چیلر

چیلر (به انگلیسی: Chiller) دستگاهی است که حرارت را از مایع (معمولاً آب) بر اساس سیکل تبرید تراکم بخار و یا جذبی می‌زداید. این مایع می‌تواند برای خنک کاری هوا و یا دستگاه‌ها استفاده شود که معمولاً به صورت سیکل و درون یک مبدل حرارتی جریان دارد. به عنوان یک محصول جانبی مهم، حرارتی که از مایع جذب شده یا باید به محیط خارج دفع شود یا برای کارایی‌های بالاتر برای مقاصد گرمایی استفاده شود. نگرانی‌هایی در مورد طراحی و انتخاب چیلرها وجود دارد. این نگرانی‌ها شامل، کارایی، بازده، تعمیر و نگهداری، آسیب پذیری‌های محیطی است.
مختصر که چیلر به دستگاهی گفته می‌شود که ایجاد برودت می‌نماید. اساس کار کلیه چیلرها بر مبنای تبخیر سیالی می‌باشد که آن را سرد می‌نامند.
از خصوصیات مبردها ، غیر سمی ، غیر قابل اشتعال ، دارای نقطه تبخیر پایین ، گرمای نهان تبخیر بالا و … می‌باشد .


چیلرها از مهمترین تجهیزات تولید برودت در ساختمانهای بزرگ محسوب می‌شوند و شناخت صحیح از این ماشین ها، عامل اساسی در انتخاب تجهیزات و بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان می باشد. در این مقاله ابتدا چیلر های مایع معرفی گشته است و برخی از مزایا و مشکلات آنها از قبیل آلایندگی، مصرف انرژی، راندمان، فضای مورد نیاز، تجهیزات جانبی مورد نیاز و … ذکر گردیده است. در نهایت برای یک ساختمان با بار برودتی حدود 1000 تن تبرید، 4 نوع چیلر سانتریفیوژ دور ثابت، دور متغیر، پیچی و جذبی شعله مستقیم دو اثره انتخاب گشته است و اقدام به طراحی سیستم سرمایشی ساختمان براساس هر نوع چیلر گشته است و پس از ریزمتره هر سیستم به تفکیک، به مقایسه فنی و اقتصادی و تحلیل انرژی این انتخابها پرداخته شده است. البته مقایسه بین این سیستم ها تنها در حالتی که امکان استفاده از تمامی آنها امکان پذیر باشد، صورت گرفته است.
مقدمه
مقایسه میزان مصرف انرژی بین ساختمان‌های کشور با مقدار متناظر آن در کشورهای توسعه یافته، گویای فاصله زیاد این دو مقدار است که این تفاوت، تجدید نظر اصولی در سیاست‌های مصرف انرژی در بخش ساختمان را ضروری می‌سازد [1]. توجه به عوامل گوناگونی که در میزان مصرف انرژی گرمایشی وسرمایشی ساختمان نقش دارند، در ارائه راهکارهای صرفه‎‌جویی در بخش ساختمان و کاهش مصرف انرژی در بخش خانگی، تاثیر فراوانی می‎گذارد.
بررسی‌های صورت گرفته در کشور بیانگر این واقعیت می باشد که بخش خانگی با مصرف بیش از 40% از کل انرژی مصرفی کشور، بالاترین سهم را در میان سایر بخش‌های اقتصادی به خود اختصاص داده، که از این میان بیشترین میزان مصرف مربوط به گاز طبیعی و بیشترین ارزش انرژی مصرفی مربوط به نفت سفید بوده است[1] . شرایط اقلیمی و آب و هوایی، معماری ساختمان، مصالح ساختمان، راندمان سیستم‎های گرمایشی و سرمایشی، انتخاب صحیح تجهیزات و همچنین کنترل سیستم‎های تهویه مطبوع از عوامل موثر در میزان مصرف انرژی در ساختمان محسوب می‎شوند.. بررسی چیلر های تراکمی و جذبی از دیدگاه انرژی همواره مورد علاقه مهندسین و دست اندرکاران صنعت ساختمان بوده است. میلانی و همکاران در تحقیقی که انجام دادند، به این نتیجه رسیدن که چیلر های جذبی را تنها در مواقعی باید به کاربرد که منابع رایگان انرژی مانند خورشید و زمین گرمایی در دسترس باشد [2]. نوروزی روی راندمان چیلرهای جذبی تک اثره کار کرد و تاثیر دماهای اجزای سیکل بر روی راندمان را نشان داد [3]. عابدی و همکاران به مقایسه فنی و اقتصادی چیلر تراکمی پیچی و جذبی تک اثره پرداختند و میزان انرژی مصرفی، فضای مورد نیاز و هزینه های اولیه و راهبری آنها را مورد مطالعه قرار دادند [4].
متاسفانه تاکنون پژوهشی در مورد چیلرهای تراکمی سانتریفیوژ و مطالعه مزایا و معایب آنها نسبت به سایر ماشین ها نشده است. در این مقاله یک ساختمان مسکونی با بار برودتی 1000 تن تبرید در تهران مورد مطالعه قرار داده شد. چهار نوع چیلر تراکمی سانتریفیوژ دور ثابت و دور متغیر، جذبی شعله مستقیم و پیچی برای تامین بار برودتی ساختمان در نظر گرفته شد و سیستم سرمایش بر مبنای این 4 نوع چیلر، طراحی شد. میزان مصارف انرژی هر سیستم، هزینه های مصارف انرژی هر سیستم، هزینه خرید و نصب تجهیزات محاسبه شد و مورد مقایسه قرار گرفت. لازم بذکر است که در این ساختمان، امکان طراحی سیستم سرمایشی ساختمان براساس تمامی 4 نوع چیلر برای تامین بار برودتی امکان پذیر بوده است.
انواع چیلرها
چیلرها به دو دسته چیلرهای تراکمی و چیلرهای جذبی تقسیم می‌شوند.
شکل دیگر تقسیم بندی چیلرها بر اساس شکل خنک شدن ماده مبرد است که به سه دسته آب خنک،
هوا خنک و
تبخیری تقسیم بندی می‌شوند.
چیلرهای تراکمی با استفاده از انرژی الکتریکی و چیلرهای جذبی با استفاده از انرژی حرارتی باعث ایجاد برودت و سرما می‌شوند.
در چیلرهای تراکمی گاز ابتدا توسط کمپرسور، متراکم می‌گردد. این گاز سپس به کندانسور وارد شده توسط آب یا هوای محیط، خنک شده و به مایع تبدیل می‌گردد این مایع با عبور از شیر انبساط یا لوله موئین وارد خنک‌کننده (اواپراتور) می‌شود که در فشار کمتری قرار دارداین کاهش فشار باعث تبخیر مایع گردیده و در نتیجه مایع سردکننده با گرفتن حرارت نهان تبخیر خود از محیط خنک‌کننده، باعث ایجاد برودت در موادی که با قسمت خنک‌کننده در ارتباطند می‌گردد. سپس گاز ناشی از تبخیر، به کمپرسور منتقل می‌شود.
با عبور بخار با سرعت در یک مسیر هوای کندانسور مکیده می‌شود. خلاء در کندانسور به علت تبدیل بخار به آب و اختلاف حجم بین بخار و آب ایجاد می‌گردد.
در سیستم های جذبی از کمپرسور گرمایی (شامل ژنراتور، ابزربر، پمپ و مبدل حرارتی) برای جوشش مبرد در محوطه ای از محلول لیتیم بروماید و فشرده سازی بخار مبرد در فشار بالا استفاده می‌شود. افزایش فشار مبرد، دمای تراکم را نیز افزایش می دهد و این یعنی بخار مبرد در دما و فشار بالاتر به مایع تبدیل می‌شود. از آنجایی که دمای تراکم بیشتر از دمای محیط است، حرارت از کندانسور به محیط منتقل می‌شود. مایع فشار بالا پس از عبور از یک دریچه فشارش تقلیل می یابد و با ادامه روند کاهش فشار نقطه جوش پایین می آید. سپس این مایع فشار پایین وارد اواپراتور شده و می جوشد. از آن جا که دمای جوش اکنون پایین تر از دمای هوا است، حرارت از هوا به مبرد منتقل شده و مبرد می جوشد و خود هوا خنک می‌شود.

بخار مبرد دوباره وارد ابزربر شده و در آنجا توسط لیتیم بروماید حرارتش گرفته و کندانس می‌گردد. لیتیم بروماید با جذب حرارت رقیق شده و به ژنراتور پمپ می‌شود؛ از آنجایی که این محلول نمی جوشد با افزودن حرارت، بخشی از محلول بخار شده و به راحتی از آن جدا شده و لیتیم بروماید خالص مجدد وارد ابزربر می‌شود و این روند همواره تکرار می‌گردد.
از مزایای چیلر جذبی نسبت به چیلر تراکمی میتوان به موارد ذیل اشاره کرد
الف – صرفه جویی در مصرف انرژی الکتریکی :
همانطور که گفته شد چیلرهای جذبی از گاز طبیعی ، گازوئیل یا گرمای تلف شده به عنوان منبع اصلی انرژی استفاده می کنند و مصرف برق آنها بسیار ناچیز است. به میزان مصرف برق ، مقایسه و تحلیل های کمی در فصول بعدی اشاره خواهد شد.
ب – صرفه جویی در هزینه خدمات برق :
هزینه نصب سیستم شبکه الکتریکی در پروژه ها بر اساس حداکثر توان برداشت قابل تعیین است. یک چیلر جذبی به دلیل اینکه برق کمتری مصرف می کند ، هزینه خدمات را نیز کاهش می دهد. در اکثر ساختمان ها نصب چیلرهای جذبی موجب آزاد شدن توان الکتریکی برای مصارف دیگر می‌شود.
ج – صرفه جویی در هزینه تجهیزات برق اضطراری :
در ساختمانهایی مانند مراکز درمانی و یا سالن های کامپیوتر که وجود سیستمهای برق اضطراری برای پشتیبانی تجهیزات خنک کننده ضروری است ، استفاده از چیلر های جذبی موجب صرفه جویی قابل توجهی در هزینه این تجهیزات خواهد شد.
د – صرفه جویی در هزینه اولیه مورد نیاز برای دیگ ها :
برخی از چیلرهای جذبی را می توان در زمستان ها به عنوان هیتر مورد استفاده قرار داد و آب گرم لازم برای سیستم های گرمایشی را با دماهای تا حد 203 تأمین نمود. در صورت استفاده از این چیلرها نه تنها هزینه خرید دیگ کاهش می یابد بلکه صرفه جویی قابل ملاحظه ای در فضا نیز بدست خواهد آمد.
ه – بهبود راندمان دیگ ها در تابستان :
مجموعه هایی مانند بیمارستان ها که در تمام طول سال برای سیستمهای استریل کننده ، اتوکلاوها و سایر تجهیزات به بخار احتیاج دارند مجهز به دیگ های بخار بزرگی هستند که عمدتاً در طول تابستان با بار کمی کار می کنند. نصب چیلرهای جذبی بخار در چنین مواردی موجب افزایش بار و مصرف بخار در تابستان ها شده و در نتیجه کارکرد دیگ ها و راندمان آنها بهبود قابل توجهی خواهد یافت.
و – بازگشت سرمایه گذاری اولیه :
چیلرهای جذبی به دلیل نیاز کمتر به برق در مقایسه با چیلرهای تراکمی ، هزینه های کارکردی را کاهش می دهند. اگر اختلاف قیمت یک چیلر جذبی و یک چیلر تراکمی هم ظرفیت را به عنوان میزان سرمایه گذاری و صرفه جویی سالانه از محل کاهش یافتن هزینه های انرژی را به عنوان بازگشت سرمایه در نظر بگیریم ، می توان با قاطعیت گفت که بازگشت سرمایه گذاری صرف شده برای نصب چیلرهای جذبی با شرایط بسیار خوبی صورت خواهد گرفت.
ز – کاهش صدا و ارتعاشات :
ارتعاش و صدای ناشی از کارکرد چیلرهای جذبی به مراتب کمتر از چیلرهای تراکمی است. منبع اصلی تولید کننده صدا و ارتعاش در چیلرهای تراکمی، کمپرسور است. چیلرهای جذبی فاقد کمپرسور بوده و تنها منبع مولد صدا وارتعاش در آنها پمپهای کوچکی هستند که برای به گردش درآوردن مبرد و محلول لیتیم برماید کاربرد دارند. میزان صدا و ارتعاش این پمپهای کوچک قابل صرف نظرکردن است.
ح – حذف مخاطرات زیست محیطی ناشی از مبردهای مضر:
چیلرهای جذبی بر خلاف چیلرهای تراکمی از هیچ گونه ماده CFC یا HCFC که موجب تخریب لایه ازن می‌شوند، استفاده نمی کنند. لذا برای محیط زیست خطری ایجاد نمی نمایند. چیلرهای جذبی غالباً از آب به عنوان مبرد استفاده می کنند. یک چیلر جدید در هر شرایطی،یک سرمایه گذاری بیست و چند ساله است. تغییرات دائمی قوانین و مقررات استفاده از مبردها موجب می‌شود تا استفاده از مبردی طبیعی مانند آب در چیلرهای جذبی گزینه ای بسیار قابل توجه به شمار آید.
ط- کاستن از میزان تولید گازهای گلخانه ای و آلاینده ها :
میزان تولید گازهای گلخانه ای (مانند دی اکسید کربن) که تأثیر قابل توجهی در گرم شدن کره زمین دارند و آلاینده ها (مانند اکسیدهای گوگرد، اکسیدهای نیتروژن و ذرات معلق) توسط چیلرهای جذبی در مقایسه با چیلرهای تراکمی بسیار کمتر است.
اما در چیلرهای تراکمی گاز ابتدا توسط کمپرسور، متراکم می‌گردد. این گاز سپس به کندانسور وارد شده توسط آب یا هوای محیط، خنک شده و به مایع تبدیل می‌گردد این مایع با عبور از شیر انبساط یا لوله موئین وارد خنک‌کننده (اواپراتور) می‌شود که در فشار کمتری قرار دارداین کاهش فشار باعث تبخیر مایع گردیده و در نتیجه مایع سردکننده با گرفتن حرارت نهان تبخیر خود از محیط خنک‌کننده، باعث ایجاد برودت در موادی که با قسمت خنک‌کننده در ارتباطند می‌گردد. سپس گاز ناشی از تبخیر، به کمپرسور منتقل می‌شود.
با عبور بخار با سرعت در یک مسیر هوای کندانسور مکیده می‌شود. خلاء در کندانسور به علت تبدیل بخار به اب و اختلاف حجم بین بخار و آب ایجاد می‌گردد که این سیر که آغاز آن با کمپرسور است با مصرف بالای انرژی صورت میپذیرد و اشکالات فوق بر آن مترتب است.
چیلرهای تراکمی
چیلرهای تراکمی از چهار قسمت اواپراتور ، کمپرسور ، کندانسور و شیر انبساط تشکیل شده‌است .
مبرد در اواپراتور در حالت مایع اشباع یا نزدیک به مایع اشباع در فشار و دمای پایین وارد اواپراتور می‌گردد و با گرفتن گرما از آب ( سیال ناقل ) یا هوا به بخار در همان فشار پایین تبدیل می‌گردد . برای اینکه بخار ایجاد شده مجدداً به مایع اولیه برگردد ( مایع اشباع به مایعی گفته
می‌شود که تحت یک فشار معین به بخار تبدیل می‌گردد) می‌بایست گرمای جذب شده از مبرد جدا شود.
محیطهایی که در مجاورت دستگاه می‌باشد هوای اتمسفر (کندانسور هوایی ) یا هوای مرطوب ایجاد شده توسط برج خنک کننده می‌باشد .
لذا گرمای جذب شده توسط مبرد می‌بایست به محیطهای مذکور منتقل گردد. اساس کار سیستم‌های ضربه‌ای یا تراکمی و جذبی ایجاد شرایطی است که در آن شرایط امکان انتقال حرارت به محیط اطراف ایجاد شود.
در سیستم‌های ضربه‌ای مکمل کمپرسور فشار سیال ، به اندازه‌ای که دمای مبرد حداقل °15 الی °20 سانتیگراد بالاتر از دمای خشک محیط افزایش می‌یابد.
کمپرسورهایی که در چیلر های تراکمی بکار برده می‌شوند به پنج گروه تقسیم می‌گردند.
1 – کمپرسورهای رفت و برگشتی یا پیستونی (Reciprocating)
2 – کمپرسورهای پیچی ( Screw)
3 – کمپرسورهای حلزونی (Scroll)
4 – کمپرسورهای چرخشی (Rotary)
5 – کمپرسورهای سانتریفیوژ
اصول کارکرد کمپرسورهای ردیف 1 الی 4 ( جابجایی مثبت ) با کمپرسورهای سانتریفوژ ( کمپرسورهای دینامیکی ) تفاوت قابل ملاحظه‌ای دارند. در کمپرسورهای جابجایی مثبت ، حجم معینی از گاز توسط پیستون ، مارپیچ ، حلزون و یا چرخش دائماً کم می‌شود. و با کاهش حجم گاز ، فشار بخار افزایش می‌یابد.
در حالیکه در کمپرسورهای سانتریفیوژ ، گاز به دلیل شتاب گرفتن توسط پروانه دوار متراکم می‌شود و با کاهش سرعت در یک دیفیوزر ، فشار افزایش می‌یابد. کمپرسورهای سانتیفیوژ در ظرفیت‌های بسیار بالا کاربرد دارد .
از نظر نحوه ارتباط محفظه کمپرسور و موتور الکتریکی نیز کمپرسورها به سه دسته تقسیم می‌گردند.
1 – کمپرسور های بسته (Hermetic)
2 – کمپرسورهای نیمه بسته (Semi Hermetic)
3 – کمپرسورهای باز (Open Type)
در کمپرسورهای بسته موتور الکتریکی و محفظه کمپرسور در یک پوسته نصب شده‌اند و در صورت خرابی کمپرسور و یا الکتروموتور قابل تعمیر نمی‌باشند لذا در ظرفیت‌های کوچک ساخته می‌شوند.
در کمپرسورهای نیمه بسته موتور و الکتروموتور در یک پوسته دو قسمتی قرار دارند . به‌عبارت دیگر قسمت موتور و کمپرسور کاملاً مشخص می‌باشد ظرفیت اینگونه کمپرسورها معمولاً متوسط بوده و از ظرفیت کمپرسورهای بسته بیشتر می‌باشد.
در کمپرسورهای باز محفظه کمپرسور و الکتروموتور جدا از یکدیگر می‌باشند و توسط کوپلینگ به یکدیگر متصل می‌گردند . این کمپرسورها در ظرفیت‌های بالا ساخته می‌گردند .
کنترل کننده‌های فشار در چیلر تراکمی
کنترل فشار بالا و پایین
این وسیله جهت کنترل کردن فشار دستگاه می‌باشد، دو لوله موئین در این کنترل وجود دارد که لوله LP را به قسمت مکش کمپرسور متصل کرده و لوله HP را به قسمت فشار بالا.
در سیستم چیلر کمپرسور باید با فشار مکش و دهش معینی کار کند. هرگاه از این فشار کمتر یا بیشتر شود این کنترل عمل کرده و دستگاه را خاموش می‌کند. کنترل فشار بالا و پایین قابل تنظیم می‌باشد.
در چیلر تراکمی با کندانسور آبی معمولاً فشار پایین را روی ۳۰ psi و فشار بالا را روی psi ۲۲۰ و با کندانسور هوایی فشار پایین را روی ۴۰ و فشار بالا را روی ۲۵۰ psi می‌توان تنظیم کرد.
اگر کمپرسور بر اثر فشار بالا قطع شود باید از سیستم رفع عیب شده و کلید ریست را فشار دهیم ولی اگر بر اثر فشار پایین قطع شود دوباره بر اثر افزایش گاز دستگاه روشن می‌شود.

کنترل فشار روغن
این وسیله جهت کنترل کردن مداوم فشار روغن کمپرسور می‌باشد. اگر در کمپرسور فشار روغن نباشد باعث صدمه دیدن آن می‌شود. کنترل روغن دارای دو لوله موئین می‌باشد که یکی از آنها به قسمت ساکشن (مکش) کمپرسور و دیگری به قسمت فشار روغن کمپرسور متصل می‌شود. بین فشار مکش کمپرسور و فشار روغن باید حداقل ۱۰ psi فشار باشد در غیر این صورت کنترل روغن فرمان قطع می‌دهد. هنگامی که کنترل روغن احساس کند که فشار زیر ۱۰ psi است یک هیتر درداخل کنترل روغن شروع به گرم شدن می‌شود و پس از تقریباً ۹۰ ثانیه حرارت هیتر باعث قطع شدن جریان شده و کمپرسور خاموش می‌شود.

ساختمان چیلر تراکمی
الکتروموتور: میل لنگ کمپرسور را به حرکت در می‌آورد حرکت دورانی میل لنگ باعث حرکت رفت وبرگشت پیستون در داخل سیلندر می‌گردد در نتیجه گاز مبرد در کمپرسور متراکم می‌شود.
کوپلینگ: جفت کننده محور الکترو موتور با محور میل لنگ کمپرسور است.
کمپرسور: گاز خروجی از اواپراتور را متراکم کرده وارد کندانسور می‌کند.
لوله رانش: گاز خروجی از کمپرسور را به کندانسور هدایت می‌کند.
کندانسور: کندانسور این چیلر از نوع پوسته و لوله است در داخل پوسته گازمبرد و در داخل لوله‌ها آب خنک جریان دارد. گاز داغ و متراکم توسط لوله وارد پوسته کندانسور می‌شود. به علت تماس با لوله‌های مسی حاوی آب خنک، خنک شده به مایع تبدیل می‌شود و از پایین از طریق لوله خارج می‌شود. آب جریانی از طریق لوله وارد کندانسور شده واز طریق لوله خارج می‌شود. آب خروجی از کندانسور به برج خنک کن هدایت می‌شود تا پس از خنک شدن دوباره به کندانسور برگردد.
لوله خروج مایع مبرد از کندانسور
شیر سرویس کندانسور: برای بستن لوله خروج مبرد از کندانسور در مواقع سرویس و تعمیرات و توقف طولانی دستگاه مورد استفاده قرار می‌گیرد.
شیر تغذیه ماده مبرد: برای شارژ سیستم استفاده می‌شود.
فیلتر درایر یا صافی رطوبت گیر: وجود مواد جامد و رطوبت در دستگاه تبرید موجب بروز اشکالاتی می‌گردد که برای جلوگیری آن از وسیله‌ای به نام فیلتر برای گرفتن مواد جامد و درایر برای گرفتن رطوبت موجود در سیستم استفاده می‌شود.
شیر برقی: که در صورت وصل بودن جریان الکتریکی مسیر عبور مایع مبرد را باز نگه می‌دارد این شیر برقی از ترموستات فرمان می‌گیرد.
شیشه رویت یا سایت گلاس: میزان تغذیه ماده مبرد در سیستم و همچنین وجود رطوبت بیش از حد را در سیستم مشخص می‌نماید.
اواپراتور: ماده مبرد پس از عبور از شیر انبساط وارد اواپراتور چیلر می‌شود ودر داخل لوله‌های مسی تبخیر شده و به صورت بخار از اواپراتور خارج می‌شود. تبخیر در اواپراتورباعث سرد شدن آب جریانی در پوسته می‌گردد. آب سرد شده از محل بطرف هواساز و فن کویلها جریان می‌یابد و در برگشت از هواسازیا فن کویلها از محل وارد اوپراتور چیلر می‌شود.
شیر انبساط ترموستاتیک: که از دمای گاز خروجی از اواپراتور تأثیر گرفته مقدار ماده مبرد ورودی به اواپراتور را تنظیم می‌نماید.
لوله مکش: که گاز خروجی از اواپراتور از طریق لوله وارد قسمت مکش کمپرسور می‌گردد.
تابلو وسایل اندازه‌گیری و کنترل فشار: که مانومترهای فشار زیاد و فشارکم کنترل فشار کم و زیاد و منترل فشار روغن روی آن نصب شده‌اند.

اصول کار چیلر تراکمی
چیلرهای تراکمی راهبری بسیار ساده تری دارند. به علت اینکه سیستم فشرده سازی گاز، الکتریکی است، لذا کنترل بیشتری می توان روی فرایند داشت و می توان در حالت پاره بار با تمهیداتی، راندمان را افزایش داد. در حالی که در چیلر های جذبی در حالت نیمه بار، راندمان افت می کند. راه اندازی چیلر های جذبی زمان و هزینه بیشتری دارد. تنظیم مشعل به کمک آنالیزورگاز، بسیار وقت گیر و نیازمند فرد متخصص است و عدم تنظیم صحیح مشعل، باعث تولید گازهای نسوخته، کاهش راندمان احتراق، ایجاد آلودگی و مصرف سوخت بیشتر می‌شود. جهت تامین انرژی حرارتی چیلر های گازسوز، نیازمند گازکشی در سطح شهر و ساختمان هستیم که خطرات این مسئله در هنگام وقوع حوادث طبیعی با توجه به قرارگیری کشور روی گسل های فعال، غیر قابل تصور است. به دلیل اینکه چیلر های جذبی به کمک حرارت، تولید برودت می کنند، لذا حجم بسیار بالایی از حرارت در داخل ماشین موجود است که برای ادامه کارکرد دستگاه باید به طریقی از دستگاه خارج شود. به علت حجم بسیار بالای این حرارت، ناگزیر به استفاده از سیستم آب خنک هستیم. برای تامین این آب، از برج های خنک کن که بر مبنای سرمایش تبخیری کار می کنند استفاده می کنیم.
اصول کار چیلر تراکمی بدین شکل می‌باشد که سیال مبرد وارد لوله‌ها یا به اصطلاح تبخیر کننده که در داخل اتاق یا محلی که می‌خواهیم سرد کنیم می‌شود گرما از هوای اتاق به سیال مبرد داده می‌شود و سیال در نتیجه گرفتن گرما تبخیر می‌شود و در عوض درجه حرارت اتاق پایین می‌آید و دارای شرایط زیر باشد:
دمای آب رفت برج خنک کن بایستی ۲۸ درجه سانتیگراد باشد.
دمای آب برگشت برج خنک کن بایستی ۵ درجه سانتیگراد با رفت اختلاف داشته باشد.
فشار گاز فریون در مکش چیلر تراکمی بایستی ۴۵ تا ۷۵ پیاسآی ورانش ۲۰۰ تا ۲۶۰ پیاسآی باشد با کندانسور آبی.
هنگامی که می‌خواهیم گاز تزریق کنیم بایستی شیر سرویس آن را ببندیم.
در حالت کارکرد چیلر تمامی شیرهای آن بایستی باز باشد. مکش – رانش – مایع.
برای روشن کردن چیلر ابتدا فن برج سپس پمپ فن کوئل و بعد از آن پمپ برج را روشن می‌کنیم.
برای وکیوم کردن چیلر بایستی چیلر خاموش باشد.
برای روغن زدن هم بایستس دستگاه خاموش باشد.
فشار روغن حداقل PSi 20 بیشتر از درجه فشار مکش باشد.
سطح شیشه نشان دهنده مایع مبرد باید صاف و بدون حالت کف زدگی باشد.
روغن داخل کمپرسور حدود ۱/۲ سطح شیشه روغن نما باشد و اگر از ۱/۴ سطح شیشه کمتر باشد روغن لازم را تأمین کنید.
مقدار اسید برای هر ظرفیت چیلر معادل ۱/۵ کیلوگرم پیشنهاد می‌شود.
از گیج قرمز برای فشار زیاد و تست ازت استفاده می‌شود.
از گیج آبی (یا سبز) برای فشار کم و وکیوم کردن دستگاه چیلر استفاده می‌شود.
در کنار دریا فشار وکیوم بایستس ۱٫۲۹ اینچ جیوه باشد و در تهران ۲۷ اینچ جیوه.

چیلرها; مزایا، معایب و پارامترهای موثر در انتخاب
از چیلر ها برای تامین برودت مورد نیاز در پروژه های بزرگ به عنوان یک گزینه ارزشمند و اقتصادی به راحتی نمی توان چشم پوشید. چیلرهای تراکمی با استفاده از انرژی الکتریکی و چیلرهای جذبی با استفاده از انرژی حرارتی، تولید سرما می کنند، لذا بسته به شرایط آب و هوایی، منطقه جغرافیایی، هزینه انرژی مصرفی، هزینه تامین آب و … تنها استفاده از برخی از انواع چیلرها وجود خواهد داشت. کاربرد اصلی چیلر جذبی عموماً جهت بازیابی حرارت مازاد و پرت نیروگاه ها، کوره های القایی و …، جهت پروژه های CCHP (تولید سرمایش،گرمایش و برق توامان) و یا استفاده از انرژهای تجدید پذیر مانند انرژی زمین گرمایی و خورشید می باشد و کمتر جهت راه اندازی این چیلرها از انرژی حاصل از سوزاندن مستقیم گاز طبیعی استفاده می‌گردد. با توجه به قیمت پایین تر گاز نسبت به برق و عدم شناخت صحیح مهندسین از کاربرد اصلی چیلر جذبی، استفاده از چیلرهای گازسوز کشور توسعه یافته است که این موضوع علاوه بر آلوده سازی هوای شهرها، سبب هدرروی و استفاده نامناسب از این انرژی ارزشمند شده است.
چیلرهای تراکمی راهبری بسیار ساده تری دارند. به علت اینکه سیستم فشرده سازی گاز، الکتریکی است، لذا کنترل بیشتری می توان روی فرایند داشت و می توان در حالت پاره بار با تمهیداتی، راندمان را افزایش داد. در حالی که در چیلر های جذبی در حالت نیمه بار، راندمان افت می کند. راه اندازی چیلر های جذبی زمان و هزینه بیشتری دارد. تنظیم مشعل به کمک آنالیزورگاز، بسیار وقت گیر و نیازمند فرد متخصص است و عدم تنظیم صحیح مشعل، باعث تولید گازهای نسوخته، کاهش راندمان احتراق، ایجاد آلودگی و مصرف سوخت بیشتر می‌شود. جهت تامین انرژی حرارتی چیلر های گازسوز، نیازمند گازکشی در سطح شهر و ساختمان هستیم که خطرات این مسئله در هنگام وقوع حوادث طبیعی با توجه به قرارگیری کشور روی گسل های فعال، غیر قابل تصور است. به دلیل اینکه چیلر های جذبی به کمک حرارت، تولید برودت می کنند، لذا حجم بسیار بالایی از حرارت در داخل ماشین موجود است که برای ادامه کارکرد دستگاه باید به طریقی از دستگاه خارج شود. به علت حجم بسیار بالای این حرارت، ناگزیر به استفاده از سیستم آب خنک هستیم. برای تامین این آب، از برج های خنک کن که بر مبنای سرمایش تبخیری کار می کنند استفاده می کنیم.
یادآوری
در چیلرهای جذبی برخلاف چیلرهای تراکمی از جذب کننده (Absorber) و مولد حرارتی (ژنراتور) بجای کمپرسور استفاده می‌گردد. عمومی‌ترین خنک‌کننده در چیلرهای جذبی سیستم برمید لیتیم (لیتیوم برماید) است. در این سیستم، در قسمت جذب کننده، بخار آب توسط لیتیوم برماید غلیظ جذب شده و در قسمت مولد حرارتی، آب بر اثر حرارت تبدیل به بخار می‌شود. بخار آب در کندانسور که دارای فشار ۱/۰ اتمسفر است به حالت مایع در می‌آیدو سپس در خنک‌کننده که تحت فشار ۰۱/۰ اتمسفر دوباره به بخار تبدیل می‌گردد و آب برای اینکه تبخیر گردد گرمای نهان خود رااز محیط خنک‌کننده می‌گیرد و باعث ایجاد برودت می‌گردد سپس بخار آب ایجاد شده در خنک‌کننده به جذب کننده منتقل می‌گردد و دوباره این چرخه تکرار می‌شود.
انواع چیلر جذبی
۱- گروه تک اثره (Single effect)
که خود به سه دسته چیلرهای تک اثره با تغذیه بخار، تک اثره با تغذیه آب داغ (دمای بالای ۱۰۰ درجه سانتیگراد) و تک اثره با تغذیه آب گرم (دمای زیر۱۰۰ درجه سانتیگراد) تقسیم می‌شوند که نحوه کار آنها مشابه بوده و همگی دارای حداقل یک مولد حرارتی می‌باشند.
۲- گروه دو اثره (Double effect)
که به دو دسته دو اثره با تغذیه بخار و دو اثره با شعله مستقیم طبقه‌بندی می‌شوند. این چیلرها، جز نسل جدید چیلرهای جذبی بوده و دارای سیکل تبرید کاملتری نسبت به چیلرهای جذبی تک اثره‌است.

چیلر سانتریفیوژ و نگهداری آن
نگهداری از چیلرها وظیفه معمولی یک مهندس اجرایی یا تکنسین تاسیسات است. اما یک اپراتور ناوارد حداقل زیانی که وارد می سازد، کاهش عمر مفید چیلر، یا خراب و بلا استفاده کردن زود هنگام آن است. برای در یافتن اشکالاتی که در اثر ندانم کاری اپراتورها در یک سیستم چیلر ایجاد می‌شود، ران آدامز سر مهندس کمپانی معروف Trane، اصول راهبردی و نگهداری چیلرها را با تشریح 10 اشتباه آموزش می دهد. اشتباهاتی که باید از آنها احتراز نمود:
اشتباه 1 : نصب ناصحیح دستگاه
گاهی دستگاه چیلر از همان آغاز اسباب زحمت می‌شود، که این می تواند ناشی از نصب ناصحیح دستگاه باشد. چیلر را نباید نزدیک دیگ شوفاژ نصب کرد، چون گرمای دیگ هنگاهی که چیلر خاموش است، می تواند فشار را در چیلر بالا برده موجب پارگی دیسک ایمنی (Rupture Disk) و فوران مبرد گردد. البته در چیلر های جدید باید دیسک ایمنی را توسط یک خط لوله تخلیه، با بیرون ساختمان مرتبط نمود.
اشتباه 2 : سرد کردن بیش از حد آب در برج خنک کن
بعضی می پندارند که خنک کردن هر چه بیشتر آب در برج خنک کن موجب بالا رفتن بازدهی کندانسور می‌شود. البته این اندیشه ممکن است تا یک نقطه ای درست باشد، اما چنانچه از آن حد تجاوز کند موجب اتلاف روغن، تراکم مبرد در کندانسور و کاهش مبرد در اواپراتور می‌شود.
چنانچه مهندس نگهدارنده چیلر، کاهش فشار و مکشی را مشاهده کند، اولین چیزی که به فکرش می رسد این است که مقدار مبرد کم شده است. در حالی که ممکن است اشکال از سرد شدن بیش از حد آب در برج خنک کن باشد.
اشتباه 3 : به جریان درآوردن آب خیلی گرم در چیلر
اگر آبی که باید توسط چیلر خنک شود، خیلی گرم باشد، می تواند سبب بروز شوک حرارتی گردد. این اشکال وقتی پیش می آید که شخص اپراتور، باز در اثر ندانم کاری و پیچاندن یک شیر، آب گرم را از دیگ شوفاژ راهی چیلر کند. شوک حرارتی برای لوله های چیلر زیانبخش است و می تواند سبب تغییر شکل آنها و مسدود شدن مسیر جریان شود. اشتباه 4 : به جریان درآوردن آب در چیلر به میزانی بیش از آنچه در طرح پیش بینی شده(gpm)
این هم در ابتدا فکر خوبی به نظر می رسد. اما بر خلاف ظاهر، نهایتاً می تواند موجب افزایش هزینه ها شود. جریان دادن بیش از حد آب در چیلر، به نظر بازده اواپراتور را بیشتر جلوه می دهد، اما وقتی مصرف کل انرژی سیستم محاسبه شود، بویژه با منظور کردن انرژی مصرفی پمپ، ملاحظه خواهد شد که بازده انرژی در سیستم کاهش یافته و نتیجتاً هزینه بیشتر می‌شود. همچنین این امر می تواند سبب فرسایش و خرابی زود هنگام لوله ها شده مخارج مخارج هنگفتی را تحمیل کند.
اشتباه 5 : کارکرد دستگاه در شرایطی غیر از آنچه در طرح پیش بینی شده
دستگاه چیلر برای کارکرد مطلوب باید در شرایطی کار کند که برای آن طراحی شده است و هر انحراف قابل توجهی از شرایط طرح می تواند بر کارایی دستگاه تاثیر منفی بگذارد.
اشتباه 6 : دست کم گرفتن موضوع بیرون دهی گاز (Purge)
در چیلرهای فشار ضعیف، با روش قدیمی بیرون دهی گاز به ازاء هر پاوند هوا، 3 تا 7 پاوند مبرد تخلیه می‌شود. با مقرراتی که سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا (EPA) وضع کرده است، این روش دیگر به اندازه کافی بازدهی ندارد. چیلرهای جدید دارای گازگیرهایی (Purger) با بازدهی بالا هستند که البته چیلرهای قدیمی را نیز می توان به این گازگیرها مجهز کرد. اما از هر نوع گازگیری که استفاده شود، چیلر باید تا حد امکان هوابندی شده و بدون درز باشد. افزایش دفعات بیرون دهی گاز بیش از حد موجب اتلاف مبرد و ورود آلودگیها و رطوبت به داخل چیلر می‌شود. وجود رطوبت در چیلر نیز طول عمر آن را کم می کند.
اشتباه 7 : اضافه کردن بیش از حد روغن
اپراتورها آموخته اند که وقتی سطح روغن از خط میانی سایت گلاس پایین تر رفت، باید روغن به دستگاه اضافه شود. قانون انگشت (Rule of Thumb) فقط وقتی چیلر تحت بار کامل کار می کند، قابل استفاده است. اگر چیلر سانتریفوژ تحت باری کمتر از بار کامل کار کند،پایین تر بودن سطح روغن نیز جایز است. حال چنانچه شخص اپراتور روغن بیش از حد لازم به سیستم اضافه کند، بار وارده به کمپرسور را افزایش می دهد که این می تواندموجب صدمه دیدن پره های کمپرسور شود.
اشتباه 8 : قصور در تمیز کردن به موقع فیلترها صافیها
گاهی مسئولین نگهداری سیستم در تمیز کردن به موقع فیلترها و صافیها کوتاهی می کنند، در حالی که تمیز نگهداشتن این دو وسیله و پاک کردن آنها از کثافات در حفظ کار آرایی چیلر بسیار موثر است.
اشتباه 9 : عدم نگهداری صحیح برج خنک کن
از نگهداری صحیح برج خنک کن نباید غافل شد. تمیز کردن سالانه تشتک آب برج، اطمینان از سالم بودن بادزنها و درستی کارکرد آنها و غیره باید بطور مرتب انجام گیرد. نگهداری ناصحیح برج خنک کن می تواند موجب کاهش بازده سیستم، و از آن مهم تر، رسوب گیری شدید لوله های کندانسوز شود.
تمیز کردن لوله های کندانسوز را می توان با یک برس و آب یا مواد شیمیایی (اسید) انجام داد. اگر برای رسوب زدایی لوله ها از مواد شیمیایی استفاده شود و نتوان رسوبات کنده شده را با برس پاک کرد، باید داخل لوله ها را با آب پر فشار شستشو داد. البته اگر شستشو به خوبی انجام نگیرد، اسید باقیمانده در لوله ها می تواند آنها را سوراخ کند. پیشنهاد می‌شود در مورد چگونگی رسوب زدایی از لوله ها، توصیه های کارخانه سازنده چیلر حتماً مراعات شوند.
اشتباه 10 : قصور در ثبت مشخصات عملکرد چیلر
مشخصات عملکرد سیستم باید در طول زمان کارکرد چیلر خوانده و ثبت شوند. شخص راهبر سیستم ممکن است هر دو ساعت یک بار، در هر شیفت کاری یا روز به روز آنها را بخواند. برگه مشخصات ثبت شده باید شامل موارد زیر باشد: – ولتاژ- آمپراژدمای روغن
– سطح روغن
– فشار روغن
– فشار اواپراتور
– فشار کندانسور
– فشار استوانه هوا گیری
– دمای آب ورودی به کندانسور
– دمای آب خروجی از کندانسور
– دمای مایع مبرد در کندانسور
– اختلاف فشار آب سرد شده در چیلر
– دمای آب سرد شده در چیلر
– دمای مایع مبرد در اواپراتور
مشخصات نا صحیح، مهندس راهبر سیستم را در مورد چگونگی کارکرد چیلر به اشتباه می اندازد. پس به هنگام قرائت و ثبت این مشخصات باید کاملاً دقت کرد…