انتخاب چیلر به عنوان سیستم سرمایشی مزیت ها و معایت خاص خود را دارد. ابزار زیر که توسط تیم پرسام شاپ برنامه نویسی شده است به شما این قابلیت را میدهد که بهترین گزینه را انتخاب کنید. همچنین برای آشنایی با انواع چیلر در ادامه به بررسی مزایا و معایت و همچنین انواع مختلف چیلر می پردازیم.
چیلرها قلب سیستم‌های تهویه مطبوع مرکزی هستند و وظیفه خنک کردن آب یا محلول گلیکول را بر عهده دارند که سپس از طریق فن‌کویل‌ها، هواسازها یا سایر مبدل‌های حرارتی، هوای محیط را خنک می‌کنند. به طور کلی، چیلرها به دو دسته اصلی تراکمی (Compression Chillers) و جذبی (Absorption Chillers) تقسیم می‌شوند که هر کدام زیرمجموعه‌ها و مزایا و معایب خاص خود را دارند.
1. چیلرهای تراکمی (Vapor Compression Chillers)
چیلرهای تراکمی بر اساس سیکل تبرید تراکمی بخار کار می‌کنند. در این سیکل، مبرد با جذب حرارت از آب (محیط خنک‌شونده) تبخیر شده و سپس توسط کمپرسور فشرده می‌شود. این فشار و دما، مبرد را آماده دفع حرارت در کندانسور می‌کند. کمپرسور، که قلب تپنده این نوع چیلر است، عامل اصلی مصرف برق در آن‌هاست.
انواع چیلرهای تراکمی بر اساس نوع کمپرسور:
الف) چیلرهای پیستونی (Reciprocating Chillers)
این چیلرها از کمپرسورهای رفت و برگشتی (شبیه موتور خودرو) برای فشرده‌سازی مبرد استفاده می‌کنند.
مزایا:
تکنولوژی اثبات شده: سالیان طولانی است که مورد استفاده قرار می‌گیرند و قابل اعتماد هستند.
هزینه اولیه پایین‌تر: معمولاً نسبت به سایر انواع چیلرهای تراکمی کوچکتر ارزان‌تر هستند.
مناسب برای ظرفیت‌های کوچک تا متوسط: در محدوده ظرفیتی ۳۰ تا ۱۰۰ تن تبرید به خوبی عمل می‌کنند.
امکان تعمیر و نگهداری آسان‌تر: قطعات یدکی آن‌ها نسبتاً در دسترس است.
معایب:
لرزش و صدای بیشتر: به دلیل حرکت رفت و برگشتی پیستون‌ها، لرزش و صدای بیشتری تولید می‌کنند.
مصرف انرژی بالاتر: به دلیل اصطکاک داخلی و عدم تطابق کامل ظرفیت با بار جزئی، بازدهی کمتری دارند.
عمر کوتاه‌تر کمپرسور: سایش و پارگی ناشی از حرکت پیستون‌ها می‌تواند عمر کمپرسور را کاهش دهد.
ب) چیلرهای اسکرال (Scroll Chillers)
کمپرسورهای اسکرال از دو حلزون در هم تنیده (یکی ثابت و دیگری متحرک) برای فشرده‌سازی مبرد استفاده می‌کنند.
مزایا:
راندمان بالا در بارهای جزئی: به دلیل قابلیت استفاده از چندین کمپرسور و کنترل دقیق‌تر، در بارهای جزئی (که بیشتر اوقات سال اتفاق می‌افتد) راندمان خوبی دارند.
صدای و لرزش کمتر: حرکت چرخشی حلزون‌ها باعث عملکرد نرم‌تر و کم‌صداتر می‌شود.
طراحی فشرده: ابعاد کوچکتری دارند و برای فضاهای محدود مناسب هستند.
قابلیت اطمینان بالا: قطعات متحرک کمتری دارند که خرابی را کاهش میدهد.
معایب:
محدودیت در ظرفیت‌های بسیار بالا: معمولاً در ظرفیت‌های پایین تا متوسط (تا حدود ۲۵۰ تن تبرید) استفاده می‌شوند و برای ظرفیت‌های بسیار بالا مناسب نیستند.
حساسیت به مایع‌زدگی: ورود مبرد مایع به کمپرسور می‌تواند آسیب جدی وارد کند.
ج) چیلرهای اسکرو (Screw Chillers)
در این چیلرها، مبرد توسط دو روتور حلزونی شکل (نر و ماده) فشرده می‌شود.
مزایا:
ظرفیت‌های بالا: برای ظرفیت‌های متوسط تا بالا (۸۰ تا ۸۰۰ تن تبرید) بسیار مناسب هستند.
راندمان بالا: به خصوص مدل‌های مجهز به اینورتر (Variable Speed Drive - VSD) راندمان بسیار خوبی دارند.
توانایی عملکرد در بارهای جزئی: با قابلیت کنترل ظرفیت مداوم، در بارهای جزئی نیز بازدهی مناسبی دارند.
تحمل مایع‌زدگی: نسبت به کمپرسورهای پیستونی و اسکرال، مقاومت بیشتری در برابر ورود مبرد مایع دارند.
لرزش و صدای کمتر: عملکرد نسبتاً روان‌تری دارند.
معایب:
هزینه اولیه بالاتر: نسبت به انواع پیستونی و اسکرال گران‌تر هستند.
پیچیدگی بیشتر: تعمیر و نگهداری آن‌ها نیاز به تخصص بالاتری دارد.
د) چیلرهای سانتریفیوژ (Centrifugal Chillers)
این چیلرها از نیروی گریز از مرکز برای فشرده‌سازی مبرد استفاده می‌کنند و در ظرفیت‌های بسیار بالا کاربرد دارند.
مزایا:
بالاترین ظرفیت: مناسب برای پروژه‌های بزرگ (بالای ۲۰۰ تا چند هزار تن تبرید).
بالاترین راندمان: به خصوص در بارهای جزئی با استفاده از اینورتر و راهنمای ورودی (Inlet Guide Vanes)، بالاترین بازدهی انرژی را دارند.
عمر طولانی: با نگهداری مناسب، عمر عملیاتی بالایی دارند.
صدای و لرزش بسیار کم: به دلیل عدم وجود قطعات متحرک زیاد، بسیار آرام و با حداقل لرزش کار می‌کنند.
معایب:
هزینه اولیه بسیار بالا: گران‌ترین نوع چیلر هستند.
حساسیت به نوسانات بار: در صورت افت شدید بار، ممکن است دچار پدیده "سرج" (Surge) شوند که به کمپرسور آسیب می‌رساند.
نیاز به فضای زیاد: برای نصب به فضای قابل توجهی نیاز دارند.
نصب و نگهداری تخصصی: نیاز به تیم‌های بسیار متخصص برای نصب و راه‌اندازی و نگهداری دارند.
انواع چیلرهای تراکمی بر اساس نوع کندانسور:
هوا خنک (Air-Cooled): کندانسور آن‌ها حرارت را مستقیماً به هوای محیط دفع می‌کند.
مزایا: عدم نیاز به برج خنک‌کننده و پمپ‌های مربوطه، نصب آسان‌تر، مناسب برای مناطقی با کمبود آب.
معایب: راندمان کمتر نسبت به آب خنک، مصرف برق بیشتر، حساسیت به دمای بالای محیط، صدای فن بیشتر.
آب خنک (Water-Cooled): کندانسور آن‌ها حرارت را به آب منتقل می‌کند و سپس این آب در برج خنک‌کننده خنک می‌شود.
مزایا: راندمان بالاتر، مصرف برق کمتر، عمر طولانی‌تر، صدای کمتر.
معایب: نیاز به برج خنک‌کننده، مصرف آب (تبخیر در برج)، نیاز به نگهداری منظم برج خنک‌کننده (جلوگیری از رسوب و جلبک)، هزینه اولیه بالاتر.
2. چیلرهای جذبی (Absorption Chillers)
چیلرهای جذبی بر اساس سیکل تبرید جذبی کار می‌کنند و از حرارت (بخار، آب داغ، شعله مستقیم گاز) به عنوان منبع انرژی اصلی به جای برق (کمپرسور) استفاده می‌کنند. در این سیستم، به جای کمپرسور، از جذب‌کننده (Absorber) و ژنراتور (Generator) برای ایجاد اختلاف فشار و گردش مبرد استفاده می‌شود. رایج‌ترین ترکیب مبرد-جاذب در این چیلرها، آب (مبرد) و لیتیوم برماید (جاذب) است.
انواع چیلرهای جذبی:
الف) چیلرهای جذبی تک‌اثره (Single Effect)
این چیلرها دارای یک ژنراتور هستند که بخار مبرد را تولید می‌کند.
مزایا:
مصرف برق بسیار پایین: کمپرسور ندارند و تنها برای پمپ‌های داخلی برق کمی مصرف می‌کنند.
استفاده از حرارت اتلافی: می‌توانند از حرارت اتلافی (مانند بخار خروجی از نیروگاه‌ها یا بویلرها) به عنوان منبع انرژی استفاده کنند که می‌تواند باعث صرفه‌جویی زیادی در هزینه‌ها شود.
مناسب برای ظرفیت‌های بالا: در ظرفیت‌های بالای ۱۰۰ تن تبرید رایج هستند.
دوستدار محیط زیست: از مبردهای CFC/HCFC استفاده نمی‌کنند (آب و لیتیوم برماید).
معایب:
راندمان انرژی پایین‌تر: COP (ضریب عملکرد) آن‌ها نسبت به چیلرهای تراکمی کمتر است (حدود 0.7).
ابعاد بزرگتر و وزن بیشتر: فضای بیشتری برای نصب نیاز دارند.
هزینه اولیه بالاتر: معمولاً گران‌تر از چیلرهای تراکمی با ظرفیت مشابه هستند.
نیاز به برج خنک‌کننده بزرگتر: به دلیل راندمان پایین‌تر و دفع حرارت بیشتر، به برج خنک‌کننده بزرگتری نیاز دارند.
حساسیت به کریستالیزاسیون: محلول لیتیوم برماید در صورت غلظت بالا یا دمای پایین می‌تواند کریستالیزه شود و به سیستم آسیب برساند.
ب) چیلرهای جذبی دو اثره (Double Effect)
این چیلرها دارای دو ژنراتور (ژنراتور فشار بالا و ژنراتور فشار پایین) هستند که بخار مبرد را در دو مرحله تولید می‌کنند.
مزایا:
راندمان بالاتر: COP آن‌ها نسبت به تک‌اثره‌ها بیشتر است (حدود ۱.۲ تا ۱.۵)، زیرا از حرارت بخار تولید شده در ژنراتور اول، برای ژنراتور دوم نیز استفاده می‌شود.
صرفه‌جویی بیشتر در انرژی: به دلیل راندمان بالاتر، هزینه عملیاتی آن‌ها کمتر است.
معایب:
پیچیدگی بیشتر در طراحی و ساخت: ساختار پیچیده‌تری دارند.
هزینه اولیه بالاتر: از چیلرهای تک‌اثره نیز گران‌تر هستند.
حساسیت بیشتر به شرایط عملیاتی: نیاز به کنترل دقیق‌تری دارند.
نیاز به منبع حرارتی با دمای بالاتر: برای فعال شدن ژنراتور دوم، به بخار یا آب داغ با دمای بالاتری نیاز دارند.
ج) چیلرهای جذبی شعله مستقیم (Direct Fired Absorption Chillers)
این چیلرها حرارت مورد نیاز ژنراتور را مستقیماً از احتراق گاز طبیعی (یا سوخت‌های دیگر) تأمین می‌کنند.
مزایا:
استقلال از بخار یا آب داغ: نیاز به بویلر مجزا یا منبع بخار ندارند.
انعطاف‌پذیری بالا: در هر مکانی که گاز طبیعی در دسترس باشد، قابل استفاده هستند.
معایب:
مصرف سوخت مستقیم: هزینه سوخت (گاز) می‌تواند بالا باشد.
نیاز به دودکش: برای تخلیه محصولات احتراق نیاز به سیستم دودکش دارند.
ملاحظات ایمنی: به دلیل استفاده از سوخت و احتراق، ملاحظات ایمنی بیشتری نیاز دارند.
انتخاب چیلر مناسب: عوامل مؤثر
انتخاب نوع چیلر به عوامل متعددی بستگی دارد:
ظرفیت سرمایشی مورد نیاز: اولین و مهم‌ترین فاکتور.
هزینه اولیه (Capital Cost): بودجه اولیه پروژه.
هزینه عملیاتی (Operating Cost): شامل مصرف برق، گاز، آب و نگهداری.
دسترسی به انرژی: وجود برق کافی، گاز طبیعی، یا بخار/آب داغ اتلافی.
فضای موجود برای نصب: ابعاد و وزن چیلر و تجهیزات جانبی (برج خنک‌کننده).
ملاحظات زیست محیطی: میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای و مصرف آب.
هدف پروژه: مسکونی، تجاری، صنعتی، بیمارستانی، دیتاسنتر و ...
شرایط آب و هوایی منطقه: دمای خشک و مرطوب محیط.
با در نظر گرفتن جامع این عوامل، می‌توان بهترین گزینه چیلر را برای یک پروژه خاص انتخاب کرد.
