چیلر تراکمی

بشر، امروزه برای پیش برد اهداف خود از ابزار‌های گوناگونی بهره می‌جوید. این ابزار در شکل‌ها و ابعاد گوناگون نظیر چیلر تراکمی و.. همچنین روش‌های متفاوت این اعداف را به نحو احسن پیش می‌برند. این اهداف گوناگون مثل گرمایش، سرمایش، افزایش سرعت امور، کاهش استفاده از نیروی بدنی، افزایش دقت و …. هستند. هر کدام از این ابزار، اهداف متفاوتی را پیش روی انسان می‌گذارد و در نتیجه، مقصد مختلفی را دارد.

در این مقاله، هدف مبحث گرمایش و سرمایش است. انسان‌ها برای تامین رفاه زندگی در زمینه‌های آشپزی، نگه‌داری مواد، تعدیل هوای خانه و … روش‌هایی را طراحی و ابزاری‌های را ساخته است. روش‌هایی مثل انواع سیکل‌های خنک‌کننده و گرم کننده و ابزاری نظیر چیلر، کولر آبی، کولر گازی، بخاری، شوفاژ و … . این روش‌ها کمک می‌کند تا بخش تامین سرمایش و گرمایش لازم برای زندگی و رفاه انسان در طول سال حل شود.

گونه‌ای از این ابزار آلات، چیلرها هستند. چیلرها، عموما در سیستم‌های خنک‌کننده مورد استفاده قرار می‌گیرند. این ابزارها با استفاده از دو سیکل تبرید تراکمی و یا سیکل تبرید جذبی، گرما را از مایع داخل سیکل می‌گیرند. در مقاله زیر در مورد چیلر و انواع چیلر توضیحاتی ارائه می‌شود، سپس چیلر تراکمی، اجزای آن و مزایا و معایب آن شرح داده می‌شود. قصد داریم تا با ارائه این جزییات به شما، آگاهی شما را نسبت به این وسایل و تجهیزات مدرن امروزی، بالاتر ببریم.

چیلر(Chiller)، به دستگاهی اطلاق می‌شود که گرما را از مایعات بگیرد. در فارسی می‌توان از واژه “سردکن” برای آن استفاده کرد. چیلرها به دو دسته کلی تراکمی و یا جذبی دسته بندی می‌شوند. چیلرها، در سیستم‌های تهویه مطبوع استفاده می‌شوند و نقش آن‌ها این است که گرما را از مایع در حال چرخش از سیستم می‌گیرند و دمای آن را کاهش می‌دهند و این مایع سرد شده را برای استفاده در دیگر مراحل تهویه مطبوع آماده می‌کنند. این مایع سرد عموما به هواسازها و فن کوئل‌ها ارسال می‌شود و باعث کاهش دمای محیط می‌شود؛ اما گونه‌ای دیگر از ای چیلرها هم برای خنک‌کاری ماشین‌ها و موتورها استفاده می‌شود. به جز خنک کردن مایع مبرد، در بعضی از سیستم‌ها، از گرمای جذب شده در چیلر برای افزایش دمای قسمت دیگری از این سیستم استفاده می‌کنند.

چیلرها به دو دسته کلی چیلر تراکمی و چیلر جذبی تقسیم می‌شوند، البته روش‌های دیگری هم برای دسته بندی چیلرها وجود دارد که از این روش‌ها می‌توان به تقسیم بندی بر اساس روش خنک کردن مایع مبرد اشاره کرد. با این دسته بندی، سه گروه چیلر خواهیم داشت که عبارت‌اند از چیلر آب خنک، چیلر هوا خنک و چیلر تبخیری. البته این نوع دسته بندی مورد بحث نیست. در ادامه این سر فصل چیلر تراکمی و چیلر جذبی به اختصار توضیح داده می‌شوند.

همانگونه که از اسم این دسته بر می‌آید، این چیلرها با افزایش فشار گاز و متراکم کردن آن چرخه را هدایت می‌کنند. ابتدا گاز موجود در چرخه فشارش افزایش می‌یابد. در مرحله بعد با از دست دادن گرما در محیط سرد، به مایع تبدیل شده و به مرحله بعد می‌رود و فشار و دمایش کم می‌شود و با این دمای کم در مجاورت محیط مورد نظر قرار می‌گیرد و دمای آن را کاهش می‌دهد. اجزای مهم چیلر تراکمی عبارت‌اند از: کمپرسور، کندانسور، اواپراتور، شیر انبساط، لرزه گیر، تابلو برق.

این دسته از چیلرها هم مشابه چیلرهای تراکمی عمل می‌کنند ولی با تفاوت‌های جزئی و اندک. این تغییر در روش تغییر فشار در گاز خارج شده از اواپراتور است، به این شکل که گاز بعد از عبور از اواپراتور، توسط یک ماده جاذب مانند لیتیوم بروماید، جذب شده و با هم به سمت مرحله بعد می‌روند. این ماده مخلوط با استفاده از یک پمپ، به سمت مولد حرارتی انتقال داده می‌شود. در این قسمت آب مخلوط گرم شده و بخار می‌شود و این بخار به کندانسور می‌رود. ادامه مسیر مانند مراحل ذکر شده در چیلر تراکمی می‌باشد. اجزای چیلر جذبی عبارت‌اند از: جذب کننده، مولد بخار، کندانسور، اواپراتور، شیر انبساط، لرزه گیر، تابلو برق.

همانگونه که اشاره شد، چیلر تراکمی با افزایش فشار و متراکم کردن ماده مبرد کار می‌کنند و دما را کاهش می‌دهند. در چیلرهای تراکمی، در اول چرخه یا سیکل، فشار گاز موجود در چرخه توسط کمپرسور افزایش می‌یابد و به کندانسور ارسال می‌شود. در کندانسور با استفاده از محیط خنک موجود، گاز گرمای خود را از دست داده و به حالت مایع در می‌آید. این مایع هنوز هم باید دما و فشار خود را از دست بدهد. برای این کار دو روش وجود دارد. استفاده از شیر انبساط و یا یک لوله موئین. با این دو ابزار دما و فشار گاز تغییر کرده و به حد مطلوب می‌رسد. هدف از این کاهش فشار تبدیل کامل مایع به گاز است. بعد عبود از شیر انبساط یا لوله موئین، مایع دچار کاهش لحظه‌ای فشار می‌شود. این مایع کم فشار به اواپراتور ارسال می‌شود و  در آن‌جا در محیط سرد قرار می‌گیرد.

در این مرحله با توجه به کاهش فشار و دمای محیط، مایع، تبدیل به بخار می‌شود. در این مرحله با توجه به این که مایه گرمای مورد نیاز برای تبخیر یعنی همان گرمای نهان تبخیر را از محیط پیرامون خود می‌گیرد، دمای محیط را کاهش می‌دهد. در این نقطه و لحظه، یک چرخش کامل صورت گرفته است. بعد از این مرحله مجدد گاز که از مرحله قبلی گرما را گرفته‌است به کمپرسور هدایت می‌شود و بارها و بارها این چرخه را می‌پیماید تا دما به حد ایده‌آل مد نظر مصرف کننده برسد. در اینجا یک نکته قابل ذکر است که، زمانی که گاز در این چرخه جابه‌جا می‌شود، باعث می‌شود که هوای کندانسور مکیده شود. این خلا ایجاد شده در کندانسور به دلیل تغییر فاز بخار به آب و کم شدن حجم بخار نسبت به آب است.

در قسمت‌های قبل به اختصار در مورد اجزای چیلر تراکمی صحبت شد. اکنون توضیحات تکمیلی پیرامون این اجزا را در این سر فصل مطالعه نمایید. این اجزای مهم عبارت‌اند از:

در سر فصل‌های قبلی اشاره شد که چیلرها به دو دسته کلی چیلرهای تراکمی و چیلرهای جذبی تقسیم بندی می‌شوند. حال بهتر است بدانید که خود چیلرهای تراکمی هم دارای دسته بندی هستند و به چهار گروه تقسیم می‌شوند. این چهار گروه عبارت‌اند از:

توضیح کامل این چهار گروه، هدف این نوشتار نیست و صرفا با شاراه به این گروه بندی از آن گذر می‌کند.

به پایان مقاله چیلر تراکمی و اجزای آن رسیدید. در اینجا به اختصار توضیحات کلی ارائه خواهد شد. چیلرها یا همان سردکن‌ها ابزاری هستند که در سیستم‌های تهویه مطبوع برای گرفتن حرارت از مبرد استفاده می‌شوند. این حرارت دریافتی دو سرانجام دارد. در مورد اول، به محیطی دور از مکان مورد نظر هدایت و در آنجا تخلیه می‌شود. دوم، از این گرما برای گرم کردن محیطی دیگر و یا در سیکل‌های دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

چیلرها دارای 6 جز اصلی کمپرسور، کندانسور، اواپراتور، شیر انبساط، لرزه‌گیر و تابلو برق هستند که هر کدام وظیفه خاص خود را انجام می‌دهند. چیلرهای تراکمی دارای چهار دسته‌ی چیلر تراکمی با کمپرسور رفت و برگشتی، چیلر تراکمی با کمپرسور اسکرو،  چیلرهای تراکمی با کمپرسور اسکرال و چیلرهای تراکمی با کمپرسور سانتریفیوژ هستند. در آخر باید به این نکته اشاره کرد که مبنای کار چیلرهای تراکمی همانگونه که از اسمش پیداست بر اساس متراکم کردن و بالا بردن فشار سیال مبرد است.