چیلر هوا خنک

چیلر هوا خنک، دستگاهی قدرتمند برای تهویه مطبوع و خنک سازی ساختمان ها در گرما و تابستان است. این سیستم با استفاده از سیکل تبرید، آب را خنک کرده و آن را به فن کویل ها یا هواسازها در سرتاسر ساختمان ارسال می کند. در صورت خرید یا استفاده از این نوع چیلر، نیاز است تا درباره آن اطلاعات کامل را کسب کنید. به همین خاطر در ادامه همه چیز درباره چیلرهای هوا خنک را بررسی می کنیم.

چیلر هوا خنک چیست

چیلر هوا خنک نوعی سیستم خنک‌کننده است که در محیط‌ های مختلف صنعتی، تجاری و مسکونی برای تنظیم دما با حذف گرما از یک فضا یا سیال فرآیند استفاده می ‌شود. بر خلاف چیلر آب خنک که از آب به عنوان یک محیط خنک کننده استفاده می کنند، چیلرهای هوا خنک گرما را مستقیما از هوا در محیط می گیرند.

اجزا اصلی چیلر هوا خنک

چیلر هوا خنک نیز مانند چیلر تراکمی از اجزای مشخصی ساخته شده است که باید درباره هر کدام از آن ها و طرز کارشان آگاهی داشت.

کمپرسور

کمپرسور قلب سیستم چیلر هواخنک است. این بخش وظیفه گردش مبرد در سیستم و فشرده سازی آن برای افزایش فشار و دما را بر عهده دارد. متداول ترین کمپرسورهای مورد استفاده در چیلرهای هوا خنک عبارتند از کمپرسورهای اسکرول، رفت و برگشتی، اسکرو و گریز از مرکز. هر نوع از این کمپرسورها دارای مزایای خود است و بر اساس عواملی مانند ظرفیت خنک کننده، کارایی و الزامات کاربردی انتخاب می شود.

کندانسور

در کندانسور گاز مبرد داغ از کمپرسور خنک شده و به مایع تبدیل می شود. در یک چیلر تراکمی هوا خنک، کندانسور معمولا یا لوله هایی تشکیل شده است که هوای محیط برای تسهیل انتقال حرارت از طریق آنها دمیده می شود. با از دست دادن گرمای مبرد به هوای اطراف، متراکم شده و از گاز به مایع تغییر حالت می دهد. مبرد متراکم شده سپس به سمت شیر انبساط جریان می یابد.

شیر انبساط

شیر انبساط جریان مبرد مایع را به اواپراتور تنظیم می کند. این بخش یک دستگاه دریچه است که فشار و دمای مبرد را هنگام عبور کاهش داده و به آن اجازه می دهد به سرعت منبسط شود. این انبساط باعث کاهش دما شده و مبرد را برای مرحله بعدی چرخه خنک کننده آماده می کند.

اواپراتور

اواپراتور جایی است که خنک سازی واقعی انجام می شود. این بخش یک مبدل حرارتی است که گرما را از سیال فرآیند (آب یا مایع دیگری) که از طریق آن در گردش است جذب می کند. همانطور که آب سرد یا سیال فرآیند از میان کویل های تبخیرکننده عبور می کند، گرما را از محیط اطراف جذب کرده و آنها را خنک می کند.
مبرد مایع کم فشاری که از شیر انبساط وارد اواپراتور می شود، گرما را از سیال فرآیند جذب کرده، تبخیر شده و به گاز کم فشار تبدیل می شود. سپس این گاز خنک شده به داخل کمپرسور کشیده می شود تا چرخه از نو شروع شود.

فن ها

چیلر هوا خنک برای تسهیل انتقال حرارت به فن ها برای کشیدن هوای محیط روی کویل های کندانسور متکی هستند. این فن ها بسته به طراحی چیلر و نیازهای خاص کاربرد، می توانند محوری یا گریز از مرکز باشند.
فن‌ های محوری رایج ‌تر هستند و معمولا در چیلرهای کوچک ‌تر استفاده می ‌شوند، در حالی که فن ‌های سانتریفیوژ برای سیستم‌ های بزرگ ‌تر به دلیل کارایی بالاتر و عملکرد بی‌ صدا ترجیح داده می ‌شوند.

سیستم های کنترل و مانیتورینگ

چیلر هوا خنک تهویه مجهز به سیستم های کنترل و نظارت پیشرفته برای اطمینان از عملکرد بهینه و بهره وری انرژی هستند. این سیستم ‌ها ممکن است شامل کنترل‌کننده‌ های منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLC)، حسگرهای الکترونیکی و رابط ‌های انسان و ماشین (HMI) باشند که به اپراتورها اجازه می ‌دهند پارامترهای مختلف مانند دما، فشار و مصرف انرژی را در زمان واقعی نظارت کنند. علاوه بر این، این سیستم ها می توانند به طور خودکار تنظیمات و پارامترهای عملکرد را برای حفظ شرایط مطلوب و به حداقل رساندن مصرف انرژی تنظیم کنند.

مشخصات فنی چیلر هوا خنک

مشخصات فنی یک چیلر هوا خنک یا چیلر هوایی معمولا چندین جنبه کلیدی را در بر می گیرد:

• ظرفیت خنک کننده: این ویژگی به مقدار گرمایی است که چیلر می تواند در واحد زمان از آب خارج کند که معمولا بر حسب تن تبرید (TR) یا کیلووات (کیلووات) اندازه گیری می شود. ظرفیت خنک کنندگی چیلرهای هوا خنک بسته به کاربرد می تواند از چند تن تا صدها تن متغیر باشد.
• نوع و ظرفیت کمپرسور:  همان طور که پیش تر بیان کردیم، کمپرسور قلب چیلر هوا خنک و انواع دیگر مانند چیلر اسکرو است که وظیفه فشرده سازی مبرد و گردش آن در سیستم را بر عهده دارد. انواع متداول کمپرسورهای مورد استفاده در چیلرهای هوا خنک عبارتند از: اسکرول، رفت و برگشتی، اسکرو و گریز از مرکز. ظرفیت کمپرسور معمولابر حسب اسب بخار (HP) یا کیلووات (کیلووات) مشخص می شود.
• نوع مبرد: مبرد سیالی است که برای جذب و انتقال گرما در سیستم چیلر استفاده می شود. مبردهای رایج مورد استفاده در چیلرهای هوا خنک شامل R-134a، R-410A و R-407C هستند. انتخاب مبرد به عواملی مانند مقررات محیطی، کارایی و ایمنی بستگی دارد.
• شرایط عملیاتی: این شامل پارامترهایی مانند محدوده دمای محیط، دمای ورودی آب و فشار مورد نیاز است. این شرایط عملکرد و بازده بهینه چیلر را تعیین می کند.

طرز کار چیلر تراکمی هوا خنک

چیلر تراکمی هوا خنک بر اساس اصل انتقال حرارت از یک ساختمان یا فرآیند به هوای اطراف با استفاده از یک سیکل تبرید عمل می کند. این نوع چیلر معمولا در محیط هایی که دسترسی به آب محدود است یا هزینه آب بالا است استفاده می شود.

اجزای اصلی چیلر هوا خنک همان طور که بررسی کردیم شامل کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و شیر انبساط است. مبرد، به طور معمول یک ترکیب شیمیایی با نقطه جوش و انجماد کم، از طریق این اجزا به گردش در می آید تا گرما را از سیال خنک شونده جذب کند و آن را به فضا انتقال دهد. این فرآیند با کمپرسور شروع می شود که بخار مبرد کم فشار و دمای پایین را جذب می کند و آن را به فشار و دمای بالاتر فشرده می کند. با فشرده شدن مبرد، دمای آن به میزان قابل توجهی افزایش می یابد.

سپس، بخار مبرد با فشار بالا و دمای بالا به کندانسور جریان می یابد. در کندانسور، هوای محیط در میان کویل های حاوی بخار مبرد داغ دمیده می شود. این باعث می شود که بخار به حالت مایع متراکم شود زیرا گرما را به محیط اطراف آزاد می کند. فن های کندانسور به دفع موثر گرما کمک می کند.

هنگامی که مبرد به مایع تبدیل شد، از شیر انبساط عبور می کند که جریان آن را به اواپراتور تنظیم می کند. شیر انبساط فشار مبرد را کاهش می دهد و باعث افت ناگهانی دما می شود. سپس مبرد مایع کم فشار و دمای پایین وارد اواپراتور می شود، گرما را از حلقه آب سردی که در ساختمان یا فرآیند در گردش است جذب می کند. این جذب گرما باعث می شود که مبرد بار دیگر به بخار کم فشار تبخیر شود.

انواع چیلر هوا خنک

چیلرهای هوا خنک بر اساس معیارهای مختلفی دسته بندی می شوند. در ادامه به بررسی رایج ترین دسته بندی ها و انواع چیلرهای هوا خنک در هر دسته می پردازیم:

نوع کمپرسور

• چیلر هوا خنک اسکرال: این نوع چیلر از کمپرسور اسکرال استفاده می کند که به دلیل راندمان بالا، صدای کم و عمر طولانی، محبوبیت زیادی دارد.
• چیلر هوا خنک پیستونی: این نوع چیلر از کمپرسور پیستونی استفاده می کند که به دلیل قیمت مناسب، برای مصارف خانگی و صنعتی کوچک مناسب است.
• چیلر هوا خنک اسکرو: این نوع چیلر از کمپرسور اسکرو استفاده می کند که برای ظرفیت های بالا و مصارف صنعتی بزرگ مناسب است.
• چیلر هوا خنک سانتریفیوژ: این نوع چیلر از کمپرسور سانتریفیوژ استفاده می کند که برای ظرفیت های بسیار بالا و مصارف صنعتی بزرگ و تاسیساتی مناسب است.

نوع کندانسور

• چیلر تراکمی با کندانسور هوا خنک: این نوع چیلر از فن ها و لوله های مسی برای دفع گرمای گاز مبرد در کندانسور استفاده می کند.
• چیلر تراکمی با کندانسور آبی: این نوع چیلر از آب برای دفع گرمای گاز مبرد در کندانسور استفاده می کند.

ظرفیت

• چیلر هوا خنک کوچک: این نوع چیلر برای مصارف خانگی و صنعتی کوچک با ظرفیت های ۱ تا ۵ تن تبرید مناسب است.
• چیلر هوا خنک متوسط: این نوع چیلر برای مصارف اداری، تجاری و صنعتی متوسط با ظرفیت های ۵ تا ۳۰ تن تبرید مناسب است.
• چیلر هوا خنک بزرگ: این نوع چیلر برای مصارف صنعتی بزرگ و تاسیساتی با ظرفیت های ۳۰ تن تبرید و بالاتر مناسب است.

مزایا چیلر هوا خنک

چیلرهای هوای خنک به دلیل قابلیت خنک کنندگی کارآمد و تطبیق پذیری، مزایای متعددی در کاربردهای مختلف دارند.

• چیلرهای هوای خنک از فناوری های پیشرفته مانند کمپرسورهای سرعت متغیر و قطعات کم مصرف برای خنک سازی و در عین حال به حداقل رساندن مصرف انرژی استفاده می کنند. این باعث کاهش هزینه های عملیاتی و کاهش اثرات زیست محیطی در مقایسه با سیستم های خنک کننده سنتی می شود.
• چیلرهای هوای خنک کنترل دقیق دما را ارائه می دهند و به کاربران اجازه می دهند دماهای ثابت را در یک محدوده حفظ کنند. این سطح از کنترل در صنایعی مانند داروسازی، فرآوری مواد غذایی و تولید ضروری است، جایی که نوسانات دما می تواند کیفیت و ایمنی محصول را به خطر بیندازد.
• چیلرهای هوای خنک بسیار متنوع هستند و می توانند در طیف وسیعی از کاربردها از جمله سیستم های HVAC، فرآیندهای صنعتی، مراکز داده و امکانات پزشکی استفاده شوند. آنها می توانند با تغییر تقاضاهای خنک کننده سازگار شوند و در شرایط بارهای مختلف به طور موثر عمل کنند.
• بسیاری از مدل های چیلر هوای خنک فشرده هستند و برای نصب آسان در فضاهای تنگ طراحی شده اند. این طراحی صرفه جویی در فضا به ویژه در محیط های شلوغ صنعتی یا پروژه های مقاوم سازی که فضا محدود است مفید است.
• چیلرهای هوای خنک برای قابلیت اطمینان طراحی شده اند و در مقایسه با سایر سیستم های خنک کننده به حداقل تعمیر و نگهداری نیاز دارند. کارهای تعمیر و نگهداری معمول مانند تعویض فیلتر و بازرسی اجزای کلیدی را می توان به راحتی انجام داد و زمان خرابی و هزینه های عملیاتی را کاهش داد.

معایب چیلر هوا خنک

چیلرهای هوا خنک در مقایسه با سایر سیستم های خنک کننده دارای معایبی هستند که ممکن است مناسب بودن آنها را برای کاربردهای خاص محدود کند:

• چیلرهوا خنک معمولا در مقایسه با چیلرهای آب خنک به ویژه در آب و هوای گرم راندمان پایین تری دارد.
• چیلرهای هوا خنک در مقایسه با چیلر های آب خنک ظرفیت خنک کنندگی محدودی دارند.
• چیلرهای هوا خنک می توانند در حین کار سر و صدا و لرزش قابل توجهی ایجاد کنند که ممکن است در محیط های حساس به صدا مانند ساختمان های اداری، بیمارستان ها یا مناطق مسکونی اختلال ایجاد کند.
• چیلرهای هوا خنک ممکن است در مقایسه با چیلرهای آب خنک به دلیل دمای عملیاتی بالاتر و افزایش تنش بر قطعات، طول عمر کمتری داشته باشند.

کاربرد چیلر تراکمی هوا خنک

یکی از کاربردهای اصلی چیلر تراکمی هوا خنک در ساختمان های تجاری، از جمله دفاتر، مراکز خرید و هتل ها است. این فضاها برای حفظ محیط های راحت برای ساکنین نیاز به خنک کننده مداوم دارند. علاوه بر این، چیلرهای هوا خنک در تاسیسات صنعتی که کنترل دقیق دما برای فرآیندهای تولید ضروری است، یکپارچه هستند.

بخش هایی مانند غذا و نوشیدنی، داروسازی و الکترونیک به شدت به این چیلرها برای حفظ استانداردهای کیفیت و اطمینان از یکپارچگی محصول متکی هستند. مراکز داده که زیرساخت های محاسباتی حیاتی را در خود جای داده اند نیز از این چیلرها برای جلوگیری از گرمای بیش از حد و محافظت در برابر خرابی های سخت افزاری استفاده می کنند.