چيلر چيست و چگونه كار مي‌كند؟
چيلر (به انگليسي: Chiller) همان‌طور كه از نامش مشخص است يك وظيفه اصلي برعهده دارد و آن هم سرمايش است. در واقع چيلر باعث مي‌شود تا گرما از يك ساختمان خارج شده و با استفاده از دستگاه‌هاي خاصي به بيرون هدايت شوند. به همين دليل مي‌توان چيلرها را يك پمپ انرژي هم دانست كه با محصول خروجي خود (آب سرد) هواي محيط را خنك مي‌كند. در اين مطلب بررسي مي‌كنيم كه يك چيلر چيست و چگونه كار مي‌كند.
چيلر چيست؟
يك چيلر براساس سيكل تبريد كار مي‌كند كه طي آن يك مبرد نظير R134a بين اجزاي مختلف يك چيلر تراكمي يا جذبي تبخير يا تقطير مي‌شود و بدين وسيله حرارت موجود را از يك قسمت دستگاه به قسمت ديگري در يك چرخه يا سيكل منتقل مي‌كند.
تبريد در واقع به فرايند انتقال گرما از يك فضاي بسته يا يك ماده به بيرون گفته مي‌شود. هدف از اين كار كاهش دما و حفظ آن در نقطه‌اي پايين‌تر از وضعيت موجود است. به‌عبارت ساده‌تر، تبريد يعني سرمايش و سرد كردن.
وقتي از سيكل تبريد تراكمي صحبت مي‌كنيم سيستم‌هاي انبساط مستقيم مانند كولرهاي گازي يكي از رايج‌ترين راهكارها به‌حساب مي‌آيد كه در حال حاضر در بسياري از واحدهاي مسكوني، تجاري و حتي گاهي اوقات صنعتي بسيار پركاربرد هستند. در اين نوع سيستم‌ها، يك مبرد ثانويه (مانند آب) وجود ندارد و هوايي كه در فضاي بسته ساختمان وجود دارد بدون واسطه از روي كويل اِواپراتور (Evaporator) عبور كرده و سرد مي‌شود.
اما وقتي صحبت از خنك كردن مجتمع‌هاي مسكوني، واحدهاي صنعتي بزرگ و يا مراكز تجاري چندين طبقه‌اي به ميان مي‌آيد، ديگر سيستم‌هاي انبساط مستقيمي نظير كولرهاي گازي جوابگو نيستند.
در چنين شرايطي به راهكار با عملكرد يا ظرفيت سرمايش بالا نياز داريم كه اصطلاحا به آنها سيستم سرمايش يا تهويه مركزي گفته مي‌شود. در اين سيستم‌ها، آبي كه خنك شده (اصطلاحا آبِ چيلد) به عنوان مبرد ثانويه مورد استفاده قرار مي‌گيرد و در يك لوپ يا حلقه انتقال حرارت متشكل از اجزاي مختلف (معمولا سه قسمت) گرماي محيط را به شكل موثري خارج مي‌كند.
چيلر چگونه كار مي‌كند
چيلر براي سرمايش هواي فضاهاي بسته (مانند ساختمان) و يا مصارف صنعتي، از مبردي ثانويه مانند آب بهره مي‌برد. آب درون دستگاه چيلر سرد مي‌شود و سپس با كمك پمپ و از طريق لوله‌كشي‌هاي انجام شده در دسترس فن‌هاي كويل يا ساير واحدهاي توزيع كننده هواي سرد قرار مي‌گيرد. لوله‌هاي منتقل كننده آب سرد عايق‌كاري شده‌اند تا شرايط محيطي كمترين تاثير را بر روي دماي آب بگذارد.
از آنجايي كه آب سرد چيلر درون يك لوپ يا مدار بسته در جريان است، دماي آن همواره به مراتب خنك‌تر از هواي محيط است و به همين دليل علاوه بر واحدهاي مسكوني و تجاري، مي‌توان از چيلر براي خنك‌سازي يك دستگاه صنعتي نيز استفاده كرد.
عموما چيلرهاي موجود در بازار از سه لوپ انتقال حرارت برخوردارند. اين سه لوپ در كنار يكديگر به جريان داشتن هواي خنك در محيط كمك مي‌كنند. در لوپ اول هواي سرد از طريق يك توزيع كننده مانند فن كويل يا چند هواساز در فضاي ساختمان توزيع مي‌شود.
اين هواي سرد بخش محسوسي از گرماي هواي محيط بسته كه ناشي عوامل مختلفي مانند تابش مستقيم آفتاب، عملكرد دستگاه‌هاي الكترونيكي يا صنعتي و حتي نيروي انساني است را جذب مي‌كند. با جذب گرما، دماي هواي سرد بالاتر رفته و بسته به شرايط، ممكن است رطوبت آن نيز افزايش يابد.
در لوپ دوم، هواي توزيع شده در فضاي ساختمان مجددا به سمت هواساز برمي‌گردد و با درصدي از هواي تازه و خنك تركيب مي‌شود. هوايي كه اكنون خنك‌تر شده براي توزيع مجدد در فن كويل يا هواساز آماده است.
در نهايت در لوپ سوم گرماي توليد شده توسط كمپرسور دستگاه چيلر توسط لوله‌هاي مخصوصي براي تبادل حرارتي به سمت يك سيال ديگر مانند آب يا هوا منتقل مي‌شود. معمولا در چيلرهاي صنعتي و ابعاد بزرگ، يك برج خنك كننده اختصاصي وجود دارد كه در پشت‌بام قرار مي‌گيرد و با استفاده از فن‌هاي بزرگ و مكش هوا، دماي آب گرمي كه در لوله جريان دارد را تا حد زيادي كاهش مي‌دهد تا مجددا به سمت چيلر حركت كند.
به عبارت ساده‌تر، اگر بخواهيم عملكرد يك چيلر را توضيح دهيم مي‌توان گفت كه وظيفه اصلي اين دستگاه تامين پيوسته آب سرد و به جريان انداختن آن درون لوله‌هاي مسي (كويل) است. زماني كه هواي دميده شده توسط فن موجود در يك فن كويل يا دستگاه هواساز نصب شده در اتاق يا سالن از روي اين لوله‌هاي مسي عبور مي‌كند، هوايي خنك و مطبوع در دسترس افراد قرار خواهد گرفت.
انواع چيلر
چيلرها با توجه به نوع سيكل كاري كه فرايند تبريد يا سرمايش را انجام مي‌دهد عموما به دو دسته چيلر سيكل تراكمي و چيلر سيكل جذبي دسته‌بندي مي‌شود.
چيلر سيكل تراكمي
ساده‌ترين نوع چيلرها، نوع سيكل تراكمي هستند. چيلر تراكمي بخار براساس گردش جريان سيالي (مبرد) در سيكل تبريد تراكمي بخار (فرايند كارنو) كار مي‌كند. اين نوع چيلر معمولا داراي چهار جزء اصلي شامل كمپرسور، شير انبساط، اِواپراتور (تبخيركننده) و كندانسور (خنك‌كننده) مي‌شود. بخار مبرد توسط كمپرسور متراكم مي‌شود و پس از افزايش فشار و دما، براي دفع حرارت به كندانسور انتقال مي‌يابد.
با كاهش دماي بيشتر، بخار مبرد مجددا به مايع تبديل شده و از شير انبساط عبور مي‌كند. به علت افت فشاري كه اتفاق مي‌افتد، بخشي از مايع تبخير شده و تركيبي از مايع و بخار با دمايي به مراتب پايين‌تر از دماي بخار اوليه، به اِواپراتور وارد مي‌شود. بعد از تكميل فرايند سرمايش در اواپراتور، بخار مبرد به كمپرسور منتقل مي‌شود.
چيلر سيكل جذبي
چيلرهاي جذبي بر اساس سيكل تبريد جذبي كار مي‌كنند. اين سيكل از نظر فرايند سرمايش يا تبريد مشابه سيكل تراكمي بخار است و تفاوت اصلي آن در اجزاي چيلر است كه شامل جذب‌كننده (اَبزوربِر)، پمپ و ژنراتور مي‌شود. در اين نوع از چيلرها علاوه بر آب از سيال ديگري به عنوان جاذب (نظير ليتيوم برومايد) استفاده مي‌شود.
در چيلرهاي جذبي، مبرد و سيال جاذب با توجه به دفع حرارت در بخش جذب‌كننده، به يك محلول تبديل مي‌شوند كه از طريق پمپ به سمت ژنراتور منتقل مي‌شود. در ژنراتور، گرماي اين محلول جذب مي‌شود و در نتيجه آن مبرد (آب) تبخير و از محلول جدا مي‌شود. بخار سپس به سمت كندانسور يا خنك‌كننده حركت مي‌كند و سيال جاذبي كه درون ژنراتور باقيمانده است به سمت جذب‌كننده برمي‌گردد.
ادامه مسير مشابه فرايندي است كه در چيلرهاي سيكل تراكمي بخار انجام مي‌شود؛ بخار پس از انتقال انرژي در اِواپراتور، دماي خود را از دست داده و با ورود مجدد به سمت جذب‌كننده، با سيال جاذب يك محلول را تشكيل مي‌دهد.
برچسب: ،