چیلر چیست؟ آشنایی با چیلر جذبی و چیلر تراکمی

چیلر (Chiller) دستگاهی تخصصی است که با استفاده از یک سیال خنک کننده در سیکل تبرید سیال دیگری را برای مصارف صنعتی یا تهویه مطبوع خنک می‌نماید. در واقع چیلر حرارت را از مایع (معمولا آب) بر اساس سیکل تبرید تراکم بخار و یا جذبی دفع می‌‌ کند که به صورت سیکل و درون یک مبدل حرارتی جریان دارد.

سوالات تخصصی و نگرانی‌هایی در مورد طراحی و انتخاب چیلرها وجود دارد که این نگرانی‌ها شامل، کارایی، بازده، آسیب پذیری‌های محیطی، تعمیر و نگهداری است، که در مقاله چیلر چیست به تمامی این موارد خواهیم پرداخت. با لوگرانو همراه باشید.

مقدمه: چیلر چیست

چیلر عمدتا به دودسـته چیلر تراکمی و چیلر جذبی تقسیم می‌شود. چیلرهای جذبی با استفاده از انـرژی حرارتی و چیلرهای تراکمی با استفاده از انرژی الکتریکی باعث ایجاد برودت و سرما می‌شوند. همان طور که قبل‌تر اشاره شد چیلرها بر اساس شکل خنک شدن ماده مبرد است که به سه دسـته آب خنک، هوا خنک و تبخیری نیز تقسیم‌بندی می‌شوند.

• چیلر هوا خنک: در این چیلر، خنک کاری توسط هوا انجام می‌شود و نیاز به برج خنک‌کن ندارد.
• چیلر آب خنک: در این چیلر، خنک کاری توسـط آب انجام شده و نیاز به برج خنک کن دارد.

مینی چیلر در حال حاضر مینی چیلر و فن کویل را می‌توان جزو جذاب‌ترین سیستم‌های تهویه نـام برد. دستگاه مینی چیلر در اصـل چیلر کوچکی است که برای آپارتمان‌ها و ساختمان‌هایی که نیاز به سرمایش و گرمایش مستقل دارند و مشکلات مربوط به موتورخانه مرکزی را نداشته باشند به کار می‌رود.

در ایـن حالت در هنگام تغییر فصل در پاییز یا بهار ممکن است تعدادی از سـاکنان تمایل به استفاده از سیستم گرمایی و تعدادی تمایل به استفاده از سیستم ســرمایی داشته باشند در این روش ساکنان هر واحد آپارتمان قادر به انتخاب و اعمال سلیقه شخصی خود هستند.

مینی چیلر یک چیلر هوا خنک است که در تابستان آب سرد و در زمستان آب گرم تولیدشده را وارد فن کویل‌ها کرده و سـرمایش و گرمایش مطبوعی را فراهم می‌سازد.

با نصب این دستگاه در ساختمان‌های قدیمی که چیلر مرکزی آنها از کارافتاده و یا از راندمان مطلوب برخوردار نیست‌، دیگر نیازی به نصب و استفاده از سایر تجهیزات گران قیمت تهویه مطبوع نیست زیرا از آنجا که فن کویل‌ها و شبکه لوله‌کشـی از قبل درون ساختمان وجود دارد با نصب مینی سردکن می‌توان سـرمایش مطبوعی را به دست آورد‌.

مزایای استفاده مینی چیلر شـامل استقلال واحدها از یکدیگر، استقلال تمام اتاق‌ها از یکدیگر با استفاده از فن کویل، عدم اشغال فضای سقف کاذب جهت کانال کشی، نصب سریع و تعمیر و نگهداری آسان و کم حجم و کم صدا است.

انواع چیلر (چیلر جذبی و چیلر تراکمی)

چیلرها را به چندین روش و براساس جنبه‌های مختلف می‌توان تقسیم‌بندی نمود که در زیر برخی دسته‌بندی‌ها اشاره شده است:

•  محدوده توان کاری
• نحوه خنک کاری کندانسور
• چرخه ترمودینامیکی

در اینجا به دسته‌بندی چیلرها در موارد کاربردی در صنعت پرداخته می‌شود.

چیلرها از نظر چرخه ترمودینامیکی به دو دسته اصلی چیلر جذبی (Absorption Chiller) و چیلر تراکمی (Compression Chiller) تقسیم بندی می‌شوند که هر یک از این دسته‌ها نیز تقسیم بندی خاصی دارند.

از نظر نحوه خنک کاری کندانسور نیز می‌توان چیلرها را به دو دسته کندانسور هوا خنک و کندانسور آب خنک تقسیم بندی کرد. در هر چیلر یکی از این دو نوع کندانسور برای خنک نمودن سیال خنک کننده، استفاده می‌شود.

چیلرهای جذبی به دو دسته جاذب جامد و جاذب مایع تقسیم بندی می‌شوند. در چیلرهای جذبی با جاذب جامد از سیلیکاژل به عنوان جاذب استفاده می‌شود. در این دسته تنوع کاربردی وجود ندارد. چیلرهای جذبی با جاذب مایع برحسب سیال مبرد به دو دسته آمونیاکی و آبی تقسیم بندی می‌شوند. در چیلرهای جذبی آمونیاکی، آب به عنوان جاذب و آمونیاک به عنوان و مبرد است و به دلایلی که ذکر خواهد شد تنوعی در آن وجود ندارد.

در چیلرهای جذبی آبی، لیتیوم برماید به عنوان جاذب و آب و به عنوان مبرد است. این نوع چیلرها به عنوان چیلرهای لیتیوم برماید معروفند. این نوع از چیلرها نیز به سه دسته قابل تقسیم هستند:

1. تک اثره (Single Effect)
2. دو اثره (Double Effect)
3. سه اثره (Triple Effect)

تفاوت این سه دسته در تعداد ژنراتورها و مبدل‌های حرارتی آنها است که در افزایش مقدار ضریب عملکرد تاثیر گذار است. چیلرهای تک اثره نیز به سه دسته آب گرم، آب داغ و بخار فشار پایین قابل تقسیم است و چیلرهای دو اثره به دو دسته بخار فشار بالا و شعله مستقیم تقسیم می‌شوند. دسته بندی بیان شده در جدول زیر قابل مشاهده است.

در چیلرهای جذبی سه اثره ضریب عملکرد در حدود ۱۶ است. سیکل کاری این چیلرها تقریباً همانند سیکل چیلرهای جذبی تک اثره است، با این تفاوت که سیکل آنها از دو سیکل پایه تک اثره داخل هم تشکیل شده است. در این چیلرها به دلیل دمای بالای لیتیوم برماید در ژنراتور از فلزات خاص گرانقیمت استفاده می‌شود و به دلیل قیمت بالا هنوز تجاری نشده و به تعداد محدود در مراکز خاص مورد استفاده قرار گرفته‌اند. بطور کلی چیلرهای جذبی لیتیوم برمایدی و جامد فقط آب خنک هستند.

چیلرهای تراکمی همانطور که در جدول ۲ مشخص شده است براساس کمپرسور مورد استفاده به چهار گروه اصلی زیر تقسیم می‌شوند:

1. کمپرسورهای رفت و برگشتی (Reciprocating) = متداول‌ترین و پرکاربردترین کمپرسور در سیستم‌های تبرید و تهویه مطبوع
2. کمپرسورهای اسکرول (Scroll) = بیشتر در تاسیسات کوچک تجاری و خانگی
3. کمپرسورهای پیچی (Screw) = اغلب در تاسیسات بزرگ تبرید تجاری و صنعتی به کار گرفته می‌شوند.
4. کمپرسورهای سانتریفوژ (Centrifugal) = از کمپرسورهای سانتریفوژ در تاسیسات برخی از ساختمان‌های بزرگ استفاده می‌شود.

همچنین چیلرهای تراکمی برحسب مبرد مورد استفاده به دو دسته اصلی کلرو فلئورو کربن (CFC) و هیدرو کلرو فلئورو کربن (HCFC) و از نظر تامین فشار کندانسور برای جلوگیری از فلاش گاز (بخار شدن مبرد در کندانسور) به دو نوع اصلی پمپ مایع (LPA) و افزایش فشار در کمپرسور تقسیم بندی می‌شوند. این تقسیم بندی‌ها برای هر ۴ نوع کمپرسور مورد استفاده با کمی تفاوت وجود دارد.

معیارهای مهم و موثر در انتخاب چیلر

برطبق نظر اشری (ASHRAE)، برای عملکرد بهینه و استاندارد چیلرها در پروژه مورد نظر، انتخاب چیلرها باید با توجه به موارد زیر انجام گیرد:

• قیمت انرژی
• هزینه نگهداری
• تجهیزات
• زمان و ترتیب روشن و خاموش شدن
• ارتباط بین سرمایش و گرمایش در سیستم
• اندازه
• تجهیزات پیرامونی
• هزینه نصب
• بیمه و مالیات دستگاه و انرژی مصرفی
• هزینه‌های تامین آب برج خنک‌کن و آب گردش در سیستم و هزینه‌های سختی‌گیری از آب

برای انتخاب مناسب‌تر علاوه بر موارد فوق می‌توان مواردی همچون هزینه خرید و شرایط آب و هوایی را نیز در نظر گرفت. همچنین باید اشاره کرد که در حال حاضر مالیات و بیمه در ایران نقش کلیدی در انتخاب چیلر ندارد. در ادامه به بررسی موارد فوق خواهیم پرداخت.

اَشرِی یا اَشرائی (به انگلیسی: ASHRAE) مختصر عبارت (به انگلیسی: American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers) به معنی انجمن گرمایش، سرمایش و تهویه مطبوع آمریکا است. این سازمان در سال ۱۸۹۴ تأسیس شد که دارای ۵۷ هزار عضو متخصص ساختمان از ۱۳۲ ملیت در دنیا می‌باشد. تمرکز این انجمن بر روی بهره‌وری انرژی و کیفیت هوای درونی ساختمان و سرمایش و گرمایش و پایایی در صنعت است.

انتخاب چیلر: شرایط آب و هوایی

با توجه به شرایط آب و هوایی می‌توان سیستم دفع گرمای کندانسور را مشخص نمود. در مناطق مرطوب و مناطقی که بحران آب شیرین وجود دارد باید از سیستم‌های هوا خنک استفاده شود و در مناطق دیگر می‌توان از سیستم‌های آب خنک استفاده نمود. باید به این نکته توجه داشت که در مناطقی که می‌توان از کندانسورهای آب خنک استفاده کرد استفاده از کندانسورهای هوا خنک به صرفه نیست، زیرا این کندانسورها مصرف برق بالایی داشته و استفاده از آنها منجر به افزایش هزینه‌های جاری می‌شود.

در بعضی از صنایع، دمایی را مشخص می‌کنند که تا آن دما از سیستم‌های آب خنک و در دماهای کمتر از سیستم‌های هوا خنک استفاده شود. به علت تفاوت در مقدار ضریب عملکرد، مقدار آب در گردش در کندانسور چیلرهای تراکمی کمتر از چیلرهای جذبی است. همانطور که ذکر شده، چیلرهای لیتیوم برماید فقط با کندانسور آبی کار می‌کنند، بنابراین این چیلرها گزینه مناسبی برای مناطق مرطوب و مناطق کم آب نیستند. حتی در مناطقی که کم آب نیست ولی مصرف کمتر آب در برج خنک دارای اهمیت باشد، چیلرهای تراکمی مطرح می‌شوند.

با این حال در صورت استفاده از چیلرهای جذبی به این نکته توجه شود که چیلرهای جذبی دو اثره به دلیل ضریب عملکرد بالاتر ، آب کمتری نسبت به چیلرهای تک اثره مصرف می‌کنند.

انتخاب چیلر: هزینه خرید

هزینه خرید چیلرهای تراکمی در توان‌های برودتی پایین، کمتر از چیلرهای جذبی است. این تفاوت تا توانی حدود ۲۰۰ تن برودتی وجود دارد و در توان‌های بالاتر از آن هزینه خرید چیلرهای جذبی کمتر می‌شود. قابل ذکر است که چیلرهای تراکمی با کمپرسور اسکرو گرانتر از چیلرهای با کمپرسور رفت و برگشتی و سانتریفیوژ است.

همچنین چیلرهای جذبی دو اثره نیز از چیلرهای جذبی تک اثره گران‌تر هستند. هزینه خرید چیلرهای جذبی جامد نیز تقریبا همانند چیلرهای جذبی تک اثره است.

با مقالات جامع و معتبر تهویه مطبوع لوگرانو همراه باشید:

1. داکت اسپلیت
2. فن کویل
3. سیستم VRF
4. دستگاه هواساز
5. کولر گازی

انتخاب چیلر: انرژی

هزینه انرژی مصرفی در ، هزینه برق مصرفی آنها است و در چیلر جذبی هزینه گاز طبیعی یا گازوئیل مصرفی است. اگر محاسبه میزان هزینه برق در هر دوره به نسبت هزینه گاز یا گازوئیل بیشتر باشد، بنابراین هزینه انرژی چیلرهای تراکمی بسیار بیشتر از چیلرهای جذبی است.

علاوه بر این، مصرف انرژی برق در تابستان که زمان استفاده از چیلرها است بیشتر می‌شود. درحالیکه مقدار مصرف گاز یا گازوئیل در تابستان کاهش می‌یابد. این عامل باعث گرانتر شدن برق و افزایش هزینه‌های چیلر تراکمی می‌شود. مصرف برق در کمپرسورهای اسکرو کمتر از رفت و برگشتی و سانتریفیوژ است.

برای کاهش مصرف انرژی در این چیلرها می‌توان از چندین کمپرسور استفاده کرد تا در هنگام کاهش بار بعضی از کمپرسورها از خط خارج شوند. البته این کار باعث افزایش هزینه خرید می‌شود چرا که عمده قیمت چیلرهای تراکمی بابت کمپرسور آنهاست. در پروژه‌هایی که جهت تامین انرژی مورد نیاز فرایندهای صنعتی، انرژی برق زیادی مصرف می‌کنند (مثلاً بالای ۲MW)، استفاده از چیلر تراکمی با توان بالا (مثلاً در حدود ۲۰۰K W) توجیه فنی و اقتصادی دارد. در اینگونه موارد استفاده از چیلر تراکمی علاوه بر اینکه بار زیادی در مقایسه با برق مصرفی پروژه تحمیل نمی‌کند، از نظر نگهداری راحت‌تر و کم هزینه‌تر است.

از بخار آب، آب گرم یا آب داغ جهت تامین انرژی حرارتی مورد نیاز در تمام چیلرهای جذبی استفاده می شود. برای تولید بخار و یا آب داغ از دیگ‌های بخار استفاده می‌شود که سوخت مصرفی آنها گازوئیل یا گاز است. از آنجا که چیلرهای جذبی تک اثره بیشتر از دو اثره، بخار یا آب گرم مصرف می‌کنند، می‌توان گفت که مصرف انرژی در چیلرهای جذبی دو اثره کمتر از تک اثره است. چیلرهای جذبی جامد از لحاظ مصرف انرژی مانند چیلرهای جذبی تک اثره هستند.

انتخاب چیلر: نگهداری

هزینه نگهداری چیلرهای جذبی لیتیوم برماید بیشتر از چیلرهای تراکمی است. چیلرهای جذبی جامد موجود هزینه نگهداری پایینی دارند. مسئله اصلی در نگهداری چیلرهای جذبی، کمبود کارشناس برای نگهداری آنها است که این مشکل به مرور زمان کمتر می‌شود. در حال حاضر توجه به در دسترس بودن افراد متخصص چیلرهای جذبی در نزدیکی محل اجرای پروژه اهمیت دارد البته این مورد برای صنایع بزرگ که متخصص چیلرهای جذبی حضور دائمی در آنها دارد، منتفی است.

یکی دیگر از موارد مهم نگهداری چیلرهای جذبی، مسئله چک کردن مقدار اسیدی بودن لیتیوم برماید و تزریق بموقع بازدارنده هاست. زیرا هنگامی که چیلر در حال کار است، مهمترین موردی که ممکن است رخ دهد ولی قابل مشاهده نیست اسیدی شدن نیتیوم برماید است که بشدت به چیلر جذبی لطمه می‌زند.

مهمترین قسمتی که در چیلرهای تراکمی باید بازرسی شود کمپرسور و متعلقات آن است. زیرا صدمه دیدن و از کار افتادن کمپرسور، هنگامی که چیلر در حال کار است از بقیه اجزاء بیشتر است.

انتخاب چیلر: هزینه نصب

هزینه نصب چیلرهای جذبی لیتیوم برماید نسبت به چیلرهای تراکمی بیشتر است، زیرا موارد زیادی باید هنگام نصب و راه‌اندازی آنها کنترل شود. ضمنا چیلرهای جذبی لیتیوم برماید و جامد نسبت به چیلرهای تراکمی اندازه بزرگتری داشته که منجر به افزایش هزینه حمل و نقل می‌شود. چیلرهای جذبی جامد هزینه نصب بیشتری نسبت به دیگر چیلرهای جذبی دارند.

انتخاب چیلر: تامین مبرد و جاذب

در چیلرهای جذبی تامین جاذب و مبرد و در چیلرهای تراکمی تامین مبرد هزینه‌بر است. آب مورد استفاده در سیستم‌های جذبی آب مقطر خالص است که قیمت بالایی ندارد. اما لیتیوم برماید سیال، گران بوده و به دلیل وارداتی بودن هزینه بیشتری برای تامین آن پرداخت می‌شود. همچنین بسته به اینکه بازدارنده مورد استفاده در لیتیوم بروماید، مولیبدات یا کرومات باشد، قیمت آن متفاوت است.

قیمت لیتیوم برماید با بازدارنده مولیبدات گرانتر از کرومات است. کرومات بازدارنده بهتری است اما به دلیل صدمات زیست محیطی استفاده از آن در بسیاری از کشورها ممنوع شده است .

مبرد در چیلرهای جذبی جامد، همان آب مقطر است که ارزان قیمت است ولی جاذب سیلیکاژل است که قیمت بالایی دارد. نکته مهم این است که جاذب چیلرهای جذبی لیتیوم برماید بعد از چند سال فعالیت باید تخلیه و تصفیه شود و دوباره با مقداری لیتیوم برماید جدید به داخل چیلر تزریق شود. ولی سیلیکاژل تا انتهای عمر چیلر توانایی خود را از دست نمی‌دهد و نیاز به تعویض ندارد.

مبردهای معمول در چیلرهای تراکمی، R12 و R22 هستند که استفاده از آنها در بسیاری از کشورها ممنوع شده است و بجای آنها از R512 و دیگر مواد غیرمضر برای لایه ازون استفاده می‌شود. با این حال تهیه R12 و R22 در ایران مشکل نبوده و استفاده از آن ممنوع نیست و از لحاظ فنی مبردهای بسیار مناسبی می‌باشند.

انتخاب چیلر: از نظر طول عمر

معمولاً اولین قسمتی که در چیلرهای تراکمی نیاز به تعمیر و یا تعویض دارد، کمپرسور است. کمپرسورها به دلیل اینکه قطعات متحرک زیادی دارند، طول عمر کمتری نسبت به دیگر اجزاء چیلرهای تراکمی دارند. گرچه این مشکل تا حدودی با به بازار آمدن کمپرسورهای اسکرو کمتر شده ولی هنوز وجود دارد.

کمپرسورهای رفت و برگشتی طول عمر کوتاهی دارند با این وجود به دلیل راحتی تعمیر و نگهداری هنوز مورد استفاده قرار می‌گیرند. بهرحال با وجود نگهداری نسبتاً خوب چیلرهای تراکمی، کمپرسورها اغلب به دلیل فرسودگی از کار می‌افتند.

در چیلرهای جذبی لیتیوم برماید رسوب گیری کندانسور، خوردگی ابزربر و ژنراتور و کریستاله شدن لیتیوم برماید، عوامل اصلی از کار افتادن چیلر می‌باشند. نرخ رسوب‌گیری در کندانسور چیلرهای جذبی نسبت به کندانسور چیلرهای تراکمی بیشتر است زیرا دبی در چرخش در کندانسور چیلرهای جذبی بیشتر است. پدیده خوردگی بیشتر در ژنراتور و ابزربر رخ می‌دهد. علت وقوع این پدیده، تزریق نکردن بازدارنده‌ها به لیتیوم بروماید و یا نفوذ هوا به داخل چیلر و مخلوط شدن آن با لیتیوم بروماید است.

بطورکلی تولید ذرات باردار هیدروژن باعث خوردگی می‌شود، لذا باید بطریقی از سیستم خارج شود. بزرگترین مشکل چیلرهای جذبی کریستاله شدن لیتیوم برماید است که به دو دلیل غلظت بالا و دمای پایین آن اتفاق می‌افتد. توجه شود که عوامل اشاره شده که موجب کاهش طول عمر چیلر جذبی می‌شوند ناشی از عدم نگهداری صحیح چیلر است، که دلایل آن را در ادامه خواهیم خواند:

1. اگر غلظت مواد معلق در آب برج خنک‌کن کنترل شود، رسوب خیلی دیر تشکیل می‌شود.
2. زمانیکه مواد بازدارنده به موقع به سیال سیکل تزریق شود، خوردگی اتفاق نمی‌افتد.
3. موقعی که پمپ خلا به موقع مورد استفاده قرار گیرد، ذرات باردار هیدروژن و مقدار کم هوای نفوذی از سیستم خارج می‌شود.
4. کریستاله شدن با کنترل دمای آب برج خنک‌کن به ندرت در چیلرهای با سیستم کنترلی اتوماتیک رخ می‌دهد. برای جلوگیری از کریستاله شدن چندین راهکار اتوماتیک و دستی وجود دارد.

طول عمر چیلر جذبی تک اثره نسبت به چیلر جذبی لیتیوم برمایدی بیشتر است. چیلرهای جذبی جامد نیز نسبت به همه چیلرها طول عمر بیشتری دارند.

 » ضریب عملکرد در انواع چیلر

ضریب عملکرد چیلرهای تراکمی در حدود ۳ تا ۵ است که البته ضریب عملکرد حدود ۵ برای سیستم‌های با تکنولوژی بالاست. بطور معمول ضریب عملکرد چیلرهای تراکمی ۴ بوده و در محاسبات دبی آب کندانسور و اواپراتور چنین در نظر گرفته می‌شود. ضریب عملکرد چیلرهای جذبی تک اثره و آمونیاکی حدود ۰.۷ و دو اثره حدود ۱.۲ گزارش شده است.

البته توجه شود که مقدار ضریب عملکرد در هنگامی که چیلر با توان برودتی کامل کار نمی‌کند نیز دارای اهمیت است. ضریب عملکرد چیلرهای جذبی در چنین مواقعی به شدت افت می‌کند ولی در چیلرهای تراکمی بدلیل استفاده از چند کمپرسور، افت کمتری دارد. هنگامی که چیلر تراکمی با توان برودتی کامل کار نمی‌کند، کمپرسورهای اضافی خاموش می‌شوند که منجر به کاهش کمتر ضریب عملکرد می‌شود. بنابراین توصیه می‌شود در مواردی که تغییرات شدید توان برودتی وجود دارد از چیلرهای جذبی استفاده نشود.

ضریب عملکرد پایین چیلرهای جذبی دو اثره که حدود ۱.۲ است با ضریب عملکرد حدود ۵.۵ برای چیلرهای تراکمی برابری می‌کند. زیرا راندمان تولید برق در نیروگاه‌های حرارتی حدود ٪۳۰ بوده و افت زیادی نیز در مسیر انتقال آن وجود دارد. بهرحال اگر چیلرهای تراکمی به ضریب عملکردی برابر ۶ دست پیدا کنند و راندمان نیروگاهی حدود ۳۰ ٪ باشد، استفاده از چیلرهای تراکمی مقرون بصرفه می‌شود.

» زمان و ترتیب خاموش شدن چیلر

همانطور که گفته شد چیلرهای جذبی لیتیوم برمایدی در هنگام کاهش بار برودتی ضریب عملکرد پایین‌تری دارند، لذا بهتر است در سیستم‌هایی که نوسانات بار زیادی دارند مورد استفاده قرار نگیرند. با این وجود سیستم‌های نصب شده بر روی این چیلرها تمام اتوماتیک بوده و توانایی خوبی برای کاهش بار از خود نشان می‌دهند. مثلا پمپ‌ها دارای اینورتور (Inverter) هستند و در بارهای کم، برق کمتری مصرف می‌کنند. یا مشعل‌های نصب شده بر روی این چیلرها چند مرحله‌ای بوده و در چنین مواقعی می‌توانند به آرامی کاهش بار داشته باشند.

در چیلرهایی که از آب گرم یا بخار استفاده می‌کنند، شیر کنترلی عمل نموده و دبی مصرفی را کاهش می‌دهد. این کار باعث کاهش مصرف انرژی در چیلرهای جذبی می‌شود. عملکرد چیلرهای جذبی جامد در هنگام کاهش بار برودتی مانند چیلرهای جذبی لیتیوم برمایدی تک اثره است.

در چیلرهای تراکمی با کاهش توان برودتی، تعدادی از کمپرسورها خاموش می‌شوند و یا توان آنها کاهش می‌یابد. در مواردی که کاهش بار کم باشد، با توجه به نوع کمپرسور مورد استفاده، می‌توان توان کمپرسور را تا حدود ۰.۱ توان ماکزیمم کاهش داد.

کمپرسورهای اسکرو قابلیت کارکرد با توانی بین ۱۰ ٪ تا ۱۰۰ ٪ توان نامی خود دارند و کمپرسورهای رفت و برگشتی اگر بصورت چند سیلندری باشند، قابلیت کارکرد با توانی بین ۱۲.۵ ٪ تا ٪ ۱۰۰ توان نامی خود را دارند. اگر از بای پس گاز داغ (hot gas bypass) استفاده شود، می‌توان کمپرسور را از خط خارج نموده و توانی از آن نگرفت.

نکته مهم دیگر سرعت رسیدن چیلر به توان کاری پس از شروع به کار است. چیلرهای تراکمی بسرعت به توان کاری خود می‌رسند ولی چیلرهای جذبی لیتیوم برمایدی جهت رسیدن به توان کاری خود به زمان بیشتری نیاز دارند. چیلرهای جذبی جامد از چیلرهای جذبی دیگر، سریعتر به توان کاری خود می‌رسند. این نکته در پروژه‌هایی که تامین سریع بار برودتی، مورد نیاز است اهمیت دارد.

اینوِرتِر یا مبدل جریان مستقیم به متناوب (به انگلیسی: Inverter) یک دستگاه الکترونیک قدرت است و به دستگاهی گفته می‌شود که جریان مستقیم را به جریان متناوب تبدیل می‌کند. درواقع، دور موتور کمپرسور در این حالت نیازی به کارکرد حداکثری ندارد و متناسب با نیاز، دور کارکرد آن کاهش یا افزایش می‌یابد.

» توانایی ارتباط بین سرمایش و گرمایش

چیلرهای جذبی لیتیوم برمایدی در مدل‌های دو اثره توانایی تبدیل به سیستم گرمایشی را دارند ولی استفاده از این قابلیت بصرفه نیست، زیرا چیلر زودتر مستهلک شده و هزینه زیادی را تحمیل می‌کند. از طرف دیگر تولید حرارت را با یک دیگ ارزانقیمت نیز می‌توان انجام داد. اما چیلرهای تراکمی دارای چنین قابلیتی نیستند. بهرحال قابلیت مذکور بدلیل هزینه زیادی که تحمیل می‌کند، خیلی مفید نیست.

ویژگی مهم چیلرهای جذبی، قابلیت استفاده از آنها در مراکز تولید همزمان نیروی برق، گرمایش، و سرمایش سیستم‌های سرمایش خورشیدی و در پروژه‌هایی است که هدر رفت حرارت وجود دارد. چیلرهای جذبی جزء لاینفک چنین سیستم‌هایی می‌باشند.

در خیلی از مراکز صنعتی، بخشی از حرارت تولید شده بعد از استفاده در فرایند اصلی هدر می‌رود. درحالی که می‌توان از آن برای ایجاد سرمایش توسط چیلرهای جذبی آب گرم یا آب داغ استفاده کرد. در چنین مواردی چیلرهای جذبی بهترین گزینه می‌باشند و به شدت مقرون بصرفه هستند. چراکه هزینه انرژی برای آنها پرداخت نمی‌شود. چیلرهای جذبی جامد در چنین مواردی کاربرد فراوانتری دارند.

در صنایعی که بخار برای نیازهای دیگر تولید می‌شود استفاده از چیلر جذبی توصیه می‌شود. زیرا تجهزات تامین بخار معمولاً در تابستان‌ بصورت کامل کار نمی‌کنند و می‌توان از آنها برای چیلرهای جذبی استفاده کرد.

» بررسی اندازه چیلر

چیلرهای جذبی لیتیوم برمایدی معمولاً فضای بیشتری را نسبت به چیلرهای تراکمی اشغال می‌کنند که در تناژهای پایین این موضوع کاملا محسوس است‌. در بارهای زیاد که باید از چند چیلر تراکمی استفاده شود اگر یک چیلر جذبی با بار معادل درنظر گرفته شود جای کمتری اشغال می‌کند.

بطورکلی می‌توان گفت که فضای اشغال شده به ازای هر تن برودتی در چیلرهای جذبی لیتیوم برمایدی بیشتر از چیلرهای تراکمی است. استفاده از مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای به عنوان کندانسور در چیلرهای تراکمی و به عنوان مبدل حرارتی در چیلرهای جذبی باعث کوچکتر شدن اندازه چیلرهای تراکمی و جذبی لیتیوم برماید شده است.

استفاده از مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای علاوه برکوچکتر کردن اندازه چیلرها باعث کاهش قیمت آنها می‌شود ولی برطرف نمودن کریستاله شدن لیتیوم برماید در چیلرهای جذبی را مشکل‌تر می‌کند. چیلرهای جذبی جامد نسبت به چیلرهای جذبی لیتیوم برمایدی فضای بیشتری را نیاز دارند. اندازه بزرگ این چیلرها باعث افزایش هزینه‌های حمل‌ونقل و نصب می‌شود.

» تجهیزات پیرامونی چیلر

تجهیزات پیرامونی برای چیلرهای لیتیوم برمایدی و تراکمی مشابه است، با این تفاوت که در مورد چیلرهای تراکمی پمپ سیرکولاتور آب برج خنک کن‌، کوچکتر است.

همچنین پمپ آب خنک گردشی در سیستم سرمایشی برای چیلر جذبی و تراکمی متفاوت است، زیرا هر دستگاه برای اختلاف دمای ورودی و خروجی مشخصی طراحی شده است. بنابراین تفاوت در تجهیزات پیرامونی، بستگی به توان و اندازه چیلرها دارد. چیلرهای جذبی جامد نیز از نظر تجهیزات پیرامونی مانند چیلرهای جذبی تک اثره می‌باشند.

دربرخی از پروژه‌ها ممکن است موضوع سر و صدا اهمیت زیادی داشته باشید. چیلر تراکمی صدای زیادی تولید می‌کنند ولی چیلر جذبی صدای کمتری دارند. اما صدای تجهیزات جانبی آنها یکسان است. چیلرهای جذبی جامد فقط در مواقع باز و بسته شدن شیرها، صدا تولید می‌کنند و در بیشتر زمان کاری صدای بسیار کمی دارند.

» سیستم‌های ترکیبی

همانطور که در توضیحات قسمت قبل بیان شد چیلرهای جذبی و تراکمی هر کدام دارای معایب و محاسنی هستند که در هر پروژه مواردی از آنها طراح را به سمت انتخاب یکی از این دو چیلر سوق می‌دهد. اما در بسیاری از پروژه‌ها استفاده ترکیبی از هر دو چیلر جذبی و تراکمی بشدت بصرفه است. بعنوان نمونه در موارد ذیل استفاده ترکیبی از چیلرهای جذبی و تراکمی توصیه می‌شود:

۱- اگر در پروژه مورد نظر نوسانات شدید بار بروتی وجود داشته باشد، می‌توان بار حداقل را توسط سیستم جذبی تامین نمود تا همواره با توان کامل کار کند و برای تامین بارهای برودتی نوسانی از چیلر تراکمی استفاده نمود. همچنین می‌توان در بار کامل از ترکیب چیلرهای جذبی و تراکمی استفاده کرد.

با کاهش بار به تدریج چیلر تراکمی از مدار خارج شده تا زمانی که بار مورد نیاز کمتر از توان چیلر جذبی شود، در این زمان چیلر جذبی از مدار خارج و با توجه به توان مورد نیاز، چیلرهای تراکمی در مدار قرار می‌گیرد.

۲- در صورتی که تعرفه‌های متفاوت برای قیمت برق در زمان‌های مختلف لحاظ شود، می‌توان در مواقعی که برق گرانتر است چیلر تراکمی را از مدار خارج نموده و چیلر جذبی را جایگزین نمود.

۳- در مناطق مرطوب می‌توان از چیلر جذبی استفاده نمود و در مواقعی که برج خنک‌کن قادر به تامین سرمایش مورد نیاز کندانسور نباشد، از چیلر تراکمی هوا خنک استفاده کرد. این شرایط ممکن است فقط در چند روز از سال رخ دهد.

بهرحال تفاوت هزینه‌های انرژی مصرفی چیلرهای تراکمی و جذبی در سیستم ترکیبی در طولانی مدت هزینه خرید دو چیلر را جبران می‌کند. مجموع توان برودتی دو چیلر برابر کل توان مورد نیاز است.

در نظر گرفتن این موضوع نیاز به محاسبات و دقت بیشتر در طراحی چنین سیستم‌هایی (سیستم‌های ترکیبی) دارد، چرا که دبی آب در چرخش در کندانسور و اواپراتورهای چیلرهای جذبی و تراکمی متفاوت است، لذا باید با طراحی مناسب برای نسبت بار کاری این دو چیلر این مساله را به نحو صحیح حل کرد تا در اجرا مشکلی پیش نیاید.

منابع مقاله:

• ASHRAE, System & Equipment
• New Buildings Institute for the Southern California Gas Company
• Kawasaki Releases Triple-Effect Absorption Machine
• Tyger scientific inc

» جمع بندی و نتیجه‌گیری

در این مقاله باتوجه به اسناد و محتوای آموزشی معتبر از منابع مختلف، نکات مهمی در رابطه با انتخاب چیلر ها مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. در ادامه و باتوجه به معیار‌های که در محتوا اشاره شد نکاتی را جمع بندی خواهیم کرد:

1. اگر امکان نصب چیلر جذبی وجود دارد، از این نوع چیلر استفاده شود زیرا محاسن این چیلرها از معایب آنها خیلی بیشتر است.
2. در پروژه‌هایی که امکان نصب چیلر جذبی به دلایلی از قبیل مرطوب بودن هوا وجود ندارد، بصورت ترکیبی از چیلرهای جذبی و تراکمی استفاده شود.
3.  استفاده از چیلرهای جذبی در صنایعی که هدر رفت انرژی وجود داشته یا قابلیت نصب سیستم‌های تولید همزمان برق و گرمایش را دارا هستند.
4. در مناطقی که امکان استفاده از انرژی‌های نو مانند انرژی خورشیدی یا زمین گرمایی وجود دارد از چیلرهای جذبی جامد استفاده شود.
5. در صنایعی که مصرف برق بالایی دارند از چیلر تراکمی و در صنایعی که مصرف بخار زیادی دارند از چیلر جذبی استفاده شود.

اما می‌توانید جهت بررسی بیشتر و اطلاعات از دستگاه چیلر با کارشناسان مجرب و مهندسین متخصص نیز مشورت کرد. برای مشاوره می‌توانید با تیم لوگرانو تماس داشته باشید.