مینی چیلر

مینی چیلر چیست؟

مینی چیلر یک دستگاه چیلر نسبتاً کوچک برای سرمایش و گرمایش است که برای ظرفیت سرمایشی بین ۲ الی ۱۲ تن تبرید طراحی و تولید می‌شود. سیکل تبرید در مینی چیلرها معمولا از نوع تراکمی بخار بوده و عملکرد این دستگاه به طور کامل مشابه چیلرهای بزرگ می‌باشد.، به دلیل ابعاد کوچک و کاربرد در مصارف مسکونی به مینی چیلرها، چیلر خانگی یا آپارتمانی هم می‌گویند.

مینی چیلر با چیلر این تفاوت را دارد که پمپ و مخزن انبساط داخل آن قرار گرفته و یک مجموعه یکسره و جمع و جور را تشکیل می‌دهد که همان عملکرد چیلر را در ظرفیت های تبرید کمتر دارد.

مینی چیلرها اکثراً از مدل هواخنک هستند؛ یعنی برای خنک کاری فقط از هوا استفاده می‌کنند و نیازی به برج خنک کننده ندارند، از آنجایی که مهم ترین کاربرد مینی چیلر برای واحدهای مسکونی است، اهمیت جمع و جور و کوچک بودن آن برای اشغال فضای کمتر خیلی بالا می‌رود. بنابراین استفاده از مینی چیلر آب خنک که نیاز به برج خنک کن دارد خیلی منطقی نیست، مگر در شرایط خاص که راهی جز انتخاب مینی چیلر آب خنک نباشد.

بنابراین معمولاً این دستگاه ها از نوع هواخنک هستند.

مینی چیلر هواخنک و ویژگی های آن

از مینی چیلرهای هوا خنک معمولا برای مصارف واحدهای آپارتمانی، مسکونی، اداری، تجاری و صنایع کوچک استفاده می‌شود، معمولاً ظرفیت سرمایشی مورد نظر بیشتر پروژه های صنعتی متناسب با کارایی مینی چیلر نمی‌باشد مگر در صنایع خیلی کوچک.

برای گرمایش هم می‌توان از مینی چیلر استفاده کرد که روش متداول آن استفاده از دیگ بخار در موتورخانه یا پکیج خانگی و انتقال آب گرم تولید شده به فن کویل یا هواساز برای گرمایش فضای داخلی است و دیگر نیازی به نصب رادیاتور نیست.

البته روش دیگری نیز وجود دارد و آن این است که مینی چیلر به صورت پمپ حرارتی طراحی و قابلیت استفاده از سیکل تبرید معکوس را داشته باشد؛ سیکل تبرید معکوس، سیکلی است که سیال مبرد در خلاف جهت سیکل تبرید هدایت می‌شود.

روش دوم گرمایش به دلیل آب و هوای سرد بیشتر مناطق ایران در فصول سرد معمولاً نمی‌تواند گرمایش کافی ایجاد کند و همچنین به علت بکارگیری سیکل تبرید معکوس مصرف برق بالایی دارد.

مزایای دستگاه مینی چیلر

مینی چیلر دارای مزایای بسیاری است که آن را به گزینه ای ایده‌آل برای سرمایش وگرمایش ساختمان های مسکونی و حتی اداری تبدیل می‌کند. از جمله مزایای مینی چیلر می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• طول عمر بالا
• مصرف برق کم
• ضریب عملکرد (COP) بالا
• صدا و لرزش کم
• هزینه نگهداری و تعمیرات پایین
• طراحی بهینه با کارایی بالا.
• کنترل هوشمند و تمام اتوماتیک ( Saving Energy ) با کمپرسوراسکرال
• کنترل و پشتیبانی کل سیستم توسط کامپیوتر، سیستم عیب یابی اتوماتیک
• دستگاه فوق یک بسته کامل سرمایشی می باشد و بصورت تست شده و کامل تحویل می گردد
• دستگاه به طور اتوماتیک با توجه به مصرف خاموش و روشن می شود و مجهز به سیستم ضد یخ زدگی در زمستان می شود
• به همراه پمپ و منبع انبساط، جهت گردش آب در سیکل.
• کنترل لحظه ای دمای آب ورودی و خروجی
• اندازه کوچک و دسترسی راحت به قطعات یدکی

معمولا برای تهویه مطبوع آپارتمان های مسکونی در فصول گرم با مینی چیلر از کمپرسور اسکرال استفاده می‌شود. البته در مینی چیلرها از کمپرسورهای پستونی هرمتیک هم استفاده می‌شود که به طور عمده برای مصارف صنعتی کوچک می‌باشد. مزیت کمپرسور پیستونی قابلیت تعمیر آن است که در مقابل کمپرسور اسکرال امکان تعمیر ندارد.

در حقیقت، مهم ترین تفاوت مینی چیلرهای صنعتی این است که باید بتواند در فصل سرد کار کند، با توجه به این شرایط عملکردی شاید نیاز به استفاده از کمپرسور پیستونی باشد، در حالی که در مدل های خانگی عموماً از کمپرسور اسکرال یا روتاری استفاده می‌شود.

بررسی عملکرد دستگاه های مینی چیلر

نحوه عملکرد سیکل تبرید در چیلر با جزییات دقیق در مقاله چیلر بررسی شده است. در این قسمت برای آشنایی با مینی چیلر، سیکل تبرید به اختصار توضیح داده می‌شود.

اجزای اصلی سیکل تبرید و مینی چیلر شامل کمپرسور، کندانسور، شیر انبساط و اواپراتور است.

سیال مبرد به صورت بخار داغ وارد کمپرسور می‌شود و پس از افزایش فشار و دما از کمپرسور خارج شده و به سمت کندانسور منتقل می‌شود. در کندانسور گرمای سیال مبرد به محیط پیرامون دفع می‌شود و دمای مبرد کاهش پیدا می‌کند.

با کاهش دما میعان رخ می‌دهد و مبرد از حالت گاز به حالت مایع تبدیل می‌شود، با خروج از کندانسور مبرد مایع شده به سمت شیر انبساط رفته و پس از عبور از آن با کاهش فشار ناگهانی مواجه می‌شود. مبرد با گذشتن از شیر انبساط به مخلوطی از مایع و بخار تبدیل شده و وارد اواپراتور می‌شود، در اواپراتور مبرد که حالا دمای پایینی دارد گرما را از لوله آب عبوری جذب می‌کند.

در نتیجه گرمای آب عبوری گرفته شده و آب سرد شده برای سرمایش فضای داخلی به سمت هواساز یا فن کویل هدایت می‌شود، خود مبرد با جذب گرما به بخار تغییر فاز داده و به سمت کمپرسور می‌رود و سیکل تکرار می‌شود.

کویل های مورد استفاده در کندانسور 

در مینی چیلرهای هوا خنک معمولاً از دو نوع کویل (سیم پیچ) استفاده می‌شود.

• کویل فین و لوله (finned tube coils)

این کویل از تعداد لوله مسی تشکیل شده که اطراف آنها به فین های آلومینیومی یا مسی متصل است (فین ها یا پره ها سطوحی هستند که باعث افزایش سطح انتقال حرارت و در نتیجه بهبود انتقال حرارت می‌شوند). قرار گرفتن فین ها در اطراف لوله ها باعث می‌شود که این کویل ها قابلیت انتقال حرارت مناسبی در ابعاد کوچک داشته باشند.

• کویل میکروکانالی (microchannel coils)

طراحی کویل میکروکانالی بر اساس فناوری صنعت خودرو و مشابه رادیاتور ماشین ساخته شده است. این کویل از کانال های آلومینیومی با جریان موازی ساخته شده است که به صورت مکانیکی با پره های آلومینیومی جوش داده می شوند، در نتیجه انتقال حرارت بهتری دارد و یک کویل کوچکتر، سبک تر و مقاوم در برابر خوردگی (به دلیل استفاده از آلومینیوم) ایجاد می‌شود.

مزایای کویل میکروکانالی نسبت به کویل فین و لوله

• اندازه و کارایی – کویل های میکروکانال در مقایسه با کویل فین و تیوب ۴۰٪ کوچکتر، ۴۰٪ کارآمدتر هستند و از مبرد کمتری نسبت به کویل فین و تیوب استفاده می کنند.
• دوام و مقاومت – کویل های میکروکانال بسیار محکم تر هستند و آسیب دیدن آنها سخت تر است.
• تمیزکاری آسان – کویل های میکروکانال به راحتی تمیز می شوند. در واقع می توانید در عرض ده دقیقه، کویل های میکروکانالی را با اسپری پر فشار بدون خم شدن فین ها بشویید؛ درصورتی که این کار در مورد کویل فین و لوله، فین ها را خم می کند.

مقایسه مینی چیلر و داکت اسپلیت

یکی از مهم ترین سوالات ایجاد شده برای خریداران و کاربران مینی چیلر، عملکرد آن در مقایسه با داکت اسپلیت است. اصلی ترین مشکلات داکت اسپلیت ها موضوع نشتی لوله‌ها در بحث سرمایش،کمبود قطعات یدکی و خدمات پس از فروش نامناسب است؛ در صورت یافتن قطعات یدکی هم هزینه آن بالا بوده و هم تعویض آن با دردسر زیادی همراه است.

در مقابل مینی چیلر به دلیل سرد کردن محیط به کمک سیال ثانویه که همان آب است، امکان نشتی را به حداقل می‌رساند. همچنین مینی چیلرها با وجود خدمات ضمانتی و دسترسی کامل به قطعات یدکی تولید داخل، مشکل خاصی برای تامین یا تعویض قطعات ندارند.

البته باید در نظر داشت که قیمت اولیه مینی چیلر نسبت به اسپلیت بالاتر بوده  و این فاکتور را هم باید در خرید یک سیستم تهویه مطبوع در نظر گرفت.

چرا مینی چیلر را انتخاب کنیم؟

طراحی کم حجم و فشرده

مینی چیلرها به دلیل طراحی کم حجم ، به فضای کمتری برای نصب نیاز دارند. این طراحی همچنین امکان انعطاف پذیری در طراحی برای پاسخگویی به انواع نیازها و کاربردهای مختلف را فراهم می کند.

سازگاری با محیط زیست

مقدار مبرد مورد استفاده مینی چیلر در مقایسه با اسپلیت ها و داکت اسپلیت ها کمتر است و معمولاً در آن از مبرد R410A استفاده می‌شود که سازگار با محیط زیست است.

تنوع بار

استفاده از آب به عنوان سیال خنک کننده ، تنوع بار عالی را با حداقل پیچیدگی سیستم امکان پذیر می کند. در مقابل سیستم های معادل VRF کارکرد پیچیده ای دارند.

 عدم نیاز به برق سه فاز

در ظرفیت های معمول مینی چیلر نیازی به استفاده از برق سه فاز نیست، مگر اینکه توان لازم برای عملکرد چیلر بیش از ۸ kw باشد. استفاده از برق تک فاز و همچنین جریان اولیه پایین در صورت استفاده از موتور اینورتر، مینی چیلر را به گزینه ای ایده‌آل برای کاربرد مسکونی تبدیل کرده است.

 مصرف کم انرژی

با استفاده از مبدل نوع صفحه ای به عنوان اواپراتور که بیشتر در مینی چیلرها استفاده می‌شود، علاوه بر کوچک تر شدن ابعاد مینی چیلر کارآیی آن نیز بیشتر شده و مصرف انرژی آن کاهش می‌یابد. با توجه به مبدل صفحه ای و طراحی یکپارچه، مینی چیلر از اسپلیت کم مصرف تر است و حتی در مقایسه با چیلرها صرفه جویی انرژی بیشتری دارد.

عملکرد دوگانه

در کنار عملکرد برودتی چیلر با لوله کشی آب گرم خروجی از موتورخانه یا پکیج به فن کویل ها می‌توان از این سیستم برای گرمایش نیز استفاده کرد. نکته جالب این جاست که در این حالت چیلر خاموش بوده و فقط با آب گرم به کمک فن کویل گرمایش انجام می‌شود.

بازدهی و ضریب عملکرد بالا

استفاده از کمپرسور اسکرال که از بازده بالایی دارد و همچنین بکارگیری مبدل صفحه ای منجر به ضریب عملکرد (COP) بالای این سیستم شده است، مینی چیلرها قابلیت عملکرد صحیح را در تمامی شرایط آب و هوایی دارند و از این جهت محدودیتی ندارند.

بررسی تفاوت مینی چیلر وvrf

بسیاری از کارفرمایان یا اشخاصی که قصد خرید ، اجرا یا بازسازی سیستم سرمایش و گرمایش فضایی را دارند با این بحث مواجه می‌شوند که از بین انواع سیستم های تهویه مطبوع کدام سیستم مناسب تر، بهتر، کم‌هزینه‌تر، کم مصرف تر یا… می باشند . انواع سیستم های قابل انتخاب شامل اسپلیت دیواری، داکت اسپلیت، وی ار اف (VRF)، چیلر و فن کوئل، مینی چیلر و فن کوئل می باشد . به دلیل اینکه مقایسه تمام سیستم ها کنار هم خیلی منطقی نمی باشند سعی داریم در چند قسمت و در چند مطلب مختلف به مقایسه سیستم هایی که بیشتر به هم مشابه هستند بپردازیم . در ادامه به مقایسه مینی چیلر و فن کویل وی آر اف می پردازیم.

مقایسه جزئی و ساده مینی چیلر + فن کویل و وی ار اف (VRF یا VRV)

مینی چیلر شامل یک دستگاه بیرونی است که داخل آن تجهیزاتی وجود دارد که توانایی سرد کردن آب تا حدود ۱۰ درجه و ایجاد گردش آن در مسیر لوله‌کشی و فن کوئل ها را دارد و فن کوئل ها وظیفه انتقال سرما یا گرمای آب در حال گردش خود را به محیط دارند و با این کار محیط را سرد یا گرم می‌کنند . VRF شامل یک دستگاه بیرونی دارد که امکان اتصال تعداد زیادی یونیت داخلی( پنل )به آن وجود دارد و بر اساس تعداد یونیت های روشن و متصل به آن دستگاه خارجی برق مصرف می کند و گاز مبرد را در یونیت های روشن به جریان در می آورد.

هزینه اولیه (خرید و نصب تجهیزات اولیه) کدام یک کمتر است ؟

ملزومات و بخش های مختلف تشکیل دهنده VRF شامل :

• خرید یونیت خارجی-(VRF)
• خرید یونیت های داخلی به تعداد مورد نظر با توجه به اتاق‌ها یا فضاهای جدا از یکدیگر
• لوله کشی مسی
• نصب و راه اندازی

ملزومات و بخش های مختلف تشکیل دهنده سیستم مینی چیلر همراه فن کوئل شامل:

• خرید دستگاه مینی چیلر
• خرید فن کوئل به تعداد اتاق ها و فضاهای مختلف
• در صورت نداشتن ترموسات نیاز به خرید ترموسات نیز وجود دارد
• لوله کشی رفت و برگشت آب
• نصب و راه اندازی مینی چیلر و نصب و راه اندازی فن کوئل ها

برای مقایسه هزینه های بالا ابتدا باید این مطلب را اعلام کرد که گرمایش در VRFبه صورت استاندارد از طریق برق می باشد ولی در مینی چیلر علاوه بر برق از طریق گاز هم می تواند باشد.
حال اگر فرض را بر این بگیریم که گرمایش محل مورد نظر اهمیتی ندارد که با برق باشد یا گاز و بخواهیم هزینه اولیه خرید و اجرا را با هم مقایسه کنیم ،هزینه اجرای هر دو سیستم تقریباً یکسان بوده، فقط هزینه لوله‌کشی در VRF تا حد کمی بیشتر از لوله کشی در مینی چیلر و فن کوئل است چون در روش دوم لوله کشی از نوع فولادی یاPEX می باشد.

اما اگر گرمایش محل مورد نظر از طریق گاز انجام شود (جهت کاهش هزینه‌های مصرفی) چون VRFبه طور استاندارد گرمایش از طریق گاز ندارد و امکان اتصال آن به موتورخانه یا پکیج وجود ندارد، برای این کار باید علاوه بر سیستم VRF رادیاتور یا گرمایش از کف نیز انجام شود که هزینه ای با خود به همراه دارد و باعث می شود هزینه اولیه وکلی این سیستم نسبت به مینی چیلرو فن کوئل بیشتر گردد.

میزان آسایش کدام یک از دو سیستم بیشتر است؟

ین دو سیستم در این پارامتر خیلی با یکدیگر متفاوت نیست چون هر دو قابلیت تنظیم دما برای تک تک فضاها و نیز متفاوت بودن دمای محیط های مختلف را دارند و نوسانات دما در هر یک از محیط ها در بازه دمایی کوچکی هستند.

هزینه مصرفی و مقایسه میزان مصرف انرژی

ابتدا مقایسه را در حالت تابستانی یا سرمایش انجام می‌دهیم، در سیستم VRF چون انتقال گرما یا کاهش دما بطورمستقیم از طریق گازمبرد به محیط انجام می‌شود پرت انرژی نسبت به مینی چیلر و فن کوئل کمتر می باشد. در مینی چیلر چون کاهش دما در محیط از طریق آب سرد انجام می شود و در اصل مقداری پرت انرژی خواهد داشت البته مقدار آن به کیفیت عایق بندی به شدت وابسته است.
اما در زمستان و در حالت گرمایش مقایسه هزینه مصرف انرژی بین این دو دستگاه بسیار متفاوت است چون گرمایش در مینی چیلر و فن کوئل از طریق گاز انجام می‌شود ولی در VRF گرمایش با مصرف برق انجام می گردد و کاملاً واضح است که هزینه برق برای گرم کردن یک محیط خیلی بیشترازهزینه گاز می باشد ولی اگر در محیط مورد نظر امکان نصب پکیج یا موتورخانه وجود نداشته باشد یا کلاً امکان گاز رسانی نداشته باشد VRF گزینه بهتری برای انتخاب است، چون برای استفاده از گرمایش خود مینی چیلر با برق مشکلاتی مثل استفاده از ضد یخ و مراقبت از دستگاه برای جلوگیری از یخ زدن مبدل آن باید انجام گردد. البته اگر مینی چیلر در زمستان نیاز نباشد آب آن به طور کامل خالی می شود و مشکل یخ زدگی به وجود نمی آید.

محدودیت نصب و راه اندازی

اصولا برای نصب این دو دستگاه در محیط ها و محل های مختلف محدودیت خاصی از جمله مشکلات ارتفاع لوله کشی با محدودیت هایی که این دو سیستم را از یک دیگر متفاوت کند وجود ندارد و هر دو دستگاه امکان لوله کشی های طولانی را دارند. فقط برای اجرای لوله کشی های مسی VRF باید این کار با دقت بیشتری نسبت به لوله های آب مربوط به مینی چیلر انجام شود و این کار باید توسط افرادی متخصص انجام شود.
با توجه به مطالب مطرح شده تصمیم گیری برای انتخاب سیستم به کاربری و انتظاراتی که ما از سیستم داریم و نیز هزینه ای که برای آن می خواهیم پرداخت کنیم بستگی دارد و اینکه بگوییم کدام سیستم بهتر است نسبی می باشد.

تصاویر فنی مینی چیلر