چیلر چیست؟ چه کاربردی دارد؟

دستگاه چیلر چیست؟ انواع چیلر، طرز کار و مزایا و معایب

چیلر (chiller) دستگاهی است که برای تولید آب سرد طراحی شده است، این سیستم سرمایشی با استفاده از یک سیکل تبرید تراکمی یا سیکل تبرید جذبی گرما را از سیالی مانند آب جذب کرده و آن را خنک می‌ کند، این آب سرد تولید شده سپس به سیستم‌ های تهویه مطبوع مانند فن کویل‌ ها و هواسازها منتقل می‌ شود تا محیط را خنک کند همچنین باعث خنک شدن دستگاه های صنعتی میشود.

چیلر به عنوان قلب تپنده سیستم‌ های سرمایشی، نقش بسیار مهمی در صنایع مختلف ایفا می‌ کند، به طور کلی هرجا که نیاز به ایجاد و حفظ دمای پایین باشد، چیلر می‌ تواند به عنوان یک ابزار موثر مورد استفاده قرار گیرد، در ساختمان‌های مسکونی و تجاری چیلر ساختمانی وظیفه تامین سرمایش محیط‌ های مختلف از جمله اتاق‌ ها، سالن‌ ها و فضاهای عمومی را بر عهده دارد.

در صنعت، چیلر دستگاه تزریق پلاستیک برای خنک کردن قالب‌ ها و قطعات پلاستیکی پس از تزریق به کار می‌ رود تا کیفیت محصول نهایی افزایش یابد، اگرچه اصطلاح چیلر خانگی به ندرت استفاده می‌ شود، اما بعضی از سیستم‌ های تهویه مطبوع خانگی از فناوری مشابه چیلرها بهره می‌ برند تا محیط خانه را در فصل گرما خنک نگه دارند، به طور کلی مورد استفاده و کاربری چیلر در صنایع مختلف عبارتند از:

• چیلر کاربردهای بسیار متنوعی دارد، به عنوان مثال در صنعت دارو سازی، چیلر برای کنترل دمای فرآیندهای تولید دارو استفاده می‌ شود.
• در صنایع غذایی، چیلر برای خنک کردن مواد غذایی و حفظ کیفیت آن‌ ها کاربرد دارد.
• در صنعت الکترونیک چیلر برای خنک کردن تجهیزات الکترونیکی حساس مانند سرورها و سوئیچ‌ ها استفاده می‌ شود.

 خرید دستگاه تزریق پلاستیک دست دوم 

دستگاه چیلر کاربردهای بسیار گسترده‌ ای دارد و در حفظ دمای مطلوب محیط‌ های مختلف و افزایش بهره‌ وری سیستم‌ ها نقش مهمی ایفا می‌ کنند؛ در جدول زیر کاربرد چیلر و عملکرد آن در صنایع مختلف بیان شده است.

دسته بندی انواع چیلر بر اساس کاربرد

انواع چیلر بر اساس نوع کمپرسور و نوع کندانسور به کار رفته درون چیلر و اساس کاربرد آنها به دو دسته طبقه بندی می شود که عبارتند از:

1. چیلرهای تراکمی: یک سیکل تبرید تراکمی است که گرما را از سیالاتی مانند آب جذب میکند و سپس آن را خنک میکند.

2. چیلرهای جذبی: این نوع چیلر، یک سیکل تبرید جذبی است که با بهره گیری از فرایند جذب و تبخیر و با استفاده از بخار یا آب داغ تولید سرمایش می کند، چیلرهای جذبی بر اساس سیکل تبرید جذبی کار می‌کنند و نیازی به کمپرسور ندارند.

در این نوع چیلر از یک ماده جاذب مانند لیتیوم بروماید برای جذب بخار مبرد استفاده می‌شود، چیلرهای جذبی معمولاً در مواردی که نیاز به سرمایش در شرایط بدون برق وجود دارد، مورد استفاده قرار می‌ گیرند.

دسته بندی چیلرهای تراکمی بر اساس نوع کندانسور

چیلر تراکمی هوا خنک: در این نوع چیلر گرمای مبرد از طریق تبادل حرارت با هوا خنک می­شود.

چیلر تراکمی آب خنک: در این نوع چیلر گرمای مبرد از طریق تبادل حرارت با آب خنک می­شود.

1. چیلر تراکمی آب خنک

 در این نوع کندانسور، گرمای مبرد به جریان آبی که از برج خنک‌ کننده می‌ آید منتقل می‌ شود؛ آب گرم شده در برج خنک‌ کننده، با تبخیر بخشی از آب خود خنک شده و مجدداً به کندانسور باز می‌ گردد. کندانسورهای آبی به دلیل راندمان بالا و قابلیت تطبیق با شرایط مختلف آب و هوایی به طور گسترده در سیستم‌ های تهویه مطبوع بزرگ مورد استفاده قرار می‌ گیرند.

از جمله مزایای این نوع کندانسور می‌ توان به راندمان بالا، ظرفیت خنک‌ سازی قابل توجه قابلیت کنترل دقیق دمای خروجی آب و مناسب بودن برای ساختمان‌ های بزرگ و صنعتی اشاره کرد، با این حال نیاز به فضای بیشتر برای نصب برج خنک‌ کننده، هزینه اولیه و نگهداری بالاتر و حساسیت به کیفیت آب از جمله معایب کندانسورهای آبی محسوب می‌ شوند. 

2. چیلر تراکمی هوا خنک

در کندانسورهای هوا خنک، گرمای مبرد به طور مستقیم به هوای محیط منتقل می‌ شود. هوای گرم شده توسط فن از کندانسور خارج می‌ شود. سادگی و عدم نیاز به برج خنک‌ کننده از جمله دلایل محبوبیت کندانسورهای هوایی در ساختمان‌ های کوچک و متوسط است.

مزایای دیگر این نوع کندانسور هوا خنک شامل هزینه اولیه کمتر، نصب آسان‌ تر و مناسب بودن برای فضاهای محدود می‌ باشد. با این حال راندمان پایین‌ تر نسبت به کندانسور آبی، حساسیت به دمای محیط و کاهش راندمان در هوای گرم و مرطوب از جمله محدودیت‌ های کندانسورهای هوایی محسوب می‌ شوند.

چیلرهای هوا خنک به دلیل عدم نیاز به برج خنک‌ کن، انعطاف‌ پذیری بیشتری در محل نصب دارند و می‌ توان آن‌ ها را بر روی بام یا در فضای باز نصب کرد، این تنوع زیادی که در چیلرها مشاهده می­شود، باعث می­شود که کاربری زیادی داشته باشند.

بررسی کاربرد و مزایا، ویژگی و مکانیزم و طرز کار چیلر تراکمی و چیلر جذبی در جدول زیر به طور خلاصه بیان شده است:

کاربر عزیز برای نمایش کامل محتوای جدول در حالت موبایل، باید صفحه را به چپ یا راست حرکت دهید.

چیلر از چه اجزا و قطعات تشکیل شده است؟

چیلر اجزای مختلفی دارد که هر کدام وظیفه خاص خود را در فرایند سرد کردن دارند، این اجزا عبارتند از:

کمپرسور: وظیفه افزایش فشار و دمای مبرد را بر عهده دارد.

کندانسور: مبرد گرم و پر فشار را خنک کرده و به مایع تبدیل می‌ کند.

اواپراتور: مبرد مایع را تبخیر کرده و گرمای محیط را جذب می‌ کند.

شیر انبساط: میزان جریان مبرد را کنترل می‌ کند.

پمپ: مبرد مایع را در سیستم گردش می‌ دهد.

1. کمپرسور

کمپرسور، وظیفه افزایش فشار و دمای بخار مبرد را بر عهده دارد. با افزایش فشار دمای جوش مبرد افزایش یافته و در نتیجه مبرد به راحتی می‌تواند گرمای خود را در کندانسور دفع کند.

نوع کمپرسور به کار رفته در چیلر (پیستونی، روتاری، اسکرو یا سانتریفیوژ) بر اساس ظرفیت چیلر، شرایط کاری و راندمان مورد نظر انتخاب می‌ شود، انواع کمپرسور مورد استفاده در چیلر عبارتند از:

• کمپرسور پیستونی: این نوع کمپرسور با حرکت رفت و برگشتی پیستون مبرد را مکش کرده و فشرده می‌ کند، ساختار ساده هزینه اولیه پایین و قابلیت تنظیم ظرفیت از مزایای این نوع کمپرسور هستند اما لرزش، صدا و راندمان پایین‌ تر نسبت به سایر انواع، از جمله معایب آن به شمار می‌ روند. کمپرسورهای پیستونی عمدتاً در چیلرهای کوچک و متوسط مورد استفاده قرار می‌ گیرند.
• کمپرسور روتاری: در کمپرسور روتاری یک روتور دوار با پره‌ هایی داخلی مبرد را فشرده می‌ کند. این نوع کمپرسور نسبت به پیستونی، لرزش و صدای کمتری دارد و راندمان بالاتری نیز ارائه می‌ دهد. با این حال محدودیت در ظرفیت‌ های بالا و حساسیت به آلودگی مبرد از جمله نقاط ضعف آن محسوب می‌ شوند. کمپرسورهای روتاری در چیلرهای با ظرفیت متوسط کاربرد گسترده‌ای دارند.
• کمپرسور اسکرو: در این مدل، دو روتور مارپیچی، مبرد را به صورت پیوسته فشرده می‌ کنند. این نوع کمپرسور، راندمان بسیار بالا، ظرفیت‌ های بزرگ و قابلیت تنظیم ظرفیت در بارهای مختلف را دارا است اما هزینه اولیه بالا و پیچیدگی ساختار، از جمله معایب آن هستند. کمپرسورهای اسکرو در چیلرهای صنعتی بزرگ و ساختمان‌ های مرتفع مورد استفاده قرار می‌ گیرند.
• کمپرسور سانتریفیوژ: در کمپرسور سانتریفیوژ یک پروانه دوار با سرعت بالا، مبرد را به سمت بیرون پرتاب می‌ کند و در نتیجه فشار آن افزایش می‌ یابد. این نوع کمپرسور، ظرفیت‌ های بسیار بالا، قابلیت تنظیم ظرفیت گسترده و راندمان بالا در بارهای جزئی را ارائه می‌ دهد اما هزینه اولیه بسیار بالا و پیچیدگی ساختار، از جمله معایب آن هستند. کمپرسورهای سانتریفیوژ در چیلرهای بسیار بزرگ و صنایع حساس مانند صنایع دارویی و غذایی کاربرد دارند.

2. کندانسور چیلر

کندانسور یک مبدل حرارتی است که در آن بخار مبرد با فشار بالا، گرمای نهان تبخیر خود را به سیال خنک‌ کننده (آب یا هوا) منتقل می‌ کند و به مایع تبدیل می‌ شود. انتخاب نوع کندانسور (آب‌ خنک یا هوا خنک) به عوامل مختلفی از جمله دسترسی به آب شرایط محیطی و محدودیت‌ های فضایی بستگی دارد همانطور که مشخص است کندانسور یکی از اجزای حیاتی در سیستم‌ های تبرید است به ویژه چیلرهای ساختمانی است. در این بخش باهم انواع کندانسورها را در چیلرهای ساختمانی بررسی می‌ کنیم.

1. شیر انبساط

شیر انبساط وظیفه کاهش فشار مبرد را بر عهده دارد با کاهش فشار، دمای جوش مبرد کاهش یافته و مبرد به راحتی در اواپراتور تبخیر می‌ شود. نوع شیر انبساط (ترموستاتیک، الکترونیکی یا موئینه) بر اساس دقت کنترل دمای مورد نیاز انتخاب می‌ شود.

 2. اواپراتور

اواپراتور نیز یک مبدل حرارتی است که در آن مایع مبرد با فشار پایین گرمای نهان تبخیر را از آب چیلد جذب کرده و تبخیر می‌ شود در نتیجه دمای آب چیلد کاهش یافته و آب سرد تولید می‌ شود. آب سرد تولید شده در اواپراتور به فن‌ کویل‌ ها یا هواسازها ارسال می‌ شود تا محیط را خنک کند.

3. مخزن جمع‌آوری مایع

مایع مبردی را که از اواپراتور خارج می‌ شود، جمع‌ آوری کرده و به سمت شیر انبساط هدایت می‌ کند. این مخزن مانع از ورود مایع مبرد به کمپرسور می‌ شود که می‌ تواند به آن آسیب برساند.

4. پمپ آب 

پمپ آب چیلد آب سرد تولید شده در اواپراتور را به سمت مصرف‌ کننده (فن‌ کویل‌ ها یا هواسازها) پمپاژ می‌ کند، ظرفیت پمپ آب چیلد باید متناسب با ظرفیت چیلر و طول لوله‌ های سیستم توزیع آب چیلد باشد.

5. برج خنک‌ کن

در چیلرهای آب‌ خنک از برج خنک‌ کن برای خنک کردن آب گرم خروجی از کندانسور استفاده می‌ شود. برج خنک‌ کن با استفاده از پدیده تبخیر دمای آب را کاهش می‌ دهد. نوع برج خنک‌ کن (گردشی، مکشی یا ترکیبی) به عوامل مختلفی از جمله ظرفیت چیلر شرایط محیطی و محدودیت‌ های فضایی بستگی دارد.

6. کنترل‌ کننده

کنترل‌ کننده وظیفه کنترل و تنظیم عملکرد کلی چیلر را بر عهده دارد، کنترل‌ کننده با استفاده از سنسورهای مختلف، پارامترهای عملیاتی چیلر مانند دمای آب چیلد، دمای آب کندانسور و فشار مبرد را اندازه‌ گیری کرده و بر اساس داده‌ های دریافتی، فرمان‌ های لازم را به اجزای مختلف چیلر ارسال می‌ کند.

چیلر چگونه کار می‌کند؟ بررسی عملکرد چیلر برای تولید سرما

به طور کلی چیلر (chiller) از طریق یک سیکل تبرید، گرمای محیط را جذب کرده و به بیرون منتقل می‌ کند، این فرآیند شبیه به یخچالی است که در مقیاس بزرگ‌تر عمل می‌ کند، نحوه کار چیلر به این صورت است که سیالی (مبرد) در داخل چیلر در حال گردش است؛ این سیال در ابتدا به صورت مایع با فشار بالا وارد یک شیر انبساط می‌ شود و به سرعت تبخیر شده و دمای آن به شدت کاهش می‌ یابد.

سپس این سیال سرد وارد یک مبدل حرارتی می‌ شود و گرمای آب را جذب می‌ کند، آبی که گرمای خود را از دست داده وارد سیستم تهویه مطبوع شده و محیط را خنک می‌ کند؛ در مرحله بعد سیال گرم وارد کمپرسور شده و فشار و دمای آن افزایش می‌ یابد.

در نهایت این سیال داغ وارد یک کندانسور می‌ شود و گرمای خود را به محیط اطراف یا یک سیال خنک‌ کننده دیگر از دست می‌ دهد و دوباره به حالت مایع تبدیل می‌ شود. به طور خلاصه، چیلر با استفاده از یک سیکل تبرید، گرمای محیط را جذب کرده و به بیرون منتقل می‌ کند، این عمل باعث کاهش دمای آب شده و این آب سرد برای خنک کردن فضاهای مختلف استفاده می‌ شود.

مهمترین مزایا و معایب چیلر کدام است؟

چیلرها در انواع و ظرفیت‌های مختلفی تولید می‌ شوند و هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند، مزایای چیلر را می­توانیم به شرح زیر بیان کنیم:

1. کنترل دقیق دما: امکان کنترل دقیق دمای آب خروجی را فراهم می‌ کنند که این امر به ایجاد یک محیط با دمای ثابت و مطلوب کمک می‌ کند.

2. قابلیت استفاده در ظرفیت‌های بالا: برای ساختمان‌ های بزرگ و صنعتی با ظرفیت‌ های سرمایشی بالا بسیار مناسب هستند.

3. کنترل رطوبت: علاوه بر سرمایش، چیلرها می‌ توانند به کنترل رطوبت محیط نیز کمک کنند.

4. توزیع یکنواخت هوا: با استفاده از چیلر، می‌ توان هوای خنک را به صورت یکنواخت در تمام محیط توزیع کرد، امکان استفاده در سیستم‌ های گرمایشی: برخی از چیلرها قابلیت تولید آب گرم را نیز دارند که این امر امکان استفاده از آن‌ ها در سیستم‌ های گرمایشی را فراهم می‌ کند.

5. طول عمر بالا: چیلرها معمولاً دارای طول عمر بالایی هستند و با نگهداری مناسب می‌ توانند سال‌ها کار کنند.

معایب سیستم چیلر نیز به شرح زیر است:

هزینه اولیه بالا: هزینه خرید و نصب چیلر نسبت به سایر سیستم‌ های سرمایشی معمولاً بالاتر است.

هزینه نگهداری: چیلرها به نگهداری و سرویس دوره‌ ای نیاز دارند که این امر می‌تواند هزینه‌ های اضافی را به دنبال داشته باشد.

پیچیدگی سیستم: سیستم­های چیلر نسبت به سایر سیستم‌ های سرمایشی پیچیده‌ تر هستند و نیاز به تخصص بیشتری برای نصب و تعمیر دارند.

مصرف انرژی: چیلرها به انرژی زیادی نیاز دارند و هزینه‌ های مصرف انرژی آن‌ ها می‌ تواند بالا باشد.

احتمال بروز مشکلات فنی: مانند هر دستگاه مکانیکی دیگری، چیلرها نیز ممکن است دچار مشکلات فنی شوند.

خلاصه محتوا

انتخاب نوع چیلر مناسب به عوامل مختلفی مانند ظرفیت سرمایشی مورد نیاز، شرایط محیطی، نوع سیال خنک‌ کننده و هزینه‌ های اولیه و عملیاتی بستگی دارد؛ به طور خلاصه چیلر دستگاهی است که برای ایجاد سرمایش در سیستم‌ های مختلف استفاده می‌شود و با توجه به نوع سیکل تبرید و کاربرد، انواع مختلفی دارد.

این دستگاه‌ ها به طور گسترده در سیستم‌ های تهویه مطبوع، صنعتی و تجاری برای ایجاد محیط‌ های خنک استفاده می‌ شوند؛ چیلرها بر اساس نوع سیکل تبرید به انواع مختلفی تقسیم می‌ شوند که هر کدام دارای مزایا و معایب خاص خود هستند از جمله انواع رایج چیلر می‌توان به چیلر تراکمی، جذبی، تبخیری و گریز از مرکز اشاره کرد.