چیلرها بخشی از سیستم تهویه مطبوع بوده که با حذف گرمای آب، کار خود را انجام می‌دهند و به دو دسته جذبی و تراکمی تقسیم بندی می‌شود. ما در این مطلب در مورد چیلرهای تراکمی و عملکردشان توضیحاتی ارائه می‌دهیم.
چیلر تراکمی چیست؟
چیلر شامل مجموعه‌ای از قطعات مانند اواپراتور، کندانسور، فن، پمپ، شیر انبساط، کمپرسور و… است. چیلر تراکمی شامل ۴ قطعه اصلی کندانسور، کمپرسور، اواپراتور و شیر انبساط است و تفاوت آن با سایر چیلرها، وجود کمپرسور در آن می‌باشد.
چیلر تراکمی چگونه کار میکند؟
وظایف یک چیلر تراکمی شامل کنترل دما، رساندن و حفظ دمای مطلوب، کنترل رطوبت، ایجاد جریان هوا و تمیز کردن هوای محیط است. بنابراین نصب و استفاده از چیلرها در تمامی ساختمان‌های مسکونی، تجاری، صنعتی، تفریحی، آموزشی و… باعث افزایش سازگاری، انعطاف پذیری و راحتی می‌گردد. نحوه اصلی کارکرد تمامی چیلرهای تراکمی این است که آب ورودی به دستگاه که در اثر فعالیت دستگاه‌های تهویه مطبوع یا صنعتی گرم می‌شود، برای کارکرد و با پمپاژ آب به واحدهای داخلی یا تولید صنعتی به دمای پایین و مطلوب می‌رسد. ضمناً واحدها یا یونیت‌ها آن را به چرخه فعالیت باز می‌گرداند. نحوه عملکرد چیلرهای تراکمی به شرح زیر می‌باشد:
- مایع گرم شده از طریق شیر ورودی وارد اواپراتور چیلر شده و پس از افزایش گرما، مایع تبخیر می‌شود و به گاز تبدیل می‌گردد. در این مرحله گرمای محیط به شکل طبیعی حذف شده و نواحی که با این قسمت در تماس می‌باشند، کاهش دما پیدا می‌کنند.
- پس از آن کمپرسور چیلر گاز را متراکم نموده و دمای آن را افزایش می‌دهد و سپس آن را به کندانسور هدایت می‌نماید.
- مبرد گاز به وسیله کندانسور به مایع اشباع بدیل خواهد شد که به آن فرایند فشار ثابت می‌گویند.
- در نهایت نیز آخرین مرحله داخل شیر انبساط اتفاق می‌افتد که فشار مبرد گاز برداشته و سبب انبساط آن خواهد شد. ضمناً مبرد خروجی از شیر انبساط که مخلوطی از مایع و گاز می‌باشد، وارد اواپراتور می‌شود.
دو قطعه اصلی چیلرهای تراکمی کندانسور و اواپراتور هستند که به ترتیب دارای بالاترین درجه حرارت و کمترین دما در دستگاه هستند و باید در مقابل یکدیگر عایق‌بندی شوند. هدف اصلی چیلرهای تراکمی این است که مبرد را در دمای ۷ الی ۳۷ درجه سانتیگراد در چرخش بین فازهای مختلف ماده نگه دارد. چیلرها منبع تبرید مختص به خود را داشته؛ در حالی که فن کویل‌ها، فاقد آن هستند.
طرز کار چیلر تراکمی به زبان ساده
چیلر تراکمی با جذب گرما از آب(چیلر تراکمی آب خنک) یا هوا(چیلر تراکمی هوا خنک) و انتقال آن به بیرون آن را خنک میکند. این کار چند مرحله اساسی دارد. تبخیر که در آن گاز مبرد گرمای آب یا هوا را جذب کرده و به بخار تبدیل می‌شود. تراکم که بخار به کمپرسور وارد شده و فشار و دمای آن زیاد می‌شود. تقطیر که بخار گرم در کندانسور خنک شده و به مایع تبدیل می‌شود. انبساط که فشار مایع مبرد کم شده و برای جذب گرما دوباره به اواپراتور می‌رود. با تکرار مداوم این چرخه، آب یا هوا خنک می‌شود.
طرز کار انواع چیلر تراکمی براساس نوع کمپرسور
چیلرهای تراکمی با توجه به نوع کمپرسور به چهار دسته اسکرال یا حلزونی، اسکرو یا مارپیچی، پیستونی، ضربه‌ای یا رفت و برگشتی و سانتریفیوژ یا گریز از مرکز تقسیم می‌شوند. هر کدام از این چیلرها دارای ظاهر و عملکرد متفاوتی هستند و بسته به نوع کمپرسور آنها، می‌توانند با کندانسورهای هوا خنک یا آب خنک ترکیب شوند تا نوع خاصی از چیلر ایجاد گردد.
طرز کار چیلر تراکمی آب خنک
در چیلر آب خنک از آب به عنوان محیط خنک کننده برای کندانسور استفاده شده و گرمای مبرد از طریق کندانسور با آب منتقل می‌شود. سپس این آب گرم شده به برج خنک کننده ارسال گردیده تا گرما به هوای محیط دفع شود. چیلرهای آب خنک به علت وابستگی به برج خنک کننده، در مناطق رطوبت کم و فضاهای بزرگ استفاده می‌گردند. این چیلر نیز ۴ مرحله اصلی دارد. تبخیر که در آن آب سرد در اواپراتور تولید شده، مبرد گرمای آب ورودی را جذب کرده و به بخار تبدیل می‌شود. در مرحله تراکم، بخار مبرد وارد کمپرسور شده و فشرده می‌شود که سبب افزایش دما و فشار خواهد شد. در مرحله تقطیر بخار داغ مبرد به کندانسور منتقل می‌گردد و مبرد گرمای خود را به آب در گردش کندانسور داده و تبدیل به مایع می‌شود. در مرحله انبساط نیز مبرد مایع توسط شیر انبساط وارد اواپراتور شده تا فشار آن کاهش پیدا کند و همین چرخ تکرار می‌گردد.
طرز کار چیلر تراکمی هوا خنک
این چیلر از هوای محیط جهت خنک کردن کندانسور استفاده میکند و احتیاجی به برج خنک کننده ندارد و گرمای مبرد مستقیماً از طریق جریان هوا با محیط دفع می‌گردد. این محصولات به دلیل عدم نیاز برج خنک کننده برای فضاهای محدود و مناطقی که به آب دسترسی کمتری دارند، مناسب‌تر می‌باشند و نصب آنها ساده‌تر است. چیلرهای هوا خنک در مرحله اول یعنی تبخیر، گرمای آب ورودی را توسط مبرد در اواپراتور جذب کرده و به بخار تبدیل می‌کنند. آب سرد از اواپراتور خارج می‌شود. در مرحله تراکم بخار مبرد وارد کمپرسور شده، تراکم پیدا نموده و فشار و دمای مبرد زیاد می‌شود. در مرحله بعدی که تقطیر است، مبرد وارد کندانسور شده و گرمای خود را به محیط می‌دهد. در این شرایط فن‌های کندانسور جریان هوا را سریعتر نموده تا گرمای مبرد زودتر دفع شود. در مرحله انبساط مبرد مایع بعد از عبور از شیر انبساط، فشار خود را از دست داده و به اواپراتور برمی‌گردد.
طرز کار چیلر گریز از مرکز
چیلر گریز از مرکز برای کارخانه‌های مرکزی در ساختمان‌های بزرگ پراستفاده است. در این نوع چیلر کمپرسور بالای چیلر واقع شده و یک لوله پیچ‌دار بزرگ در اطراف کندانسور پیچیده شده است. همچنین مبرد از طریق خط مکش به داخل جریان یافته و به مرکز پروانه برخورد میکند تا توسط تیغه‌ها هدایت شود. تیغه‌ها می‌چرخند و سرعت زاویه‌ای به ذرات مبرد می‌رسد که باعث می‌شود آنها با سرعت بالا در همه جهات به بیرون پرواز کنند. سپس در پیچ بیرونی جمع شده و در آنجا فشار ناشی از انرژی جنبشی بیشتر می‌شود و سپس به کندانسور می‌روند. کمپرسورهای توربوکر نوعی گریز از مرکز هستند، واحدهای کوچکی بوده که در بالای چیلرها نصب می‌شوند. این محصولات بسیار شبیه به نوع گریز از مرکز هستند؛ اما داخل آنها کمپرسورهای دو مرحله‌ای وجود دارد. یعنی مبرد از جلو جریان یافته، از دو کمپرسور مختلف عبور نموده و سپس مبرد خارج شده به کندانسور می‌رود. همچنین این محصولات اغلب دارای موتورهای الکترونیکی و یاتاقان‌های مغناطیسی هستند که سبب عملکرد بالای آنها می‌شوند.
نحوه عملکرد چیلر کمپرسورهای اسکرو(اسکرال)
کمپرسورهای اسکرو هم برای چیلرهای آب خنک و هم هوا خنک استفاده می‌گردند. در نوع آب خنک کمپرسور در بالای چیلر و با نوع خنک کننده هوا، کمپرسور در زیر چیلر قرار خواهد گرفت. همچنین چیلرهای خنک شونده با آب داخلی عایق‌بندی شده، اما ممکن است با هوا خنک نشده باشند. این نوع مبرد را از اپراتور خارج نموده و از داخل کمپرسور عبور میکند. ضمناً داخل کمپرسور دو پیچ متصل به هم وجود دارند. مبرد وارد فضای خالی بین دو پیچ شده، اما با چرخش پیچ‌ها سوکت مبرد را بیشتر به داخل کمپرسور فشار می‌دهد. مبرد در دمای بالا با فشار بالا خارج شده و به سمت شیر انبساط حرکت میکند.
طرز کار چیلر کمپرسورهای اسکرول
از این کمپرسور در چیلرهای تراکمی هواخنک استفاده می‌شود، اما روی آب خنک هم پیدا خواهند شد. در این دستگاه از چندین کمپرسور که به هم متصل شده‌اند، برای خنک کنندگی استفاده می‌شود. ضمناً مبرد از پایین به دیسک‌های کمپرسور وارد می‌شود. زمانی که یک دیسک ثابت بوده، دیگری چرخانده می‌شود تا مبرد را در فضای تنگ‌تر فشرده نماید. همچنین مبرد حین حرکت دیسک به اطراف مارپیچ فشار یافته و فشرده می‌شود؛ سپس از بالا خارج شده و به شیر انبساط می‌رود.
نحوه عملکرد چیلر با کمپرسور تراکمی رفت و برگشتی
این نوع چیلرها امروزه به دلیل روی کار آمدن تجهیزات جدید، کمتر استفاده می‌شوند؛ اما در تبرید صنعتی، محبوب می‌باشد. کمپرسورهای این محصولات قوی بوده و با نگهداری مناسب، طول عمر بالایی دارند. در این نوع مبرد اغلب روی موتور الکتریکی عبور کرده تا خنک کننده را به سیم پیچ‌های الکتریکی ثابت نماید و سپس وارد محفظه تراکم می‌شود. محفظه تراکم دارای تعدادی پیستون و محفظه بوده که مبرد به داخل آنها جریان پیدا میکند. پیستون نیز روی میل لنگ قرار داشته که آن را بالا و پایین می‌برد. پس از حرکت مبرد توسط پیستون، گاز به داخل محفظه فشرده شده و در یک بازه زمانی معین با فشار بالا خارج می‌گردد.
سوالات متداول درباره نحوه عملکرد چیلرهای تراکمی
۱ـ اجزای اصلی چیلر تراکمی چیست؟
این اجزا شامل اواپراتور، کندانسور، کمپرسور و شیر انبساط می‌باشند.
۲ـ چیلر تراکمی چگونه کار میکند؟
این دستگاه با استفاده از مبرد گرما را از آب یا هوا جذب نموده و به محیط بیرون منتقل می‌نماید. چنین فرایندی از طریق چهار مرحله تبخیر، تراکم، تقطیر و انبساط انجام می‌گردد.
۳ـ تفاوت چیلر تراکمی با چیلر جذبی چیست؟
چیلر تراکمی با کمپرسور و برق کار کرده؛ اما چیلر جذبی از فرایندهای شیمیایی و حرارت استفاده میکند.
۴ـ فرق چیلر تراکمی آب خنک و هواخنک چیست؟
چیلر آب خنک از آب برای خنک کردن کندانسور استفاده نموده، اما چیلر هوا خنک از جریان هوا برای این کار بهره می‌گیرد.
۵ـ چرا از کمپرسور در چیلر تراکمی استفاده می‌شود؟
کمپرسور باعث افزایش فشار و دمای مبرد شده تا گرما به راحتی به محیط بیرونی منتقل گردد.
