انواع چیلر و راهنمای خرید چیلر

چیلر چیست؟

چیلر به عنوان واحد تولید برودت، مهمترین بخش سیستم سرمایش است و بیشترین هزینه خرید تجهیزات و قطعات سیستم سرمایش، مربوط به این دستگاه است. نحوه انتخاب صحیح چیلر جهت فرآیند های صنعتی و یا جهت تهویه مطبوع ساختمان، از مهمترین دغدغه های کارفرمایان و مهندسان مشاور می‌باشد. عدم توجه کافی به این بخش می‌تواند کل پروژه را تحت تاثیر قرار دهد و هزینه های گزافی را به همراه داشته باشد.

هدف ما متخصصین شرکت الیماکول در اینجا این است که مهمترین نکات فنی، بازاری و مهندسی مربوط به انواع چیلرهای تراکمی و چیلر های جذبی و چیلر صنعتی را در قالب یک راهنمای جامع ارائه کنیم تا در زمان خرید چیلر، با دید باز و اطلاعات کافی، نسبت به انتخاب و تهیه این دستگاه اقدام کنید. خروجی تمامی انواع چیلر ها آب سرد یا آب چیلد می‌باشد، به بیانی دیگر، تمام انواع چیلرها اعم از چیلر تراکمی و چیلر جذبی آب برگشتی به دستگاه را خنک می‌کنند و تنها تفاوت انواع چیلرها، در فرآیند و مکانیزم تولید آب چیلد است.

انواع چیلر

چیلر ها در انواع گوناگونی طراحی و تولید می‌شوند. چیلر از جهت گوناگونی قابل دسته بندی هستند. از نظر سیکل تولید برودت، به دو گروه عمده چیلر تراکمی و چیلر جذبی تقسیم می‌شوند. وجه تمایز انواع چیلر تراکمی در نوع کمپرسور که شامل چهار دسته کلی چیلر با کمپرسور اسکرال ، چیلر با کمپرسور پیستونی، چیلر با کمپرسور اسکرو و یا چیلر با کمپرسور سانتریفیوژ و نیز نوع کندانسور که در دوسته کلی چیلر تراکمی آب خنک و چیلر تراکمی هوا خنک شناخته می‌شوند. چیلر جذبی نیز برحسب تعداد ژنراتور های آن در دوسته کلی چیلر جذبی تک اثره و چیلر جذبی دو اثره و از نظر نوع انرژی مصرفی در سه دسته چیلر جذبی آبگرم، چیلر جذبی آب داغ، چیلر جذبی بخار و چیلر جذبی شعله مستقیم شناخته می‌شوند.

با وجود تفاوت های ساختاری و مکانیزمهای متفاوت تولید برودت در انواع چیلرها، همگی یک کار و وظیفه مشترک بر عهده دارند. چیلر Chiller دستگاهی می‌باشد که انرژی گرمایی یک سیال مایع مانند آب یا مخلوط آب و ضدیخ با کمک سیکل تبرید تراکمی بخار و یا سیکل تبرید جذبی می‌گیرد و سیال مایع را سرد می‌کند. این انرژی حرارتی جذب شده از سیال مایع، در نهایت از طریق کندانسور چیلر به محیط بیرون منتقل می‌شود.

دمای آب سرد یا آب چیلد تولیدی معمولا بین ۵ تا ۱۰ درجه سانتی گراد در کاربردهای تهویه مطبوع است و در برخی کاربردها مانند فرآیند های صنعتی که با توجه به نیاز مصرف کننده مشخص می‌شود، می‌توان با افزودن مواد ضد یخ به آب و تغییر در برخی قطعات چیلر مانند کمپرسور، دمای آن را به زیر صفر کاهش داد.

عموماً چیلرها در ظرفیت های ۳ الی ۲۰۰۰ تن تبرید که واحد آمریکایی است طراحی و تولید می‌شوند. هر تن تبرید، معادل ۳.۵ کیلووات برودتی است. البته این کیلووات متفاوت از کیلووات برقی است که می‌بایست به این نکته توجه لازم شود.

در ادامه ۱۳ مدل از انواع چیلر ها بررسی و شرح داده می‌شود.

1. مینی چیلر تراکمی

2. چیلر تراکمی اسکرال هوا خنک

3. چیلر تراکمی اسکرال آب خنک

4. چیلر تراکمی پیستونی هوا خنک

5. چیلر تراکمی پیستونی آب خنک

6. چیلر تراکمی اسکرو هوا خنک

7. چیلر تراکمی اسکرو آب خنک

8. چیلر تراکمی سانتریفیوژ آب خنک

9. چیلر جذبی آبگرم تک اثره

10. چیلر جذبی آب داغ تک اثره

11. چیلر جذبی بخار تک اثره

12. چیلر جذبی بخار دو اثره

13. چیلر جذبی شعله مستقیم

مینی چیلر تراکمی

مینی چیلر یک دستگاه خنک کننده آب است که پس از سرد کردن و خنک سازی، آب چیلد را با پمپ جهت مصارف سرمایشی پمپاژ می کند.عموماً از مینی چیلرها برای تامین سرمایش واحد مسکونی به صورت مستقل استفاده می‌شود. ظرفیت های مینی چیلرهای تراکمی از ۳ الی ۱۰ تن تبرید متغیر است. با توجه به تمایل بسیاری از افراد برای استقلال سیستم سرمایش و گرمایش یا تهویه مطبوع، این دستگاه به صورت گسترده در پروژه های کوچک متراژ و ویلا ها، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

عموماً کمپرسور مینی چیلرها، از نوع اسکرال هرمتیک می‌باشد. سایر قطعات مینی چیلر شامل کندانسور هوا خنک ( کویل فین پلیت تیوب)، شیر انبساط، اواپراتور صفحه ای یا پوسته لوله، پمپ و منبع انبساط بسته است. برای کنترل دمای آب و عملکرد دستگاه مینی چیلر از یک تابلو برق صنعتی که کلیه تجهیزات کنترل کننده برقی مانند کلید حرارتی، کنتاکتور، رله های فرمان و ترموستات بر روی آن نصب می‌شود، استفاده می‌گردد. گاهاً جهت افزایش قابلیت های دستگاه مینی چیلر، در برخی کاربری های خاص از سیستم PLC و برد الکترونیکی استفاده می‌شود. که قیمت مینی چیلر را افزایش می‌دهد.

تجهیزات جانبی مینی چیلر شامل مخزن عایق کاری شده با اتصالات (پر کننده و تخلیه) ، سایت گلاس ، شیر سرویس ، شیر برقی ، انواع گیج های روغنی نمایش دهنده فشار ، سیستم آنتی فریز ، محافظ ولتاژ و جریان و حفاظت جریان آب می‌باشد که بر حسب نیاز بخشی یا کلیه این تجهیزات بر روی مینی چیلر نصب و راه اندازی می‌گردد.

چیلر اسکرال هوا خنک

واژه اسکرال Scroll در چیلر اسکرال به نوع کمپرسور به کار رفته در چیلر اطلاق می‌شود. عموماً چیلر اسکرال در ظرفیت های برودتی کم و متوسط مورد تهیه و مورد بهره داری قرار می‌گیرد. در چیلر های اسکرال از یک تا چند کمپرسور اسکرال به صورت تاندم Tandem استفاده می‌شود تا ظرفیت نهایی قابل استحصال چیلر اسکرال تراکمی افزایش یابد. چیلر اسکرال مانند تمامی انواع چیلرهای تراکمی بر پایه سیکل تبرید تراکمی بخار که معکوس چرخه کارنو است عمل می‌کنند.

کمپرسور اسکرال از دو حلزون ثابت و متحرک ساخته شده است که توسط مکانیزم بسیار دقیقی، در داخل یکدیگر قرار دارند و سیال مبرد گازی کم فشار از سمت اواپراتور را به داخل حلزونها مکش می‌کند و با افزایش دما و فشار، آن را متراکم می‌کنند.

اصول کلی کارکرد کمپرسور اسکرال به این شکل است که حلزون متحرک به صورت خارج از مرکز حرکت دورانی کرده و مبرد از قسمت بیرونی (محفظه مکش) که فضای بین دو حلزون افزایش یافته ، وارد شده و رفته رفته با اعمال نیرو به سمت مرکز حلزون ها فشرده شده و فشار و دمای آن افزایش می‌یابد و در نهایت از مرکز حلزون ها (محفظه تخلیه) خارج می‌شود.

چیلر اسکرال هوا خنک دارای کندانسور هوائی یا Air cooled Condenser است که شامل کویل های وی شکل و فن های اکسیال جهت انتقال حرارت از مبرد گازی پرفشار داخل کویل است. عموماً برای کاهش سطح اشغال چیلر اسکرال، از کویل های وی شکل استفاده می‌شود.

چیلر اسکرال آب خنک

چیلر اسکرال آب خنک دارای کمپرسور اسکرال با کندانسور آبی است. کندانسور آبی جهت خنک شدن، نیازمند تامین برج خنک کننده به همراه سیستم پمپاژ آب برج خنک کن است که در هزینه نهایی سیستم سرمایش می‌بایست در نظر گرفته شود. به صورت عام، کندانسور چیلر اسکرال آب خنک از نوع پوسته و لوله است که آب در لوله و مبرد در داخل پوسته جریان دارد.

چیلر آب خنک اسکرال معمولا در ظرفیت های ۳۰ الی ۱۲۰ تن تبرید ساخته می‌شود. تعداد مدارات عموماً ۲ الی ۴ می‌باشد. لذا آمپر راه اندازی در چیلر اسکرال آب خنک، بسیار پایین است و بر حسب نیاز سرمایش، کمپرسورها وارد مدار تولید برودت می‌شود و به ترتیب نیز از مدار تولید برودت خارج می‌شود. کارکرد کم صدا و بدون لرزش، طول عمر بالا و بهره برداری آن، از مهمترین مزایای این چیلرها می‌باشد.

نوع خاصی از کنترلر ها بر روی چیلر اسکرال آب خنک نصب می‌شود که قابلیت مدولار شدن چندین چیلر را به یکدیگر امکان پذیر می‌کند. ویژگی این چیلرها در اینست که میتوان با این الگوریتم عملکرد، تا ظرفیت های ۱۰۰۰ تن تبرید توسط چیلر اسکرال تامین نمود. برتری هایی که یک چیلر اسکرال مدولار نسبت به نوع ساده و غیر مدولار چیلر اسکرال آب خنک دارد بسیار قابل توجه است. کاهش مصرف برق و افزایش عمر قطعات از مهمترین مزایایی است که در اثر استفاده از چیلرهای مدولار بدست می‌آید و علیرغم آنکه مدولار کردن چیلر اندکی قیمت چیلر اسکرال آب خنک را افزایش می‌دهد ولی دستیابی به این ویژگیها نسبت به افزایش قیمت اندک دستگاه چیلر اسکرال، منطقی است و به شدت توصیه به استفاده از این راهکار می‌شود.

چیلر تراکمی پیستونی آب خنک

چیلر تراکمی پیستونی آب خنک Reciprocating Water cooled chiller نوعی چیلر تراکمی بشمار می‌رود که بر دارای کمپرسور پیستونی جهت انجام فرآیند تراکم مبرد است و فرآیند دفع حرارت در کندانسور پوسته لوله ای آن به کمک آب خنک تامین شده توسط برج خنک کننده انجام می‌شود.

کمپرسور پیستونی جزء پرکاربردترین انواع کمپرسورها در صنعت تهویه مطبوع می‌باشد.

اجزای اصلی این کمپرسور شامل الکتروموتور، سیلندر، پیستون و میل لنگ است. میل لنگ با استفاده از انرژی حرکتی دریافتی از سمت الکتروموتور کمپرسور باعث حرکت پیستون به سمت بالا و پایین و ایجاد فرآیند تراکم می‌شود. در چیلرهای تراکمی آب خنک پیستونی نیز مطابق تعریف سیکل تبرید تراکمی بخار، گاز مبرد به شکل بخار سوپرهیت، با دمایی پایین وارد محفظه کمپرسور می‌شود تا متراکم شود و گاز مبرد پر فشار با دما و فشار بالا، از کمپرسور خارج می‌شود.

عموماً چیلر آب خنک با کمپرسور پیستونی در پروژه های صنعتی و شرایط محیطی حاره ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. علت این امر، قابلیت تحمل فشار بالا در کمپرسورهای پیستونی نسبت به سایر کمپرسورها است. معایب این چیلرها، مصرف برق زیادتر، ارتعاشات نسبتا زیاد، کنترل ظرفیت به صورت پله ای، جریان مبردی پالسی و سر و صدای بیشتر در مقایسه با چیلر اسکرال و چیلر اسکرو است. اما قابلیت تعمیر پذیری و کارکرد در محیط با دمای بالا و تروپیکال از مهمترین مزایای این چیلرها می‌باشد.

همچنین در کاربری های زیر صفر، به عنوان مثال جهت تولید آب سرد با دمایی کمتر از کمتر از صفر درجه سانتی گراد، چیلرهای آب خنک گزینه بهینه تری می‌باشند. به این علت که در مقایسه با چیلر هوا خنک پیستونی، به علت پایین تر بودن دمای چگالش در کندانسور آبی، نیاز به ایجاد نسبت تراکم کمتری در کمپرسور وجود دارد که منجر به افزایش قابلیت کارکرد کمپرسور، ظرفیت واقعی بالاتر، استهلاک کمتر کمپرسور خواهد بود. این امر بویژه در مناطق گرمسیری اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.

چیلر تراکمی پیستونی هوا خنک

چیلر تراکمی پیستونی هواخنک، کاملا مشابه با چیلر تراکمی پیستونی آب خنک می‌باشد، تنها کندانسور آن از نوع هوائی و V شکل است. چیلر هوا خنک پیستونی سیستم سرمایشی است که هم در ساختمان های تجاری، مسکونی، اداری برای تامین آب چیلد و پمپاژ آن به هواسازها و فن کویل های درون ساختمان استفاده می‌شود. همچنین در کاربری های صنعتی برای خنک کردن فرآیندها، ماشین آلات و قالب های صنعتی به کار می‌رود.

اجزای اصلی چیلر تراکمی هوا خنک پیستونی عبارتند از کمپرسور پیستونی به همراه الکتروموتور، کندانسور هوا خنک V-Type، شیر انبساط ترموستاتیکی یا الکترونیکی، اواپراتور پوسته لوله، مبرد و لوله های انتقال دهنده مبرد است. چیلر تراکمی هوا خنک، در مناطقی که مشکل تامین آب وجود دارد یا فضای کافی جهت نصب در موتورخانه وجود ندارد، به صورت گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. معایب چیلر تراکمی پیستونی هواخنک شامل مصرف الکتریسیته بیشتر، ارتعاشات نسبتا زیاد ناشی از کمپرسور پیستونی، کنترل ظرفیت به صورت پله ای به دلیل ساختار خاص کمپرسور، جریان مبردی پالسی ناشی از حرمت سیلندر پیستون کمپرسور و سر و صدای بیشتر در مقایسه با چیلر اسکرال هواخنک و چیلر اسکرو هواخنک است.

چیلر تراکمی اسکرو هوا خنک

علت نام گذاری این دسته از چیلرها به چیلر اسکرو این است که کمپرسور از نوع مارپیچی یا اسکرو Screw است. نوع کندانسور آن از نوع هوائی و یا V-Type است. چیلرهای اسکرو در ظرفیت های ۶۰ الی ۶۵۰ تن تبرید طراحی و تولید می‌شود و به دلیل ویژگی های خاص کمپرسور اسکرو، سیستم کنترل پیشرفته و پیچیده ای دارند. جهت شناخت بهتر چیلر اسکرو، لازمست در مورد کمپرسور آن توضیحاتی داده شود.

کمپرسورهای اسکرو عمدتا از دو روتور دوار یا دو مارپیچ Double Screw تشکیل شده است. یکی از روتورها ثابت و دیگری متحرک است و با به گردش درآمدن روتور متحرک توسط الکتروموتور کمپرسور اسکرو ، عمل فشرده سازی مبرد بین دو روتور و افزایش فشار و دمای مبرد گازی صورت می‌گیرد.

کمپرسورهای اسکرو همانند کمپرسورهای چیلر Reciprocating یا پیستونی از نوع جابجایی مثبت است و در دو نوع تک مارپیچ و دو مارپیج طراحی و تولید می‌شوند. از مهمترین برندهای تولید کننده این کمپرسور در جهان، شرکت Bitzer و شرکت Hanbell هستند.

این کمپرسورها دارای قابلیت کنترل ظرفیت مرحله ای است که عموماً ۴ مرحله می‌باشد. هر مرحله ۲۵ درصد ظرفیت کمپرسور را تشکیل می‌دهد و توسط یک شیر برقی، ظرفیت هر مرحله وارد مدار تولید برودت می‌شود و یا خارج می‌شود. لذا چیلر تراکمی اسکرو هواخنک که به صورت دو مداره ساخته می‌شود، در حالت استارت، ۸/۱ ظرفیت کل چیلر وارد مدار می‌شود و از این جهت، دارای راه اندازی نرم میباشد. ابعاد کوچک و وزن پایین تر، کارکرد کاملا آرام و با صدا و لرزش کم، کارکرد با راندمان بالا در حالت تمام بار و کم باری در مقایسه با چیلر تراکمی پیستونی، از مهمترین مزایای چیلر تراکمی اسکرو هواخنک می‌باشد.

چیلر تراکمی اسکرو آب خنک

این چیلر کاملا مشابه با چیلر تراکمی اسکرو هوا خنک است، تنها تفاوت، در حذف کندانسور آبی و جایگزینی کندانسور هوائی برای این چیلر است. این نوع از چیلرها در ظرفیت های بالا، اقتصادی ترین گزینه جهت طراحی و انتخاب می‌باشد. یکی از مزایای مهم چیلر تراکمی آب خنک اسکرو صرفه جویی در هزینه ها است. در ساختار این نوع سیستم از کندانسور آبی استفاده شده است، از این جهت در حین عملکرد برق کمتری را مصرف می‌کنند. همچنین ضریب عملکرد آن در مقایسه با چیلر تراکمی هواخنک بالاتر است.

چیلر تراکمی اسکرو آب خنک در داخل موتورخانه نصب و راه اندازی می‌شود، لذا برای نصب این سیستم به استفاده از هوای آزاد و فضای باز الزامی نیست. همچنین کندانسور چیلرهای آب خنک اسکرو به دلیل ظرفیت حرارتی بالای آب، در مقایسه با کندانسورهای هوایی از راندمان بالاتری برخوردار هستند و لذا دارای ابعاد کمتری می‌باشند.

چیلر آب خنک اسکرو در کنار تمامی مزایای فوق، معایبی نیز دارد. چیلر اسکرو با کندانسور آب خنک برای مناطق با رطوبت نسبی بیش از ۶۰ درصد به هیچ عنوان گزینه مناسبی به شمار نمی‌آیند. این دستگاه به دلیل ظرفیت های بالای کمپرسور اسکرو، در ظرفیت های ۶۰ تن تبرید به بالا قابلیت ساخت و تولید دارند، همچنین با توجه به شرایط کم آبی کشور، در ظرفیت های بیش از ۳۰۰ تن تبرید، توجیه اقتصادی جهت تولید دارند. از دیگر معایب چیلر آب خنک اسکرو می‌توان به هدر رفت آب ناشی از تبخیر آب در برج خنک کننده اشاره کرد. به دلایل ایجاد امکان تعمیر و نگهداری، این نوع از چیلرهای اسکرو جهت نصب در موتورخانه به فضای بیشتری نیاز دارند.

چیلر تراکمی سانتریفیوژ آب خنک

چیلر سانتریفیوژ، نوعی از چیلر تراکمی است که دارای کمپرسور سانتریفیوژ یا گریز از مرکز می‌باشد. این کمپرسور، با چرخش پروانه یا ایمپلر، مبرد را تحت به حرکت دورانی وادار می‌کند و فشار و دمای مبرد را افزایش می‌دهد. این نوع از کمپرسور، در دسته کمپرسورهای جابجایی غیر مثبت قرار می‌گیرد. به دلیل ویژگی های ساختاری این کمپرسور، عموماً امکان کارکرد این کمپرسور در حالت نیمه بار فراهم نیست و در صورت کارکرد در حالت نیمه بار، راندمان به شدت افت می‌کند و خطرات خرابی کمپرسور افزایش می‌یابد. لذا عموماً این نوع از چیلر در پروژه هایی مورد استفاده قرار می‌گیرد که نیازمند ظرفیت برودتی نسبتا ثابت هستند.

هر کمپرسور سانتریفیوژ شامل ۳ قطعه اصلی به نام های پروانه ، دیفیوزر خروجی حلزونی می‌باشد. در بعضی موارد با ظرفیت بالا ممکن است تعداد ۲ یا بیشتر پروانه (impeller) و بیشتر از یک مدار در یک دستگاه کمپرسور وجود داشته باشد.

چیلرهای سانتریفیوژ در ظرفیت های بیش از ۳۰۰ تن تبرید طراحی و تولید می‌شوند. عموماً وارداتی هستند و تکنسین های متخصص در راه اندازی، تعمیرات و نگهداری چیلر سانتریفیوژ به سختی یافت می‌شوند. از طرف دیگر، قطعات یدکی آن به صورت گسترده در کشور وجود ندارد و در زمان خرابی، ممکن است زمان زیادی جهت تامین قطعات یدکی صرف شود.

راهنمای خرید چیلر

جهت خرید چیلر، موارد متعددی می‌بایست در نظر گرفته شود تا دستگاه خریداری شده، کلیه نیازهای پروژه را تامین نماید. در اینجا بخشی از مهمترین این موارد جهت خرید چیلر، شرح داده می‌شود:

• کاربری چیلر تراکمی

• ظرفیت برودتی چیلر

• میزان اختلاف کمترین و بیشترین ظرفیت برودتی مورد نیاز پروژه

• فضای نصب

• در دسترس بودن آب و برق

• اقلیم و شرایط آب وهوایی محل نصب چیلر

• دمای آب چیلد مورد نیاز

• هزینه های نگهداری و در دسترس بودن قطعات یدکی

• بودجه خرید چیلر

• چیلر تراکمی مرکزی یا مستقل در پروژه های ساختمانی

• حداکثر دبی و فشار آب چیلد مورد نیاز

• کنترلر چیلر و امکانات کنترلی چیلر تراکمی

• قابلیت تامین شرایط نگهداری و اورهال

• راندمان و ضریب عملکرد چیلر COP

• فصلی یا دائم کار بودن چیلر

مشاوره خرید چیلر تراکمی از شرکت الیماکول

با توجه به مجموعه پارامترهای فوق، می‌توان در پروژه های ساختمانی و صنعتی، می‌توان نسبت به انتخاب چیلر تراکمی اقدام نمود. امروزه، یکی از مهمترین نکات در تهیه چیلر تراکمی، مشکلات ناشی از کم آبی و هزینه های بسیار بالای تامین آب برج خنک در پروژه ها می‌باشد. لذا عموماً خریداران به سمت تهیه چیلر هوا خنک که بی نیاز از برج خنک کن می‌باشند، تمایل بیشتری پیدا کرده اند.

شرکت الیماکول، با توجه به سابقه خود در زمینه طراحی و تولید انواع چیلرهای تراکمی، امکان طراحی و تولید انواع چیلرهای تراکمی اعم از چیلر پیستونی، چیلر اسکرال و چیلر اسکرو را دارد. این شرکت همواره تلاش می‌کند که در زمان خرید با ارائه مشورت های لازم، کمک کند تا خریداران و کارفرمایان، با دید بازتری دستگاه مورد نیاز خود را انتخاب نمایند تا در طول دوره بهره برداری با مشکلات کمتری مواجه شوند.