چیلر در سیستم تهویه مطبوع ساختمان

چیلر یکی از اجزای کلیدی سیستم تهویه مطبوع در تاسیسات مکانیکی ساختمان است که برای خنک کردن هوا استفاده می‌شود. این دستگاه با استفاده از یک سیال مبرد، هوای سرد را برای مصرف در سیکل تبرید تولید می نماید.

تاریخچه چیلر

استفاده از چیلرها در سیستم تهویه مطبوع ساختمان، به دلیل نیاز به تولید آب خنک برای تهویه مناسب در ساختمان در دهه ۱۹۰۰ میلادی مورد استفاده آغاز و با گذر زمان، بهبود یافت و به صورت گسترده در سیستم‌های تهویه مطبوع ساختمان‌ها به کار گرفته می‌شود.

در دهه ۱۹۲۰ میلادی، چیلرهای جذبی با استفاده از آمونیاک و آب و در دهه ۱۹۵۰ میلادی، چیلرهای جذبی با استفاده از لیتیوم برای جذب آب برای تولید آب خنک، توسعه یافتند. همچنین در دهه ۱۹۶۰ میلادی، چیلرهای کمپرسوری با استفاده از فرآیند تبخیر-تبخیر خنک کننده، به کار گرفته شدند.

آغاز دهه ۱۹۹۰ میلادی با بهبود تکنولوژی و استفاده از الکترونیک، چیلرهای کمپرسوری با کارایی بالا وصدای کمتر و با استفاده از آب و نمک برای تولید آب خنک، توسعه یافتند.

امروزه، چیلرها با تکنولوژی‌های پیشرفته‌تر، به کارگیری سیستم‌های کنترل هوشمند و بهینه‌سازی مصرف انرژی، بهبود یافته و در سیستم‌های تهویه مطبوع ساختمان‌های بزرگ، به کار گرفته می‌شوند.

چیلر و سیکل تبرید

چیلرها در سیستم تهویه مطبوع ساختمان، برای تولید آب خنک به کار می‌روند. در سیکل تبرید، آب خنک شده توسط چیلر به سیستم توزیع هوا داده می‌شود و با گذر از فن کندانسور، گرمایش پیدا کرده و به چیلر بازگردانده می‌شود. سپس آب گرم به کمک کمپرسور و تبخیر‌کننده، خنک شده و به سیستم تهویه مطبوع بازگردانده می‌شود. این فرآیند به صورت چرخه‌ای ادامه می‌یابد و باعث تهویه مناسب در ساختمان می‌شود.

1-کمپرسور: در چرخه مبرد دو عملکرد دارد. ابتدا بخار مبرد را از اواپراتور خارج می کند و فشار در اواپراتور را تا حدی کاهش می دهد که دمای تبخیر مورد نظر حفظ شود. ثانیاً، کمپرسور فشار بخار مبرد را تا حدی بالا می برد که دما بالاتر از دمای محیط خنک کننده موجود برای متراکم شدن در بخار مبرد باشد.

2-کندانسور هوا خنک: کندانسور هوا خنک یک مبدل حرارتی است که در آن گرمای فرآیند جذب شده توسط مبرد به هوای اطراف آن منتقل می شود. همانطور که گرما توسط بخار فشار بالا در دمای بالا منتشر می شود، دمای آن کاهش می یابد تا بخار به مایع متراکم شود. یک دمنده گریز از مرکز یا فن های موتور رانده جریان هوا را در سراسر کندانسور ایجاد می کند.

3-حد فشار بالا: از سیستم در برابر فشار بیش از حد در مدار مبرد محافظت می کند.

4-گیج فشار بالا: نشانگر بصری فشار متراکم مبرد را ارائه می دهد.

5-گیرنده مایع: گیرنده موظف است شارژ مبرد سیستم را در حین سرویس نگه دارد.

6-فیلتر خشک کن: فیلتر خشک کن رطوبت، کثیفی و سایر مواد خارجی را از مبرد حذف می کند که به اجزای سیستم آسیب رسانده و کارایی را کاهش می دهد.

7-شیر برقی خط مایع: شیر برقی Liquid Line یک شیر کنترل جریان مبرد با کنترل الکتریکی است که با توقف کمپرسور بسته می شود. 

8-شیشه دید مبرد: شیشه مبرد به اپراتور یا سرویس دهنده اجازه می دهد تا جریان مبرد مایع را مشاهده کند. 

9-شیر انبساط: شیر انبساط جریان مبرد مایع را در اواپراتور با سرعت مناسب اندازه گیری می کند تا آب فرآیند خنک شود. 

10-شیر بای پس گاز داغ: شیر بای پس گاز داغ (که در کمپرسورهای اسکرول دیجیتال موجود نیست) با تعدیل ظرفیت کمپرسور از چرخه کوتاه کمپرسور جلوگیری می کند. 

11-اواپراتور: اواپراتور دستگاهی است که مبرد مایع در آن می جوشد و گرما را در حین تبخیر جذب می کند و سیال فرآیند را خنک می کند.

12-گیج مبرد کم فشار: نشان دهنده بصری فشار تبخیر مبرد است.

13-حد کم فشار مبرد: سیستم را در برابر فشار کم در مدار مبرد محافظت می کند.

14-پمپ خنک کننده: پمپ خنک کننده سیال سرد را از طریق حلقه فرآیند به گردش در می آورد.

15-حد فریزستات: FREEZESTAT به محافظت از اواپراتور در برابر یخ زدگی احتمالی کمک می کند. این یک گزینه در اکثر مدل ها است.

16-پردازش سنسور پروب: کاوشگر حسگر To Process در جریان جریان خنک کننده که به سمت فرآیند می رود قرار می گیرد.

17-گیج فشار مایع خنک کننده: نشان‌دهنده بصری فشار مایع خنک‌کننده وارد شده به فرآیند را ارائه می‌دهد.

18-شیر برقی آب: هنگامی که توسط سوئیچ شناور فعال می شود، WATER MAKE UP SOLENOID باز می شود و آب تغذیه را به مخزن وارد می کند.

19-سوئیچ شناور سطح مخزن: سوئیچ شناور سطح مخزن در سطح آب مناسب در مخزن قرار می گیرد. اگر سطح آب کمتر از سطح مناسب باشد، سوئیچ شناور شیر برقی Make-Up Water را فعال می کند و مخزن را تا سطح مناسب دوباره پر می کند.

20-از پروب سنسور فرآیند: پروب سنسور From Process در جریان جریان خنک کننده قرار می گیرد که از فرآیند باز می گردد. 

21-سوئیچ جریان اواپراتور: سوئیچ جریان تبخیر کننده سیستم را در برابر شرایط جریان کم خنک کننده که می تواند باعث مشکلات و آسیب عملکرد سیستم شود، محافظت می کند.

22-مخزن: مخزن خنک کننده به گونه ای انتخاب می شود که حجم مناسبی برای پشتیبانی از جریان مورد نیاز چیلر داشته باشد. 

انواع چیلرها

چیلرها بر حسب عملکرد خنک کنندگی به دو نوع هواسرد و آبسرد تقسیم می‌شوند. همچنین، از دیگر تقسیم بندی چیلرها می توان به دو نوع چیلر با فشار پایین و با فشار بالا تقسیم اشاره کرد. این تقسیم‌بندی بر اساس فشار و سیال در داخل دستگاه صورت می‌گیرد.

چیلر هوا‌سرد

در چیلرهای هواسرد، هوای خارج از ساختمان برای خنک کردن آب استفاده می‌شود. این هوا از طریق فن‌ها به داخل چیلر هدایت می‌شود و با استفاده از یک مبدل حرارتی، حرارت آب را کاهش می‌دهد. سپس آب خنک شده به واحدهای تهویه مطبوع ساختمان منتقل می‌شود و با استفاده از فن‌ه، هوای سرد تولید می‌شود. سپس این هوا به اتاق‌های ساختمان منتقل شده و دمای هوا را کاهش می‌دهد.

چیلر آب‌سرد

در چیلرهای آبسرد، آب خنک شده به عنوان ماده خنک کننده استفاده می‌شود. این آب از طریق لوله‌هایی به واحدهای تهویه مطبوع ساختمان منتقل می‌شود و در آنجا با استفاده از فن‌های هواپیما، هوای سرد تولید می‌شود. سپس این هوا به اتاق‌های ساختمان منتقل شده و دمای هوا را کاهش می‌دهد.

در هر دو نوع چیلر، سیال مبرد معمولاً یکی از گازهای فرآیندی مانند R-22، R-134a و یا R-410A است. این گازها در چیلر به صورت چرخه‌ای استفاده می‌شوند و با استفاده از کمپرسور، به فشار بالا فشرده شده و در مبدل حرارتی به حالت مایع تبدیل می‌شوند. سپس این مایع به داخل چیلر هدایت می‌شود و با استفاده از مبدل حرارتی، حرارت آب را کاهش می‌دهد. سپس مایع خنک شده به کمپرسور بازگردانده می‌شود و چرخه مجدداً تکرار می‌شود.

چیلرها می‌توانند به صورت تک‌مرحله و چندمرحله نیز باشند. در چیلرهای تک‌مرحله، آب خنک شده به صورت مستقیم برای خنک کردن هوا استفاده می‌شود. در حالی که در چیلرهای چندمرحله، از چندین دستگاه خنک کننده برای خنک کردن آب استفاده می‌شود.

مزایای استفاده از چیلر

مزیت‌های استفاده از چیلر در سیستم تهویه مطبوع ساختمان عبارتند از:

1- کارایی بالا: چیلرها به دلیل استفاده از ماده خنک کننده و فرآیند چرخه‌ای، کارایی بالایی دارند و در مصرف انرژی صرفه جویی می‌کنند.

2- کاهش هزینه‌ها: استفاده از چیلر به دلیل کارایی بالا، باعث کاهش هزینه‌های مربوط به تولید برق و مصرف سوخت می‌شود.

3- قابلیت کنترل دما: استفاده از چیلر به دلیل قابلیت کنترل دمای آب خنک شده، باعث بهبود کارایی و کنترل دمای داخل ساختمان می‌شود.

4- عمر طولانی: چیلرها به دلیل طراحی و ساخت قوی و مقاوم، دارای عمر طولانی هستند و نیاز به تعمیرات و نگهداری کمتری دارند.

استفاده از چیلرها در سیستم تهویه مطبوع ساختمان، علاوه بر کاهش دمای هوا، باعث کاهش هزینه‌های انرژی نیز می‌شود. همچنین، با استفاده از چیلرهای با فشار پایین، مصرف انرژی و هزینه‌های تولید برق کاهش می‌یابد.

در نهایت، چیلرها به عنوان یکی از اجزای اصلی سیستم تهویه مطبوع ساختمان، علاوه بر کاهش دمای هوا، باعث کاهش هزینه‌های انرژی و افزایش کارایی سیستم می‌شوند. بنابراین، استفاده از چیلرها در سیستم تهویه مطبوع ساختمان، به عنوان یک راه حل اقتصادی و موثر برای خنک کردن هوا و کاهش هزینه‌های انرژی، پیشنهاد می‌شود.