چیلر سانتریفیوژ (چیلر گریز از مرکز)

چیلر سانتریفیوژ و انواع آن موضوع جذابی است که در این مقاله از سایت شرکت آسا تهویه به آن خواهیم پرداخت؛ مشاوران و متخصصان در زمینه سیستم‌های تهویه مطبوع با توجه به نوع نیاز، شرایط مکانی و اقلیمی انواع مختلفی از سیستم های سرمایشی و چیلر را پیشنهاد می‌کنند. چیلر سانتریفیوژ یکی از گزینه های مناسب و خنک کاری برای استفاده در مراکز تجاری و صنایع بزرگ است.

کاربرد های عمده چیلر سانتریفیوژ شامل سرمایش ساختمان های بزرگ، سرمایش کشتی های تجاری و تفریحی و خنک کاری نیروگاه ها و پالایشگاه ها از راه دور است.

چیلر سانتریفیوژ چیست؟

چیلر سانتریفیوژ یا گریز از مرکز یک نوع چیلر تراکمی است. این چیلر تراکمی برای تامین نیروی لازم برای گردش مبرد در سیکل تبرید، از کمپرسور سانتریفیوژ استفاده می کند. کمپرسور سانتریفیوژ نوعی از کمپرسورهای دینامیک است. عملکرد این کمپرسور به نیروی گریز از مرکز متکی است.

به طوری که سیال ورودی (گاز) به مرکز پروانه در حال چرخش برخورد کرده و نیروی گریز از مرکز ایجاد شده به وسیله پروانه، گاز را به اطراف پرتاب می‌کند. چرخش پروانه، سرعت گاز و همچنین فشار آن را افزایش می دهد. بهره وری در کمپرسور سانتریفیوژ به سرعت چرخش پروانه (ایمپلر) کمپرسور بستگی دارد.

چیلر سانتریفیوژ توربوکور

افزایش سرعت پروانه فشار نهایی کمپرسور نیز را افزایش می دهد. با عبور از پروانه، گاز به محفظه دیفیوزر یا به چرخ دنده های حلزونی وارد می شود و بخشی از سرعت گاز به فشار استاتیک تبدیل می شود و در نتیجه فشار نهایی بالا میرود. معمولاً در کمپرسورها این مراحل چندبارتکرارشده و از چند پروانه استفاده می‌شود. البته اگر نسبت تراکمی کمپرسور کم باشد، فشار مطلوب با استفاده از یک پروانه ایجاد می شود.

اغلب کمپرسور های سانتریفیوژ بازده تراکمی در حدود ۷۰ الی ۸۰ درصد دارند. برای استفاده از حداکثر راندمان چیلر سانتریفیوژ بهتر است بارگذاری سرمایسی به طور کامل انجام شود. اگر چیلر سانتریفیوژ در حالت بارگذاری کم استفاده شود، معمولاً لرزش و سروصدای زیادی را ایجاد می‌کند. یکی از مزیت های این چیلر این است که با تنظیم دریچه گاز ورودی و تغییر دور کمپرسور می توان ظرفیت سرمایشی  را کنترل نمود.

مانند سایر چیلر‌های تراکمی، چیلر سانتریفیوژ از چهار قسمت اصلی اواپراتور، کمپرسور، کندانسور و شیر انبساط تشکیل شده است و عملکردی تقریباً مشابه سایر چیلرهای تراکمی دارد. در چیلر سانتریفیوژ مشابه سایر چیلرها، ابتدا در قسمت اواپراتور، مبرد جاری در مبدل پوسته لوله، حرارت دفع شده از لوله آب سرد را جذب کرده و بخار می‌شود. سپس مبرد به صورت گاز داغ وارد کمپرسور می‌شود.

ما در آسا تهویه در یک مفاله مفصل سعی کردیم تا تفاوت اواپراتور و کندانسور را توضیح دهیم اگر به این موضوع علاقه مند بودید میتوانید در بخش مقالات آسا تهویه آن را مطالعه کنید.

فشار گاز ورودی به کمپرسور پایین بوده و نمی‌تواند نیروی لازم را برای گردش مبرد در سیکل تبرید تامین کند. همان طور که در توضیحات کمپرسور سانتریفیوژ گفته شد، در این کمپرسور نیروی محرکه لازم برای هدایت مبرد با افزایش سرعت گاز به کمک چرخش پروانه و سپس بالارفتن فشار آن با توجه به طراحی خاص دیفیوزر مهیا می‌شود.

کمپرسور های توربوکور چیلر

در نتیجه مبرد با فشار بالا از کمپرسور خارج شده و وارد کندانسور می‌شود. کندانسور چیلر سانتریفیوژ نیز گاز مبرد را سرد کرده و به مایع تبدیل می کند. در چیلرهای سانتریفیوژ می‌تواند از کندانسور آب خنک یا هوا خنک استفاده کرد. ولی با توجه به اینکه چیلر های سانتریفیوژ در دماهای پایین بهتر عمل می‌کنند، چیلر آب خنک متداول تر است. پس از خنک کاری مبرد نوبت به کاهش فشار آن می‌رسد. کاهش فشار مبرد کاری الزامی است. در صورتی که فشار مبرد به اندازه کافی پایین نباشد، مبرد در بخش اواپراتور به طور کامل تبخیر نشده و قطرات مبرد وارد کمپرسور می‌شود.

ورود قطرات مایع به کمپرسور می‌تواند خسارات جبران ناپذیری به پروانه و دیفیوز کمپرسور وارد کند. از این رو، قبل از ورود مبرد به اواپراتور یک شیر فشار شکن قرار می‌دهند تا فشار مبرد را به کمترین مقدار ممکن برساند. در آخر، مبرد دوباره وارد اواپراتور پوسته لوله شده و تبخیر می‌شود و این سیکل تکرار می‌شود.

انواع چیلرهای سانتریفیوژ

چیلر سانتریفیوژ توربوکور (Turbo Core)

تفاوت چیلر های سانتریفیوژ توربوکور با چیلرهای سانتریفیوژ معمولی در فناوری جدید یاتاقانهای مغناطیسی و همچنین پروانه دو مرحله‌ای است. در چیلرهای سانتریفیوژ معمولی برای روان سازی و خنک کاری قطعات در کمپرسور از روغن به همراه مبرد در سیکل تبرید استفاده می شد. وجود یاتاقانهای مغناطیسی درگیری بین قطعات کمپرسور را از حذف کرده و نیاز به اختلاط روغن با مبرد را در کمپرسورهای سانتریفیوژ توربوکور از بین برده است.  کنترل کمپرسورهای توربوکور در بارگذاری های کم نسبت به کمپرسورهای سانتریفیوژ معمولی بهبود داشته است، به طوری که هم از ایجاد پدیده سرج جلوگیری می شود و هم بهره وری آن در بارگذاری های کم بیشتر است. همچنین راندمان کمپرسور توربوکور از سایر کمپرسور های معمولی نیز بیشتر است.

سرج (Surge): پدیده‌ای است که در آن جریان ناپایدار شده و بین تیغه کمپرسور و جریان جدایی می‌افتد. در نتیجه جریان به صورت عرضی یه تیغه برخورد می‌کند و سروصدای زیادی تولید می‌کند. در موارد شدیدتر امکان آسیب جدی به کمپرسور وجود دارد. معمولاً در بارگذاری های کم کمپرسور، جریان به محدوده سرج می‌رسد. در کمپرسورهای جدید به روش های مختلف حداقل جریانی را در نطر می‌گیرند که پدیده سرج اتفاق نیفتد.

در کنار یاتاقانهای مغناطیسی وجود پروانه دومرحله‌ای و قابلیت کنترل سرعت و دور موتور الکتریکی همگی منجر به طراحی یک کمپرسور کم حجم سبک و نسبتاً بی سر و صدا شده است.

چیلر سانتریفیوژ آب خنک

چیلر آب خنک سانتریفیوژ  از آب برای خنک کاری مبرد خراج شده از کمپرسور استفاده می‌کند. با عبور لوله های آب از کندانسور، مبرد با آب تبادل گرما کرده و خنک می‌شود. از آن طرف آب گرم شده و به سمت برج خنک کن می‌رود. با پاشش آب خنک و عبور هوا از روی لوله ها، آب خنک کاری می‌شود. استفاده از چیلر آب خنک در مناطقی که رطوبت هوا پایین است، بهره وری و راندمان بالاتری را نسبت به اشتفاده از چیلر هوا خنک نشان می‌دهد.

چیلر سانتریفیوژ هوا خنک

در چیلرهای هوا خنک معمولاً از ترکیب هوا و فن برای خنک کاری بهتر مبرد استفاده می‌شود. این چیلرها برای تأمین بارهای برودتی کم تا متوسط بسیار مناسب هستند و به دلیل نبودن آب در سیکل خنک کاری از برج خنک کن استفاده نمی‌کنند، یک مزیت دیگر این چیلرها توانایی کارکرد در هر شرایط اقلیمی است. در مقابل استفاده از چیلر آب خنک در مناطق مرطوب به دلیل سرعت کم تبخیر آب توصیه نمی‌شود.

چیلر سانتریفیوز بسته (Hermetic)، نیمه بسته (Semi-Hermetic) و باز

ساختمان کمپرسور سانتریفیوژ از دو قسمت مکانیکی و الکتریکی تشکیل شده است. قسمت الکتریکی شامل الکتروموتور یا موتور الکتریکی است که انرژی الکتریسیته را به نیروی محرکه مکانیکی برای کمپرسور تبدیل می‌کند. قسمت مکانیکی شامل تجهیزات مکانیکی شامل چرخ دنده، روتور، پروانه و هر چیزی است که عمل متراکم سازی را انجام می‌دهد. (با توجه به نوع کمپرسور از تجهیزات مکانیکی متفاوتی استفاده می‌شود.)

در کمپرسورها قسمت الکتریکی و مکانیکی به سه روش بسته، باز و نیمه بسته به هم وصل می‌شوند.

روش اول کمپرسور بسته یا هرمتیک است که در این مدل دو قسمت مکانیکی و الکتریکی به هم متصل بوده و در یک محفظه بسته و پلمب شده قرار می‌گیرند. متأسفانه امکان تعمیر در کمپرسور بسته وجود ندارد. این کمپرسور در سیستم های تبرید خانگی مثل کولر و یخچال پرکاربرد است.

روش دوم کمپرسور باز است که در آن دو قسمت الکتروموتور و تجهیزات مکانیکی کاملاً از هم جدا بوده و به وسیله شفت انتقال نیرو بین آنها انجام می‌شود. یکی از اشکالات کمپرسور  باز، امکان نشتی مبرد است.

روش سوم استفاده از کمپرسور نیمه بسته است. در این مدل مشابه کمپرسور باز قسمت الکتروموتور و تجهیزات مکانیکی از هم جدا بوده و بین آن ها شفت قرار می‌گیرد. اما در کمپرسور نیمه بسته کل مجموعه داخل یک محفظه پلمب قرار می‌گیرد تا امکان نشتی را از بین ببرد. قیمت کمپرسور نیمه بسته نسبت به مدل بسته بالاتر بوده و در سیستم های سردخانه و یخچال های صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 چه زمانی از چیلر سانتریفیوژ استفاده میشود؟

 چیلر های سانتریفیوژ معمولاً برای پروژه هایی که نیازمند تامین بار سرمایشی در مقیاس بالا هستند، بسیار مناسب هستند. این تکنولوژی مناسب مکان های سرپوشیده یا مکان هایی است که از آسیب های آب و هوایی در امان باشند.

 استفاده از چیلر سانتریفیوژ در ساختمان های بزرگ و برج ها در آمریکای شمالی، اروپا و خاورمیانه معمول است. هتل‌ها، ساختمان های تبلیغاتی، کارخانه های صنعتی، پردیس های دانشگاهی، فرودگاه ها و بیمارستان ها مکان هایی هستند که استفاده از چیلر سانتریفیوژ در آنها رایج است.

 مهمترین کاربرد چیلر سانتریفیوژ در خاورمیانه، برای خنک کاری از راه دور می باشد. این کار از راه دور به معنی استفاده از یک سیستم چیلر مرکزی است که اماکن مختلف را به وسیله لوله کشی های عایق شده زیرزمینی خنک می‌کند.

 در ظرفیت های سرمایشی بیش از هزار تن تبرید، چیلر سانتریفیوژ حجم عمده بازار را در اختیار دارد. در ظرفیت‌های سرمایشی کمتر از ۱۰۰۰ تن تبرید، چیلر سانتریفیوژ کاربرد قابل توجهی ندارد.

 چرا از چیلر سانتریفیوژ استفاده میشود؟

 هر پروژه نیازها و شرایط مورد نیاز خاص خود را دارد. با این حال جنبه‌هایی وجود دارد که متخصصان معمولاً چیلر سانتریفیوژ را برای پروژه‌های بزرگ توصیه می‌کنند. دو جنبه اصلی، بهره‌وری بالا و اثرات زیست محیطی کم این چیلر است. زمانی که پروژه خنک کاری برای ساختمانهای بزرگ مطرح باشد استفاده از چیلر سانتریفیوژ گزینه مناسبی است. به دلیل ظرفیت بالای سرمایشی، اثرات زیست محیطی کمتر و بهره‌وری بیشتر آنها چیلرهای سانتریفیوژ همیشه یک گزینه خوب برای انتخاب هستند. ظرفیت بالای این چیلرها با ضریب عملکرد بالا (COP > 6)  همراه است. به ویژه در حالت بارگذاری کامل که به کاهش هزینه‌های جاری منجر می‌شود.

کاربردهای چیلر سانتریفیوژ

 چیلر سانتریفیوژ این قابلیت را دارد که با تعداد یونیت های کمتر از سایر چیلرها و اشغال فضای کمتر بار سرمایشی مطلوب را تامین کند. برای مثال در یک کشتی کروز تامین نیاز سرمایشی تمام محیط ها بر روی برد کشتی را در نظر بگیرید. در این کاربرد مشخص، چیلر ها معمولاً در یک اتاق تاسیسات با فضای محدود قرار می‌گیرند. در حقیقت، صاحبان سرمایه مایل اند تا از حداقل فضا برای سیستم های تهویه مطبوع استفاده کنند و هم زمان تجربه بهتری را برای مشتریان رقم بزنند. استفاده از چیلر سانتریفیوژ بهترین راه حل برای چنین شرایطی می باشد.

خرید چیلر سانتریفیوژ

در سیستمهای خنک کاری از راه دور نیز شرایط مشابهی رخ می دهد. در این سیستم ها امکان استفاده از چیلرهای با ظرفیت بالای سرمایشی در یک مجموعه صنعتی، منجر به استفاده بهینه از فضاها برای کاربردهای گوناگون می‌شود، جهت خرید چیلر سانتریفیوژ و سایر تجهیزات تهویه مطبوع با پشتبانی وبسایت شرکت آسا تهویه در ارتباط باشید.

در این مقاله سعی کردیم تا شما را چیلرهای سانتریفیوژ آشنا کنیم و امیدواریم از مطالعه این مقاله لذت برده باشید، لطفا نظرات و تجربیات خود در این زمینه را با ما و دیگر علاقه‌مندان به دنیای تهویه مطبوع به اشتراک بگذارید.