آشنایی با چیلرها

آشنایی با چیلرها

یکی از نیازهای هر ساختمانی تامین سرمایش آن در فصل تابستان است ، این مهم در ساختمانهای بزرگ با استفاده از چیلر انجام می پذیرد ، چیلرها معمولاً در دو نوع جذبی و تراکمی ساخته می شوند بدلیل مصرف برق زیاد توسط چیلرهای تراکمی (کمپرسوری) امروزه چیلرهای جذبی از استقبال خوبی در میان مهندسین مشاور و صاحبان ساختمانهای مسکونی و اداری برخوردار شده اند ،این نوع چیلرها بجای انرژی برق از انرژی حرارتی برای تولید سرما استفاده مینمایند و دارای قطعات متحرک کمتری نسبت به انواع کمپرسوری هستند و با توجه به ماهیت چرخشی کار پمپهای مورد استفاده در آنها میزان خرابی و هزینه های مربوط به تعمیرات آنها کمتر از انواع تراکمی می باشد ، همچنین صدای آنها بسیار کمتر از انواع تراکمی بوده و تقریباً بدون لرزش هستند ، با در نظر گرفتن هزینه های جنبی از جمله هزینه مربوط به خرید امتیاز برق و دیماند مربوطه و همچنین هزینه های جاری چیلر تراکمی ، چیلرهای جذبی از نظر اقتصادی نیز دارای مزیت قابل توجهی هستند ، انواع مختلفی از چیلرهای جذبی عبارت‌اند از:

۱. چیلرهای آب گرم ضد کریستال
۲٫ چیلرهای بخار تک اثره
Single Effect)۳٫ چیلرهای بخار دو اثره
Double Effect)۴٫ چیلرهای شعله مستقیم (Direct Fired)عملکرد چیلرهای جذبی
۱٫ اواپراتور: مبرد توسط سیستم توزیع خاصی بصورت کاملاً یکنواخت روی دسته لوله های آب برگشتی از ساختمان ریخته و بدلیل فشار پائین محفظه اواپراتور تبخیر شده و باعث سرد شدن آب داخل لوله ها می‌شود .

۲٫ ابزربر: لیتیوم بروماید توسط سیستم توزیع بصورت کاملاً یکنواخت روی لوله ها میریزد ، بخار مبرد تولید شده در اواپراتور توسط محلول لیتیوم بروماید در ابزربر جذب می گر دد ، به دلیل عدم استفاده از سیستم قدیمی نازل در توزیع لیتیوم بروماید امکان گرفتگی یا افتادن نازل و همچنین ریختن مایع بدون تماس با لوله ها در اثر پاشش توسط نازل وجود ندارد .

۳٫ ژنراتور : محلول لیتیوم بروماید که پس از جذب بخار مبرد در ابزربر رقیق شده برای احیا شدن وارد ژنراتور شده و حرارت می بیند، در اثرحرارت دریافتی بخار مبرد از لیتیوم بروماید جدا شده و محلول لیتیوم بروماید غلیظ شده برای استفاده مجدد از طریق مبدل حرارتی راهی ابزربر می شود .

۴٫ کندانسور: بخار مبرد تولید شده توسط ژنراتور در کندانسور بدلیل تبادل حرارت با آب ورودی از برج خنک کننده تقطیر شده و جهت استفاده مجدد راهی اواپراتور می شود .چیلرهای آب گرم ضد کریستالچیلرهای آب گرم ضدکریستال وسیله ای مناسب جهت استفاده درساختمانهای اداری و مسکونی با زیربنای متوسط اند ، که مایل به داشتن دستگاهی با راهبری ساده و بدون دردسر هستند ، برخی مزایای این چیلرها بطور خلاصه عبارت‌اند از :

۱٫ عدم بروز مشکل کریستالیزاسیون: کریستالیزاسیون یکی از معضلات اصلی سایر انواع چیلرهای جذبی میباشد لیکن در چیلرهای آب گرم ضد کریستال بدلیل تمهیدات انجام شده ، این مشکل اصولا وجود ندارد ، این مسئله از اهمیت بالائی برخوردار است زیرا در یک ساختمان مسکونی یا اداری با زیربنای متوسط تیم نگهداری تأسیسات ساختمان معمولاً از توانائی فنی و علمی کافی برای غلبه برمشکلات ناشی از بروز پدیده کریستالیزاسیون برخوردار نبوده و لذا استفاده ازسایر انواع چیلر جذبی میتواند باعث اختلال پی درپی در سرمایش ساختمان در اثر مسائلی مانند تغییرات دمای هوا ، قطع و وصل برق ، تغییر بار ساختمان و عوامل دیگر شده و هزینه های گزافی را نیز به ساکنان تحمیل نماید .

۲٫ عدم وجود مشکل قطع برق: قطع ناگهانی برق میتواند باعث بروز پدیده کریستالیزاسیون بدلیل عدم انجام فرآیند رقیق سازی گردد ، اما در این چیلرها بدلیل عدم نیاز به این فرآیند قطع ناگهانی برق هیچ مشکلی ایجاد نمینماید ، این چیلرها نیازی به تعبیه برخی لوازم جنبی گرانقیمت از جمله ژنراتور برق اضطراری و … ندارند .

۳٫ عدم نیاز به شیر سه راهه در مسیر برج خنک کننده: حساسیت زیاد چیلرهای جذبی به دمای آب برج خنک کننده باعث نیاز به استفاده از یک شیر سه راهه موتوری در مسیر آب برج خنک کننده می گردد ، در چیلرهای ضدکریستال به دلیل عدم وجود این حساسیت نیازی به نصب این وسیله گرانقیمت نیست .

۴٫ استفاده از دیگ آب گرم موجود در ساختمان: این چیلرها از آب گرم تولید شده توسط دیگ آب گرم ساختمان برای تولید سرما استفاده می نمایند ، از آنجا که وجود این دیگ برای گرمایش فصل زمستان ضروریست نیازی به سرمایه گذاری اضافی در این زمینه نمی باشد .

۵٫ عدم نیاز به تأسیسات گرانقیمت و پرهزینه بخار: با توجه به استفاده این چیلرها از آب گرم ، نیازی به تعبیه سیستم‌های بخار (مورد نیاز در چیلرهای جذبی تک اثره) که نگهداری آنها مشکل و پرهزینه است نمی باشد.

۶٫ نگهداری و راهبری بسیار ساده: نگهداری و راهبری ساده این چیلرها از مزایای مهم آنهاست ، زیرا نیازی به حضور اوپراتور متخصص در زمینه چیلر جذبی وجود ندارد و اوپراتور موتورخانه با یک آموزش چند ساعته میتواند از عهده نگهداری این دستگاه برآید .

۷٫ قابلیت اعتماد بالا: با توجه به آنچه که ذکر شد ، این چیلرها از قابلیت اعتماد بالایی برخوردار بوده و میتوانند سرمایش راحت و بدون دردسری را تامین نمایند .

۸٫ مزایای اقتصادی: این چیلرها از نظر هزینه اولیه سیستم های جنبی و همچنین هزینه های جاری به صرفه تر از انواع مشابه هستند .چگونگی عملکرد چیلرهای جذبی ضد کریستالچیلرهای جذبی ضد کریستال بل ساختار خاص خود قابلیت کار با غلظت پائین لیتیوم بروماید ( ۵۸% بجای %۶۴ در سایر انواع ) را دارا می باشند که این مهم باعث عدم بروز پدیده کریستال در این چیلرها میگردد.

برای درک بهتر موضوع ، بررسی منحنی Duhring Diagram میتواند مفید واقع شود . محور افقی این منحنی دما و محور عمودی فشار است ، خطوط مایل غلظت های مختلف و خط پررنگ خط کریستالیزاسیون است ، مسیر پررنگ در این منحنی مربوط به انواع معمولی چیلر جذبی میباشد . غلظت بالا در این چیلرها ۶۴ % است لذا با پائین آمدن دمای خروجی مبدل حرارتی هنگامی که این دما به ۹۸ درجه فارنهایت ( معادل ۳۷ درجه سلسیوس) برسد منحنی خط کریستالیزاسیون را قطع کرده و پدیده کریستال واقع میگردد ، این شرایط میتواند به دفعات در زمان کار چیلر جذبی اتفاق بیافتد ( بدلیل تغییر بار ، تغییر دمای برج و آب گرم ). اما مسیر کم رنگ در این منحنی مربوط به چیلرهای ضد کریستال است . همانگونه که از منحنی پیداست برای اینکه کریستالیزاسیون اتفاق بیفتد باید دمای خروج مبدل به کمتر از ۴۰ درجه فارنهایت (معادل ۵ درجه سلسیوس) برسد که این امر غیر ممکن است زیرا دمای مبدل حتی در بدترین شرایط همواره بیش از ۲۰ درجه سلسیوس میباشد .

لذا همانگونه که سابقه کارکرد چندین ساله تعداد زیادی از چیلرهای فروخته شده نشان می‌دهد تا کنون حتی یک مورد کریستال در این چیلرها گزارش نشده است .چیلرهای جذبی بخار Single effectامتیازات

۱٫ استفاده از بخار با فشار پائین: این چیلرها برای کار با فشار بخار ۱ atmg طراحی و ساخته می‌شوند.

۲٫ راندمان مناسب: چیلرهای بخار Single Effect دارای COP واقعی بالا ۰٫۷ هستند که برای این نوع چیلرها بسیار مناسب و قابل قبول است.

۳٫ سیستم Purge با راندمان بالا سیستم Purge این چیلر ها از نوع Ejector با راندمان بالا بوده که نوع مرسوم در تمامی چیلرهای جذبی روز دنیا می باشد.

۴٫ نصب شیر کنترل روی کندانس: طراحی خاص این چیلرها باعث شده تا بتوان شیر کنترل را بجای بخار ورودی روی کندانس خروجی تعبیه نمود که این امر باعث کوچک شدن شیر کنترل و حذف تله بخار از سیستم میگردد .

۵٫ سیستم کنترل PLC: سیستم کنترل این چیلرها از نوع PLC و با قابلیت های بالا میباشد۶٫ امکان نصب تجهیزات جنبی: سه نوع سیستم جنبی برای راهبری و نگهداری ساده تر این نوع چیلرها بصورت Optionalبر روی آنها قابل نصب میباشد.سیستم‌های جنبی قابل نصب به صورت Optional۱٫ سیستم هوشمند جهت رفع کریستال اتوماتیک :
چیلرهای جذبی Single Effect بصورت استاندارد مجهز به لوله (J-tube) برای رفع کریستالهای خفیف هستند اما برای موارد جدی تر امکان تعبیه یک سیستم هوشمند پیشگیری و رفع کریستال روی چیلر وجود دارد ، این سیستم با ویژه بطور دائم وضعیت PLC استفاده از تعدادی سنسور و یک چیلر را تحت کنترل داشته و در صورت نزدیک شدن به مرحله کریستالیزاسیون و یا شروع کریستال ، بطور اتوماتیک تمهیدات لازم برای رفع آنرا به عمل آورده و پس از رفع کریستال مجدداً چیلر را به شرایط کارکرد معمولی برمیگرداند .

۲٫ سیستم جلوگیری از بروز پدیده کریستالیزاسیون در هنگام قطع برق: از آنجا که در هنگام کار چیلر جذبی محلول در نقاط مختلف چیلر در جریان است ، هنگام خاموش شدن چیلر عملیاتی موسوم به رقیق سازی باید انجام گیرد ، این کار بطور اتوماتیک توسط سیستم کنترل چیلرهای جذبی انجام می‌شود ولی چنانچه برق بصورت ناگهانی قطع شود بدلیل عدم انجام این عملیات ، محلول غلیظ کم کم سرد شده و کریستاله میگردد ، لذا هنگام استارت مجدد لازم است عملیات وقت گیر و احیانا پرهزینه رفع کریستال انجام گیرد . برای اجتناب از این مسئله میتوان سیستمی به نام : PCL (Positive Concentration Limit) را به صورت Optional روی چیلرنصب کرد ، این سیستم که در برخی از معتبرترین انواع چیلر جذبی در دنیا مورد استفاده قرار میگیرد میتواند در هنگام قطع برق ، عملیات رقیق سازی را با استفاده از مبرد اضافی ذخیره شده برای این منظور و بدون نیاز به برق انجام داده و از بروز پدیده کریستال جلوگیری نماید .

۳٫ سیستم Standby: کاهش بار در یک چیلر جذبی باعث کاهش خود به خودی غلظت محلول لیتیم بروماید میگردد ، از آنجا که چیلر یک سیستم کاملاً بسته است ، مبرد مورد نیاز برای این منظور از مخزن اواپراتور تامین میگردد . لذا معمولاً در بارهای کمتر از ۲۰ % بار نامی مبرد موجود در این مخزن تمام شده و باعث بروز پدیده کاویتاسیون در پمپ میگردد که این پدیده میتواند پمپ مبرد را از بین ببرد . لذا بطورمعمول چیلرهای جذبی نباید از بارهای کمتر از ۱۵ % الی ۲۰ % بار نامی خود کار کنند ، بنابراین در فصل بهار و اوایل پائیز ویا حتی در شبهای تابستان ممکن است این پدیده اتفاق بیفتد ، دراین حال اپراتور باید چیلر را خاموش نماید ، لیکن بدلیل یکنواخت و خسته کننده بودن کار اپراتورها ، آنها معمولاً متوجه این مسئله نشده و این عمل را انجام نمیدهند و لذا بتدریج پمپ مبرد از بین خواهد رفت . برای جلوگیری از این پدیده ، امکان نصب یک سیستم مراقبت میکروپرسسوری روی چیلرهای جذبی وجود دارد که این سیستم میزان بار چیلر را کنترل نموده و هنگامی که این مقدار به کمتر از ۲۰ % بار نامی برسد، چیلر را وارد حالت Standby کرده و با افزایش مجدد بار دوباره بطور اتوماتیک آنرا روشن مینماید ، بنابرا ین چیلر میتواند بدون هیچ اشکالی از صفر درصد الی صد در صد بار نامی کار کند. با تعبیه تجهیزات Optional بالا مقدار زیادی از بار مسئولیت اپراتور نگهدار چیلر کاسته شده و عملا نگهداری و راهبری دستگاه بسیار ساده تر می‌شود ، این مسئله با توجه به کمبود اپراتورهای متخصص در این زمینه میتواند بسیار مفید باشد .رادیاتوردر گذشته موتورهای ژیان و فولکس فاقد رادیاتور بودند و بیشتر این خودرو ها بدرد مناطق خنک می خوردند و بدلیل حجم و توان پایین موتورها امکان حذف سیستم خنک کاری با رادیاتور وجود داشت اما با افزایش قدرت و سرعت خودرو های امروزی امکان خنک کردن موتور ها با هوا منتفی است.

رادیاتور یکی از مهمترین اجزای سیستم خنک کاری خودرو بوده که با تبادل حرارت با هوای جریان یافته پیرامون خود موتور را خنک می کند. البته این انتقال حرارت به آیتم هایی چون دمای هوای جریان یافته، حجم هوای در حال جریان بر روی پره های رادیاتور و میزان بزرگی و شکل طراحی آن بستگی دارد. برای آنکه به اهمیت رادیاتور بیشتر پی ببریم لازمست به این مسأله توجه کنیم که از احتراق بنزین در موتور دمایی در حدود ۲۵۰۰-۲۰۰۰ در جه سانتیگراد حرارت تولید می شود و شما فقط با چند لیتر سیال مثل آب و یا ترکیبی از آب و ضد یخ / ضد جوش بایستی موتور را به دمای بین ۹۰ تا ۹۵ درجه برسانید و آن را خنک کنید. درست است که برای کاهش اصطکاک و انتقال حرارت ناشی حرکت قطعات گردنده مثل میل لنگ و شاتون ها از روغن استفاده می شود ولی خنک کاری به رو انکاری با روغن ختم نشده و استفاده از سیالهای خنک کننده و اجزایی مانند رادیاتور، شکل تکامل یافته تری برای ایفای این مهم بخود می گیرد. خوب است که بدانید قدرت خنک کنندگی آب بیست برابر روغن می باشد و وجود سیستم خنک کاری متکی به رادیاتور و سیال های ضد جوش بخصوص در مناطق گرم جهان نقشی غیر قابل انکار در کاهش دمای موتور ها را دارد.در گذشته موتورهای ژیان و فولکس فاقد رادیاتور بودند و بیشتر این خودرو ها بدرد مناطق خنک می خوردند و بدلیل حجم و توان پایین موتورها امکان حذف سیستم خنک کاری با رادیاتور وجود داشت اما با افزایش قدرت و سرعت خودرو های امروزی امکان خنک کردن موتور ها با هوا منتفی است.

حتی در مورد اتوبوس های ماگیروس که ساخت کشور روسیه بود پس از فروش در ایران بدلیل طراحی خاص و هوا خنک بودن آن مورد استقبال قرار نگرفت و این نوع موتور بیشتر به همان مناطق سرد روسیه می خورد که در صورتی که دمای موتور افزایش می یافت توسط یک فن بزرگ که بر روی موتور نصب شده بود، هوا را مستقیما ًبر روی پره ها (فین ها) موتور به جریان در می آورد و موتور را خنک می کرد.شاید برای شما هم جالب باشد که یکی از دلایل شکست ارتش آلمان نازی به رهبری هیتلر در جنگ سیبری روسیه وجود آب در رادیاتور خودرو های نظامی آن زمان بود که بدلیل یخ زدگی موتورها ارتش آلمان زمین گیر شد. و کمی بعد به دستور هیتلر موتورهای فولکس طراحی و ساخته شد اما فرصت برای آلمانی ها دیگر دیر شده بود. کیفیت رادیاتور به تعداد شبکه ها، تعداد لول ها و شکل طراحی و جنس رادیاتور بستگی دارد. مثلا ًهر قدر تعداد شبکه ها و لول ها بیشتر باشد و نوع طراحی به گونه ای ایجاب کند که هوای بیشتری با رادیاتور در تماس باشد انتقال حرارت بهتر انجام خواهد شد. رادیاتور از فلزات و آلیاژهایی فلزی انتخاب می شود که انتقال حرارت به سهولت امکان پذیر باشد. مثلاً رادیاتورهایی تولیدی با تعداد لول های دو، سه، چهار لول تولید می شود و برای تماس بیشتر هوا با پره ها آنها را بصورت مارپیچ و یا زیگزاک می سازند در خنک کاری موتور بسته به نوع طراحی سیستم خنک کاری موتور از دو نوع سیستم استفاده می شود. در خودرو هایی که از سیستم معمولی با مدار باز Open cooling system)) استفاده می شود منبع انبساط ندارند. خودرو هایی مثل پیکان. اما در خودرو هایی که دارای منبع انبساط بوده و با انبساط و انقباض، سیال به منبع انبساط وارد و خارج می شود (در حال انبساط سیال وارد و در حالت انقباض از منبع خارج می شود) سیستم خنک کننده مدار بسته گفته می شودClosed loop cooling system)) که در این سیستم پرت مایع خنک کننده در حد بسیار ناچیزی بصورت بخار می باشد.

ادامه مطلب