چیلر هوا خنک (هوایی)

چیلر هوا خنک یا هوایی (Air cooled chiller) نوعی چیلر تراکمی محسوب 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 هوا خنک یا چیلر هوایی
چیلر هوا خنک یا چیلر هوایی

انواع چیلر هوا خنک (هوایی)

دسته بندی انواع چیلر تراکمی هوا خنک یا هوایی
دسته بندی انواع چیلر تراکمی هوا خنک (هوایی)

نحوه عملکرد چیلر هوا خنک

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

  1. کمپرسور (Compressor)
  2. کندانسور (Condenser)
  3. شیر انبساط (Expansion valve)
  4. اواپراتور (Evaporator)

 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 هوا خنک، از کندانسور هوایی به عنوان واحد چگالش (Condensing) در سیکل تبرید استفاده می شود.

تصویر شماتیک طرز کار چیلر هوا خنک یا هوایی
تصویر شماتیک عملکرد سیکل تبرید تراکمی بخار

مطابق آنچه که در سیکل تبرید تراکمی بخار اتفاق می افتد، در چیلرهای هوا خنک نیز بخار داغ مبرد (با دمای پایین) وارد کمپرسور شده و تا فشار بالاتری متراکم می گردد؛ در نتیجه، دمایش نیز بالا می رود. سپس بخار داغ خروجی از کمپرسور (با دمای بالا)، وارد کندانسور شده و به کمک هوای محیط خنک می شود. آنچنان که تبدیل به مایعی با دمای بالا خواهد شد. مایع مبرد با عبور از شیر انبساط، افت فشار زیادی پیدا می کند. به طوری که مقداری از مایع مبرد تبخیر شده و باعث کاهش بیشتر دمای مبرد می شود. اینگونه جریان سرد و دوفازی مبرد (مخلوط مایع و بخار) وارد اواپراتور می گردد تا با جذب گرمای آب ورودی، سرمایش ایجاد شود. به این ترتیب، مایع مبرد کاملاً تبخیر شده و با ادامه جذب گرما، مبرد به شکل بخار داغ از اواپراتور خارج و در نهایت، مجدداً به کمپرسور بازمی گردد تا این چنین سیکل برودتی چیلر تکمیل شود.

کاربردهای چیلر هوا خنک

اساساً تمامی چیلرهای تراکمی (خصوصاً هوا خنک و آب خنک) به لحاظ کاربرد، در دو دسته تهویه مطبوع و برودت صنعتی تعریف می ­شوند. اما، این روزها استفاده از چیلرهای هوا خنک، با وجود مصرف برق بیشتری که دارند، به دلایل متعددی بسیار رایج شده است. از جمله دلایل استقبال از چیلرهای هوا خنک عبارت است از:

  • بهره برداری آسان تر
  • کمبود منابع آبی
  • قابلیت استفاده در تمامی شرایط اقلیمی

1- کاربرد چیلرهای هوا خنک در تهویه مطبوع

در سیستم های تهویه مطبوع، آب سرد تولیدی چیلر از طریق گردش درون مبدل های حرارتی هوایی (کویل) مانند فن کویل، کویل هواساز و ایرکولر، جریان هوای خنک مورد نیاز جهت سرمایش فضاهای مسکونی، اداری، تجاری و حتی صنعتی را فراهم می کند. سپس بعد از دریافت گرما، جریان آب به چیلر بازگشته و مجدداً تا دمای استاندارد تهویه (7 درجه سانتی گراد) سرد می شود. طی فرایند سرمایش هوا در مبدل حرارتی، گرمای محسوس و نهان محیط (فضای تهویه ­شده)، هردو به هوای سرد خروجی مبدل، منتقل می شوند. به همین علت در مقایسه با سیستم های سرمایش تبخیری (کولر آبی، ایرواشر و زنت) هوای مطبوع و مناسب تری حاصل می گردد.

تقریباً می توان گفت تمامی مینی چیلرها از نوع تراکمی و هوا خنک می باشند.

کاربرد چیلر هواخنک یا هوایی در تهویه مطبوع
کاربرد چیلر هوا خنک (هوایی) در تهویه مطبوع

2- کاربرد چیلرهای هوا خنک در برودت صنعتی

آب سرد تولیدی چیلر، جهت خنک کاری مکانیزم ها و ماشین آلات خطوط تولید، در گستره وسیعی از صنایع مختلف استفاده می شود. نمونه ای از این صنایع عبارتند از: پلاستیک، تزریق و ریخته­ گری، فلزکاری، جوشکاری، ماشین ابزار، پتروشیمی، داروسازی، بهداشت و درمان، تولید و نگهداری مواد غذایی، پرورش ماهی، کاغذ و سیمان، راهسازی و … چیلرهای هوا خنک صنعتی بسته به میزان حساسیت و اهمیت ثبات در فرایند تولید کارخانه و همچنین با توجه به الزامات خنک­ کاری، می ­توانند به صورت مرکزی و یا غیر مرکزی، جهت تولید آب سرد از 10- تا 3 درجه سانتی گراد بیشتر از دمای مرطوب محیط بکار گرفته شوند.

کاربرد چیلر هوا خنک یا چیلر هوایی در برودت صنعتی
کاربرد چیلر هوا خنک (هوایی) در برودت صنعتی

تولید آب سرد تا 40- درجه سانتی گراد، توسط چیلرهای تراکمی امکان پذیر است، اما همواره توصیه می شود، برای تولید آب سرد با دمایی کمتر از 10- درجه سانتی گراد، از چیلرهای آب خنک استفاده گردد.

انواع کمپرسور در چیلر هوا خنک

کمپرسور مکانیزمی است که انرژی مورد نیازِ مبرد برای حرکت در مسیر سیکل تبرید را تأمین می کند. در چیلرهای هوا خنک، با توجه به میزان ظرفیت برودتی دستگاه، شرایط اقلیمی محل پروژه، نوع مبرد مصرفی، کاربری پروژه و عوامل دیگر، از کمپرسورهای متنوعی استفاده می شود؛ به همین علت یکی از معیارهای دسته بندی چیلرهای هوا خنک، نوع کمپرسور بکار رفته در آن ها می باشد.

دسته بندی کمپرسورها و کاربردهای آن در چیلر هوا خنک
دسته بندی کمپرسورها و کاربردهای آن

1- کمپرسور روتاری (Rotary): کمپرسورهای روتاری در پروژه های تهویه مطبوع با ظرفیت خیلی پایین استفاده می شوند. لذا یکی از گزینه های انتخابِ کمپرسور در مینی چیلرها بشمار می روند. این کمپرسورها عملکردی مشابه کمپرسورهای پیستونی داشته و از قطعاتی شامل میل لنگ، پیستون، پره و … تشکیل شده اند.

 کمپرسور روتاری در چیلر هوا خنک یا چیلر هوایی
استفاده از کمپرسور روتاری در چیلر هوا خنک

2- کمپرسور اسکرال (Scroll): کمپرسورهای اسکرال معمولاً در چیلرهای هوا خنک با ظرفیت پایین و عمدتاً در پروژه های تهویه مطبوع کاربرد دارند. کمپرسورهایی با دو مارپیچ حلزونی (اسکرال) که جهت افزایش فشار گاز مبرد بکار می روند.

 استفاده از کمپرسور اسکرال در چیلر هوا خنک
استفاده از کمپرسور اسکرال در چیلر هوا خنک

3- کمپرسور پیستونی (Reciprocating): کمپرسورهای پیستونی به طور معمول در ظرفیت های میانی چیلرهای هوا خنک استفاده می گردند. البته، این روزها بیشتر از تهویه مطبوع در پروژه های برودت صنعتی بکار گرفته می شوند. این کمپرسورها از قطعات متحرک متعددی از جمله میل لنگ، شاتون، پیستون، سوپاپ و … تشکیل شده اند.

کلربردکمپرسور پیستونی (رفت و برگشتی) در چیلر هوا خنک
استفاده از کمپرسور پیستونی (رفت و برگشتی) در چیلر هوا خنک

4- کمپرسور اسکرو (Screw): کمپرسورهای اسکرو غالباً در پروژه های تهویه مطبوع و البته برودت صنعتی با ظرفیت های بالا مورد استفاده قرار می گیرند. این کمپرسورها از دو مارپیچ دوار نر و ماده (اسکرو) برای ایجاد تراکم در گاز مبرد بهره می گیرند.

کاربرد کمپرسور اسکرو در چیلر هوا خنک
استفاده از کمپرسور اسکرو در چیلر هوا خنک

5- کمپرسور سانتریفیوژ (Centrifugal): کمپرسورهای سانتریفیوژ (گریز از مرکز) به علت حجم جابجایی (Displacement) زیادی که دارند، معمولاً در ظرفیت های خیلی بالا و برای پروژه های بزرگ تهویه مطبوع و البته برودت صنعتی نیز استفاده می شوند. این کمپرسورها از طریق افزایش انرژی جنبشی گاز مبرد، فشار آن را بالا می برند. کمپرسور سانتریفیوژ تنها کمپرسوری است که بدون روغن کار می کند.

استفاده از کمپرسور سانتریفیوژ در چیلر هوا خنک

معمولاً در چیلر هوا خنک از کمپرسورهای سانتریفیوژ کمتر استفاده می شود؛ چراکه نسبت تراکم تولیدی این کمپرسورها برای چیلرهای هوا خنک چندان مناسب نمی باشد. لذا، عمدتاً در چیلرهای آب خنک از کمپرسورهای سانتریفیوژ استفاده می گردد. هرچند که می توان از نوع دو مرحله ای (Two stage) آن ها که قادرند نسبت تراکم بیشتری تولید کنند، در چیلرهای هوا خنک نیز استفاده نمود.

انواع کندانسور در چیلر هوا خنک

کندانسور، مجموع گرمایی که در اواپراتور و کمپرسور به جریان مبرد منتقل می شود را مستقیماً به محیط دفع می کند. در کندانسور هوایی (هوا خنک) بخار داغ خروجی از کمپرسور از لوله­ هایی به شکل کویل عبور می کند که جهت افزایش سطح انتقال حرارت، فین­ گذاری شده اند. سپس از طریق تعدادی فن محوری، جریان هوای محیط به صورت اجباری از روی کویل عبور کرده و بعد از جذب گرمای فین­ ها به محیط آزاد بازمی گردد. به این ترتیب، ابتدا دمای بخار داغ ورودی کاهش یافته و نهایتاً با ادامه دفع حرارت، بخار مبرد تبدیلِ به مایع می شود.

نحوه عملکرد کندانسور هوایی در چیلر هوا خنک یا هوایی
نحوه عملکرد کندانسور هوایی

در شکل زیر می توانید نمونه ای از کندانسور هواییِ به کار رفته در چیلر هوا خنک (دو پارچه) را مشاهده کنید.

;کندانسور هوایی v شکل در چیلر هوایی
کندانسور هوایی V شکل در چیلر هوا خنک

کندانسور هوایی بر اساس نوع کویل، در دو دسته زیر تعریف می­ شود:

1- کندانسور هوایی با کویل فین و تیوب (Fin & Tube Coil): ساختار کویل های Fin & Tube از تعدادی لوله (Tube) و صفحات فین (Fin plates) تشکیل شده است. لوله هایی از جنس مس که بعلت قابلیت هدایت حرارتی (Heat Conductivity) بالای مس، گرما بخوبی از جداره آن ها عبور می کند. اما از آنجا که قابلیت هوا در انتقال حرارت جابجایی (Convection Heat Transfer) کافی نیست، با وجود تولید جریان اجباری هوا توسط فن های محوری، گرما آنقدر که باید از سطح بیرونی لوله ها به هوا منتقل نمی شود؛ لذا به منظور افزایش میزان انتقال حرارت بین لوله ها و جریان هوای عبوری از روی کویل، تعداد زیادی صفحات فین از جنس آلومینیوم و در فواصل کمی جهت افزایش سطح تبادل کننده گرما، تعبیه می شوند.

کندانسور هوایی فین و تیوب در چیلر هوایی
کویل Fin & Tube در کندانسور هوایی

2- کندانسور هوایی با کویل میکرو کانال (Micro Channel Coil): میکرو کانال، نوع پیشرفته ای از کویل های کندانسور می باشد که ساختاری مشابه کویل های Fin & Tube دارد. با این تفاوت که جریان داغ بخار، از درون کانال های بسیار کوچکی (Micro Channel) از جنس آلومینیوم عبور کرده و فین هایی آلومینیومی نیز به طور فشرده، بین این کانال ها قرار می گیرند. با توجه به مقطع خیلی کوچک این کانال ها، انتقال حرارت از جریان بخار به جداره کانال، به مراتب در مقایسه با انتقال حرارت بین جریان بخار و جداره لوله در  کویل های Fin & Tube بهتر صورت می گیرد؛ زیراکه فاصله بین مرکز جریان بخار و بستر جامد (دیواره کانال) بسیار کمتر است. به همین علت می توان به کمک کویل های میکرو کانال، سطح جانبی (Face Area) کویل کندانسور را تا 23% نسبت به کویل های Fin & Tube در ظرفیت مشابه، کاهش داد. البته وجود فین های فشرده بین کانال ها باعث شده است که استفاده از این نوع کویل در محیط هایی با هوای غبارآلود انتخاب چندان مناسبی نباشد؛ چراکه براحتی امکان گرفتگی کویل ها و کاهش راندمان آن ها وجود خواهد داشت. 

کندانسور هوایی مجهز به کویل میکروچنل در چیلر هواخنک
کویل Micro channel در کندانسور هوایی

نحوه بکارگیری کندانسور هوایی در چیلرهای تراکمی، مبنایی برای دسته بندی چیلرهای هوا خنک شده است. چنانکه بسته به میزان استحکام بام ساختمان (بمنظور تحمل وزن چیلر) و شکل مطلوب دسترسی به دستگاه جهت تعمیر و نگهداری، چیلرهای هوا خنک را به دو شکل مختلف می توان طراحی و تولید نمود:

1- چیلر هوا خنک یک پارچه (Packaged)

در چیلرهای هوا خنک یکپارچه، تمامی متعلقات چیلر درون یک یونیت تعبیه شده اند و دستگاه به سادگی، تنها با وجود یک انشعاب آب و برق از ساختمان، قابل راه اندازی خواهد بود، با این الزام که بایستی بواسطه مکانیزم کاری کندانسور هوایی، حتماً در محوطه آزاد نصب شود.

2- چیلر هوا خنک دو پارچه (Split)

در این نوع از چیلرهای هوا خنک، کندانسور هوایی در یونیت جداگانه ای ساخته شده و مجموعه کمپرسور، شیر انبساط و اواپراتور نیز در یونیت دیگری تعبیه می شوند. این گونه می توان محل نصب یونیت دوم را جدای از کندانسور و در موتورخانه در نظر گرفت. معمولاً چنین شیوه ای در پروژه هایی لحاظ می گردد که بام ساختمان توانایی تحمل وزن چیلر یکپارچه را نداشته و فضای دیگری هم برای جانمایی دستگاه وجود ندارد. در غیر این صورت، به علت وجود دلایلی از جمله افزایش هزینه تولید، افت فشار ایجادشده در بخار مبرد ورودی به کندانسور، کاهش راندمان دستگاه و … نمی توان در مجموع بکارگیری چیلرهای هوا خنک دو پارچه را ایده مناسبی دانست.هرچند که برخی از تکنسین ها، بعلت دسترسی ساده تر به موتورخانه، چیلرهای هوا خنک دو پارچه را انتخاب بهتری می دانند.

انواع شیر انبساط در چیلر هوا خنک

شیر انبساط مکانیزمی است جهت کنترل مقدار جریان و دمای مبرد ورودی به اواپراتور، که نقش اصلی را در تعیین دمای آب سرد خروجی از چیلر ایفا می کند.

منظور از دمای مبرد در تعریف فوق، دمای تبخیر آن در اواپراتور می باشد. یعنی دمایی که در آن مایع مبرد ورودی به اواپراتور با جذب گرمای آب و در فشاری تقریباً ثابت تبدیلِ به بخار می شود.

علاوه بر این، به کمک شیر انبساط، میزان سوپرهیت ایجادشده در جریان خروجی از اواپراتور تنظیم می شود تا بدین وسیله از ورود مایع مبرد به کمپرسور جلوگیری شود. بنحویکه شیر انبساط با توجه به مقدار فشار و دمای مبرد خروجی از اواپراتور، میزان سوپرهیت را تشخیص داده و در صورت پایین بودن مقدار آن، مسیر عبور جریان مبرد را کاهش می دهد تا مبرد کمتری وارد اواپراتور شود. این چنین میزان سوپرهیت بخار مبرد در خروج از اواپراتور افزایش می یابد.

منظور از میزان سوپرهیت، میزان افزایش دمای بخار اشباع می باشد. به این معنا که پس از تبخیر مایع مبرد در اواپراتور، در واقع مبرد ابتدا تبدیلِ به بخار اشباع می گردد. سپس با ادامه جذب گرما، بخار اشباع افزایش دما پیدا کرده و به بخار داغ (سوپرهیت) تبدیل می شود، اینگونه جریان مبرد از ناحیه دو فازی و خطر وجود مایع در جریان فاصله می گیرد.

اساساً دو نوع شیر انبساط وجود دارد:

  شیر انبساط مکانیکی: نوعی از شیر انبساط که با استفاده از یک حباب حسگر دما (Temperature sensing bulb) که در خروجی مبرد از اواپراتور نصب می گردد، مقدار جریان مبرد عبوری را بر اساس میزان سوپرهیت ایجادشده کنترل می کند. این نوع از شیرهای انبساط را ترموستاتیکی نیز می نامند.  

شیر انبساط مکانیکی در چیلر هوا خنک یا هوایی
شیر انبساط مکانیکی در چیلر هوا خنک

 شیر انبساط الکترونیکی: نوع دیگری از شیرهای انبساط که با اندازه گیری دما و فشار مبرد خروجی از اواپراتور، مسیر عبور جریان مبرد را بمنظور تنظیم مقدار سوپرهیت، با فرمان یک کنترلر الکترونیکی کم و زیاد می کند. دقت کنترل جریان در این نوع از شیرهای انبساط به مراتب بالاتر است.    

شیر انبساط الکترونیکی در چیلر هوا خنک یا چیلر هوایی
شیر انبساط الکترونیکی در چیلر هوا خنک

انواع اواپراتور در چیلر هوا خنک

اواپراتور نوعی مبدل حرارتی است که آب سرد مورد نیاز هواساز، فن کویل، ایرکولر یا هر مصرف کننده دیگری از طریق آن تأمین می شود. بطوریکه مبرد سرد ورودی به اواپراتور (مخلوطی از مایع و بخار) با جذب گرمای آب ورودی به چیلر (اواپراتور) کاملاً تبخیر شده و باعث کاهش دمای آن نیز می شود.

 معمولاً دو نوع مبدل حرارتی به عنوان اواپراتور در چیلرهای هوا خنک استفاده می شوند:

 مبدل حرارتی پوسته و لوله: یکی از رایج ترین انواع مبدل در صنایع مختلف از جمله تهویه مطبوع و برودت صنعتی که از تعدادی لوله درون پوسته ای استوانه ای تشکیل شده است. در اواپراتور  پوسته و لوله (از نوع Dry expansion) جریان سرد مبرد از درون لوله ها و جریان گرم آب از درون پوسته (بیرون لوله ها) عبور می کند. گرما از طریق دیواره لوله ها، بین دو سیال منتقل شده و به این ترتیب دمای آب کاهش می یابد.

مبدل پوسته و لوله در چیلر هوایی
اواپراتور پوسته و لوله

نوع دیگری از اواپراتور پوسته و لوله بنام مستغرق (Flooded) وجود دارد که در آن (برعکس اواپراتورهای Dry expansion) جریان گرم آب از درون لوله ها و جریان سرد مبرد از درون پوسته (بیرون لوله ها) عبور می کند. معمولاً این نوع اواپراتور در چیلرهایی که کمپرسور سانتریفیوژ دارند، بکار می رود. چراکه این کمپرسورها بدون روغن کار می کنند و این در حالی است که راندمان اواپراتورهای Flooded در صورت ورود روغن بهمراه مبرد، تحت تأثیر قرار می گیرد.

مبدل حرارتی صفحه ای: نوع دیگری از مبدل های حرارتی که از صفحات نازک فلزی جهت انتقال حرارت بین دو جریان سرد و گرم استفاده می کند. صفحاتی با سطوح صاف و یا موج دار که ضمن ایجاد کانال هایی برای جریان های سیال، آن ها را از هم جدا می کنند. مزیت عمده این مبدل ها از جمله اواپراتور صفحه ای، این است که جریان های سرد و گرم (مبرد و آب) را در معرض سطح بزرگتری برای تبادل گرما قرار می دهد؛ به این معنا که آب و مبرد روی صفحات فلزی کاملاً پخش می شوند؛ در نتیجه انتقال حرارت بهتری صورت گرفته و تغییر دما با سرعت بیشتری اتفاق می افتد. بنابراین برای تولید حجم یکسانی از آب سرد، اندازه یک اواپراتور صفحه ای به مراتب کوچکتر از اندازه یک اواپراتور پوسته و لوله خواهد بود.

مبدل صفحه ایی در چیلر هوایی
اواپراتور صفحه ای

فروش تخصصی چیلر تراکمی هوا خنک

گروه صنعتی تهویه نگار، متخصص در طراحی و عرضه مناسب ترین سیستم های برودتی و تهویه مطبوع، مطابق با نیاز واقعی مشتری و امکانات مالی کارفرمایان محترم، آماده ارائه انواع چیلرهای هوا خنک (یکپارچه و دوپارچه) در ظرفیت های مختلف می باشد.

فروش چیلرهای هواخنک از جمله فعالیت های تخصصی ما در شرکت تهویه نگار است که به واقع این محصول قابل رقابت با برترین برندهای اروپایی است. جهت کسب اطلاعات بیشتر و نیز دریافت مشخصات فنی کامل و استعلام قیمت، با گروه صنعتی تهویه نگار تماس حاصل فرمائید. شایان ذکر است؛ فروش تمامی محصولات این مجموعه در سراسر کشور امکان پذیر خواهد بود.

کارشناس فروش (عمادی) 09904494274

خدمات پس از فروش چیلرهای هوایی یا هوا خنک
0 پاسخ

پاسخ دهید

میخواهید به بحث بپیوندید؟
مشارکت رایگان.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *