محاسبه اصولی ظرفیت چیلر برای خریداران و استفاده کنندگان از این محصول، حائز اهمیت است. چیلرها به سه روش اصولی ظرفیتشان محاسبه می‌شود. اولین شیوه محاسبه ظرفیت چیلر در تهویه مطبوع است که آبسرد تولیدی چیلر در فن کویل و هواساز کاربرد دارد. دومین روش محاسبه ظرفیت چیلر در تبرید است که آب سرد تولیدی چیلر در ایرکولر است. سومین روش محاسبه ظرفیت چیلر در سرمایش فرایندی بوده که آب سرد تولیدی چیلر در سرمایش ماشین آلات صنعتی کاربرد خواهد داشت.
واحد اندازه گیری ظرفیت چیلر
در بسیاری از کشورها جهت تعریف ظرفیت انتقال حرارت در سیستم تبرید و تهویه مطبوع، از تن تبرید به عنوان یکی از واحدهای اندازه‌گیری توان استفاده می‌گردد. ریشه استفاده از واحد اندازه‌گیری تن تبرید به صنعت تولید یخ برمی‌گردد. به دلیل اینکه تولید کنندگان یخ برای فهم بهتر اندازه و ظرفیت سیستم برودتی که در زمینه تولید یخ به کار می‌رود، به دنبال روش‌های ساده بودند.
در حقیقت هر تن تبرید میزان نرخ انتقال حرارتی است که یک تن یخ با دمای صفر درجه سانتیگراد در طول مدت ۲۴ ساعت جذب کرده تا تماماً به آب صفر درجه سانتیگراد تبدیل گردد. پس می‌توان گفت یک تن تبرید مقدار انتقال حرارت یا برودت لازم برای تولید یک طول یخ در طول یک شبانه روز است. تن یکی از یکاهای اندازه‌گیری جرم مواد و اجسام است و در سیستم‌های مختلف اندازه‌گیری تعاریف متفاوتی دارد. در سیستم متریک هر تن معادل ۱۰۰۰ کیلوگرم بوده، اما در تعاریف دیگر یک تن بزرگ برابر با ۱۰۱۶ کیلوگرم و یک تن کوچک برابر با ۹۰۷ کیلوگرم است. در تعریف تن تبرید منظور از یک تن یخ، یک تن کوچک یعنی ۹۰۷ کیلوگرم است. در رابطه زیر q برابر نرخ انتقال حرارت، m برابر جرم یخ، h برابر گرمای نهان ذوب یخ و t برابر مدت زمان انتقال حرارت است.
q=m×h÷t
اهمیت محاسبه درست ظرفیت چیلر
استفاده از چیلر در سه کاربرد اساسی تهویه مطبوع، تبرید و سرمایش فرایندی تعریف می‌گردد و به دو دلیل اصلی محاسبه درست ظرفیت چیلر برای هر کاربردی اهمیت ویژه دارد. اولین فاکتور مهم در سطح آسایش افراد، وجود یک سیستم تهویه مطبوع مناسب است که در بسیاری از ساختمان‌ها چیلر این نقشه اساسی را بازی میکند. وجود یک چیلر با ظرفیتی کمتر از نیاز ساختمان، دستیابی به راحتی را با مشکل مواجه کرده و از طرفی استفاده از چیلرهای پر ظرفیت برای نیازهای کمتر، منجر به تحمیل خسارت‌های مالی می‌شود. دومین مسئله پیشگیری از مشکلات فنی و مالی می‌باشد. متاسفانه گاهی به علت عدم وجود دانش کافی، ظرفیت چیلر بسیار بیشتر از نیاز واقعی پروژه است که پیامدهای منفی زیادی دارد و این پیامدها شامل موارد زیر هستند:
- کاهش طول عمر مفید کمپرسور
به دلیل اینکه ظرفیت برودت تولیدی چیلر از نیاز مصرف کننده بیشتر است، تعداد دفعات روشن و خاموش شدن کمپرسور بیشتر خواهد بود که روی طول عمر مفید آن تاثیر منفی می‌گذارد. ضمناً کمپرسور گران‌ترین قطعه چیلر بوده و تعویض آن هزینه زیادی خواهد داشت.
- افزایش هزینۀ خرید
در صنعت تهویه مطبوع و تبرید، چیلر جزو محصولات گران قیمت است. پس تخمین درست ظرفیت برودتی آن در مدیریت هزینه‌های کاربر تاثیر مثبت می‌گذارد.
- افزایش فضای نصب
هر چقدر چیلر ظرفیت برودتی بیشتری داشته باشد، فضای بیشتری را اشغال میکند؛ به ویژه زمانی که از نوع هواخنک باشد. البته این روزها برخی از ساختمان‌ها به دلیل وجود روف گاردن، فضای چندانی برای نصب چیلر باقی نمی‌گذارد؛ لذا ابعاد چیلر اهمیت زیادی پیدا کرده است.
- افزایش تلرانس دمایی
با افزایش استفاده از ظرفیت چیلر، تعداد دفعات روشن خاموش شدن کمپرسور بیشتر شده و می‌تواند طول عمر مفید آن را کم کند؛ بنابراین این اتفاق موجب افزایش انحراف دمایی آبسرد تولیدی نسبت به نقطه طراحی می‌گردد.
- افزایش مصرف برق
واضح است که چیلر بزرگتر، مصرف برق بیشتری دارد. اما بهتر است بدانید چیلری با ظرفیت مازاد در مقایسه با چیلر دیگری که همان ظرفیت را دارد، اما متناسب با نیاز پروژه انتخاب شده است، مصرف برق بیشتری خواهد داشت؛ با وجود آنکه فن هر دو یکی است. این مسئله به این دلیل است که تعداد استارت خوردن کمپرسورها در چیلری با ظرفیت مازاد، به مراتب بیشتر است.
نحوه محاسبه ظرفیت چیلر
جهت محاسبه ظرفیت چیلر باید به کاربرد آن که در تهویه مطبوع، مصارف تبرید و سرمایش فرایندی است، توجه شود.
ـ محاسبه ظرفیت چیلر در مصارف تهویه مطبوع
آب سرد تولیدی توسط چیلر در فن کویل‌ها یا در هواسازها استفاده می‌گردد. اما در هر شرایط باید محاسبات بار برودتی ساختمان به کمک نرم‌افزار یا روش سرانگشتی انجام شود. پس از مشخص شدن تعداد و ظرفیت فن کویل، می‌توان ظرفیت متناسب چیلر را حساب کرد. این ظرفیت یا بر اساس میزان هوادهی یا بر مبنای دبی آب عبوری اعلام می‌شود. اگر ظرفیت فن کویل‌ها بر اساس میزان هوادهی باشد، باید دانست فن کویل‌ها در کدام دور کم، متوسط یا زیاد هستند. سپس ظرفیت برودتی آن در یک دور بالاتر از دور انتخابی مد نظر قرار گرفته و مجموع ظرفیت برودتی فن کویل حساب شود.
در ادامه نیز باید ظرفیت همزمانی با توجه به کاربری ساختمان محاسبه گردد. برای مثال در یک ساختمان مسکونی ۱۵ واحدی، می‌شود گفت ۷۰ درصد فن کویل‌ها همزمان روشن هستند. پس ظرفیت چیلر معادل ۷۰ درصد مجموع ظرفیت برودتی فن کویل است. اما اگر ظرفیت فن کویل‌ها بر اساس دبی آب عبوری باشد، مجموع دبی آب فن کویل‌ها حساب می‌شود. سپس ضریب همزمانی اعمال شده و ظرفیت چیلر به دست می‌آید. دقت داشته باشید که ضریب همزمانی به کاربری و سایز پروژه بستگی دارد. همچنین در پروژه‌هایی که از طرح مداربندی اولیه‌ـ ثانویه استفاده نمی‌شود، مجموع دبی آب عبوری از فن کویل، از چیلر نیز عبور کرده؛ در حالی که ظرفیت ورودی چیلر ممکن است بر اساس درصدی از ظرفیت معادل دبی کل برآورد شده باشد. در این شرایط با محاسبه اختلاف دمای آب ۵ دبی اسمی آب چیلر کمتر از دبی عبوری واقعی است. در ضمن در برخی از کاربری‌های تهویه مطبوع از هواساز استفاده می‌شود که مفهوم همزمانی مصرف در آنها صدق نمی‌کند؛ پس ظرفیت برودتی چیلر معادل مجموع بار ورودی کویل سرمایشی هواسازها است.
ـ محاسبه ظرفیت چیلر در مصارف تبرید
آبسرد تولید شده توسط چیلر برای مصارف تبرید که اغلب مخلوطی از آب و اتیلن گلایکول است، در یونیت‌هایی به نام ایرکولر استفاده می‌گردد که ساختار آنها مشابه فن کویل است؛ فقط ظرفیت هوادهی آنها بیشتر بوده و از فن‌های محوری به جای فن‌های سانتریفیوژ استفاده می‌کنند. برای محاسبه ظرفیت چیلر باید بار برودتی ایرکولرها را مد نظر قرار دهید. گاهی ممکن است تمامی یونیت‌ها همزمان روشن نباشند که در این صورت ضریب همزمانی مصرف اعمال شده و ظرفیت ورودی چیلر با توجه به مجموع بار ورودی ایرکولرها به دست خواهد آمد.
ـ محاسبه ظرفیت چیلر در مصارف سرمایش فرایندی
آبسرد تولیدی توسط چیلر برای مصارف سرمایش فرایندی، مخلوطی از آب و اتیلن گلایکول است و یا در ماشین آلات صنعتی به کار رفته یا در صنایع غذایی برای خنک‌کاری محصول استفاده می‌گردد. چیلر صنعتی دستگاهی است که در خنک‌کاری ماشین آلات و فرایندهای تولید استفاده می‌شود. برای برآورد دقیق ظرفیت چیلر باید دبی آب مورد نیاز برای خنک‌کاری فرایند و دمای آب در ورودی و خروجی فرایند مشخص شود. سپس می‌توان رابطه تناژ ورودی چیلر را به دست آورد. البته دقت کنید که با وجود گلایکول یا هر ضد یخ دیگری، چگالی و ظرفیت گرمایی ویژه آب تغییر میکند.
