چیلر تراکمی هوایی

چیلر تراکمی هوایی ،چیلر هوا خنک یا هوایی (Air cooled chiller) نوعی چیلر تراکمیمحسوب می شود که
اساس عملکردش سیکل تبرید تراکمی بخار بوده و فرایند دفع حرارت در کندانسور آن به کمک هوای محیط صورت می گیرد.

چیلر تراکمی

 چیلر تراکمی هوایی

استفاده از چیلر تراکمی هوا خنک در ایران به دلیل کمبود منابع آبی و همچنینمزایای دیگر این محصول، با
استقبال خوبی همراه بوده و در این مطلب تهویه نگار به طور جامع و کامل درباره اجزای این نوع چیلر و نحوه
عملکرد و کاربرد آن بحث خواهد کرد.

  • چیلر هوا خنک یا چیلر هوایی
  • چیلر تراکمی هوا خنک یا چیلر هوایی

انواع چیلر هوا خنک (هوایی)

کاربردهای چیلر تراکمی هوا خنک
1- کاربرد چیلرهای هوا خنک در تهویه مطبوع
2- کاربرد چیلرهای هوا خنک در برودت صنعتی

انواع کمپرسور در چیلر هوایی

انواع کندانسور در چیلر تراکمی هوا خنک
1- چیلر تراکمی هوا خنک یک پارچه (Packaged)
2- چیلر تراکمی هوا خنک دو پارچه (Split)

انواع اواپراتور در چیلر تراکمی هوا خنک

  • کاهش صدای کارکرد چیلرهای هوا خنک
  • عایق کاری اواپراتور چیلرهای هوایی
  • فروش تخصصی چیلر هوا خنک
  • انواع چیلر هوا خنک (هوایی)

چیلرهای هوایی در بازار تهویه مطبوع عموماًبر اساس نوع کمپرسور و کندانسور بکار رفته در آن ها دسته
بندی می شوند که در شکل زیر انواع چیلر هوایی را نشان داده ایم.

کمپرسور و کندانسور

اینکه کدام نوع کمپرسور و کندانسور در چیلر هوا یی باید استفاده شود به عوامل مختلفی بستگی دارد از جمله :

  • شرایط اقلیمی محل پروژه
  • نیاز پروژه و بار برودتی آن
  • شرایط مالی کارفرمایان
  • بررسی های فنی

نحوه عملکرد چیلر هوا خنک

در چیلرهای تراکمی، از جمله نوع هوا خنک آن، چهارمؤلفه اصلی وجود دارد:

  • کمپرسور (Compressor)
  • کندانسور (Condenser)
  • شیر انبساط (Expansion valve)
  • اواپراتور (Evaporator)

تفاوت چیلر هوا خنک و آب خنک چیست؟

 چیلر تراکمی هوایی

در واقع، تنها تفاوت چیلر هوا خنک به لحاظ عملکرد(در مقایسه با چیلرهای آب خنک و تبخیری) نوع کندانسور
آن ها می باشد. همانطور که از نامش پیداست، در چیلرهای تراکمی هوایی، از کندانسور هوایی به عنوان واحد
چگالش (Condensing) در سیکل تبرید استفاده می شود. اما در چیلر آب خنک، از طریق آب خنکی که برج خنک
کننده تولید می کند، انجام می شود. در مقاله ای جداگانه به طور جامع چیلرهای آبی را بررسی کرده ایم

چیلر هوایی چیست ؟

چیلرهای تراکمی به دو دسته کلی چیلر هوایی (هوا خنک) و آبی (آب خنک) تقسیم می شوند که اصول کارکرد و
قطعات آنها بسیار شبیه به هم بوده و با این تفاوت که در چیلر تراکمیهوا خنک (هوایی) ، کندانسور به صورت هوا
خنک بوده و با استفاده از فن هایی (فن های نصب شده در بالای چیلر – مطابق شکل زیر) که هوا را از روی لوله های
کندانسور می دمند ، خنک می شود.

چیلر تراکمی آب خنک

در چیلر تراکمی آب خنک (آبی) ، کندانسور با استفاده از آب خنک شده و این آب بعد از گرفتن حرارت کندانسور ،
به وسیله پمپ به برج خنک کننده ارسال می شود تا مجددا در برج ، خنک شود.

کاربرد چیلر تراکمی آب خنک

 چیلر تراکمی هوایی

چیلر تراکمی هوا خنک که به آن چیلر هوا خنک یا چیلر هوایی نیز گفته می شود ، یکی از مناسب ترین دستگاه ها
جهت سرمایش هوای ساختمان های مسکونی ، مراکز خرید و مجتمع های تجاری ، ادرای ، صنعتی ، آموزشی ،
ورزشی و نیز تجهیزات ، ماشین آلات و دستگاه های صنعتی است. مخصوصا در مناطقی که با مشکل تامین آب ،
مصرف و هزینه بالای آن مواجه هستیم زیرا که چیلر هوایی بر خلاف چیلر آبی ، مصرف آب ندارد.

انواع کندانسور

وظیفه چیلر هوایی و انواع دیگر آن این است که آب را در یک مدار بسته ، سرد کرده و با پمپ به یونیت های
داخل ساختمان مانند فن کویل ، هواساز و یا به دستگاه های صنعتی (جهت خنک کاری) پمپاژ کنند. آب سرد
در لوله های فن کویل و هواساز (و یا مدار دستگاه صنعتی) جاری شده و یک فن با دمیدن هوا از اطراف لوله ها ،
دمای هوا را کاهش داده و در ساختمان توزیع می کند.

چیلر هوایی

مهمترین اجزای این دستگاه عباتند از کمپرسور و موتور الکتریکی (به عنوان قلب دستگاه و راه انداز سیکل کاری آن) ،
کندانسور (مبدل حرارتی از نوع هوا خنک) ، اکسپنشن ولو (شیر انبساط) و اواپراتور (مبدلی که در آن دمای آب توسط
مبرد کاهش می یابد) و سایر اجزای آن عبارتند از شیرهای تنظیم کننده و کنترلی ، سایت گلس ، فیلتر درایر ،
شیرهای فشار بالا و پایین ، چک ولو ، سونولوئید ولو ، سنسورها و سوئیچ ها ، قطعات برقی و کنترلی ، کنترلر و …

مدار چیلر هوایی

کل مدار چیلر هوایی در ۳ بخش پر فشار (رنگ قرمز) ، کم فشار (رنگ سبز) و مدار آب (رنگ آبی) خلاصه می شود.
کمپرسور با فشرده نمودن مبرد ، دما و فشار آن را به شدت افزایش داده و به سمت کندانسور می فرستد (مسیر
حرکت سیالات با فلش های رنگی مشخص شده است).

فن در کندانسور

جریان هوایی که توسط فن در کندانسور به راه افتاده باعث کاهش دمای مبرد در کندانسور شده و مبرد پس از عبور
از فیلتر درایر و اکسپنسن ولو ، وارد اواپراتور می شود. اواپراتور مبدلی است که در یک سمت آن آب جاریست و در
سمت دیگر آن مبرد جاریست.مبرد که برای تبخیر شدن به گرما نیاز دارد ، گرمای آب را گرفته و دمای آب را کاهش
می دهد. آب سرد در مخزنی جمع شده و با پمپ به سمت مصرف کننده (برای مصارف سرمایشی ساختمان مثل
فن کویل و هواساز یا برای مصارف سرمایش صنعتی مثل کولینگ دستگاه ها و ماشین آلات صنعتی) پمپاژ می شود.

انواع چیلر هوایی

انواع چیلر هوایی بر اساس نوع کمپرسور (اینکه اسکرال باشد یا اسکرو و …) ، موقعیت و جهت قرار گیری فن های
کندانسور ، مجهز بودن یا نبودن به شیر انبساط الکترونیکی ، نوع اواپراتور ، دارا بودن یا نبودن کنترلر PLC و … به
دسته های مختلفی تقسیم بندی می شود.

اجزای چیلر هوایی

در کاربردهایی که در اغلب اوقات ، چیلر باید با ظرفیت کم کار کند بهتر است که به صورت ۲ یا ۴ مدار طراحی و ساخته
شود. فرض کنید که در یک کاربرد خاص به ۱۲۰ تن تبرید برودت نیاز باشد. در این صورت اگر دستگاه تک مدار باشد ،
همواره کل تجهیزات دستگاه باید در حال کار باشد (حتی اگر در مواقعی مثلا به ۲۰% برودت نیاز باشد) و معایب زیادی
از جمله افزایش مصرف انرژی و همچنین کاهش عمر مفید دستگاه را در پی خواهد داشت.

معایب چیلر هوایی

برای جلوگیری از این معایب می توان دستگاه را به طور ۲ یا ۴ مدار طراحی و تولید کرد. یعنی مثلا در حالت ۲ مدار ، کل
دستگاه به دو مدار کاملا مجزای ۶۰ تن تبرید تقسیم شده و در ساعاتی از شبانه روز که به کمتر از ۶۰ تن برودت نیاز باشد،
فقط یکی از مدارها (نصف تجهیزات) شروع به کار می کند. بدین ترتیب در اغلب اوقات نیمی از کمپرسورها خاموش هستند.
در حالت ۴ مدار ، کل دستگاه به ۴ مدار مجزا تقسیم و به صورت ۲۵% به ۲۵% وارد عمل می شوند.

کمپرسور چیلر هوایی :

مهمترین قطعه در چیلرها کمپرسور و موتور الکتریکی آن است که باید با توجه به کاربرد آن به نحو صحیح انتخاب گردد.
چهار نوع از بهینه ترین کمپرسورها در صنعت چیلرسازی عبارتند از :
۱ . نوع اسکرال Scroll یا حلزونی
۲ . نوع اسکرو Screw یا مارپیچی
۳ . نوع سیلندر و پیستون Piston type یا رفت و برگشتی
۴ . نوع سانتریفویژ Centrifugal یا گریز از مرکز

مزایای کمپرسور اسکرو عبارت اند از :

۱ . دارای ضریب عملکرد COP بیشتر نسبت به نوع رفت و برگشتی (سیلندر و پیستونی)
۲ . دارای قطعات متحرک کمتر نسبت به نوع سیلندر و پیستونی و در نتیجه استهلاک و لرزش کمتر نسبت به آن
۳. دارای سیستم کنترل ظرفیت کاری به صورت پیوسته و در نتیجه افزایش راندمان چیلر

کمپرسور نوع اسکرو

مزایای کمپرسور اسکرال عبارت اند از :
۱ . دارای کمترین تعداد قطعات متحرک و در نتیجه کارکرد بدون صدا و ارتعاش به نحوی که کم صداترین و کم
    ارتعاش ترین نوع کمپرسور است.
۲ . طول عمر بسیار بالا ، نگهداری کم هزینه و داشتن کمترین میزان خرابی به علت کم بودن گشتاور لحظه استارت
۳ . مقاومت کمپرسور در برابر بازگشت مایع
۴ . ضریب عملکرد COP بیشتر نسبت به نوع سیلندر و پیستونی

کمپرسور نوع اسکرال

مزایای کمپرسور سیلندر و پیستونی عبارتند از :
۱ . قابلیت نصب و کارکرد در ظرفیت های مختلف
۲ . قابلیت تعمیر آن در صورت فرسوده شدن یا خرابی
۳ . قابلیت تحمل فشارها و دماهای بالا و مناسب ترین نوع کمپرسور جهت کار در مناطق
   با آب و هوای گرم و مرطوب (حاره ای)

مزایای کمپرسور سانتریفیوژ عبارتند از :

مناسب برای کاربردهایی که در آن چیلر مجبور است که در تمام ساعات کارکرد خود با حداکثر توان کار کند.
زیرا نوع سانتریفیوژ دارای یک ایمپلر (توربین) است که در حالت های کاری با بار کم یا متوسط ، دچار افت
راندمان شدید می شود و لذا باید از آن فقط در حالت تمام بار (full load) استفاده نمود.

نوع و برند کمپرسور چیلر تراکمی هوا 

معمولا با توجه به محدوده ظرفیت چیلر تراکمی هوا خنک و آب خنک ساخته شده در شرکت ما از کمپرسورهای
زیر در مدار استفاده می شود. هر چند در برخی پروژه ها ممکن است با توجه به نیاز یا درخواست مشتری ،
در ظرفیتی مشخص ، از نوع دیگر آن نیز استفاده شود.

ظرفیت های کمپرسور

ظرفیت های بیشتر از ۵۰ تن تبرید ⇐ معمولا کمپرسورهای اسکرو و اسکرال برند Danfoss , Bitzer , Hanbell
ظرفیت های بین ۲ تا ۵۰ تن تبرید ⇐ معمولا کمپرسورهای اسکرال برند Danfoss و Copeland
کل ظرفیت ها برای شهرهای با آب و هوای گرم و مرطوب (حاره ای) ⇐ کمپرسورهای سیلندر
و پیستونی برند Danfoss , Bitzer , Copeland چیلر هوایی یا آبی با ظرفیت های بالا و کارکرد مداوم با
حداکثر توان ⇐ کمپرسورهای سانتریفیوژ یا همان گریز از مرکز

کمپرسورهای چند مرحله ای

کمپرسورها به صورت چند مداره (چند مرحله ای) مورد استفاده قرار می گیرند. کمپرسورهای چند مرحله ای این
مزیت را دارند که به صورت پله پله در مدار قرار گرفته و سیستم به صورت پله ای عمل می کند و کاهش قابل
توجه ای در مصرف برق ایجاد می گردد.برای مثال در یک چیلر ۴ کمپرسوره با ۴ مدار مستقل (۴ مرحله ای)،
وقتی که ۲۵ درصد توان سرمایشی نیاز باشد ، فقط یکی از کمپرسورها روشن شده و بقیه کمپرسورها خاموش
هستند که ضمن کاهش مصرف برق ، عمر سیستم نیز افزایش می یابد.

برخی از ویژگی های چیلر هوا 

۱ . زیر بار قرار گرفتن چیلر هوایی به صورت تدریجی و با توجه به میزان برودت مورد نیاز و در نتیجه کاهش
مصرف انرژی دستگاه و افزایش عمر آن
۲ . ساخت اواپراتور چیلر از نوع پوسته و لوله (Shell and Tube) با مداربندی های خاص و به حداکثر رساندن
راندمان انتقال گرما در آن با ایجاد جریان مغشوش در سیال به روش های مختلف و مطابق با آنالیزهای سیالاتی
و حرارتی مهندسی شده
۳ . تست هیدرواستاتیکی اواپراتورها و کندانسورها
۴ . تهیه قطعات سیکل تبرید ، تجهیزات کنترلی و الکترونیکی از مارک های معتبر اروپایی
۵ . استفاده از سیستم PLC به منظور کنترل دقیق تر دستگاه ها در کاربری های خاص
۶ . استفاده از مبردهای دوستدار محیط زیست R134A , R407C , R404A و …
۷ . انتخاب نوع و برند کمپرسور با توجه به نیاز یا درخواست مشتری (بیتزر Bitzer ، کوپلند Copeland و دانفوس Danfoss)
۸ . قابلیت اتصال به سیستم های مدیریت هوشمند ساختمان BMS و قابلیت کنترل چیلرها از داخل خانه یا محل موتورخانه
۹ . مجهز کردن کندانسور هوا خنک به موتورفن های شرکت های معتبر جهانی EBM و زیلابگ

چیلر تراکمی هوا خنک

در جدول زیر نمونه های از پیش تدوین شده چیلر هوا خنک مجهز به کمپرسورهای اسکرال ، اسکرو و پیستونی به
همراه اصلی ترین پارامترهای آنها ارائه شده است که به عنوان راهنمای اولیه در انتخاب چیلر هوا خنک می توان از
آن استفاده نمود. ظرفیت دقیق با پارامترهای خاص آن به طور جداگانه برای هر پروژه و متناسب با نیازهای آن طراحی می گردد.

چیلر تراکمی آب خنک

آیا طراحی چیلر هوایی به صورت ۲ یا ۴ مداره ، قیمت دستگاه را افزایش می دهد؟
بله قطعا مقداری به قیمت دستگاه افزوده می شود ولی مزایای بسیار زیاد و قابل توجهی در سیستم ایجاد
می کند که مهمترین آنها عبارتند از کاهش چشمگیر مصرف برق و نیز افزایش عمر مفید سیستم به خاطر از مدار
خارج شدن اتوماتیک کمپرسورها و کارکرد متناسب با مقدار برودت درخواستی از سوی مصرف کننده

چیلر هوایی مزیت خاص و برتری

چونکه در نوع هوایی (هوا خنک) تجهیزات و متعلقات مربوط به کولینگ تاور (برج خنک کننده) وجود ندارد ، در نتیجه
دستگاه هیچ گونه مصرف آبی نداشته و مشکلات و مسائل برج خنک کننده نیز حذف می شود.

چیلر هوایی قیمت بالاتری دارد یا نوع آبی؟

نوع هوایی (هوا خنک) قیمت بالاتری دارد. چونکه کندانسور آن از تعداد زیادی کویل مسی ساخته شده و فن های
مدرنی نیز در آن به کار می رود. در حالی که در نوع آبی (آب خنک) قیمت تمام شده کندانسور شل اند تیوب
(به همراه برج خنک کننده) نسبت به کنداسور هوایی کمتر است.

نکات مهم انتخاب انواع چیلر هوایی

چیلر تراکمی جهت تأمین آب یا گاز مبرد سرد جهت سیستم های تهویه مطبوع و تبرید صنعتی با دمای 7 تا 12
درجه سلسیوس (بر اساس نوع کاربرد و سیستم مورد نیاز) توسط سیکل تبرید تراکمی مورد استفاده قرار می گیرد.

چیلر های هوایی، انواع چیلرهای تراکمی

چیلر های هوایی که از انواع چیلرهای تراکمی می باشند بعنوان قلب سیستم سرمایش ساختمان ها در مناطقی که
بدلیل رطوبت نسبی زیاد هوا (RH) ، امکان استفاده از برج خنک کننده آبی و نتیجتاً چیلر آبی وجود نداشته باشد مورد
استفاده قرار می گیرند.مکانیزم عملکرد چیلرهای تراکمی هوایی که معمولاً در فضاهای باز (مانند پشت بام ساختمان ها)
نصب می شود همانند چیلر های آبی بر مبنای سیکل تبرید تراکمی می باشد.

نصب چیلرهای هوایی

علت اصلی نصب چیلرهای هوایی در فضای باز بدلیل امکان تبادل حرارت کندانسور هوایی چیلر هوایی با هوای آزاد می باشد.
اجزای اصلی چیلرهای تراکمی هوایی:

  • کمپرسور
  • کندانسور
  • اواپراتور
  • شیر انبساط

 

مایع مبرد موجود در مدار چیلر هوایی که از نظر مقدار ، حجم و فشار کار نسبت به چیلرهای آبی بیشتر است،
در کندانسور هوایی چیلر بوسیله جریان اجباری هوا خنک شده و معمولا مستقیما وارد کویل سرمایش DX هواساز
و یا اواپراتور DX آبی در چیلر هوایی می گردد.

سطوح تبادل حرارتی

در هنگام انتخاب چیلر های هوایی به اختلاف ظرفیت نامی (Nominal) و ظرفیت واقعی (Actual) چیلر خصوصا با توجه
به دمای طرح خارج تابستان در منطقه بهره برداری از چیلر دقت نموده و همچنین توجه داشته باشیدکه از جمله عوامل
تعیین کننده درعملکرد ظرفیت واقعی چیلر تراکمی هوایی می توان به موضوع مهم کافی بودن سطوح تبادل حرارتی در
کندانسور و اواپراتور چیلر جهت درستی ظرفیت چیلر مورد نظر ( طول، قطر و تعداد تیوب های مورد استفاده درکندانسور
و اواپراتور ) چیلر های هوایی اشاره نمود و توجه داشته باشید که قیمت چیلرهای هوایی (همراه با کندانسور هوایی ،
گاز مبرد ، روغن و ...) نسبت به چیلرهای آبی با ظرفیت مشابه حدود 1/5 برابر گرانتر است .

محاسبه ظرفیت چیلر هوایی

بطور کلی کارشناسان تاسیسات برای محاسبه ظرفیت چیلر هوایی مورد نیاز هر پروژه که بر مبنای محاسبه دقیق ظرفیت
بار برودتی کل انجام می گردد، علاوه بر محاسبه پارامترهایی مانند شرایط جغرافیایی(Ambient Temperatur ) و دمای
طرح خارج تابستان ، ارتفاع از سطح دریا ، رطوبت نسبی هوا ، نوع کاربری ساختمان (دمای طرح داخل) ، نوع مصالح به
کار رفته و طراحی نمای ساختمان ، جهت قرارگیری ساختمان نسبت به زاویه تابش خورشید ، تعداد طبقات و سطح زیر
بنای ساختمان ،تعداد نفرات و تجهیزات کوچک و بزرگ الکتریکی داخل ساختمان و ... ، به حجم آب سرد مورد نیاز و ضرایب
اطمینان کافی در عملکرد چیلر توجه می نمایند.

شرایط آب و هوایی

اما چنانچه مایل به استفاده از امکان محاسبه سر انگشتی (فاز 1) چیلر هوایی مورد نیاز ساختمان های مسکونی و اداری
در شرایط آب و هوایی مانند تهران باشید ، می توانید برای هر 100 متر مربع از زیر بنای مفید ساختمان بطور تقریبی ظرفیت
نامی 4 تن تبرید را در نظر بگیرید .