لیست انواع چیلر هوایی

چیلر هوایی یکی از محصولات بسیار ویژه در حوزه تهویه مطبوع شرکت آسا تهویه سپند میباشد، چیلر تراکمی هوایی مانند سایر چیلرهای تراکمی از سیکل تبرید تراکمی برای سرد کردن محیط یا سرمایش صنعتی استفاده می‌کند، در سیکل تبرید تراکمی، ابتدا ماده مبرد بصورت بخار وارد کمپرسور می‌شود و به فشار بالای مورد نیاز برای چرخش در سیکل می‌رسد.

طرز کار چیلر تراکمی هوایی

چیلر تراکمی هوایی مانند سایر چیلرهای تراکمی از سیکل تبرید تراکمی برای سرد کردن محیط یا سرمایش صنعتی استفاده می‌کند. در سیکل تبرید تراکمی، ابتدا ماده مبرد بصورت بخار وارد کمپرسور می‌شود و به فشار بالای مورد نیاز برای چرخش در سیکل می‌رسد. سپس ماده مبرد خروجی به سمت کندانسور جریان می‌یابد و از طریق مبدل های حرارتی فین و لوله مستقیماً با هوای بیرون خنک می‌شود (در فرآیند خنک‌کاری اصلاً از آب استفاده نمی‌شود).

در انتها، ماده مبرد به سمت اواپراتور رفته و گرما را از فضای داخلی ساختمان جذب خود می‌کند. این سیکل با بازگشت ماده مبرد به نقطه اول و ورود به کمپرسور تکرار می‌شود؛ با توجه به فاکتورهایی مانند ضریب عملکرد، میزان سروصدا، مصرف انرژی و استهلاک معمولاً از کمپرسور اسکرال یا اسکرو در چیلر های هوایی استفاده می‌شود و کمپرسورهای روتاری، پیستونی و سانتریفیوژ کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

انواع چیلر هوایی متداول در کاربردهای مسکونی و صنعتی شامل چیلر هوایی اسکرال، چیلر هوایی اسکرو، چیلر مدولار هوایی و مینی چیلر است.

چیلر هوایی اسکرال

نامگذاری چیلر هوایی اسکرال به دلیل استفاده از کمپرسور اسکرال در این سیستم می باشد. این چیلر بیشتر در ظرفیت های برودتی کم یا متوسط (کمتر از ۱۲۰ تن تبرید) استفاده می شود و برای بار های برودتی بیشتر چیلر اسکرو پیستونی یا سانتریفیوژ به کار می رود. کمپرسور این چیلرها که به اسکرال معروف هستند از دو چرخ‌ دنده حلزونی تشکیل شده است؛ یک حلزون ثابت و حلزون دیگر متحرک است. حلزون متحرک حول حلزون ثابت می چرخد؛ با چرخش حلزون متحرک مایع مبرد به سمت مرکز کمپرسور هدایت شده و متراکم می شود.

در نهایت، مایع مبرد فشرده شده از کمپرسور خارج می‌شود این کمپرسورها به دلیل داشتن قطعات متحرک کمتر که منجر به خرابی کمتر می‌شود، بسیار محبوب هستند. داشتن قطعات کمتر باعث عمر بیشتر و همچنین سر و صدای کمتر این کمپرسور نسبت به سایر کمپرسورهای مورد استفاده شده است. این کمپرسور که نسبتاً نوع جدیدی از کمپرسور به حساب می‌آید، از بازدهی بیشتری نیز نسبت به کمپرسور روتاری و پیستونی برخوردار است و بهترین کمپرسور برای استفاده در ظرفیت های برودتی کم و متوسط می باشد. متاسفانه یکی از نقاط ضعف کمپرسور اسکرال، عدم قابلیت تعمیر به دلیل پلمب بودن آن می‌باشد.

چیلر هوایی اسکرو

این چیلرها که از کمپرسور اسکرو استفاده می‌کنند، بیشتر برای کاربردهای تهویه مطبوع و سرمایش صنعتی در ظرفیت سرمایشی ۱۰۰ الی ۵۰۰ تن تبرید به کار می روند. این نوع چیلر را می‌توان از نسل جدید چیلرها به شمار آورد که به علت تعداد قطعات متحرک کم، کمپرسور استهلاک و سر و صدای کمتری نسبت به چیلر پیستونی و سانتریفیوژ دارند و استفاده از آن ها برای بار های برودتی بالا مناسب تر است.

کمپرسور این چیلر از دو روتور مارپیچ تشکیل شده است، به همین دلیل به کمپرسور این چیلر کمپرسور پیچی یا اسکرو گفته می شود. طرز کار این کمپرسور به نحوی است که مایع مبرد بین این دو روتور قرار گرفته و با چرخش دو روتور مایع مبرد متراکم می شود و از انتهای کمپرسور خارج میشود. حتی در صورتی که گاز ورودی کم باشد، کمپرسور اسکرو می‌تواند فشار بالایی را ایجاد کند. کمپرسور های اسکرو مصرف انرژی کمتری دارند و ضریب عملکرد (COP) بالاتری نسبت به کمپرسور های پیستونی رفت و برگشتی دارند. همچنین این کمپرسور ها می‌توانند به صورت دائمی کار کنند.

مزیت مهم دیگر کمپرسورهای اسکرو توانایی کنترل توان عملیاتی چیلر می باشد. برای توضیح بیشتر باید گفت که کمپرسور های اسکرو در چهار مرحله بارگذاری می شوند؛ یعنی در مرحله اول کمپرسور از ۲۵ درصد توان خود، در مرحله دوم از ۵۰ درصد، مرحله سوم از ۷۵ درصد و در مرحله آخر از ۱۰۰ درصد توان خود استفاده می کنند. این خاصیت کمپرسور اسکرو باعث می شود که در مواقع کم بودن نیاز سرمایشی از ۲۵ یا ۵۰ درصد ظرفیت کمپرسور و چیلر استفاده شود. در اثر این ویژگی مصرف انرژی سیستم چیلر کاهش یافته و همچنین عمر کمپرسور و بازدهی آن بسیار افزایش می یابد. با کاهش بار سیستم به کمک بارگذاری ۴ مرحله ای چیلر اسکرو، هم توان ورودی به کمپرسور کاهش می یابد و هم تنش ایجاد شده در اثر خاموش روشن شدن کمپرسور کم می شود. بنابراین نیاز به تعمیر به کمترین میزان خود می رسد.

برای مقایسه چیلر اسکرو و اسکرال باید گفت که درست است که چیلر اسکرال ارزان تر بوده و میزان لرزش و سر و صدای کمتری دارد؛ با این حال کمپرسور اسکرال قابلیت تعمیر ندارد و همچنین با افزایش بار سرمایشی به بیش از ۱۲۰ تن کارایی آن کاهش می یابد. بنابراین برای تناژ های بیش از ۱۵۰ تن تبرید استفاده از چیلر اسکرو توصیه می شود.

چیلر هوایی مدولار

چیلر مدولار هوایی مجموعه‌ای از چند چیلر هوایی است که به هم کوپل می شوند و ظرفیت برودتی بالاتری به وجود می‌آورد. برای مثال ۴ چیلر هوایی ۲۵ تن تبرید به هم کوپل می شوند و یک چیلر مدولار ۱۰۰ تن تبرید به وجود می آید. در واقع به جای یک کمپرسور و یک مدار مبرد در چیلر مدولار چند کمپرسور و چند مدار مبرد به کار رفته است. چیلر مدولار می‌تواند بصورت آب خنک یا هوا خنک باشد.

ولی در کاربرد معمول، چیلر هوا خنک است که از ظرفیت پایین حدود ۸ تن تبرید تا ظرفیت بالا نزدیک به ۳۰۰ تن تبرید از آن استفاده می شود. معمولاً در چیلر مدولار از کمپرسور اسکرال استفاده می‌شود و هر دستگاه چیلر در سیستم مدولار دارای حداقل دو کمپرسور می باشد. البته چیلر های مدولار با کمپرسور اسکرو و دیگر کمپرسور ها نیز قابل طراحی هستند؛ ولی در کاربردهای معمول مهندسی چیلر های مدولار با کمپرسور اسکرال طراحی می‌شوند.

مزیت های رقابتی چیلر هوایی مدولار

همانطور که گفته شد در چیلر معمولی از یک کمپرسور برای مبرد استفاده شده، در صورتی که در چیلر مدولار از چند کمپرسور و چند مبرد استفاده میشود. در چیلر معمولی اگر کمپرسور اینورتر نبوده و دارای سرعت ثابت باشد، برای ایجاد سرمایش مورد نیاز از حداکثر توان کمپرسور استفاده می شود.  استفاده از چیلر مدولار مزایای زیادی مثل کاهش مصرف برق، کاهش استهلاک، تعمیر کمپرسور بدون وقفه در سیستم و امکان افزایش ظرفیت را به همراه دارد.

پله ای شدن توان عملیاتی و کاهش مصرف انرژی

چیلر مدولار این توانایی را دارد که متناسب با نیاز مصرفی ساختمان از توان خود استفاده کند. برای مثال در صورتی که یک چیلر مدولار با ظرفیت ۱۲۰ تن تبرید داشته باشیم، معمولاً از چهار کمپرسور و دو مدار مبرد در آن استفاده می شود؛ یعنی در هر مدار مبرد ۲ کمپرسور قرار می‌گیرد. با توجه به بار برودتی مورد نیاز می توان از یک یا دو مدار مبرد استفاده کرد که در صورت به کارگیری یک مدار مبرد دو کمپرسور خاموش می شود و سیستم از نصف توان خود استفاده می‌کند؛ در نتیجه مصرف برق کاهش می یابد.

در سیستم مدولار بسته به اینکه تعداد مدار مبرد به کار رفته ۲ یا ۳ باشد، میتوان از یک سوم یا نصف ظرفیت چیلر در مواقع کمبود نیاز استفاده کرد. به این خاصیت چیلر مدولار پله ای شدن توان عملیاتی گفته میشود. از طرف دیگر افزایش تعداد مبرّد به بیش از ۴ و تعداد کمپرسور  به بیش از ۸ امکان پذیر است، ولی با توجه به حجم زیاد و پیچیدگی لوله کشی مورد نیاز برای تولید این سیستم از نظر طراحی صرفه ندارد. در صورتی که الکتروموتور های به کار رفته در کمپرسور از مدل اینورتر باشد، می‌توان با توجه به نیاز سرعت کمپرسورها را کم و زیاد کرد که به کاهش بیشتر مصرف انرژی کمک می کند

افزایش عمر کمپرسور ها

از آنجایی که در اکثر مواقع چیلر مدولار با بخشی از ظرفیت کامل خود کار می کند، می توان با استفاده از سیستم کنترل هوشمند کمپرسورها را به نوبت به کارگیری کرد که منجر به کاهش استهلاک قطعات کمپرسور و طول عمر بیشتر آنها می شود.

تعمیر کمپرسور بدون ایجاد وقفه در سیستم

در صورت خراب شدن یا نیاز به تعمیر یک کمپرسور، می توان آن را از مدار خارج کرد و چیلر با بقیه توان خود نیاز سرمایش را تامین می کند.

امکان افزایش ظرفیت چیلر

در صورت نیاز به بار سرمایشی بیشتر در سالیان آینده، می توان با افزودن مدار و کمپرسور توان عملیاتی چیلر را افزایش داد.

طراحی خاص کندانسور

در چیلرهای هوایی مدولار جدید، کندانسور به شکل حرف v طراحی شده و به وسیله توربوفن خنک‌کاری می‌شوند. استفاده از توربو فن ازطرفی حجم مکش هوا را بیشتر کرده و از طرف دیگر سر و صدای کمتری تولید می کند. همچنین طرح v شکل کندانسور باعث افزایش توربولانس (اغتشاش) در جریان هوای عبوری از مبدل حرارتی (کویل فین و لوله) شده و حداکثر نرخ انتقال حرارت را در بین طرح های متداول کندانسور دارد.

مینی چیلر

مینی چیلر یک چیلر هوا خنک کوچک و فشرده است که تقریباً تمام اجزای سیکل تبرید را در داخل خود دارد. به طوری که علاوه بر کمپرسور و کندانسور منبع انبساط و پمپ نیز داخل آن قرار دارد. به علت طراحی خاص و کوچک بودن این دستگاه، مینی چیلر قابلیت نصب در مکان‌های مختلفی مانند تراس و پشت بام را دارد. مینی چیلرها که برای بار سرمایشی کمتر از ۱۵ یا ۲۰ تن تبرید طراحی می‌شوند، برای استفاده در ویلاها و واحدهای آپارتمانی مناسب هستند.

همچنین مینی چیلرهای شرکت آسا تهویه کاربرد دوگانه سرمایش و گرمایش را دارد، در فصل گرم آب سرد تولید کرده و آن را به فن کویل برای خنک‌کاری محیط داخلی منتقل می کند. در فصل سرد در صورتی که سیکل تبرید مینی چیلر در جهت معکوس عمل کند، می تواند آب داغ تولید کند و به منظور گرمایش محیط داخلی به فن کویل بفرستد.

البته روش مرسوم گرمایش با استفاده از مینی چیلر در ایران، انتقال آب داغ خروجی از پکیج موتورخانه به فن کویل است که در اینصورت کمپرسور مینی چیلر خاموش می‌باشد. مزایای مینی چیلر شامل اندازه کوچک، صدا و لرزش کم، مصرف برق کم، طول عمر بالا و ضریب عملکرد (COP) بالا است.