کامل‌ ترین معرفی اجزای چیلر تراکمی

چیلرهای تراکمی دارای چهار جز اصلی کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و شیر انبساطی هستند؛ اما اجزای چیلرهای تراکمی به عنوان سیستم‌هایی پیچیده تنها به این چهار بخش محدود نمی‌شود، بلکه اجزای ریز و درشت بسیاری در ساختار یک چیلر تراکمی وجود دارد. در این مقاله تمام اجزای چیلر تراکمی را به شما معرفی می کنیم.

انواع چیلر تراکمی

از نظر کندانسور می‌توان چیلرهای تراکمی را به دو بخش چیلر آب خنک و چیلر هوا خنک که اشاره به روش خنک سازی مبرد در کندانسور دارند، تقسیم‌بندی نمود. روش دیگری که در تقسیم‌بندی از لحاظ اجزای چیلر تراکمی خیلی مرسوم است، تقسیم‌بندی بر اساس نوع کمپرسور به کار رفته است، که شامل کمپرسورهای اسکرال، اسکرو و سانتریفیوژ یا گریز از مرکز می‌شوند.

در مقاله ای دیگر به طور کامل در مورد اینکه چیلر چیست توضیح داده ایم.

اجزای چیلر تراکمی

چیلرهای تراکمی دارای چهار جزء اصلی کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و شیر انبساط هستند. اما اجزای این سیستم های سرمایشی به عنوان ماشین‌هایی پیچیده، تنها به این چهار نوع محدود نمی‌شود؛ بلکه اجزای ریز و درشتی مانند انباره مبرد، جداکننده روغن، شیر شناوری، صافی _ خشک‌کن، مبدل حرارتی مکش به خط مایع شیر سرویس، مخزن جمع‌آوری مبرد مایع و … در ساختار یک چیلر تراکمی وجود دارد.

انواع کمپرسور چیلر

یکی از اصلی‌ترین اجزای چیلر تراکمی که دارای دو عملکرد مهم است. اول کاهش فشار و خارج کردن بخار مبرد از اواپراتور و دوم افزایش فشار در اثر تراکم و افزایش دمای بخار مبرد در مسیر برگشتی به بیش از دمای سیال واسط (آب یا هوا) که قرار است موجب تقطیر مبرد شود.

می‌توان از کمپرسور به عنوان یکی از مهمترین اجزای چیلر تراکمی یاد کرد؛ به همان اندازه که عملکرد یک کمپرسور متناسب با کندانسور، موجب چگالش می‌شود، به همان میزان هم در ارتباط با اواپراتور باعث کاهش فشار می‌شود. بنابراین بر خلاف نامی که دارد عملکردی دو سویه دارد و در هر دو سمت فشار قوی و ضعیف، نقش اساسی را بازی می‌کند. کمپرسورها هم مانند پمپ‌ها نیازمند عامل تحریک برای گردش هستند، از این رو در بهترین چیلرهای تراکمی عامل گردش به طور معمول موتور الکتریکی است، اما در برخی چیلرها مانند رفت و برگشتی و یا سانتریفیوژ از موتورهای احتراقی نیز می‌توان بهره برد.

کمپرسورها را با توجه به نوع عملکردشان به سه گروه تقسیم می‌کنند:

1. اسکرو (Screw) یا پیچی
2. اسکرال (Scroll) یا حلزونی
3. سانتریفیوژ (Centrifugal) یا گریز از مرکز

کمپرسور اسکرو (Screw) یا پیچی:

در سال 1878 میلادی اختراع شد، ولی استفاده از آن به عنوان یکی از مهم‌ترین اجزای چیلر تراکمی برای مدت زمانی طولانی به تعویق افتاد اما در نهایت در سال‌های نه چندان دور کاربرد فراوانی پیدا کرده است. ابتدا استفاده از کمپرسور اسکرو در صنایع مورد توجه قرار گرفت و در سال‌های منتهی به قرن بیستم استفاده از آن در سیستم‌های تهویه مطبوع رایج شد. مزایایی که موجب شد مدل اسکرو به عنوان یکی از اصلی‌ترین اجزای چیلر تراکمی مورد توجه سازندگان چیلرهای تراکمی قرار گیرد، عبارت است از:

1. بازده بیشتر
2. عملکرد مطمئن و پایدارتر
3. قطعات متحرک کمتر مانند عدم وجود سوپاپ مکش و دهش
4. ابعاد کوچک‌تر
5. کاربرد در ظرفیت‌های بالا
6. امکان دسترسی به دماهای پایین تا (^0c50-)
7. کاهش هزینه
8. لرزش و ارتعاشات
9. کاهش تلفات مبرد

دامنه ظرفیت کمپرسورهای اسکرو بسیار گسترده و بین 80 تا 420 تن تبرید است. به طور کلی بازده انرژی کمپرسورهای اسکرو بیشتر از کمپرسورهای رفت و برگشتی و اسکرال و البته کمتر از کمپرسورهای سانتریفیوژ است.

کمپرسور اسکرال (Scroll) یا حلزونی:

این نوع نام خود را از دو نوار مارپیچ طومار گونه گرفته است که در هم فرو رفته و با کم و زیاد شدن فواصلشان و حرکت مداری موجب مکش و دهش بخار مبرد می‌شوند. اختراع آن برای اولین بار در سال 1905 و در کشور فرانسه به ثبت رسید، اما برای اولین مرتبه در سال 1987 یعنی بیش از هشتاد سال پس از اختراعش، در آمریکا برای تجهیزات خنک کننده کم ظرفیت خانگی مورد استفاد قرار گرفت.

در این کمپرسور به عنوان یکی از اجزای چیلر تراکمی از دو نوار مارپیچی برای فشرده کردن بخار مبرد استفاده شده است. نوار مارپیچی که در بالا قرار می‌گیرد، ثابت بوده و نقش درگاه دهش را بازی می‌کند. نوار مارپیچی پایینی که در مارپیچ بالایی فرو رفته، متحرک بوده و به کمک محور متصل به الکتروموتور حرکت می‌کند. به هنگام مکش، بخار مبرد وارد فضای بین دو نوار مارپیچ می‌شود و با حرکت مستمر دو نوار به مرکز آنها رانده و متراکم می‌شود و از نقطه میانی دو نوار خارج می‌شود.

مدل اسکرال معمولا در سیستم‌های سرمایشی با بازه ظرفیت 10 تا 80 تن تبرید مورد استفاده قرار می‌گیرند و اصولا دارای ظرفیت زیادی نیستند و برای استفاده از این نوع کمپرسور در سیستم‌های با ظرفیت بالا، باید چندین کمپرسور با یکدیگر موازی شوند. کمپرسورهای اسکرال کم صدا و کم ارتعاش هستند و نوع تراکم در آن‌ها پیوسته است.

کمپرسور سانتریفیوژ (Centrifugal) یا گریز از مرکز:

یکی از پر کاربردترین اجزای چیلر تراکمی در بین کمپرسورها نوع سانتریفیوژ آن است که ایجاد تراکم و فرایند فشار در آن مبتنی بر سرعت و یا به عبارت دیگر انرژی جنبشی است. همان عملی که در پمپ‌های گریز از مرکز هم برای مایعات رخ می‌دهد، به این صورت که بخار مبرد از مرکز پروانه‌ای که با سرعت زیاد در حال گردش است وارد شده و با زاویه 90 درجه به دهانه دهش پرتاب می‌شود.

اصولا بازده این نوع نسبت مستقیمی با سرعت آن دارد. بنابراین برای بازده بیشتر باید سرعت نیز بیشتر باشد. سرعت در این مدل متناسب با ظرفیت بین 3000 تا 18000 دور در دقیقه است. یکی از نکات مهم در تشریح عملکرد کمپرسورهای سانتریفیوژ و تاثیر عوامل مختلف در بازده آن مربوط به سرعت دوران (Angular velocity) و سرعت خطی یا نوک (Tip speed) است.

سرعت دوران با دور در دقیقه (RPM) سنجیده می‌شود، اما سرعت نوک که مربوط به سرعت لبه خارجی پروانه و جابجایی سیال در آن است با واحد طول بر واحد زمان مانند فوت بر ثانیه یا متر بر ثانیه بیان می‌شود. بنابراین باید این نکته را در نظر داشت که در کمپرسورهای سانتریفیوژ برای رسیدن به سرعت مشخصی، قطر کوچکتر نیازمند دور در دقیقه بیشتری نسبت به قطر پروانه بزرگتر است.

در کمپرسورهای سانتریفیوژ برای افزایش فشار از چند پروانه سری استفاده می‌شود تا فشار در مراحل متعدد زیاد شود. این نوع کمپرسور هم مانند کمپرسورهای اسکرو، سوپاپی نداشته و قطعات متحرک آن بسیار کمتر از کمپرسورهای رفت و برگشتی است. در جایی که نیاز به تامین بار سرمایشی و دبی بسیار زیاد و اختلاف فشار کم مورد نظر باشد، چیلرهای تراکمی سانتریفیوژ گزینه مناسبی هستند. تنها قطعه یا قطعات متحرک در کمپرسورهای سانتریفیوژ، پروانه یا پروانه‌های متصل به شفت اصلی هستند، بنابراین اتلاف توان کمپرسور به عنوان یکی از اصلی‌ترین اجزای چیلر تراکمی تنها ناشی از اغتشاش و اصطکاک سیال مبرد خواهد بود.

انواع کندانسور

گرمای مبرد پس از بازگشت آن از اواپراتور و عبور از کمپرسور در کندانسور که خود نوعی مبدل حرارتی محسوب می‌شود با تقطیر به محیط برگردانده می‌شود. اما بخار مبرد قبل از ورود به کندانسور باید به اندازه کافی توسط یکی دیگر از اجزای چیلر تراکمی یعنی کمپرسور متراکم و گرم شده باشد تا توانایی برقراری انتقال گرما به یک واسط خنک‌تر مثل آب یا هوا را داشته باشد. در غیر این صورت مقدار انرژی مصرفی در اواپراتور این بار باید توسط کندانسور مصرف گردد تا بخار مبرد به مایع تبدیل شود. بنابراین درست است که مبرد در کندانسور از حالت گاز به شکل مایع درمی‌آید، اما تمامی عمل چگالش به عهده آن نیست، بلکه کمپرسور نیز نقش مهمی را در این بین بازی می‌کند.

کندانسورها بر مبنای سیال واسط خنک کننده بخار داغ مبرد و البته ساختارشان در دو گروه هوایی و آبی طبقه‌بندی می‌شوند.

کندانسور هوایی:

از این نوع کندانسورها معمولا به عنوان یکی از اجزای چیلر تراکمی ظرفیت پایین استفاده می‌شود. دلیل دیگر استفاده از این نوع، عدم امکان استفاده از مدل آبی در مناطق مرطوب است. در این صورت فارغ از اینکه ظرفیت چیلر تراکمی چه مقدار باشد، ناگزیر باید از این نوع استفاده کرد. ظرفیت کندانسور هوایی تابعی از سطح و مقدار هوادهی فن یا فن‌های آن است. هرچه سطح بیشتر باشد، انتقال گرما نیز بهتر و سریع‌تر صورت می‌گیرد. بنابراین چیلرهای تراکمی ظرفیت بالا به کندانسورهای بزرگتر با فن‌های بیشتر نیاز دارند که معمولا منجربه استفاده از دو یا چند کندانسور متصل به هم می‌شود. فن کندانسورهای هوایی اغلب از نوع جریان محوری است که بازده نسبتا بهتری از فن‌های سانتریفیوژ دارند، اما پر سر و صداتر هستند. در پروژه‌های خاص که موضوع سر و صدا اهمیت زیادی دارد می‌توان از فن‌های سانترفیوژ استفاده کرد اما در هر حال کاربرد فن‌های جریان محوری رایج‌تر است.

چند مزیت مهم آنها عبارتند از:

1. عدم نیاز به مصرف آب
2. عدم مشکل یخ‌زدگی، رسوب‌گذاری، خوردگی و همچنین عدم نیاز به عملیات سختی‌گیری آب
3. عدم نیاز به پمپ و شبکه لوله‌کشی آب که معمولا حجیم‌تر و گران‌تر ازشبکه‌های لوله‌کشی مبرد است.
4. امکان نصب در فضای باز و دو تکه کردن برای جلوگیری از انتقال ارتعاش و سر و صدا به داخل فضاها
5. هزینه کمتر نصب و راه‌اندازی به نسبت نوع آبی آن که نیازمند برج خنک کننده هستند.
6. امکان استفاده در اقلیم‌های گرم و مرطوب
7. هزینه تعمیر و نگهداری کم

البته باید به معایب این کندانسورها نیز اشاره نمود، از جمله:

1. دمای زیاد تقطیر
2. هزینه نسبتا بیشتر برای تامین مبرد به دلیل طول لوله‌کشی مبرد
3. نیاز به تامین توان بیشتر به ازای هر کیلووات ظرفیت سرمایشی
4. سر و صدای نسبتا زیاد
5. سطح اشغال وسیع به ویژه برای چیلرهایی با ظرفیت بالا

کندانسورهای هوایی از نظر ارتفاع و فاصله نسبت به دیگر اجزای چیلر تراکمی (کمپرسور و اواپراتور) دارای محدودیت هستند و بهتر است این فاصله بیش از 15 متر نشود، در غیر این صورت لازم است که سازنده با توجه به افزایش طول و حجم لوله‌کشی مبرد در مقدار مبرد و همچنین ظرفیت تراکم کمپرسور تجدید نظر کند. دلیل این محدودیت این است که دوری بیش از حد کندانسور از ورودی اواپراتور می‌تواند موجب کاهش فشار مبرد شده که در این صورت احتمال تبدیل مبرد به گاز قبل از گذر از شیر انبساط و ورود به اواپراتور وجود خواهد داشت.

کندانسور آبی:

یکی دیگر از اجزای چیلر تراکمی را می‌توان به سه گروه تقسیم‌بندی کرد.

1. نوع اول یک مبدل حرارتی پوسته و لوله است که آب خنک کننده از داخل لوله و مبرد از فضای پوسته عبور می‌کند.
2. نوع دوم از کندانسورهای آبی که کمتر به عنوان یکی از اجزای چیلر تراکمی مورد استفاده قرار می‌گیرند، نوع دو لوله‌ای است که متناسب با نام خود از دو لوله هم مرکز تشکیل شده که مبرد و آب در دو جهت مخالف در آن جریان پیدا می‌کنند.
3. نوع سوم هم از نوع پوسته و کویل است که به عنوان یکی از مهم‌ترین اجزای چیلر تراکمی با ظرفیت پایین بین 0.5 تا 15 تن تبرید مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در کندانسور آبی پوسته و لوله، گاز داغ متراکم از قسمت فوقانی وارد فضای پوسته مبدل شده و در عین حال آب خنک کننده از فلنچ زیرین وارد لوله‌های مبدل می‌شود و همواره حدود یک ششم از فضای زیرین پوسته را مایع مبرد دربرمی‌گیرد تا حباب‌های گاز مبرد راهی به اواپراتور نداشته باشند.

جنس این لوله‌ها از مس و قطر آنها 4/3 یا یک اینچ در نظر گرفته می‌شود و همچنین روی لوله‌ها برای انتقال گرمای بهتر با 19 تا 40 پره به ازای هر اینچ پوشانده شده است.

برج خنک کننده

اگرچه از آب چاه عمیق و یا رودخانه با در نظر گرفتن تمهیداتی می‌توان به عنوان خنک کننده استفاده کرد؛ اما کاربرد انواع برج خنک کننده برای تقطیر مبرد در کندانسور آبی رایج‌ترین شیوه است. بنابراین برج خنک کننده یکی از مهمترین اجزای چیلر تراکمی آب خنک محسوب می‌شود.

تعیین ظرفیت و انتخاب برج خنک کننده وابسته به چهار عامل زیر است:

الف) دبی آب خنک کننده کندانسور

ب) دمای آب ورودی به برج خنک کننده از سوی کندانسور

ج) دمای آب خروجی از برج خنک کننده به سوی کندانسور

د) دمای مرطوب هوای محیط که وارد برج خنک کننده می‌شود.

دبی و دمای برج خنک کننده تاثیر به سزایی بر ظرفیت سرمایش چیلر دارد و کنترل آن از اهمیت بالایی برخوردار است. برای کنترل دمای آب برج راه‌های گوناگونی وجود دارد که ساده ترین آن استفاده از ترموستات برای روش و خاموش کردن فن‌های برج است.

اواپراتور

یکی دیگر از شاخص‌ترین اجزای چیلر تراکمی یعنی بخش گرماگیر یا به عبارت دیگر سرد کننده آن، تبخیر کننده یا اواپراتور نامیده می‌شود. اواپراتورهای چیلرهای تراکمی ممکن است از نوع خشک یا مرطوب باشد که گاهی اواپراتور انبساط مستقیم و سیلابی هم نامیده می‌شوند. اواپراتورها هم مانند کندانسورها ممکن است آبی یا هوایی باشند. اواپراتورهای انبساط مستقیم ممکن است از نوع پوسته و لوله، برای خنک کردن آب و یا از نوع کویلی برای خنک کردن هوا استفاده کنند. نوع دیگری از اواپراتورها که امروزه استفاده از آن به عنوان یکی از اجزای چیلر تراکمی رایج شده است، اواپراتور صفحه‌ای است که مزایایی مانند بازده بالا و حجم کم را دارد.

اواپراتورهای انبساط مستقیم که آب را خنک می‌کنند ممکن است از نوع پوسته و لوله یا پوسته و کویل باشند که نوع اول کاربرد بیشتری به عنوان یکی از اجزای چیلر تراکمی دارد. در این نوع اواپراتورها، مبرد از میان لوله‌ها و آب از پوسته عبور می‌کند. اواپراتورهای سیلابی یا مرطوب هم از نوع پوسته و لوله هستند با این اختلاف که در این نوع اواپراتورها مبرد در فضای پوسته و آب خنک شونده در لوله‌ها جریان می‌یابد. این نوع اواپراتورها  بیشتر در چیلرهای تراکمی اسکرو و سانتریفیوژ کاربرد دارند.

مبدل‌های صفحه‌ای نیز در چیلرهای تراکمی به عنوان اواپراتور مورد استفاده قرار می‌گیرند. این مبدل‌ها دارای مجاری و شیارهایی در صفحات متعددی هستند که به یکدیگر لحیم یا جوش شده‌اند و به همین دلیل دو سیال اولیه و ثانویه دارای سطح تماس گسترده‌ای هستند، بنابراین این اواپراتورها به نسبت حجم و اندازه‌ای که دارن، دارای بازده نسبتا زیادی هستند.

شیر انبساط

شیر انبساط یکی از مهمترین اجزای چیلر تراکمی است که نقش پر اهمیتی را به عهده دارد. البته در سایر تجهیزات چیلر تراکمی به غیر از شیر انبساطی از وسایلی مانند لوله موئین و شیرهای شناوری نیز استفاده می‌شود. نقش اصلی شیر انبساطی کاهش فشار مبرد خروجی از کندانسور و حفظ فشار کم در اواپراتوراست و در واقع مرز بین سمت پر فشار و کم فشار محسوب می‌شود.

شیرهای انبساطی انواع مختلفی دارند و ممکن است مکانیکی و یا الکترونیکی باشند و همچنین ممکن است شیر انبساطی از نوع حرارتی و یا فشاری باشند. شیرهای انبساطی الکتریکی خود در دو نوع موتوری و سولنوئیدی مورد استفاده قرار می‌گیرند و در نهایت شیرهای انبساطی نوع سولنوئیدی که در واقع نوعی شیر مغناطیسی هستند در دو نوع دفعی و پیوسته کاربرد دارند.

سخن آخر

اگر قصد خرید یکی از انواع چیلرهای تراکمی را دارید بهتر است در ابتدا در مورد آنها تحقیق و مطالعه کنید. سایت مجموعه جهان تهویه ریما مرجع تمامی اطلاعات مرتبط با اجزای چیلر تراکمی مانند انواع کمپرسورها و … است. شما همچنین پس از مراجعه به این سایت و دریافت اطلاعات مورد نیاز، می‌توانید با توجه به قیمت چیلر تراکمی و ویژگی هریک محصول مورد نظرتان را از همین سایت تهیه کنید. مجموعه جهان تهویه ریما ارائه دهنده با کیفیت‌ترین چیلرهای تراکمی است.