چیلر و مینی چیلر
اگر مایع تسهیل‌کننده، یا ماشین آلاتی که کارهای سنگین انجام می دهند، تولید گرما می‌کنند، شما به یک سیستم خنک‌کننده صنعتی، برای خنک کردن جریان مایع و اجزای درونی ماشین‌آلات نیاز دارید. دانستن این که یک خنک‌کننده (چیلر) صنعتی چطور کار می‌کند و شناخت انواع مختلف و در دسترس آن، به شما برای انتخاب مناسب کمک می‌کند.
چیلر چیست؟
چیلر سیستم خنک‌کننده‌ای است که برای کاهش دمای ماشین‌آلات، فضاهای صنعتی و جریان مایع استفاده می‌شود. بدین صورت که گرما را از سیستم، به جایی دیگر منتقل می‌کند. این خنک کننده‌های صنعتی، برای تعدیل و تنظیم دما، در برخی صنایع مانند آبکاری فلزات، تولیدات میدان نفت، تولید غذا و ... استفاده می‌شوند.
تاریخچه اختراع چیلر:
در سال ۱۷۴۸ اولین سردسازی مصنوعی توسط ویلیام گلن از دانشگاه گلاسکوی بریتانیا نمایش داده شد. در سال ۱۸۵۱ نخستین دستگاه یخ‌سازی توسط جان گوری اختراع شد. این دستگاه سریعاً به راهی محبوب برای سرد کردن بعضی از فرآیندهای آزمایشگاهی تبدیل شد و امروزه هم استفاده زیادی از آن می‌شود.
در سال ۱۸۷۶ یک فرآیند ادامه‌دار از تبدیل حجم زیادی از گاز به مایع، توسط کارل فون، یک مهندس آلمانی انجام شد. این کار به وسیله اختراع او اتفاق افتاد. این اختراع در واقع خنک کردن و سردسازی را در اندازه‌های صنعتی و خانگی ممکن ساخته و زمینه را برای گسترش سردسازی صنعتی مدرن، فراهم کرد.
در سال ۱۹۲۱ اختراع اولین چیلر آبی گریز از مرکز، توسط ویلیام به ثبت رسید. قبل از آن چیلرها از یک کمپرسور مبادله‌گر برای انتقال مبرد درون سیستم، استفاده می‌کردند. قسمت اصلی نوع گریز از مرکز، کمپرسور آن است.
در طی این زمان، فرآیندهای آزمایشگاهی که نیاز به دماهای بالا داشته‌اند، به طور مستقیم توسط یک شعله گرما می‌دیدند یا به یک حمام آب هدایت می‌شدند که خود این حمام نیز به طور مستقیم گرما می‌دید.
شعله‌هایی که در آزمایشگاه استفاده می‌شد، احتمال یک آتش‌سوزی اساسی را می‌داد. عملاً هر حلالی که گرما داده می‌شد بسیار اشتعال‌پذیر بود. این مشکل در سال ۱۹۳۰ توسط یک زن و شوهر، به نام‌های گلن و روف موری حل شد. آنها توری گرما که غیر قابل اشتعال و قابل اعتماد بود را اختراع کردند. اولین توری گرما در سال ۱۹۳۹ فروخته شد و این زوج کارخانه خود را تشکیل دادند تا محصولاتشان را بسازند.
در سال ۱۹۵۰ اولین چیلر صنعتی برای استفاده در صنعت پلاستیک طراحی شد.
برندهای مطرح تولید چیلر:
- کریر (Carrier):
تهویه مطبوع گرمادهنده و محلول‌های خنک سازی تولید می‌کند. این شرکت همچنین سیستم‌های راحتی خانه مانند پمپ‌های گرمادهنده و سیستم‌های بدون داکت را عرضه می‌کند. همچنین مرطوب‌کننده، دستگاه تهویه، لامپ های فرابنفش، مانیتور و فیلترهای هوا و محلول هایی برای گرمابخشی، تهویه مطبوع هوا، دستگاه تنظیم ساختمانی و سرویس‌های انرژی برای چرخه زندگی ساختمانی، عرضه می‌کند.
- صنایع دایکین (Daikin):
صنایع دایکین یک تولید کننده سیستم‌های تهویه کننده هوا و محصولات شیمیایی در عرصه جهانی است. این شرکت سیستم‌های مطبوع سازی هوا را برای استفاده در اقامتگاه‌ها، رستوران‌ها، دفاتر، مراکز اطلاعات، برنامه‌های دریایی، بیمارستان‌ها و انبارها عرضه می‌کند. این شرکت همچنین مواد شیمیایی، تجهیزات خنک‌کننده، تجهیزات مطبوع سازی هوا، وسایل الکترونیکی، هیدرولیک نفت و محصولات سیستم استحکامات را تولید می‌کند.
- اینگرسولرند (Ingersoll Rand):
شرکت اینگرسول رند، محصولات و سرویس‌هایی که کیفیت هوا را در انتقالات، ساختمان‌های مسکونی و غیرمسکونی و صنایع تولید غذا و آشامیدنی، چک می‌کنند، تولید و بازاریابی می‌کند.
- جانسن کنترل (Johnson Control):
جانسن کنترل محصولات، خدمات و محلول‌هایی برای بهینه‌سازی انرژی و بازده مؤثر ساختمان‌ها، نشیمن‌گاه‌ها، سیستم‌های درونی لکوموتیوها، باتری‌های لید اسید برای اتومبیل‌ها و باتری‌های پیشرفته برای وسایل نقلیه هیبریدی و الکتریکی را گسترش می‌دهد.
- میتسوبیشی الکتریک (Mitsubishi Electric):
میتسوبیشی الکتریک، یک هدایت‌کننده برای تولیدکننده‌ها و فروشنده‌های تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی (که در دستگاه تنظیم خودکار صنعتی استفاده می شود) سیستم‌های انرژی و الکتریکی، ابزارهای الکترونیکی، اطلاعات، سیستم‌های ارتباطی و برنامه‌های خانگی می‌باشد. این شرکت در جستجوی افزایش محصولات ذخیره کننده انرژی و سیستم هایی است که محلول هایی برای مسائل انرژی و محیطی عرضه می‌کنند.
- برندهای ایرانی:
از برندهای معروف ایرانی نیز می توان به دماتجهیز و آریاتهویه اشاره نمود که در سطح جهانی هم فعالیت می‌کنند.
اساس کار چیلر:
چیلرهای صنعتی، براساس اصول علمی زیر عمل می کنند:
- تغییر حالت:
یک خنک کننده (نام دیگر آن، مبرد است) اگر مایع باشد، وقتی گرما ببیند، تغییر حالت داده و به گاز تبدیل می‌شود و وقتی که مبرد گازی، آن قدر سرد شود که به نزدیکی نقطه انجماد برسد، دوباره متراکم شده و به مایع تبدیل می‌شود.
- جریان گرما:
انرژی گرمایی همیشه از مکانی که در آن گرما بیشتر است، به مکانی که در آن گرما کمتر است، منتقل می‌شود.
- نقطه جوش:
کم کردن فشار یک مایع، نقطه جوش آن را کاهش و افزایش فشار یک مایع، نقطه جوش آن را افزایش می‌دهد.
اجزاء تشکیل دهنده دستگاه چیلر
چیلرها از ۴ جزء اصلی تشکیل شده‌اند:
تبخیر کننده، کمپرسور یا متراکم کننده هوا، چگالنده و یک دستگاه منبسط کننده.
هر سیستم چیلر دارای یک خنک کننده (کولر) می‌باشد.
فرآیند کار، با ورود مبرد فشار پایین، به تبخیرکننده شروع می‌شود. درون تبخیرکننده، مبرد گرم شده و این باعث می‌شود که به گاز تغییر حالت بدهد. مبرد گازی وارد کمپرسور می‌شود که در آن با افزایش فشار روبرو می‌شود.
مبرد فشار بالا وارد چگالنده می شود، سپس آن را فشرده می‌کند. در نتیجه تبدیل به یک مایع با فشار بالا می‌شود. خنک کردن آب به وسیله کولر، یا هوای اطراف اتفاق می‌افتد. مبرد فشرده، سپس به سمت دستگاه منبسط کننده می‌رود. دستگاه منبسط کننده، جریان مبرد درون سیستم را، محدود می‌کند.
مجموع این‌ها، فشار خنک‌کننده را کاهش می‌دهد و یک فرایند خنک سازی را مجدداً شروع می‌کند. کل این فرآیندها، به عنوان چرخه خنک کننده شناخته می‌شود.
انواع چیلرهای صنعتی:
امروزه سه نوع اصلی چیلر صنعتی وجود دارد، که شامل چیلر هوا خنک (چیلر هوایی) ، آب خنک (چیلر آبی) و جاذب می‌باشد.
همچنین بطور خلاصه به توصیف برج‌های خنک‌کننده، (یک سیستم خنک‌کننده متناوب یا مکمل) و چیلرهای خاص مانند گلیکول و گریز می‌پردازیم
انتخاب چیلر مناسب برای استفاده شما، در صرفه جویی هزینه‌ها و کاهش مدت زمان استراحت ماشین آلات کارخانه کمک نموده و عملکرد را به طور مؤثری بهبود می‌بخشد.
- چیلر آب خنک:
این نوع، از آب درونی برج خنک کننده برای از بین بردن گرمای مبرد گازی درون چگالنده استفاده می‌کند. البته قبل از این که این گرما متحمل تغییر حالت به مایع شود.
- چیلر هواخنک:
از یک هوای محصور شده، برای از بین بردن گرمای مبرد درون چگالنده، استفاده می‌کند.
- چیلر متراکم کننده بخار:
از خنک کننده برای خنک کردن جریان آب و فضا استفاده می‌کند. کمپرسور به عنوان قدرت پشتیبانی استفاده می شود که خنک کننده را در اطراف سیستم، پمپاژ کند.
- چیلر جاذب بخار:
هیچ کمپرسوری درون خود ندارد. بلکه از یک منبع گرما، مانند انرژی خورشیدی یا گرمایی که از راندن مبرد درون سیستم هدر می رود، استفاده می‌کند.
- چیلرهای گلیکول:
چیلرهای گلیکول نوع خاصی هستند که از پروپیلن گلیکول (یک نوع ضد یخ) در سیستم استفاده می‌کنند. از آنها به‌طور گسترده در برنامه‌های تهیه غذا مانند محصولات الکلی و غیره استفاده می‌شوند. طرز عملکرد چیلرهای گلیکول مانند نوع استاندارد است.
- خنک کننده‌های گریز از مرکز:
خنک کننده‌های گریز از مرکز مانند نوع عادی، از تبخیرکننده، کمپرسور، چگالنده و دستگاه منبسط کننده تشکیل شده است، اما دارای یک پیش برنده چرخشی نیز می‌باشد که جریان مایع را متراکم کرده و آن را اطراف سیستم می‌چرخاند. موارد یاد شده عملاً برای عملکرد مبرد در سایز متوسط، یعنی از ۱۵۰ تا ۶ هزار تن، قابل استفاده می‌باشند.
- برج‌های خنک‌کننده:
برج خنک‌کننده، یک دستگاه تبادل گرمای بزرگ است که کار آن، تهیه آب خنک برای از بین بردن گرمای مبرد می‌باشد. مبرد نیز برای خنک کردن ماشین‌آلات، جریان مایع یا بنا استفاده می شود. وقتی که آب مبرد با هوا در تماس باشد، قسمت کوچکی از آن بخار می‌شود، که این خود باعث کاهش دما است. این عمل به‌عنوان "خنک‌کننده تبخیری" شناخته می‌شود.
برج‌های خنک‌کننده را می‌توان به راحتی در اطراف آب‌هایی مثل دریاچه و رودخانه پیدا کرد. برج‌های خنک کننده در این مکان‌ها، برای اطمینان از تهیه آب، برای خنک سازی، قرار دارند. در بسیاری از موقعیت‌ها می‌توان هم چیلر و هم برج‌های خنک کننده را با هم، برای تاثیر بیشتر خنک سازی، در صنعت پیدا کرد.
موارد استفاده از چیلرهای صنعتی:
سیستم چیلر صنعتی می‌تواند برای خنک سازی، در صنایع گوناگون استفاده شود. موارد زیر تعدادی از موارد رایج هستند:
- گچ‌بری و منبت‌کاری:
در این کار، پردازش و ذوب باید در یک دمای معین نگه داشته شود تا از مشکلاتی مانند ترک و تاب برداشتن محصول نهایی جلوگیری شود.
چیلر گچ کاری و منبت کاری می تواند جریان بسیار سرد مایع را برای خنک کردن قالب، در یک بازه ایده‌آل تهیه کند تا از کیفیت مطلوب محصول، مطمئن شود.
مینی چیلر / چیلر آپارتمانی / چیلر خانگی:
برای این‌که در هر ساختمان تهویه هوای مطبوع داشته باشیم، آپشن‌های مختلف با ویژگی‌های متنوع و قیمت‌های گوناگون در مقابل خریداران قرار دارند. یک سیستم تهویه هوا باید بتواند دما را تنظیم کند، هوا را به گردش در بیاورد و رطوبت محیط را متعادل سازد. انواع متفاوتی از چیلرها وجود دارند که برای مکان‌های متفاوتی مناسب هستند.
مینی چیلرها به خاطر ابعاد کوچک‌تری که نسبت به چیلرها دارند و این‌که نسبت به آنها ساختمان ساده‌تری دارند، برای محیط‌های کوچک‌تر مناسب هستند. مینی چیلر، که چیلر آپارتمانی یا مینی چیلر آپارتمانی نیز نامیده می‌شود، در واقع یک چیلر کوچک، کم سر و صدا و هواخنک است که ظرفیتی کمتر از ۲۰RT دارد و در آپارتمان‌ها و ساختمان‌هایی که می‌خواهند سیستم خنک‌کننده و گرمایشی وابسته به خود را داشته باشند، مناسب است.
به عبارت دیگر مینی چیلرها در واقع همان چیلرهای ساده و کوچکی هستند که به دلیل این کوچک بودن و سادگی، می‌توان از آنها در خانه، آپارتمان، فروشگاه، دفاتر کار، شرکت‌ها و... استفاده نمود. در صورتی که از چیلرها در خانه استفاده کنیم، به آن چیلر خانگی یا مینی چیلر خانگی گفته و اگر از آنها در آپارتمان استفاده کنیم، به آن چیلر آپارتمانی یا مینی چیلر آپارتمانی می‌گوییم.
مینی چیلرها که چرخه خنک سازی آنها بسته به ظرفیت آنها است، یک یا دو متراکم کننده و یک یا دو دوره گردش دارند و معمولاً بر روی تراس ساختمان ها یا پشت‌بام آنها نصب می‌شوند.
این سیستم‌ها بعد از خنک کردن آب، آن را به سمت ساختمان هدایت می‌کنند. آب خنک بعد از گردش در فن کویل، شرایط خنک را که برای هر فضای داخلی ساختمان نیاز است، تهیه می‌کند.
مزایای استفاده از مینی چیلر:
از جمله مزیت‌های استفاده از مینی چیلره می توان به موارد زیر را اشاره نمود:
- سیستم گرمایشی و سرمایشی دو فصل
- هزینه جدا برای هر واحد مطبوع سازی هوا. جدا بودن هزینه آن برای آپارتمان‌هایی که از چند واحد جدا تشکیل شده‌اند، مناسب است، به‌طوری‌که هر کدام می‌توانند هزینه‌های مربوط به خود را پرداخت کنند
- با حرکت باد هیچ صدایی تولید نمی‌کند.
- لرزش کم به دلیل این‌که قسمت‌های حرکت‌کننده کم هستند.
- امکان استفاده در محیط‌های باز مانند تراس و پشت‌بام
- مصرف انرژی بسیار پایین
- هزینه نگهداری کم و آسان بودن تعمیر و نگهداری آن. قابل نصب در محیط‌های خشک و گرمسیری. احتیاجی به برج خنک‌کننده نیست.
- جداسازی دما و صدای هر اتاق از یکدیگر
چیلر مدولار چیست؟
چیلر مدولار در واقع یک چیلر بسته بندی‌شده کوچک‌تر است که می‌تواند با سایر مدل‌ها ترکیب شده و یک ماشین بزرگ‌تر بسازد. برای این‌که یک چیلر، از نوع مدولار باشد، باید یکسری از مولفه‌ها را داشته باشد.
چیلر کندانسور هوا چیست؟
چگالنده یا کندانسور یا کندانسورAC، قسمت بیرونی مطبوع ساز هوا یا پمپ گرما بخش است که تقریباً گرما را آزاد یا جمع می کند. این موضوع بستگی به این دارد که در چه زمانی از سال قرار داریم.
هم مطبوع ساز هوا، هم اسپلیت و هم کندانسور پمپ گرما، از قسمت‌های اساسی مشابه تشکیل شده‌اند:
کابینت کندانسور از کویل کندانسور و کمپرسور فن و کنترل‌های متعدد تشکیل شده است.
کویل کندانسور می تواند از لوله‌های مسی با پره‌های آلومینیومی، یا لوله‌های آلومینیومی، تشکیل شده باشد، بنابراین گرما را به سرعت انتقال می دهد.
فن کندانسور، جزء مهمی از آن است و هوا را در مقابل کویل، به گردش درمی‌آورد تا انتقال گرما را آسان کند.
کمپرسور در واقع قلب سیستم است. کمپرسور مبرد را متراکم کرده و آن را به شکل یک گاز داغ، به سمت کویل پمپاژ می کند.
نکات ایمنی در نصب چیلر:
نکات ایمنی در نصب چیلرهای متفاوت گوناگون است و بعضی موارد نیز در آنها مشترک است. ما در این‌جا بطور نمونه، به بیان نکات ایمنی در نصب چیلر هوا خنک می‌پردازیم:
نکات ایمنی در نصب چیلر هوا خنک:
رعایت دستورالعمل های زیر برای نصب، ضروری است:
- یک فیلتر مکانیکی باید بر روی لوله آبی که به راه ورودی مبادله گر گرما وصل است، متصل باشد.
- دستگاه، به وسیله شیرهای امن و مطمئنی که در هر ۲ سمت فشارقوی و فشار ضعیف مدار خنک کننده نصب شده‌اند، تغذیه می‌شود.
- دستگاه باید خیلی محکم به زمین متصل شوند. فقط زمانی می‌تواند در حالت بالا برده یا غیر متصل، استفاده شود که براساس ثبت‌شده، در قسمت زرد رنگ واقع بر تکیه‌گاه آن باشد.
- دسترسی به قسمت‌های الکتریکی دستگاه، بدون عوض کردن یا خاموش کردن جریان آن یا جریان نیروگاه قدرت، ممنوع است.
- دسترسی به قسمت های الکتریکی، بدون استفاده از عایق ممنوع است. به این قسمت ها، در حضور آب یا رطوبت، دسترسی نداشته باشید.
- لبه‌های تیز و سطوح برشگاه کندانسور، می تواند باعث جراحت شود.
- قبل از سرویس کردن فن یا کمپرسورهای خنک‌کننده، منبع تامین انرژی را با باز کردن سوئیچ اصلی قطع کنید. اگر این کار را انجام ندهید، می‌تواند منجر به جراحت های جدی شود.
- وقتی دستگاه به سیستم متصل است، اجزای آن را در معرض لوله‌های آب قرار ندهید.
تفاوت استفاده از کولر گازی و مینی چیلر
این‌که بخواهیم بین کولر گازی و مینی چیلر یکی را برای محل زندگی خود انتخاب کنیم، باید از قبل در مورد ویژگی و هزینه-های هر کدام از آنها مطلع باشیم و بسته به نیاز خود تصمیم‌گیری کنیم. در ادامه به چند مورد از این تفاوت ها اشاره می نماییم:
- کولر در محیط‌های کوچک‌تر از ۱۵۰ مترمربع که آن هم دارای اتاق‌های متعدد نباشد، کاربرد بیشتری دارد، اما مینی-چیلر برای محیط‌های بزرگ‌تر از ۱۵۰ مترمربع، کاربردی است.
- از مینی چیلر هم برای سرمایش و هم برای گرمایش استفاده می‌شود، اما از کولر عموما برای سرمایش استفاده می شود و توان آن نسبت به هزینه، برای ایجاد گرمایش، پایین می باشد.
- قابلیت و توانایی مینی چیلر برای ایجاد سرما در محیط‌هایی که تابستان بسیار گرمی دارند، کمتر از کولر گازی می‌باشد.
- شکل ساختاری کولر گازی بدین صورت است که یک بخش و یونیت آن درون خانه یا هر اتاق و قسمت دیگر آن درست در نزدیکی، یونیت داخلی و در بیرون از خانه یا اتاق، در فضای باز قرار می گیرد.
- ساختار مینی چیلرها بدین صورت است که خود آن در محیط‌هایی مانند تراس، پشت بام یا حیاط قرار می‌گیرد و شکل درون خانه آن، به صورت فن‌کویل یا دریچه‌هایی خود را نشان می دهد. این فن کویل‌ها می‌توانند روی دیوار و سقف یا در جاهای دیگر قرار بگیرند.