدول انتخاب چیلر می باشد که می توان از آن مقدار ظرفیت دستگاه را مشخص کرد.

تناژ یا ظرفیت واقعی یا نامی چیلر

در بعضی از شرکت ها، چیلر را با ظرفیت نامی یا اسمی به مشتری معرفی می کنند که با ظرفیت واقعی متفاوت می باشد. کمپرسور در یک دماهای خاص اواپراتور، کندانسور، سابکول و سوپرهیت با گاز R22 ظرفیت نامی آن مشخص می شود و برخی نیز به آن توان، توان اسبی یا Horse Power کمپرسور می گویند. فرض می کنیم یک کمپرسور داریم با ظرفیت نامی 50 تن که این ظرفیت در شرایط دمایی خاص و با گاز R22 به دست آمده است.

نوع مبرد و دماهای طراحی چیلر معمولی که شامل اواپراتور، کندانسور، و سوپرهیت و سابکول می باشد را در نرم افزار کمپرسور وارد می کنیم. در این صورت کمپرسور ظرفیت واقعی کمتری را نشان می دهد معمولاً یک کمپرسور 50 تن نامی، در چیلر هوا خنک در شهر تهران 20 تن واقعی با گاز R134a و 28 تن واقعی با گاز R407C و 29 تن با گاز R22 تولید می کند. در چیلر آب خنک 23 تن واقعی با گاز R134a و 34 تن واقعی با گاز R407C و 34 تن واقعی نیز با گاز R22 تولید می کند. اگرچه هرچقدر کندانسور بزرگتر و بازده چیلر بیشتر یا دمای اواپراتور بیشتر باشد تناژ واقعی بیشتر می شود.

سوالات تکمیلی