چیلر و مینی چیلر

معرفی چیلر و مینی چیلر

معرفی و عملکرد

چیلر و مینی‌چیلر از تجهیزات اصلی تولید آب سرد در سامانه‌های تهویه مطبوع و برخی فرایندهای صنعتی هستند. این دستگاه‌ها با استفاده از سیکل تبرید، گرما را از آب یا محلول واسط گرفته و سیال سردشده را برای تأمین بار سرمایشی به فن‌کویل، هواساز یا تجهیزات فرایندی ارسال می‌کنند. ASHRAE Handbook

اجزای اصلی یک چیلر تراکمی معمولاً شامل کمپرسور، اواپراتور، کندانسور، شیر یا تجهیز انبساط و سیستم کنترل است. نوع کمپرسور، ساختار مبدل‌ها، مبرد، تعداد مدارهای تبرید و روش کنترل ظرفیت به طراحی و مدل دستگاه وابسته است و برای تعیین دقیق آن‌ها باید دیتاشیت همان مدل بررسی شود. ASHRAE Handbook

اصطلاح «مینی‌چیلر» معمولاً برای چیلرهای یکپارچه و کوچک‌تر مورد استفاده در پروژه‌های مستقل یا با ظرفیت سرمایشی محدودتر به کار می‌رود، اما مرز ظرفیت ثابتی برای این نام در تمام سازندگان وجود ندارد. بنابراین ظرفیت نامی، شرایط طراحی و تجهیزات داخلی هر مینی‌چیلر باید مستقیماً از کاتالوگ سازنده استخراج شود.

چیلر هواخنک و آب‌خنک

در چیلر هواخنک، حرارت کندانسور مستقیماً به هوای محیط منتقل می‌شود. کندانسور و فن‌های آن معمولاً بخشی از دستگاه هستند و این ساختار می‌تواند اجرای سیستم را نسبت به سامانه‌هایی که به برج خنک‌کننده و مدار آب کندانسور نیاز دارند ساده‌تر کند. Trane

در چیلر آب‌خنک، گرمای جذب‌شده به یک مدار آب کندانسور منتقل می‌شود و دفع نهایی حرارت معمولاً توسط تجهیز دیگری مانند برج خنک‌کننده انجام می‌گیرد. این سیستم می‌تواند در پروژه‌های بزرگ مزایای راندمانی داشته باشد، اما به پمپ، لوله‌کشی، کنترل و تجهیزات جانبی بیشتری نیاز دارد. Daikin Applied

انتخاب میان هواخنک و آب‌خنک نباید فقط بر اساس ظرفیت اسمی دستگاه انجام شود. شرایط آب‌وهوایی محل پروژه، ساعات کارکرد، محدودیت فضا، مصرف انرژی کل سامانه، دسترسی به آب، هزینه نگهداری و زیرساخت موتورخانه نیز باید بررسی شوند.

کاربردها

چیلرها برای تولید آب سرد در انواع ساختمان‌ها و سامانه‌های صنعتی استفاده می‌شوند. ASHRAE کاربرد اصلی این تجهیزات را سرمایش آب برای تهویه مطبوع می‌داند، اما استفاده از آن‌ها برای خنک‌کاری سیالات فرایندی و سامانه‌های برودتی نیز متداول است. ASHRAE Handbook

کاربردهای رایج شامل موارد زیر است

• ساختمان‌های مسکونی و مجتمع‌های چندواحدی
• ساختمان‌های اداری و تجاری
• هتل‌ها و مراکز اقامتی
• مراکز درمانی و ساختمان‌های عمومی
• فن‌کویل‌ها و هواسازهای دارای کویل آب سرد
• واحدهای صنعتی و خطوط تولید دارای نیاز خنک‌کاری
• تجهیزات و فرایندهایی که به جریان کنترل‌شده آب سرد نیاز دارند

مینی‌چیلرها به دلیل ساختار نسبتاً یکپارچه، در پروژه‌هایی که استقلال سیستم سرمایش یک ساختمان، واحد یا بخش مشخص موردنظر است کاربرد زیادی دارند. با این حال وجود پمپ، منبع انبساط، مخزن، تجهیزات هیدرونیک یا کنترل‌های خاص در داخل دستگاه کاملاً مدل‌محور است و باید از دیتاشیت سازنده تأیید شود؛ برای مثال برخی محصولات کارخانه‌ای با ماژول هیدرونیک داخلی عرضه می‌شوند. Carrier Global Brand Portal

معیارهای انتخاب

ظرفیت و بار سرمایشی

اولین مرحله، محاسبه صحیح بار سرمایشی پروژه است. انتخاب چیلر صرفاً بر اساس متراژ ساختمان می‌تواند به بیش‌سایزی یا کم‌سایزی دستگاه، عملکرد نامناسب در بار جزئی و افزایش هزینه اولیه یا مصرف انرژی منجر شود.

ASHRAE در طراحی نیروگاه‌ها و سامانه‌های آب سرد، علاوه بر بار پیک بر بررسی پروفایل بار سالانه نیز تأکید دارد. نحوه تغییر بار در طول شبانه‌روز و فصل می‌تواند روی انتخاب ظرفیت، تعداد دستگاه‌ها و استراتژی کنترل تأثیرگذار باشد. ASHRAE

دمای آب و دبی

دمای آب سرد رفت و برگشت و دبی طراحی از پارامترهای اصلی انتخاب هستند. این مقادیر مستقیماً بر ظرفیت اواپراتور، اندازه لوله‌ها، هد پمپ و عملکرد تجهیزات انتهایی تأثیر می‌گذارند.

حداقل دبی مجاز اواپراتور نیز باید رعایت شود، زیرا محدودیت جریان برای هر چیلر می‌تواند متفاوت باشد. ASHRAE توصیه می‌کند محدوده‌های مجاز جریان، دما و نرخ تغییر شرایط از اطلاعات سازنده بررسی شوند. ASHRAE Handbook

شرایط محیطی

در چیلرهای هواخنک، دمای هوای محیط یکی از مهم‌ترین شرایط عملکردی است. ظرفیت سرمایش و توان مصرفی دستگاه ممکن است با تغییر دمای محیط تغییر کند، بنابراین مقایسه چند مدل باید در شرایط کاری یکسان انجام شود، نه صرفاً بر اساس ظرفیت درج‌شده در عنوان محصول.

دامنه مجاز دمای محیط نیز به طراحی دستگاه وابسته است. بعضی مدل‌ها امکانات خاصی برای کارکرد در دمای پایین یا بالا دارند، اما وجود این قابلیت را نمی‌توان به همه چیلرها تعمیم داد و باید دیتاشیت مدل انتخابی بررسی شود. Carrier

کمپرسور و کنترل ظرفیت

چیلرهای تراکمی ممکن است بسته به ظرفیت و طراحی از کمپرسورهای اسکرال، اسکرو، سانتریفیوژ یا فناوری‌های دیگر استفاده کنند. انتخاب فناوری مناسب به ظرفیت، ساعات کارکرد، رفتار بار جزئی، سطح صدا، هزینه نگهداری و الزامات پروژه وابسته است. ASHRAE Handbook

هنگام مقایسه دستگاه‌ها بهتر است موارد زیر بررسی شوند

• ظرفیت سرمایشی در شرایط واقعی پروژه
• توان مصرفی و راندمان در بار کامل و بار جزئی
• نوع و تعداد کمپرسورها
• نوع مبرد
• نحوه کنترل ظرفیت
• محدوده مجاز دبی آب
• افت فشار اواپراتور
• سطح صدای اعلام‌شده
• قابلیت اتصال به سیستم مدیریت ساختمان
• تجهیزات هیدرونیک و حفاظتی همراه دستگاه

تمام این مشخصات می‌توانند میان برندها و حتی مدل‌های یک برند متفاوت باشند.

مزایا و محدودیت‌ها

یکی از مزیت‌های اصلی سیستم چیلر، امکان توزیع سرمایش توسط آب سرد است. این ساختار امکان اتصال یک منبع سرمایشی به چندین فن‌کویل، هواساز یا مصرف‌کننده فرایندی را فراهم می‌کند و قابلیت کنترل ناحیه‌ای مناسبی ایجاد می‌کند.

چیلرهای هواخنک معمولاً به مدار برج خنک‌کننده نیاز ندارند و ساختار یکپارچه‌تری دارند. در مقابل، چیلرهای آب‌خنک می‌توانند در برخی پروژه‌ها از نظر بهره‌وری انرژی مزیت داشته باشند، اما طراحی و نگهداری مدار کندانسور و برج خنک‌کننده نیز بخشی از سیستم خواهد بود. Trane

محدودیت‌ها و ملاحظات مهم عبارت‌اند از

• حساسیت عملکرد چیلر هواخنک به شرایط هوای محیط
• نیاز به فضای آزاد کافی برای ورود و خروج هوا در مدل‌های هواخنک
• نیاز به طراحی صحیح پمپ و شبکه لوله‌کشی
• ضرورت کنترل کیفیت آب و حفاظت از مبدل‌ها
• نیاز به برج خنک‌کننده و مدار مستقل در بسیاری از سیستم‌های آب‌خنک
• اهمیت سرویس دوره‌ای کمپرسور، مبدل‌ها، فن‌ها، پمپ‌ها و تجهیزات کنترلی

نکات نصب و اجرا

محل نصب چیلر هواخنک باید امکان جریان آزاد هوا از کویل کندانسور و تخلیه مناسب هوای گرم را فراهم کند. فاصله دستگاه از دیوار، تجهیزات مجاور و سایر چیلرها باید طبق دستورالعمل نصب همان سازنده تعیین شود و استفاده از یک فاصله ثابت برای همه مدل‌ها صحیح نیست.

شبکه آب سرد نیز باید بر اساس دبی واقعی، افت فشار تجهیزات و هد موردنیاز طراحی شود. ASHRAE بر اهمیت طراحی مناسب سامانه توزیع، انتخاب پمپ، کنترل جریان و رعایت حداقل جریان مجاز چیلر تأکید دارد. ASHRAE Handbook

در اجرای سیستم باید موارد زیر در نظر گرفته شوند

• عایق‌کاری صحیح خطوط آب سرد
• هواگیری مناسب شبکه
• پیش‌بینی منبع انبساط متناسب با سیستم
• استفاده از تجهیزات فیلتراسیون و صافی موردنیاز
• رعایت دبی مجاز اواپراتور
• نصب لرزه‌گیر و اتصالات مناسب در صورت نیاز
• پیش‌بینی مسیر مناسب سرویس و تعمیرات
• تنظیم و بالانس سیستم پس از راه‌اندازی

اشتباهات رایج

یکی از رایج‌ترین خطاها انتخاب چیلر فقط بر اساس «تن تبرید نامی» یا ظرفیت درج‌شده در کاتالوگ است. ظرفیت واقعی دستگاه باید در دمای هوای محل نصب، دمای آب طراحی و سایر شرایط کاری موردنظر بررسی شود.

خطای دیگر بزرگ‌تر انتخاب کردن چیلر با تصور ایجاد حاشیه اطمینان بیشتر است. انتخاب تجهیزات باید بر پایه محاسبات بار و تحلیل عملکرد سیستم انجام شود، زیرا الگوی بار جزئی و نحوه کنترل دستگاه نیز در راندمان کل سامانه مؤثر هستند. ASHRAE

همچنین نباید تصور کرد همه مینی‌چیلرها دارای پمپ، مخزن انبساط، منبع ذخیره یا تجهیزات کنترلی یکسان هستند. پکیج هیدرونیک، نوع مبدل، نوع مبرد، تعداد مدار تبرید، سیستم کنترل و حتی شرایط مجاز نصب به برند و مدل وابسته‌اند و پیش از سفارش باید دیتاشیت فنی همان دستگاه بررسی شود. Carrier Global Brand Portal

منابع

• ASHRAE Handbook – Liquid-Chilling Systems

مشاهده منبع ASHRAE

• ASHRAE – Fundamentals of Design and Control of Central Chilled-Water Plants

مشاهده مرجع طراحی سیستم آب سرد

• ASHRAE Handbook – Chilled-Water System Design Guidelines

مشاهده راهنمای طراحی آب سرد ASHRAE

• Trane – Chilled-Water Systems, Air Conditioning Clinic

مشاهده راهنمای فنی Trane

• Carrier – EREBA ACCESS Air-Cooled Liquid Chillers Technical Data

مشاهده دیتاشیت Carrier

• Daikin Applied – Chiller Product Catalogs

مشاهده کاتالوگ‌های چیلر Daikin Applied

موارد بررسی هنگام استعلام

• نوع دستگاه موردنیاز: چیلر یا مینی‌چیلر، هواخنک یا آب‌خنک ASHRAE Handbook
• ظرفیت سرمایشی موردنیاز بر اساس محاسبات بار پروژه ASHRAE Handbook
• دمای آب سرد ورودی و خروجی موردنیاز ASHRAE
• دبی آب سرد طراحی و افت فشار مجاز مدار ASHRAE Handbook
• دمای هوای محیط محل نصب؛ و برای مدل آب‌خنک، شرایط آب کندانسور Trane
• کاربری پروژه و الگوی بار؛ شامل مسکونی، تجاری یا فرایندی و شرایط بار جزئی ASHRAE Handbook
• برق ورودی پروژه شامل ولتاژ، تعداد فاز و فرکانس؛ تطابق دقیق باید با دیتاشیت مدل بررسی شود ASHRAE Handbook
• نوع کمپرسور، تعداد مدار تبرید و سطح کنترل ظرفیت موردنظر؛ مشخصات دقیق وابسته به مدل است ASHRAE Handbook
• نیاز یا عدم نیاز به پکیج هیدرونیک شامل پمپ و تجهیزات جانبی؛ وجود این تجهیزات باید در دیتاشیت همان مدل تأیید شود Carrier
• محدودیت‌های محل نصب شامل فضای در دسترس، مسیر جریان هوا، ابعاد و وزن مجاز دستگاه Carrier
• الزامات سطح صدا، سیستم کنترل و امکان اتصال به مدیریت ساختمان؛ قابلیت‌ها وابسته به برند و مدل هستند Carrier

لینک های داخلی پیشنهادی

• هواساز و ایرواشر
• فن کویل
• داکت اسپلیت
• کانال فلکسیبل کمبی