چیلر چیست و چگونه کار میکند؟

چیلر چیست؟ انواع چیلر، (کاربرد و طرز کار)

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 چیلر در صنایع برای خنک کردن دستگاه های صنعتی کاربرد دارد.

همانطور که در بخش قبل گفتیم، از چیلر در صنایع مختلف استفاده می شود. به عنوان مثال، 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. 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.

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 و نوع کندانسور

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:

چیلر تراکمی 

چیلر تراکمی با استفاده از سیکل تبرید تراکمی، گرما را از یک محیط گرفته و به محیطی دیگر منتقل می‌ کند و دارای چهار جز مهم است است (کمپرسور، کندانسور، شیر انبساط، و اواپراتور).

کمپرسور مبرد را فشرده کرده و به سمت کندانسور انتقال می دهد، در این بخش مبرد گرمای خود را از دست می‌ دهد و به مایع تبدیل می‌ شود سپس مبرد مایع وارد شیر انبساط می شود و فشار آن کاهش می‌ یابد. در اواپراتور، مبرد گرما را از آب یا سیال دیگر جذب و تبخیر می‌ شود، این چرخه به‌ طور مداوم تکرار می‌ شود تا باعث خنک سازی محیط شود.

چیلر جذبی

چیلرهای جذبی بر اساس سیکل تبرید جذبی کار می‌کنند و برای تولید سرما نیازی به کمپرسور ندارند. در این نوع چیلر از یک ماده جاذب مانند (لیتیوم بروماید) برای جذب بخار مبرد استفاده می‌ شود، چیلرهای جذبی معمولاً در شرایطی که برق نیست کار سرمایش را انجام دهند.

دسته بندی چیلرهای تراکمی بر اساس نوع کندانسور

چیلر های تراکمی برا اساس نو ع کندانسور به دو گروه تقسیم بندی می شوند که در ادامه به معرفی و طرز کار هر کدام از آنها می پردازیم همچنین کاربرد این نوع چیلرها را در صنایع مختلف بیان می کنیم.

1. چیلر تراکمی آب خنک

در این نوع چیلر تراکمی با  نوع کندانسور آبی، 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 دوباره 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.

"انواع دستگاه چیلر وجود دارد که در ظرفیت و کاربردهای مختلف هستند، اگر قصد خرید چیلر را دارید پیشنهاد میکنم تا به صفحه دسته بندی چیلرها مراجعه کنید."

از جمله مزایای این نوع کندانسور آب خنک 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 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.

دستگاه 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.
• برج خنک کننده
• کنترل کننده

در ادامه این مقاله تخصصی معرفی چیلر در یونیکسل درباره هر کدام از اجزا و قطعات آن صحبت خواهیم کرد تا راهنمای شما در انتخاب و خرید چیلر باشد.

1. کمپرسور چیلر

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، از مزایای این نوع کمپرسور میتوان به ساختار ساده، هزینه اولیه کم و قابلیت تنظیم ظرفیت اشاره کرد اما لرزش، صدا و راندمان پایین‌ تر نسبت به سایر انواع چیلر، از جمله معایب آن به شمار می‌ رود همچنین کمپرسورهای پیستونی عمدتاً در چیلرهای کوچک و متوسط مورد استفاده قرار می‌ گیرند.

• کمپرسور روتاری: 

در کمپرسور روتاری یک روتور دوار با پره‌ های داخلی، مبرد را فشرده می‌ کند، این نوع کمپرسور نسبت به پیستونی، لرزش و صدای کمتر و راندمان بالاتری دارد 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 همچنین کمپرسورهای اسکرو در چیلرهای صنعتی بزرگ و ساختمان‌ های مرتفع مورد استفاده قرار می‌ گیرند. این نوع کمپرسور، راندمان بسیار بالای ظرفیت‌ های بزرگ و قابلیت تنظیم ظرفیت در بارهای مختلف را دارد اما هزینه اولیه بالا و پیچیدگی ساختار، از جمله معایب آن هستند.

• 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، در ظرفیت‌ های بسیار بالا، قابلیت تنظیم ظرفیت گسترده و راندمان بالا در بارهای جزئی دارد اما از معایب آن، هزینه اولیه بسیار بالا و پیچیدگی ساختار است. 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 تبریدی است به ویژه چیلر ساختمانی است.

3. شیر انبساط در سیستم چیلر

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.

4. نقش اواپراتور در چیلر

اواپراتور 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.

5. مخزن جمع‌ آوری مایع

نقش این مخزن در سیستم چیلر به این صورت است که مایع مبرد خارج شده از اواپراتور را جمع آوری می کند 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.

6. پمپ آب چیلد

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.

7. برج خنک کننده

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.

8. 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؟ (عملکرد چیلر برای تولید سرما)

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 بزرگ‌ 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.

اگر بخواهم به طور خلاصه برایتان بگویم:

 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:

• 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.
• قابلیت استفاده در ظرفیت‌های بالا: برای ساختمان‌ های بزرگ و صنعتی با ظرفیت‌ های سرمایشی بالا بسیار مناسب هستند.
• کنترل رطوبت: علاوه بر سرمایش، چیلرها می‌ توانند به کنترل رطوبت محیط نیز کمک کنند.
• 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 دارند که این امر امکان استفاده از آن‌ ها در سیستم‌ های گرمایشی را فراهم می‌ کند.
• 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.

معرفی چیلر و انواع آن در یونیکسل

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.