چیلر تراکمی هوا خنک (چیلر 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. استفاده از چیلر تراکمی هوا خنک در ایران به دلیل کمبود منابع آبی و همچنین مزایای 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)

چیلرهای هوایی در بازار تهویه مطبوع عموماً بر 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.

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

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

در ویدیو زیر به طور خلاصه عملکرد و اجزای چیلرهای هوا خنک بررسی شده اند.

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)

تفاوت چیلر هوا خنک و آب خنک چیست؟

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

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

پیشنهاد مطالعه :

بررسی فنی و چگونگی عملکرد چیلر تراکمی آب خنک

مطابق آنچه که در سیکل تبرید تراکمی بخار اتفاق می افتد، در چیلرهای تراکمی 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 تراکمی هوا خنک

چیلر هوا خنک برای چه نوع آب و هوایی مناسب می‌باشد؟

چیلر هوایی قابلیت کار در تمامی شرایط های مختلف اقلیمی را دارد و یکی از نقاط قوت آن عدم مصرف آب جهت کاهش دمای آب و ایجاد فرآیند سرمایش است

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

– بهره برداری آسان تر: نبود برج خنک کننده و سیستم سختی گیر آب در چیلرهای تراکمی هوا خنک، بمنزلۀ لوله کشی سبک تر، تجهیزات جانبی کمتر و هزینه های سرویس و نگهداری پایین تر می باشد؛ در نتیجه بهره برداری از چیلرهای هوا خنک در مقایسه با سایر چیلرها (چیلرهای تراکمی آب خنک و چیلرهای جذبی) بمراتب آسان تر است.

– کمبود منابع آبی: در سال های اخیر، کمبود منابع آبی در ایران که اساساً کشور کم آبی بشمار می رود، نگرانی هایی را به لحاظ تأمین مصرف در سال های آینده ایجاد کرده است؛ از این رو استفاده از چیلرهای هوا خنک به جای چیلرهای تراکمی آب خنک و بخصوص بجای چیلرهای جذبی می تواند گام مثبتی در کنترل مصرف آب باشد.

– قابلیت استفاده در تمامی شرایط اقلیمی: یکی از عوامل مؤثر در گسترش یافتن کاربرد چیلرهای هوا خنک، قابلیت کارکرد آن ها در تمامی شرایط اقلیمی است. چنانکه می توان از این نوع چیلرهای تراکمی براحتی در مناطق گرم و خشک و حتی گرم و مرطوب استفاده نمود.

امروزه به کمک سیستم ذخیره سازی یخ (آیس بانک) تا میزان قابل توجهی می توان هزینه های تأمین و مصرف برقِ چیلرهای هوا خنک را بهینه سازی نمود.

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 تراکمی هوا خنک یا هوایی در تهویه مطبوع
کاربرد چیلر تراکمی 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 هوایی

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 چیلر تراکمی 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 تراکمی هوا خنک

2- کمپرسور اسکرال (Scroll): کمپرسورهای اسکرال معمولاً در چیلرها تراکمی 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 تراکمی هوا خنک
استفاده از کمپرسور اسکرال در چیلر تراکمی 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.

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

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 تراکمی 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.

کمپرسور سانتریفیوژ در چیلر هوا خنک
استفاده از کمپرسور سانتریفیوژ در چیلر هوا خنک

معمولاً در چیلر تراکمی 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 تراکمی هوا خنک نیز استفاده نمود.

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

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

کندانسور هوایی در چیلر تراکمی هوا خنک یا هوایی
کندانسور هوایی V شکل در چیلر تراکمی 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 تراکمی 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 تراکمی هوا خنک یک پارچه (Packaged)

در چیلر تراکمی 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 تراکمی هوا خنک دو پارچه (Split)

در این نوع از چیلرهای تراکمی 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، چیلر تراکمی هوا خنک دو پارچه را انتخاب بهتری می دانند.

انواع شیر انبساط در چیلر هوا خنک (هوایی)

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

انواع اواپراتور در چیلر تراکمی 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 تراکمی هوا خنک یا 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 هوا خنک هوایی
اواپراتور صفحه ای

کاهش صدای کارکرد چیلرهای هوا خنک

چیلرهای تراکمی هوا خنک با توجه به نوع کندانسوری که دارند (کندانسور هوایی)، می بایست در مجاورت هوای آزاد قرار بگیرند؛ از این رو عمدتاً در پشت بام ساختمان ها نصب می شوند. به همین علت تولید صدای زیاد توسط این چیلرها می تواند برای ساکنین ساختمان و حتی ساکنین ساختمان های همسایه، آزاردهنده باشد.

صدا و لرزش چیلر هوا خنک بیشتر است یا آب خنک؟

به دلیل نبود فن های محوری در چیلرهای آب خنک، این چیلرها در مقایسه با چیلرهای هوایی صدای کمتری تولید می کنند. بخصوص در ظرفیت های بالا که تعداد فن های کندانسور هوایی بیشتر هم می باشد. ضمن آنکه با قرار گرفتن چیلرهای آب خنک در فضای موتورخانه، عملاً فقط صدای برج خنک کننده است که در پشت بام ساختمان شنیده می شود.

بنابراین بکارگیریِ راه کارهایی برای کاهش صدای کارکرد چیلرهای هوا خنک از اهمیت زیادی برخوردار بوده و از جمله مسائلی است که همواره خریدار از تولید کننده مطالبه می کند.

اما ابتدا باید دلایلِ اصلی تولید صدا در چیلرهای تراکمی هوا خنک را بررسی نمود:

  • کمپرسور
  • کندانسور

1- کمپرسور: چرخش محور موتور با سرعت 1450 تا 2900 دور در دقیقه (در فرکانس 50Hz)، نوسانات و پالس های ایجادشده در جریان مبرد بواسطۀ مکانیزم تراکم (خصوصاً در کمپرسورهای پیستونی) و وجود جداکنندۀ روغن در خروجی کمپرسور از جمله دلایلی هستند که باعث تولید صدایی با فرکانس بالا در کمپرسورها می شوند.

در کمپرسورهای پیستونی، فرایند تراکمِ گاز مبرد (مکش و دهش) به دلیل ساختار و مکانیزمی که این کمپرسورها دارند (مشابه موتور اتومبیل) پالس هایی را تولید می کند که باعث ایجاد لرزش در خط لوله کشی ورودی و خروجی کمپرسور خواهد شد. بهمین دلیل در چیلرهای هوا خنک مجهز به کمپرسور پیستونی از لرزه گیرهای مخصوصی برای لولۀ مکش و دهش استفاده می شود. وجود این پالس ها در جریان گاز مبرد می تواند خود نیز مولد صدای مضاعفی باشد که در سایر کمپرسورها به علت پیوسته بودن فرایند تراکم، این تأثیر منفی بمراتب کمتر است.

2- فن های کندانسور: چرخش پروانۀ فن های محوری با سرعت 700 تا 1400 دور در دقیقه (در فرکانس 50Hz) و همچنین فعل و انفعال دینامیکی جریان هوا با سطوح چرخان و ثابت فن، صدایی هرچند با فرکانس پایین را تولید می کنند.

کمپانی های شناخته شده و پیشرو در زمینۀ تولید فن های محوری (مثل EBM آلمان) همواره سعی کرده اند با طراحی خاص و آیرودینامیکیِ سطوح ثابت و چرخان فن (دیواره و پره ها) و نیز با استفاده از متریالی متفاوت در ساخت پره ها، ضمن بهبود راندمان هوادهی فن، صدای ایجادشدۀ آنها را به حداقل برسانند.

راه کارهای کاهش صدای کارکرد کمپرسورها:

1- کانوپی صداگیر (Silencer canopy): محفظه ای است صداگیر که کمپرسور در داخل آن قرار می گیرد. برای افزایش تأثیر صداگیریِ این محفظه، سطوح داخلی آن را از لایه های عایق صوتی می پوشانند. بنابراین، تقریباً می توان گفت که کانوپی کمپرسور می تواند نزدیک به 8dB میزان صدای ساتع شده از آن را کاهش دهد.

کانوپی صدا گیر در چیلر تراکمی هوا خنک
کانوپی صداگیر کمپرسور در چیلر تراکمی هوا خنک

2- ژاکت صداگیر (Silencer jacket): پوششی است که ترکیبی از مواد مختلف بوده و خاصیت عایق صوتی دارد. این ژاکت ها کاملاً دور تا دور کمپرسور پوشانده می شوند و قابلیت کاهش انتشار صدا تا 12dB را خواهند داشت. جنسی ضد آب و غیر قابل اشتعال داشته و پیش بینی های لازم جهت دسترسی آسان به کمپرسور، در طراحی آن ها دیده شده است.

ژاکت صدا گیر در چیلر هوا خنک
ژاکت صداگیر کمپرسور در چیلرهای هوا خنک

راه کارهای کاهش صدای فن های کندانسور در چیلر تراکمی هوا خنک:

1- آکسی تاپ (Axi-Top): دستاورد جدیدی است که در اصطلاح دیفیوزر یا پخش کننده نیز نامیده می شود و تأثیر چشمگیری در کاهش صدای تولیدیِ فن دارد. در واقع آکسی تاپ با افزایش سطح مقطع جریان هوای عبوری، باعث افزایش و تقویت فشار شده و منجر به کاهش تلفات جریان در خروجی فن می گردد. این چنین، ضمن بهبود راندمان هوادهی (تا نزدیک به 10 درصد)، فن می تواند با سرعت پایین تر و در نتیجه صدای کمتری کار کند. بهمین دلیل آکسی تاپ قادر خواهد بود صدای فن را به اندازۀ تقریباً 7dB کاهش دهد.

آکسی تاپ در چیلر هوا خنک یا هوایی
آکسی تاپ برای کاهش صدای فن های کنداسور

2- فلو گرید (Flow grid): پنجره ای است مشبک که در مسیر ورودی فن های محوری نصب شده و بدون تأثیر منفی بر روی کارایی فن، سهم آشکاری در کاهش صدای آن خواهد داشت. در واقع فلو گرید صدای فرکانس پایینِ فن را به حداقل می رساند. چنانکه می تواند نویز ایجادشده بواسطۀ عبور هوا از بین پره ها را به میزان دست کم 7dB پایین بیاورد.

فلو گرید برای کاهش صدای فن های کنداسور در چیلر تراکمی هوا خنک
فلو گرید برای کاهش صدای فن های کنداسور

3- کنترل دور فن (Fan speed control): روش دیگری که برای کاهش صدای فن های کندانسور پیشنهاد می شود، مکانیزمی است که بتواند دور فن را کنترل کند. این چنین، در بسیاری از ساعات کارکرد چیلر، مخصوصاً در ساعات شب که اهمیت پایین بودن صدای دستگاه دو چندان می شود، می توان سرعت چرخش فن را کاهش داد تا اینگونه صدای ناشی از آن به مراتب کمتر شود.

کنترل دور فن، بر اساس فشار بالای سیکل تبرید (فشار مبرد از خروجیِ کمپرسور تا ورودیِ شیر انبساط) انجام شده و علاوه بر کاهش صدای فن ها، به عملکرد بهتر کندانسور و همچنین بهینه سازی مصرف برق نیز کمک خواهد کرد. از جمله مکانیزم هایی که قادرند سرعت چرخش فن را کنترل کنند عبارتند از:

  1.  درایو فرکانس متغیر (VFD) یا همان اینورتر
  2. بُرد کنترلی FCR
  3. کنترلر تحت فشار مستقیمِ مبرد
  4. کنترلر الکترومکانیکی
تجهيزات کنترل دور فن در چيلر تراکمی هوا خنک
تجهيزات کنترل دور فن در چيلر تراکمی هوا خنک

نوع خاصی از فن های محوری تحت عنوان فن های EC (Electronically Commutated) وجود دارند که خودشان بدون نیاز به هیچ مکانیزم اضافیِ دیگری قابلیت کنترل دور داشته و اصطلاحاً دور متغیر هستند. این فن ها سیستم الکترونیکی کاملاً یکپارچه ای دارند و می توان آن ها را مستقیماً بدون هیچ واسطه ای به برق متصل کرد.

عایق کاری اواپراتور چیلرهای هوایی

عایق کاری اواپراتور با کیفیت مناسب از اهمیت بسیاری برخوردار است؛ چراکه در حفظ راندمان کاری چیلر و کاهش تلفات انرژی نقش مؤثری دارد.

عایق کاری اواپراتور در چیلر هوایی
عایق کاری اواپراتور

اساساً عایق کاری اواپراتور شامل دو بخش است:

1- عایق کاری لولۀ ورودی و خروجیِ مبرد

2- عایق کاری پوسته و ورودی و خروجیِ آب

عایق کاری لولۀ ورودی و خروجیِ مبرد:

لولۀ ورودی مبرد به اواپراتور (فاصلۀ بین شیر انبساط و اواپراتور) و همچنین لولۀ خروجی مبرد از اواپراتور (فاصلۀ بین اواپراتور و کمپرسور) می­بایست بخوبی عایق کاری شوند. به دلایل ذیل:

1- جریان مبرد خروجی از شیر انبساط، همانطور که قبلاً نیز گفته شد در واقع یک مخلوط دو فازی از مایع و بخار است. از آنجا که عمدۀ جذب گرمای آب در اواپراتور بواسطۀ تبخیر مایع مبرد اتفاق می افتد، ایده آل آنست که درصد بیشتری مایع مبرد وارد اواپراتور شود. بهمین علت می بایست اولاً شیر انبساط را در نزدیک ترین موقعیتِ ممکن نسبت به ورودی اواپراتور نصب نمود و ثانیاً همان فاصلۀ کوتاهِ بین شیر انبساط و اواپراتور را هم کاملاً عایق کاری کرد؛ چراکه در غیر این صورت با انتقال گرمای محیط به مبردِ درون لوله که دمای کمتری نسبت به هوای بیرون دارد، مقدار بیشتری از جریان مبرد، قبل از ورود به اواپراتور تبخیر می شود.

2- جریان مبرد خروجی از اواپراتور هنوز دمایی کمتر از دمای هوای بیرون دارد. بنابراین، در صورت عدم عایق کاری مناسبِ خط مکش کمپرسور (فاصلۀ بین اواپراتور و کمپرسور)، گرمای قابل توجهی به جریان مبردِ داخل لوله انتقال یافته و ضمن امکان عرق کردن سطوح بیرونی لوله، میزان سوپرهیت جریان ورودی به کمپرسور افزایش می یابد. یعنی دمای بخار مبرد قبل از ورود به کمپرسور، بیشتر افزایش یافته که این موضوع به معنی کاهش چگالی مبرد و در نتیجه افت ظرفیت برودتی چیلر خواهد بود.

عایق کاری پوسته و ورودی و خروجی آب:

جریان آب ورودی به اواپراتور با دمای 12 درجۀ سانتی گراد و جریان آب خروجی از اواپراتور با دمای 7 درجۀ سانتی گراد (در شرایط استاندارد تهویه مطبوع) و همچنین جریان آب درون پوسته با دمایی بین 7 تا 12 درجۀ سانتی گراد، همگی دمایی کمتر از دمای هوای بیرون دارند. بنابراین، در صورت عدم عایق کاری، انتقال حرارت از محیط به جریان آب بسادگی اتفاق می افتد. آن هم در شرایطی که در چیلر هزینۀ زیادی برای کاهشِ حتی یک درجه دمای آب شده است. در نتیجه، عایق کاری پوسته و ورودی و خروجی آب در اواپراتور و بعدها پس از نصب چیلر در محل پروژه، عایق کاری خطوط رفت و برگشت آب، اهمیت زیادی در بهره برداریِ حداکثری از ظرفیت چیلر خواهد داشت.

عایق EPDM: به دلیل کاربردهای متنوع و گستردۀ عایق کاری در صنایع مختلف، تا به امروز مواد و ترکیب های متفاوتی به عنوان متریال عایق کاری معرفی و عرضه شده اند. اما، این روزها رایج ترین عایق مورد استفاده در اواپراتورِ چیلر نوعی عایق الاستومری به اسم EPDM می باشد.

عایق EPDM در جیلر هوایی
عایق EPDM

EPDM که مخفف عبارت Ethylene Propylene Diene Monomer می باشد جزء لاستیک های کلاس M و تحت استاندارد ASTM (D-1418) است که دارای یک زنجیرۀ پلی اتیلن اشباع شده می باشد. این عایق در واقع نوعی لاستیک مصنوعی بوده که در آن سلول های بسیار ریز، کنار هم قرار دارند و داخلشان هوا می باشد؛ بهمین دلیل با عنوان عایق های الاستومری سلول بسته (Closed cell) نیز شناخته می شوند. عایق EPDM یک الاستومر با دوام، انعطاف پذیر و سازگار است که علاوه بر انتقال گرما در برابر رطوبت نیز مقاومت بالایی دارد. در مجموع می توان برخی از مشخصات و خواص فیزیکیِ عایق های EPDM را در موارد ذیل خلاصه کرد:

  • احتمال بروز خوردگی در این عایق ها بسیار پایین است. خصوصاً در اوپراتور چیلر که سطح بیرونی پوسته و ورودی و خروجی ها، دمای بالایی ندارند.
  • به دلیل ساختار مولکولی غیر قطبی، می توانند مقاومت بسیار مناسبی در برابر انتقال حرارت ایجاد کنند.
  • ضخامت استاندارد این عایق برای عایق کاری اواپراتور 3/4 اینچ می باشد.
  • مقاومت عایق های EPDM در برابر اشعۀ UV مناسب است، اما توصیه می شود در محیط هایی که  امکان دارد اواپراتور در معرض تابش شدید آفتاب قرار بگیرد از روکش های آلومینیومی برای حفظ کارایی و استحکام استفاده شود.

برند تجهیزات در چیلر هوایی شرکت تهویه نگار

در ساخت و تولید چیلرهای هوا خنک از متریال، قطعات و تجهیزات متعددی استفاده می شود که عمدتاً متعلق به کشورهای خارجی هستند.در واقع، می توان گفت که تولیدکنندگان برتر در این صنعت، به جز مس، آلومینیوم و آهن که نمونۀ با کیفیت آنها در داخل موجود می باشد، باقی نیازهای خود برای تولید را از برندهای معتبر خارجی تهیه می کنند.

در این قسمت از مقالۀ چیلر هوا خنک می خواهیم برخی از برترین و رایج ترین برندهای خارجیِ بکار رفته در ساخت این چیلرها را معرفی کنیم.

همانطور که گفته شد تجهیزات متعدد و متنوعی در ساخت چیلرهای هوا خنک بکار می روند که در جدول ذیل به مهمترین آنها اشاره شده است

کشور سازندهلوگوبرندتجهیزات
آلمانBITZERکمپرسور اسکرو
تایوانHANBELL
ایتالیاFRASCOLD
ایتالیاREFCOMP
آلمانBITZERکمپرسور پیستونی
آلمانBOCK
ایتالیاFRASCOLD
ایتالیاREFCOMP
ایتالیاDORIN
آمریکا / تایلندCOPELANDکمپرسور اسکرال
فرانسه / چینDANFOSS
آلمانBITZER
آلمانEBMفن کندانسور
آلمانZIEHL-ABEGG
اسپانیاROSENBERG
ایتالیاCARELشیر انبساط الکترونیکی
دانمارکDANFOSS
آمریکاALCOشیر انبساط مکانیکی
آمریکاSPORLAN
دانمارکDANFOSS
فرانسهSCHNEIDERاِلمان های برق قدرت
کره جنوبیHYUNDAI
آلمانSIEMENS

فروش تخصصی چیلر 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. در ادامه برخی از پرسش های متداول مشتریان را توضیح می دهیم.

گارانتی و خدمات پس از فروش چیلر هوایی به چه صورت است؟

گارانتیِ چیلرهای هواییِ عرضه شده توسط این شرکت، دو ساله بوده و شامل تمامی تجهیزات و متعلقات دستگاه می شود. خدمات پس از فروش نیز به مدت 10 سال بوده که پس از اعلام کتبی درخواست از سوی کارفرما در اولین فرصت، ارائه می گردد.

قیمت و هزینه های چیلر هوا خنک چگونه است؟

قیمت چیلرهای هوا خنک، حتی در ظرفیت های مشابه می تواند متفاوت باشد؛ چراکه آیتم هایی از جمله نوع کمپرسور، نوع مبرد، شرایط کاری دستگاه و نیز شرایط اقلیمی محل پروژه در برآورد فنی و مالی چیلر کاملاً مؤثر خواهند بود. علاوه بر هزینۀ خرید، می بایست هزینه های مصرف انرژی و همین طور هزینه های سرویس و نگهداری را نیز در نظر گرفت. تقریباً می توان گفت در شرایط نرمال، چیلر هوا خنک به ازای هر تن تبرید 1kW مصرف برق دارد. اما، میزان بار برودتی ساختمان در تمام طول روز یکسان نیست؛ در نتیجه می توان بوسیلۀ سیستم های کنترلی هوشمند مصرف برق دستگاه را متناسب با بار برودتیِ موجود کنترل کرد. بعلاوه، امروزه خصوصاً در پروژه های بزرگ به کمک سیستم ذخیره سازی یخ یا همان آیس بانک می توان هزینه های کارفرما برای خرید برق مورد نیاز پروژه و هزینه های بهره بردار برای مصرف برق را به میزان قابل توجهی کاهش داد.

مدت زمان تولید چیلر هوا خنک چقدر است؟

طبیعتاً بسته به میزان ظرفیت برودتی دستگاه، مدت زمان تولید یک چیلر هوا خنک می تواند متفاوت باشد. علاوه بر این، دو عامل مؤثر دیگر وجود دارد: 1- سری سازی دستگاه یا تولید سفارشی /2- تجهیزات خط تولید. اما به طور کلی می توان گفت مدت زمان ساخت یک چیلر هوایی بین 5 تا 20 روز متغیر خواهد بود.

عمر مفید چیلر هوا خنک چقدر است؟

حقیقتاً نمی توان عدد مشخصی را بعنوان عمر مفید چیلر هوا خنک اعلام نمود؛ چراکه به پارامترهای مختلفی از جمله: نوع کاربری چیلر، شرایط اقلیمی محل پروژه، کیفیت طراحی و ساخت و همین طور نوع کمپرسور بستگی دارد. ولی در مجموع شاید بتوان عددی بین 20 تا 25 سال را حدودی اعلام کرد.

فضای مورد نیاز برای نصب چیلر هوا خنک چقدر است؟

تقریباً می توان گفت، چیلر هوا خنک به ازای هر 5 تا 10 تن تبرید واقعی، یک متر مربع از مساحت پروژه را اشغال می کند. یعنی هرچه ظرفیت چیلر بیشتر باشد، بازۀ ذکر شده به سمت عدد 10 میل می کند. اما، دو نکته را می بایست در نظر داشت:

1- چیلر هوا خنک از هر طرف به فضایی حدود 1 تا 1/5 متر بعنوان محدودۀ سرویس و البته بمنظور ورود هوای کافی به کندانسور نیاز دارد.

2- چیلرهای هوا خنک با کندانسور میکرو چنل (Micro-Channel) فضای کمتری در مقایسه با چیلرهایی که کویل کندانسور آنها Fin & Tube است، اشغال می کنند.

فروش چیلرهای هوا خنک از جمله فعالیت های تخصصی مجموعۀ تهویه نگار می باشد 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
آیا چیلر هوا خنک نیاز به سایبان دارد؟

فن های کندانسورهای چیلر هوا خنک عمدتاً جریان هوای عبوری از کندانسور را به سمت بالا هدایت می کنند و وجود سایبان مانعی برای این کار است و به شدت راندمان چیلر هوایی را کاهش می دهند

آیا ارتفاع محل نصب چیلر تراکمی هوا خنک نسبت به سطح دریا مهم است؟

بله. چون هر چه ارتفاع شهر مورد نظر از سطح دریا بالاتر باشد، به دلیل کاهش چگالی هوا و کاهش دبی جریان عبوری از روی کندانسور، ظرفیت برودتی چیلر هوایی نیز کاهش می یابد

کم ترین و بیشترین ظرفیت برودتی چیلر هوایی چقدر هست؟

این دستگاه بین 3 تن تبرید واقعی تا 600 تن تبرید واقعی قابلیت تولید را دارد

2 پاسخ
  1. زنگنه
    زنگنه می گوید

    تو یکی از پروژه های عراق چیلر هوایی شرکت شما رو دیدم و مشخصات فنی خوبی داشت. همن چیلرها رو تو داخل ایران هم می فروشید؟

    پاسخ
    • تهویه نگار
      تهویه نگار می گوید

      با سلام جناب زنگنه. بله، همین چیلرها در داخل ایران به فروش میرسه و تفاوتی ندارند با چیلرهای صادراتی

      پاسخ

پیگیری‌ها

    پاسخ دهید

    میخواهید به بحث بپیوندید؟
    مشارکت رایگان.

    دیدگاهتان را بنویسید

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