چیلر اسکرال چیست؟ بررسی فنی، مزایا و کاربرد

چیلر اسکرال به تمامیِ چیلرهایی گفته می شود که اصطلاحاً تراکمی هستند و برای به گردش در آوردن مبرد در آنها، کمپرسورهای اسکرال بکار گرفته می شوند. این نوع چیلر به علت قابلیت بهره برداری ساده ای که دارند، خصوصاً در صنعت تهویه مطبوع بسیار مورد استفاده قرار می گیرند.

جهت آشنایی بیشتر و بهتر با کارکرد چیلر تراکمی اسکرال ابتدا بهتر است مرور مختصری بر اساس کاری این چیلرها، یعنی سیکل تبرید تراکمی بخار داشته باشیم.

بررسی سیکل تبرید تراکمی بخار

مبنای کار سیکل تبرید تراکمی بخار، بر پایه چهار مؤلفه اصلی شامل: کمپرسور (Compressor) کندانسور (Condenser) شیر انبساط (Expansion valve) و اواپراتور (Evaporator) شکل می گیرد. ابتدا بخار مبرد به شکل بخار داغ وارد کمپرسور می شود. این جریان بخار در کمپرسور متراکم شده و بهمین علت افزایش فشار و دما پیدا می کند. در ادامه جریان خروجی از کمپرسور وارد کندانسور می گردد تا به این ترتیب حرارت آن به محیط (هوای بیرون یا آب برج خنک کننده) منتقل شود.

اینگونه دمای جریان مبرد کاهش یافته و با از دست دادن گرمای بیشتر به مایع تبدیل می شود. سپس مایع مبرد وارد شیر انبساط می شود. بواسطۀ فرایند اختناق در شیر انبساط، فشار جریان مبرد به شدت کاهش یافته و بهمین علت مقداری از مایع مبرد تبخیر می گردد. در ادامه مخلوط مایع و بخار حاصل با دمایی پایین­ تر وارد اواپراتور شده و در آنجا با جذب گرمای آب، کاملاً به بخار تبدیل می شود و در نهایت مجدداً به کمپرسور باز می گردد.

عامل ایجاد جریان در هر سیالی، اختلاف فشار است. در واقع کمپرسور بعنوان واحد تراکم در سیکل تبرید، موظف است تا با ایجاد اختلاف فشار کافی، مبرد را در سیکل به گردش در بیاورد

معرفی کمپرسور اسکرال

نام اسکرال (Scroll) برگرفته از حلزونی هایی است که در این نوع کمپرسور استفاده می شوند. دو حلزونی ثابت و دوار که برای ایجاد تراکم در گاز مبرد، کافی است حلزونی دوار به چرخش در آید. به طوری که پس از مکش گاز مبرد به درون حلزونی ثابت، با چرخش دایره وار حلزونی دوار، گاز بین دو حلزونی متراکم شده و سرانجام از فضای میانی حلزونی ثابت، تحت فشار خارج می گردد.

کمپرسورهای اسکرال، معمولاً در چیلرهایی با ظرفیت پایین بکار گرفته می شوند. چنانکه ظرفیت هریک از آنها به طور تقریبی بین 5 تا 100 کیلو وات می باشد.

کمپرسورهای اسکرال بعنوان کمپرسورهای Hermetic شناخته می شوند. به این معنی که اتصال پوسته آنها جوشی (دائمی) است و در صورت خرابی، امکان تعمیر و سرویس آنها وجود ندارد.

انواع برند کمپرسور اسکرال

رایج ترین برندهای تولیدکنندۀ کمپرسور اسکرال عبارتند از:

کمپرسور اسکرال Copeland ساخت آمریکا: می توان گفت این کمپانی با سابقه ای نزدیک به 100 سال، پیشروترین کمپانی تولیدکنندۀ کمپرسورهای اسکرال در دنیاست.

کمپرسور اسکرال Danfoss ساخت دانمارک: کمپرسور دانفوس یک کمپانی قدیمی تولیدکننده با سابقه ای نزدیک به 90 سال است که از عوامل مؤلف در صنعت برودت محسوب می شوند.

کمپرسور بیتزر(Bitzer) ساخت آلمان: یک کمپانی صاحب نام با سابقه ای نزدیک به 90 سال که پس از مدتی کمپرسورهای اسکرال به سبد محصولاتشان اضافه شد که البته بعلت تنوع پایین مدل و موجودی نسبتاً ضعیف در بازار ایران، به اندازۀ کمپرسورهای اسکروِ این کمپانی، دست کم در کشور ما چندان فراگیر نشد.

انواع کمپرسور در چیلر اسکرال

علاوه بر کمپرسورهای اسکرال رایجی که در چیلرهای اسکرال برای مصارف تهویه مطبوع استفاده می شوند، سه نوع دیگر از این کمپرسورها را معرفی می کنیم.

1- کمپرسورهای زیر صفری: نوع ویژه ای از کمپرسورهای اسکرال وجود دارند که مخصوص مصارف زیر صفری در دماهای نسبتاً پایین هستند. سری LLZ کمپرسورهای Danfoss و سری LT کمپرسورهای Copeland از این دسته کمپرسورهای اسکرال هستند که قادرند تا دمای تبخیر منفی 45 درجه سانتی گراد  کار کنند.

2- کمپرسورهای سرعت متغیر: در کمپرسورهای معمولِ اسکرال، حلزونی دوار با سرعت ثابتی چرخش می کند و حجم جابجایی کمپرسور همواره مقدار ثابتی است اما، نوع خاصی از کمپرسورهای اسکرال وجود دارند که اینورتردار بوده و کنترل ظرفیت در آنها با تغییر سرعت چرخش حلزونی دوار و در نتیجه با تغییر حجم جابجایی صورت می گیرد.

3- کمپرسورهای دیجیتال:نوع دیگری از کمپرسورهای اسکرال وجود دارند که تحت عنوان کمپرسورهای دیجیتال شناخته می شوند. مبنای کار این کمپرسورها انطباق محوری است که به حلزونی ثابت اجازۀ حرکت محوری می دهد. در این نوع کمپرسورها سرعت چرخش حلزونی دوار تغییر نمی کند و کنترل ظرفیت با حرکت عمودی حلزونی ثابت صورت می گیرد.

دسته ای از کمپرسورهای اسکرال دیجیتال وجود دارند که مخصوص مصارف زیر صفری هستند و می توانند تا دمای تبخیر منفی 50 درجه سانتی گراد  کار کنند.

انواع چیلر اسکرال

چیلرهای اسکرال را می توان با توجه به مکانیزم دفع گرمای بخار داغ مبرد در کندانسور به دو دستۀ اصلی تقسیم کرد:

چیلرهای اسکرال آب خنک

چیلرهایی که در آنها کندانسور (مبدل پوسته و لوله) به عنوان واحد تقطیر از طریق تبادل انرژی با آب، حرارت جریان مبرد را منتقل می کند. بطوریکه مبرد داغ خروجی از کمپرسور، وارد پوستۀ کندانسور شده و جریان آب خنکِ تولیدی توسط برج خنک­کننده، با عبور از درون لوله ها گرمای جریان مبرد را جذب می کند.

پیشنهاد مطالعه:

بررسی فنی و عملکرد انواع چیلر تراکمی آب خنک(چیلر آبی)

چیلرهای اسکرال هوا خنک

چیلرهایی که در آنها کندانسور (کویل فین گذاری شده) به عنوان واحد تقطیر از طریق تبادل انرژی با هوا، حرارت جریان مبرد را منتقل می کند. بطوریکه مبرد داغ خروجی از کمپرسور، وارد لوله های فین دارِ کویل کندانسور شده و هوای محیط توسط فن های محوریِ تعبیه شده، با عبور از روی لوله ها گرمای جریان مبرد را جذب می کند.

پیشنهاد مطالعه:

بررسی و شناخت انواع چیلر تراکمی هوا خنک(چیلر هوایی)

نوع دیگری از کندانسورها وجود دارند که با نام کندانسورهای تبخیری شناخته می شوند. این نوع کندانسور از طریق فرایند سرمایش تبخیری، تبادل انرژی انجام می دهد. چنانکه مبرد داغ خروجی از کمپرسور، وارد لوله های کویلی شده که آب توسط نازل هایی روی آن پاشیده می شود و اینگونه بواسطه دریافت گرمای جریان مبرد تبخیر می گردد. می توان گفت استفاده از این کندانسورها اصلاً مرسوم نیست؛ به همین دلیل ما هرگز با تعریفی تحت عنوان چیلر اسکرال تبخیری مواجه نمی شویم.

انتخاب مبرد مناسب در چیلرهای اسکرال

انتخاب مبرد مناسب برای کلیۀ چیلرها از جمله چیلرهای اسکرال از اهمیت ویژه ای برخوردار است تا اینگونه بتوان بهره وری مطمئن و کارامدی را از دستگاه میسر نمود. این انتخاب به فاکتورهای مختلفی بستگی دارد که در ادامه به آن خواهیم پرداخت. اما، پیش از آن لازم است به این نکته اشاره شود که در صورت عدم وجود محدودیت های فنی، غالباً برای چیلرهای اسکرال از مبردهایی با چگالی بالا استفاده می شود؛ چراکه کمپرسورهای اسکرال، اساساً کمپرسورهایی با حجم جابجایی پایین هستند و استفاده از مبردی مثل R134a سقف برودت تولیدی یک چیلر اسکرال را خیلی کاهش می دهد.

حجم جابجاییِ یک کمپرسور یعنی مقدار حجم گازی که می تواند در واحد زمان جابجا کند.

در کمپرسورهای اسکرال نمی توان گفت که انتخاب کدام مبرد باعث دستیابی به راندمان (COP) بیشتری می شود؛ چراکه نتایج در کمپرسورهای مختلف متفاوت است. بنابراین، عوامل دیگری در انتخاب مبرد برای چیلرهای اسکرال مؤثر هستند که عبارتند از:

• شرایط اقلیمی
• نوع کمپرسور

شرایط اقلیمی: بکارگیری یک چیلر اسکرال هوا خنک در یک منطقۀ گرمسیری بمنزلۀ کارکرد چیلر در یک دمای تقطیر بالا خواهد بود؛ بنابراین، استفاده از مبردهای پرفشاری مثل R407C، R410A و R22 اساساً نمی تواند انتخاب درستی برای چیلر باشد. بهمین علت حداکثر دمای تقطیر در چیلرهای اسکرال با مبردهای مذکور، حدوداً 67  درجه سانتی گراد می باشد. در چنین شرایطی که دمای خشک محل نصب چیلر بسیار بالاست، می بایست از مبرد کم فشاری مثل R134aاستفاده شود.

حداکثر دمای تقطیر در چیلرهای اسکرال با مبرد R134a، حدوداً 75 می باشد.

نوع کمپرسور: بسته به نوع کمپرسور که انتخاب آن ناشی از کاربری چیلر می باشد، گاهی انتخاب مبرد با توجه به نوع کمپرسور محدود می شود. به عنوان مثال در کمپرسورهای زیر صفری امکان استفاده از مبردهای R134a و R410A وجود ندارد. همچنین نمی توان در کمپرسورهای دیجیتال از مبردهای R22، R134a و البته R404A استفاده نمود.

مزایا و معایب چیلرهای تراکمی اسکرال

برخی از مهمترین ویژگی های چیلر مجهز به کمپرسور اسکرال عبارتند از:

مدیریت روغن کاری: در کمپرسورهای اسکرال عملاً مکانیزم خودکاری برای کنترل کیفیت روغنکاری وجود ندارد و تنها می توان سطح روغن موجود در کارتل کمپرسور را از طریق سایت گلاس تعبیه شده بر روی بدنه به صورت چشمی بازرسی نمود.

تنوع ظرفیت برودتی: با توجه به ظرفیت پایین کمپرسورهای اسکرال، امکان تولید چیلرهای اسکرال با ظرفیت های برودتی خیلی بالا وجود ندارد، البته می توان با بکارگیری 8 کمپرسور اسکرال با مبرد R410A در یک چیلر هوا خنکِ چهارمدارۀ فلودد، ظرفیتی حدود 240 تن تبرید واقعی را محقق نمود. بنابراین، برای تولید ظرفیت های برودتیِ بیشتر، چاره ای جز استفاده از کمپرسورهای اسکرو یا سانتریفیوژ وجود ندارد.

کنترل ظرفیت برودتی: در کمپرسورهای اسکرال معمولی (غیر اینورتردار و غیر دیجیتال) عملاً امکان کنترل ظرفیت برودتی وجود ندارد. اما، این در حالی است که به ازای هر کمپرسور اسکرال، در واقع یک مرحله کنترل ظرفیت امکان پذیر می شود. به این معنا که در یک چیلر اسکرال 8 کمپرسوره، 8 مرحله کنترل ظرفیت ممکن خواهد بود.

امکان سرویس: همانطور که گفته شد، پوستۀ کمپرسورهای اسکرال اتصال دائم دارد؛ بنابراین، در این کمپرسورها عملاً امکان تعمیر و سرویس وجود ندارد. اما، بایستی به این نکته توجه داشت که سایز و وزن کمتر این کمپرسورها در مقایسه با کمپرسورهای اسکرو و سانتریفیوژ، جابجایی آنها را (به قصد تعویض) آسانتر کرده است. ضمن آنکه در برخی از موارد هزینۀ تعویض یک کمپرسور اسکرال چندان فراتر از تعمیر و سرویس یک کمپرسور اسکرو یا سانتریفیوژ نیست.

امکان تزریق مایع: تزریق مایع، راهکاری است که بمنظور کنترل دمای دهشِ کمپرسور استفاده می شود تا به این ترتیب دمای روغنی که همراه با مبرد متراکم می شود از اندازۀ مجاز بالاتر نرود؛ چراکه در غیر این صورت، روغن لزجت خود را از دست داده و دیگر قابلیت روغنکاری مناسبی نخواهد داشت. ضمن آنکه دمای بیش از حد می تواند استحکام مکانیکی برخی از قطعات را تهدید کرده و ظرفیت کندانسور در فرایند تقطیر را کاهش دهد. اما، در میان انواع کمپرسورهای اسکرال، فقط این کمپرسورهای زیر صفری هستند که قابلیت تزریق مایع در آنها دیده شده است. آن هم به این علت که در این کمپرسورها نسبت تراکم زیادی وجود داشته و در مقایسه با انواع دیگر کمپرسورهای اسکرال، دمای دهش کمپرسور بسیار بیشتر است. خصوصاً زمانی که چیلر هوا خنک باشد.

امکان نصب اکونومایزر: در کمپرسورهای اسکرال امکان نصب اکونومایزر جهت افزایش سابکولِ سیکل تبرید (کاهش دمای مایعِ حاصل از تقطیر) و در نتیجه افزایش ظرفیت برودتیِ کمپرسور وجود ندارد. این قابلیتی است که تنها در کمپرسورهای اسکرو و سانتریفیوژ وجود دارد.

ساخت و فروش انواع چیلر اسکرال

شرکت مهندسی تهویه نگار با تکیه بر تجارب خود در پروژه های مختلف صنعتی و ساختمانی، قادر است مناسب ترین چیلر اسکرال را برای پروژه شما در تولید کند. برای دریافت استعلام قیمت و اطلاعات بیشتر با کارشناسان ما تماس بگیرید

کارشناس فروش 09904494274

پیشنهاد مطالعه:

چیلر اسکرو

چیلر سانتریفیوژ

چیلر توربوکور

تفاوت و مقایسه چیلر اسکرال و اسکرو

مینی چیلر

چیلر دستگاه تزریق پلاستیک

چیلر جذبی

قیمت چیلر

قیمت مینی چیلر