دستگاه مینی چیلر به عنوان یک سیستم تخصصی در دسته چیلرهای تراکمی قرار می گیرند که به علت اهمیت راه اندازی و بهره برداری آسان از سیستم های HVAC، کندانسور در آنها به صورت هوا خنک طراحی می گردد.
منظور از هوا خنک چیست؟ هوا خنک به این معنی است که این دستگاه هیچ گونه نیازی به آب ندارد و این کاملا بر خلاف سایر دستگاه‌های مشابه است که به عمل خنک سازی را به کمک جریان آب انجام می دهند و در حقیقت از این منظر به صرفه تر است، به خاطر همین صرفه جویی در مصرف انرژی مدل تراکمی هوا خنک در میان انواع مختلف دستگاه مینی چیلر بیشترین کاربرد را دارد.
تفاوت مینی چیلر و چیلر
در اصل تفاوت خاصی در ساختار دستگاه وجود ندارد و عمده تفاوت در ظرفیت برودتی دستگاه است که در مینی چیلر کمتر از ۱۰ تن تبرید است.
اگر از یک مینی چیلر در ساختمان مسکونی استفاده شود، هر واحد به یک دستگاه مجزا مجهز شده و در ادامه با یک فن کویل متصل خواهد شد.
در حالی که با استفاده از یک چیلر مرکزی، تمام واحدهای ساختمان به وسیله یک چیلر تغذیه می شود و تمام فن‌کویل‌ها نیز به همین یک چیلر مرکزی وصل می‌شوند؛ این امر می تواند به لحاظ اقتصادی و میزان مصرف برق به صرفه‌تر باشد.
عملکرد دستگاه مینی چیلر
همانند چیلرهای تراکمی، عملکرد مینی چیلر نیز بر اساس سیکل تبرید تراکمی بخار (کارنو) است. به این صورت که بخار مبرد توسط کمپرسور متراکم می شود و در نتیجه فشار و دمای آن بالا میرود؛ در مرحله بعد گرمای مبرد توسط کندانسور به هوای محیط انتقال پیدا می کند و در نهایت تبدیل به مایع می شود.
مایع خارج شده از کندانسور هنگام عبور از شیر انبساط دچار افت فشار زیادی می شود، به طوری که مقداری از مایع مبرد بخار شده و همین امر منجر به کاهش بیشتر دمای مبرد خواهد شد.
به این صورت مبرد سرد ورودی به اواپراتور، جریان آبی را که از آن عبور می کند خنک نموده و بعد از تبخیر، دوباره به کمپرسور برمی گردد. هنگامی که آب سرد تولید شده توسط مینی چیلر، وارد فن کویل می‌شود، فرآیند سرمایش صورت خواهد گرفت.
در فصول سرد سال اما عکس این فرآیند رخ می دهد، یعنی اینکه باید جریان آب گرم را به داخل لوله های فن کویل هدایت نمود. در صورتی که مینی چیلر به شکل هیت پمپ طراحی شده باشد، می تواند آب گرم مورد استفاده در فرآیند گرمایش را نیز تأمین نماید.
نکته مورد توجه این است که با در نظر گرفتن اقلیم سرد بیشتر مناطق ایران، مکانیزم هیت پمپ قادر نخواهد بود آب گرم مناسبی را تأمین کند، و از طرف دیگر تولید آب گرم به این شیوه نیاز به مصرف برق و انرژی خواهد داشت. لذا بهتر است که آب گرم مورد نیاز فن کویل ها به وسیله پکیج یا دیگ آب گرم و در موتورخانه تأمین شود.
کاربرد مینی چیلر
استفاده از مینی چیلرها عموماً در سیستم های تهویه مطبوع است، زیرا ظرفیت موردنظر در پروژه های صنعتی بزرگ با کارایی این نوع از چیلر متناسب نمی‌باشد.
استفاده از مینی چیلر در تهویه مطبوع: بیشترین استفاده از مینی چیلر در ساختمان های مسکونی است، با این حال در شرایطی امکان استفاده در ساختمان های اداری و تجاری نیز وجود دارد. همراه با مینی چیلر، ترمینال یونیت هایی به اسم فن کویل نیز مورد استفاده قرار می گیرند که در بخش های مختلف ساختمان قرار داده می شوند.
آب سردی که توسط مینی چیلر تولید می شود از داخل لوله های فن کویل عبور کرده و هوای خنک مورد نیاز جهت سرمایش ساختمان را مهیا می کند. بعد از جذب گرمای هوا، آب که مجدداً گرم شده است و به درون آن برمی گردد و دوباره تا دمای استاندارد تهویه سرد می‌شود و این چرخه تکرار پذیر است.
-
مینی چیلر در کدام مناطق آب و هوایی کاربردی هستند؟
شرایط جغرافیایی و اقلیمی محل مورد نظر، در انتخاب نوع سیستم سرمایشی و گرمایشی بسیار مهم است. به طوری که در مناطق معتدل، سیستم های سرمایشی مناسب شامل زنت و کولر آبی می باشند؛ با این وجود مینی چیلر ها در تمام شرایط آب و هوایی، مانند مناطق گرم و خشک و یا مرطوب و شرجی قابل استفاده خواهد بود.
اسفاده از مینی چیلر به عنوان دستگاه گرمایشی
از نظر فنی این اتفاق امکان پذیر است و مینی چیلر (Mini Chiller) می‌تواند به جای سرد کردن جریان هوا آن را گرم‌تر کند. اما چگونه؟ به کمک نصب تجهیزات خاص بر روی مینی چیلرها این امکان وجود دارد که به جای جریان آب سرد، جریان آب گرم به فن کویل‌ها فرستاده شود و از این طریق هوا را گرم نگه دارد.
اما سوال مهم تر این است که آیا انجام این کار عاقلانه است؟ در واقع درست است که از نظر فنی مینی چیلر قابلیت گرم کردن هوا را دارا هستند اما در کشورهایی با منابع زیاد گازی همچون ایران که گاز به صورت ارزان قیمت در دسترس مردم است استفاده از این دستگاه به عنوان سیستم گرمایشی هیچ توجیه اقتصادی نخواهد داشت.
استفاده از این محصول مستلزم مصرف حجم قابل توجهی انرژی الکتریسیته است و استهلاک دستگاه را نیز تا اندازه قابل توجهی افزایش می‌دهد پس بهتر است به جای آنکه آب را با روشن کردن کمپرسورهای مینی چیلر و کمک انرژی الکتریسیته گرم کنیم از گاز طبیعی استفاده کرده و با استفاده از یک پکیج یا دیگ موتورخانه آب را گرم کنیم و سپس به فن کویل‌ها ارسال نماییم تا جریان هوا را در فصل سرد سال برای ما گرم نگه دارد.
چرا که با توجه به ارزان قیمت بودن گاز در ایران نسبت به برق این روش برای بسیار به صرفه‌تر و معقول‌تر خواهد بود.
تفاوت مینی چیلر های آپارتمانی و صنعتی
اصولاً مینی چیلر های آپارتمانی، ظرفیت محدودی دارند، بنابراین بیشترین استفاده آنها در واحدهای مسکونی است. به همین علت به این دسته از مینی چیلرها، چیلرهای خانگی و یا آپارتمانی نیز می گویند.
با این حال ممکن است که همین چیلر برای سرمایش یک واحد اداری و یا تجاری هم مورد استفاده قرار بگیرد؛ بنابراین در فرآیند تولید مینی چیلر، شرایط کاری و پروژه مورد نظر تعیین کننده است. به این مفهوم که این دستگاه برای مصارف تهویه مطبوع به کار خواهد رفت و یا کاربرد صنعتی دارد.
نکته اینجاست که تفاوت کاربری پروژه فقط در محاسبه ظرفیت برودتی دستگاه مورد نظر تأثیر خواهد داشت.
در محیط صنعتی، ممکن است که نیاز به برودت محدود باشد؛ این مسئله منجر به استفاده از مینی چیلر ها در حوزه صنعت نیز شده است. البته تفاوت چندانی بین مینی چیلر آپارتمانی و صنعتی وجود ندارد؛ با این حال لازم است که در پروژه های صنعتی اطلاعات دقیقی توسط کارفرما به تولید کننده و طراح داده شود تا تطبیقات لازم صورت گیرد.
- مینی چیلر در کجای ساختمان نصب می شود؟
معمولاً در ساختمان های مسکونی، مینی چیلر در تراس یا بالکن نصب می شود، به این دلیل که طول لوله کشی فن کویل کاهش یابد. از طرف دیگر، قرار دادن آن در بالکن، می تواند به علت صدای دستگاه برای ساکنین ناراحت کننده باشد؛ همچنین به این خاطر که مینی چیلرهای هوا خنک به حریمی برای عبور جریان هوای کافی نیاز دارند، نصب آنها در بیشتر بالکن ها ممکن است مشکل ساز باشد.
در صورتی که فضای بالن جوابگوی نصب مینی چیلر نباشد، دستگاه بر روی پشت بام ساختمان نصب می شود. به خاطر مسائل گفته شده در ساختمان‌های بزرگتر بیشتر از چیلرهای مرکزی استفاده می کنند.
» ویژگی ها و مزیت های استفاده از دستگاه مینی چیلر
- یکپارچگی سیتم تهویه مطبوع ساختمان
- عدم نیاز به برج خنک کننده از طریق استفاده از کندانسور هوایی
- مناسب برای اقلیم های آب و هوایی متنوع
- عدم نیاز به کانال کشی
- سایز کوچک پمپ همراه با قدرت مناسب
- نصب سریع و آسان، قابلیت نصب در بالن و پشت بام
- قابلیت حمل و نقل و تعمیر سریع و راحت‌تر
- ایجاد استقلال در واحدهای داخل ساختمان از طریق استفاده از فن کویل
- به دلیل استفاده از گاز مبرد کمتر، اثرات تخریبی کمتری را برای محیط زیست دارد
- استفاده از کمپرسورهای اسکرال در مینی چیلر ها که علاوه بر قیمت پایین تر، منجر به کاهش صدا و لرزش می شود.
» معایب استفاده از مینی چیلر
- طول عمر کوتاه تر
- پوشش فضای کمتر: طراحی مینی چیلر به گونه ای است که قابلیت خنک کردن هوای ساختمان های مسکونی و اداری را دارند اما برای کارخانه ها و سوله ها چندان کاربردی نیستند.
- نصب در فضای باز: این امر می تواند در طولانی مدت مشکل ساز باشد.
اجزای تشکیل دهنده مینی چیلر
مینی چیلر از چهار بخش اصلی تشکیل شده که عبارتند از:
- کمپرسور (Compressor)
- کندانسور (Condenser)
- شیر انبساط (Expansion Valve)
- اواپراتور (Evaporator)
در ادامه مطلب، هر کدام از این بخش ها را به طور مجزا شرح می دهیم.
کمپرسور: سیستمی است که انرژی لازم برای حرکت مبرد در مسیر سیکل تبرید را تأمین می نماید. کمپرسورها در انواع مختلفی از تکنولوژی ها طراحی می شوند، ولی به خاطر ظرفیت پایین مینی چیلر، به طور معمول از کمپرسورهای اسکرال و روتاری در این دستگاه استفاده می‌شود.
با این حال گاهی اوقات در پروژه های صنعتی که نیاز برودتی محدودی دارند، در صورت استفاده از مینی چیلر، کمپرسور پیستونی به کار برده می شود، زیرا برخلاف انواع روتاری و اسکرال قابل تعمیر هستند و همینطور قابلیت استفاده در شرایط کاری متنوع تری را دارا هستند.
امروزه استفاده از کمپرسورهای اینورتر، به دلیل مصرف بهینه انرژی مورد استقبال قرار گرفته است. این مورد به ویژه در انواع مینی چیلرها به خاطر عدم امکان استفاده از تعداد زیادی کمپرسور (برای کنترل ظرفیت مرحله ای) بسیار کاربردی است.
کندانسور: با توجه به اینکه بیشترین کاربرد مینی چیلرها در ساختمان های مسکونی است، بهره برداری آسان از آنها بسیار حائز اهمیت است. بنابراین با توجه به نیازی که ساده بودن فرآیند سرویس و نگهداری چیلرهای هوا خنک وجود دارد، در این سیستم ها معمولاً از کندانسور هوایی (هواخنک) استفاده می شود.
کندانسور هوایی، دارای کویل هوا خنک و فن محوری است که گرمای بخار داغ خارج شده از کمپرسور را به هوای محیط منتقل می کند. لذا مینی چیلر باید در فضای آزاد و در خارج از ساختمان قرار داده شود. کویل هوا خنک مورد استفاده در کندانسور هوایی این نوع از مینی چیلرها، دو نوع هستند: کویل فن و تیوب، کویل میکرو کانال.
- کویل فن و تیوب (Fin & Tube coil): این نوع از کویل ها از تعدادی لوله مسی و فین آلومینیومی (برای افزایش سطح انتقال حرارت) تشکیل شده‌اند.
- کویل میکرو کانال (Micro Channel coil): این نوع از کویل های کندانسور، از تعدادی کانال آلومینیومی بسیار کوچک و فین های آلومینیومی فشرده تشکیل شده اند و جزء انواع پیشرفته کویل می باشند.
امروزه به دلیل اینکه فضای اغلب ساختمان های مسکونی محدود است، تولید به سمت مینی چیلرهایی با ابعاد کوچکتر رفته است؛ کویل های میکرو کانال در رسیدن به این هدف کمک کننده است زیرا نسبت به کویل های فن و تیوب، حدود ۲۳ درصد کوچکتر هستند.
شیر انبساط: سیستمی است که دما و دبی (مقدار) جریان مبرد وارد شده به اواپراتور را کنترل می کند، و از این طریق نقش اصلی را در تعیین دمای آب خارج شده از اواپراتور برعهده دارد.
به علاوه توسط شیر انبساط، میزان سوپرهیت ایجاد شده در خروجی اواپراتور تنظیم می شود تا بدین طریق از وارد شدن مایع مبرد به کمپرسور جلوگیری به عمل آید. شیرهای انبساط در دو نوع کلی طراحی و تولید می شوند:
- شیر انبساط مکانیکی (ترموستاتیکی)
- شیر انبساط الکترونیکی
به دلیل پایین بودن ظرفیت مینی چیلرها و نیازی کمتری که به کنترل دقیق جریان مبرد در آن وجود دارد، عموماً از شیرهای انبساطی نوع مکانیکی در ساخت آنها استفاده می شود، مگر اینکه کمپرسور به کار برده شده در آن از نوع کمپرسور اینورتر باشد.
اواپراتور: این دستگاه، یک نوع مبدل حرارتی است که تأمین کننده آب سرد مورد نیاز در فن کویل ها و یا هر مصرف کننده دیگری است. به این شکل که دمای آب گرم وارد شده به اواپراتور، به سبب مبادله حرارت با مبرد سرد ورودی، پایین می آید. به طور کل از نوع مبدل به عنوان اواپراتور استفاده می شود: مبدل حرارتی پوسته و لوله، مبدل حرارتی صفحه ای:
- مبدل حرارتی پوسته و لوله: این نوع از مبدل، از رایج ترین نوع به شمار می آید و از تعدادی لوله که درون پوسته‌ای استوانه‌ای هستند تشکیل شده است.
- در اواپراتور نوع پوسته و لوله، مبرد از درون لوله‌ها و آب از بیرون لوله ها (درون پوسته)، جریان پیدا می‌کنند. گرما نیز از طریق دیواره لوله‌ها، بین دو سیال (مبرد و آب)، مبادله می‌شود و به این شکل منجر به کاهش دمای آب خواهد شد.
- مبدل حرارتی صفحه‌ای: در این نوع از مبدل، تعدادی از صفحات نازک فلزی منجر به مبادله حرارت بین دو جریان خواهد شد. این صفحات با سطوح صاف و یا موج دار خود علاوه بر اینکه کانال‌هایی برای عبور جریان های سیال ایجاد می‌کنند، این دو سیال را نیز از یکدیگر جدا نگه می دارند.
نقطه قوت اواپراتورهای صفحه ای این است که سطح بزرگتری را برای مبادله دمایی بین جریان های آب و مبرد ایجاد می‌کنند. نتیجه این می‌شود که برای تولید حجم یکسانی از آب سرد، ابعاد اواپراتور صفحه‌ای به کار برده شده کوچکتر از اواپراتور پوسته و لوله خواهد بود.
با در نظر گرفتن اینکه در ساخت مینی چیلر، هرچه ابعاد کوچکتر باشد بیشتر مورد استقبال قرار می گیرد، بنابراین استفاده از مبدل حرارتی به عنوان اواپراتور، از اولویت برخوردار است.
نتیجه گیری
در انتها باز هم باید به این نکته توجه داشت که آشنایی با دستگاه مینی چیلر و چگونگی انتخاب آن از جمله مواردی است که به شما کمک می‌کند تا دستگاه مورد نیاز خود را بهتر تشخیص دهید، اما می‌توان جهت بررسی بیشتر و کسب اطلاعات فنی با کارشناسان مجرب و مهندسین متخصص نیز مشورت کرد. تیم مشاوره لوگرانو نیز در هر لحظه آماده ارایه اطلاعات مورد نیاز و کمک بیشتر به شما در انتخاب مینی چیلر (Mini Chiller) است.
بدون دیدگاه