چیلر

چیلر :دستگاهی است که حرارت را از مایع بر اساس سیکل تبرید تراکم بخار و یا جذبی می‌زداید . این مایع می‌تواند برای خنک کاری هوا و یا دستگاه‌ها استفاده شود که معمولاً به صورت سیکل و درون یک مبدل حرارتی جریان دارد . چیلر جذبی به دو گروه تک اثره و دو اثره تقسیم می شوند . که چیلر جذبی تک اثره خود به سه دسته چیلر تک اثره با تغذیه بخار ، چیلر جذبی تک اثره با تغذیه آب داغ (دمای بالای ۱۰۰ درجه سانتیگراد) و  چیلر جذبی تک اثره با تغذیه آب گرم ( دمای زیر۱۰۰ درجه سانتیگراد ) تقسیم می‌شوند که نحوه کار آنها مشابه بوده و همگی دارای حداقل یک مولد حرارتی می‌باشند 

انواع چیلرها:

چیلرها به دو دسته چیلر تراکمی و چیلر جذبی تقسیم می‌شوند. شکل دیگر تقسیم بندی چیلرها بر اساس شکل خنک شدن ماده مبرد است که به سه دسته آب خنک، هوا خنک وتبخیری تقسیم بندی می‌شوند. چیلرهای تراکمی با استفاده از انرژی الکتریکی و چیلرهای جذبی با استفاده از انرژی حرارتی باعث ایجاد برودت و سرما می‌شوند

چیلر تراکمی

در چیلرهای تراکمی گاز ابتدا توسط کمپرسور، متراکم می‌گردد. این گاز سپس به کندانسور وارد شده توسط آب یا هوای محیط، خنک شده و به مایع تبدیل می‌گردد این مایع با عبور از شیر انبساط یا لوله موئین وارد خنک‌کننده (اواپراتور) می‌شود که در فشار کمتری قرار دارداین کاهش فشار باعث تبخیر مایع گردیده و در نتیجه مایع سردکننده با گرفتن حرارت نهان تبخیر خود از محیط خنک‌کننده، باعث ایجاد برودت در موادی که با قسمت خنک‌کننده در ارتباطند می‌گردد. سپس گاز ناشی از تبخیر، به کمپرسور منتقل می‌شود. با عبور بخار با سرعت در یک مسیر هوای کندانسور مکیده می‌شود. خلاء در کندانسور به علت تبدیل بخار به اب و اختلاف حجم بین بخار و اب ایجاد می‌گردد

چیلر جذبی

در چیلرهای جذبی برخلاف چیلرهای تراکمی از جذب کننده (Absorber) و مولد حرارتی (ژنراتور) بجای کمپرسور استفاده می‌گردد. عمومی‌ترین خنک‌کننده در چیلر جذبی سیستم برمید لیتیم (لیتیوم برماید) است. در این سیستم، در قسمت جذب کننده، بخار آب توسط لیتیوم برماید غلیظ جذب شده و در قسمت مولد حرارتی، آب بر اثر حرارت تبدیل به بخار می‌شود. بخار آب در کندانسور که دارای فشار ۱/۰ اتمسفر است به حالت مایع در می‌آیدو سپس در خنک‌کننده که تحت فشار ۰۱/۰ اتمسفر دوباره به بخار تبدیل می‌گردد و آب برای اینکه تبخیر گردد گرمای نهان خود رااز محیط خنک‌کننده می‌گیرد و باعث ایجاد برودت می‌گردد سپس بخار آب ایجاد شده در خنک‌کننده به جذب کننده منتقل می‌گردد و دوباره این چرخه تکرار می‌شود

اجزای یک سیکل تبرید تراکمی و نحوه کارکرد آن :

کمپرسور (Compressor): بخار را از اواپراتور مکیده و دما و فشار آن را به حدی افزایش می‌دهد که بتواند با عامل تقطیر معمولی تقطیر شود.

لوله گاز داغ یا تخلیه (Discharge Line): خار پر فشار و با دمای زیاد را از خروجی کمپرسور به کندانسور می‌رساند.

کندانسور (Condenser): سطح تبادل حرارتی لازم برای انتقال حرارت از بخار مبرد گرم به عامل تقطیر را فراهم می‌نماید. کندانسورها در زمره مبدل-های حرارتی قرار می¬ گیرند که در آنها حرارت بخار مبرد به عامل تقطیر (مثلاً هوا یا آب) منتقل شده و در اثر آن بخار مبرد ابتدا تا دمای اشباع سرد شده و سپس به مایع تبدیل می‌شود. به طور کلی کندانسورها بر سه نوع هستند:

کندانسور هوایی (هوا خنک)

کندانسور آبی (آب خنک): کندانسورهای دو لوله‌ای، پوسته و کویل، پوسته و لوله

کندانسور تبخیری

در کندانسورهای هوایی از هوا به عنوان عامل تقطیر استفاده می¬ شود در حالی که در کندانسورهای آبی عامل تقطیر مبرد آب است. در کندانسورهای تبخیری، از هر دو عامل  هوا و آب استفاده می‌شود. در کندانسورهای تبخیری، دمای هوای عبوری مقداری افزایش می‌یابد اما تقطیر مبرد عمدتاً از تبخیر آب پاشیده شده بر روی کندانسور ناشی حاصل شده و هوا جهت افزایش شدت تبخیر با رفع بخار آب بکار می¬رود. جریان هوا در کندانسور های هوایی ممکن است به دو صورت جریان طبیعی (کاربرد یخچال ها و فریزرهای خانگی) و  جریان اجباری (جریان هوا به وسیله فن یا دمنده) باشد.

مخزن ذخیره مایع (Receiver Tank): تقطیر شده را ذخیره می‌نماید و جریان ثابتی از مایع مورد نیاز را به اواپراتور برقرار می‌کند.

لوله مایع (Liquid Line): مبرد مایع را از مخزن ذخیره به کنترل کننده ماده مبرد می‌رساند.

شیر انبساط (Exp. Valve): مقدار مناسبی از مبرد را به اواپراتور می‌رساند و فشار آن را طوری کاهش می‌دهد که مایع بتواند در دمای پایین مورد نظر، تبخیر شود.

اواپراتور (Evaporator): یک مبدل حرارتی (Heat Exchanger) است که امکان انتقال انرژی حرارتی مایع  به گاز مبرد را فراهم می¬ کند. در طول تغییر حالت مایع  به گاز، مبرد بدون تغییر دما مقدار زیادی حرارت را جذب می¬ کند. اواپراتورها از نظر ساختمان به 3 دسته زیر تقسیم می‌شوند و موارد دیگر از مشتقات این سه نوع است:

پوسته و لوله (Shell & Tube type Evaporator): معمولاً از لوله‌های فولادی و مسی ساخته می‌شوند. از این نوع کویل برای سرد کردن مایعات استفاده می‌شود

صفحه‌ای (Plate type Evaporator): از دو صفحه فلزی که بر روی آن شیارهایی برای عبور مبرد ایجاد شده‌ ساخته شده‌ است. این نوع اواپراتورها به دلیل امکان شکل پذیری به فرم دلخواه، تولید اقتصادی و سهولت تمیز کردن در یخچالها و فریزرهای خاگی مورد استفاده قرار می‌گیرد. نوع دیگر، از لوله‌ای واقع بین دو صفحه فلزی تشکیل شده است صفحات در انتها به یکدیگر جوش می‌شوند. در این اواپراتورها برای ایجاد تماس حرارتی مطلوب بین صفحات و لوله حامل مبرد، فضای بین صفحات را با محلول اتکتیک پر می‌کنند.

اواپراتورهای فین دار (Finned type Evaporator): در جاهایی که انتقال حرارت جابجایی اندک باشد برای جبران این کمبود با افزایش سطح تماس از طریق اضافه نمودن پره یا فین¬، انتقال حرارت را افزایش می¬ دهند.

 لوله مکش (Suction Line): بخار کم فشار را از اواپراتور به مکش کمپسور انتقال می‌دهد

تفاوتهای اصلی چیلرهای جذبی وتراکمی:   

1.  چیلرهای تراکمی برای گردش مبرد از کمپرسوراستفاده می کنند در حالی که چیلرهای جذبی فاقد کمپرسور بوده وبه جای آن از انرژی گرمایی منابع مختلف استفاده کرده و غلظت محلول جاذب را تغییر میدهند ، همچنان که غلظت تغییر می کند، فشار نیز در اجزای مختلف چیلر تغییر می کند .این اختلاف فشار باعث گردش مبرد در سیستم می گردد.
2.   ژنراتور و جذب کننده درچیلرهای جذبی جایگزین کمپرسور در چیلر تراکمی شده است.
3.   درچیلرهای جذبی از یک جاذب استفاده می شود که معمولا آب یا نمک لیتیوم بروماید است.
4.   مبرد در چیلر تراکمی یکی از انواع کلروفلئوروکربن ها یا هالوکلروفلئوروکربن ها است در حالی که در چیلرهای جذبی مبرد معمولا آب یا آمونیاک است
5.  چیلرهای تراکمی انرژی مورد نیاز خود را از انرژی الکتریکی تأمین می کنند در حالی که انرژی ورودی به چیلرهای جذبی از انرژی گرمایی منابع مختلف به ژنراتور تأمین می شود

 مقایسه چیلر تراکمی و جذبی

• چیلرهای جذبی از بعضی لحاظ شبیه چیلرهای تراکمی عمل می کنند که مهمترین این شباهتها عبارتند از  
•  در اواپراتور از گرمای محیط اطراف برای تبخیر مبرد در فشار پایین استفاده می گردد.
•  گاز مبرد فشار پایین از اواپراتور گرفته شده و گاز مبرد فشار بالا به کندانسور فرستاده می شود.
• گاز مبرد در کندانسور تقطیر می گردد.
•  مبرد در یک سیکل همواره در گردش است

هواساز

هواساز

دستگاه هواساز (Air Handling Unit)   از پرکاربردترین دستگاه‌های تهویه مطبوع در دنیا می‌باشد که همراه با چیلر، موتور خانه مرکزی جهت سرمایش و گرمایش از طریق کانال‌های از پیش تعبیه شده هوا کاربرد دارد. هواسازها از یک فن دمنده بزرگ تشکیل شده است که در مسیر خروجی آن کویل‌های آبگرم و آب سرد تعبیه شده است.

هواساز یکی از اصلی‌ترین دستگاه‌های سیستم تهویه مطبوع و تهویه اتاق عمل ها میباش که در مسیر چیلر و بویلر با کانال هوا قرار می‌گیرد. هواساز‌ها در صنایع مختلف نیز برای تولید هوای مورد نیاز با درجه و رطوبت مورد نظر به کار برده می‌شوند. در اصطلاح هواساز دستگاهی است که به منظور ایجاد گردش هوا در تهویه مطبوع در حالت‌های سرمایشی و گرمایشی می‌باشد..

جریان هوای ورودی به سیستم از پیش فیلترها عبور کرده، و توسط فیلترهای میانی مجدد فیلتراسیون می گردد. سپس با استفاده از کویل ها سرمایش یا گرمایش می شود. سیستم های رطوبت زن یا رطوبت زدا نیز در صورت نیاز، و بسته به نوع سیستم و فصل و محیط مورد نظر عمل می نمایند. برای مثال، اغلب در تابستان رطوبت زن، کویل های سرمایشی و احتمالا کویل های گرمایشی به صورت مکمل عمل می نمایند. در نهایت، جریان هوای تمیز، با درجه حرارت و رطوبت مطلوب، با استفاده از فن و موتور فن از طریق عبور از فیلترهای نهایی وارد محیط می گردد. 

اکثر هواساز ها مدولار هستند و بنابراین قابلیت افزودن قطعات مازاد در صورت نیاز را دارند. یک هواساز معمولاً شامل یک بخش مکش هوای تازه و یک بخش اختلاط هوا، بخش فن شامل محفظه فن و موتور فن، بخش کویل شامل کویل عبور آب، بخش فیلتر و یک واحد کنترل می باشد. یک فن هوای جبرانی یا گردش داخلی، یک کویل حرارتی، یک کویل پیش سرد و یک رطوبت زن از جمله تجهیزات مازاد هستند که معمولاً یک هواساز بصورت درخواستی نصب می شوند. دبی هوای انواع هواساز بین 2000 تا  63000 فوت مکعب در دقیقه (945 تا 29730 لیتر بر ثانیه) متغیر است.

اینکه یک فن جبرانی یا گردش داخلی به سیستم هواساز اضافه شود بستگی به ساختمان و وظایف دستگاه هواساز و افت فشار کلی دارد. یک کویل حراتی برای گرم کردن منطقه ورودی یا برای پیش گرم کردن صبحگاهی در فصل سرد سال استفاده می شود. یک کویل پیش سرد جهت استفاده بهینه از آب برگشتی کولینگ تاور بکار برده می شود. جهت تامین نیازهای طبی و یا محیطهایی که احتیاج به رطوبت بالا هست، از یک رطوبت زن در هواساز استفاده می شود

اجزای اصلی هواساز:

محفظه مکش اولیه : در این محفظه هوای مورد نیاز جهت تولید هوا تازه به داخل هواساز مکش می شود این قسمت شامل بدنه و فریم یک عدد اروفیس ( جهت جلوگیری از بایپس هوا به خارج ) می باشد.

فیلتراسیون : این قسمت وابسته به نوع هوا ورودی و میزان آلایندگی و نیز وابسته به نوع فیلتراسیون شامل پیش فیلتر(فیلتر فلزی) و پس فیلتر (فیلتر کیسه ای + هپا + اولپا ) می باشد .

کویل سرمایشی : این بخش در فصول گرم سال متصل به چیلر می باشد و آب چیلد و خنک چیلر با گردش داخل کویل در معرض هوا ورودی تصفیه شده قرار می گیرد و با کاهش دما همراه است ( عموما بعد از این بخش رطوبت گیر نسب می شود تا در تابستان رطوبت نیز قابل کنترل باشد )

کویل گرمایشی : این بخش در فصول سرد متصل به بویلر بوده و آب گرم بویلر (دیگ بخار) در تماس با هوا ورودی تصفیه شده قرار می گیرد و با از دست دادن دما گرم می شود و به قسمت مکش فن هدایت و از طریق کانال ها به نقاط دلخواه ارسال می گردد. ( لازم به ذکر است افزایش دما در هوا باعث از دست رفتن رطوبت می شود و برای جبران این موضوع از انواع رطوبت زن بعد از کویل ها گرمایشی استفاده می شود . )

رطوبت زن یا رطوبت گیر : این دو دستگاه وابسته به نوع عملکرد هواساز وظیفه تنظیم رطوبت هوا را به میزان دلخواه بر عهده دارند

هواساز ها بر اساس مکانیزم سرمایش و گرمایش:

در اغلب انواع هواسازها، جهت خنک سازی یا گرمایش جریان هوای ورودی به هواساز از کویل های حاوی سیال آب استفاده می گردد. این سیال با استفاده از جوشاننده یا بویلرها (Boilers) گرم شده یا با استفاده از سیستم های برودتی چیلر و … تامین می شود. بدین ترتیب با عبور جریان هوا از روی کویل ها و انتقال حرارت، دمای آن تنظیم شده و به محیط انتقال داده می شود.

موتور هواساز ها نیز می تواند متفاوت از سایر انواع آن ها باشد. انواع ساده و معمول هواسازها، دارای موتوفن های دور ثابت هستند. در حالی که بسیاری از تولید کنندگان سیستم های تهویه مطبوع، از تکنولوژی اینورتر برای افزایش راندمان و بهره وری انرژی در سیستم های خود بهره می جویند. موتورهای اینورتر یا به اصطلاح عامیانه تر دور متغیر، می توانند مزایای فوق العاده ای را در اختیار کاربران قرار دهند.

تنها تفاوت این دو نوع از هواسازها در بار عملکردی آن هاست. به گونه ای که در موتورهای ساده و دور ثابت اغلب دو بار ثابت کم و زیاد برای عملکرد سیستم وجود دارد. در حالی که در سیستم های اینورتر، بار عملکردی می تواند بین رنج خاصی از مینیمم تا ماکزیمم تغییر پیدا کند و بر اساس درجه حرارت لازم تنظیم گردد. این عملکرد پیوسته می تواند دمای خروجی از سیستم را بهتر کنترل نموده و در مصرف انرژی نیز تا حد قابل ملاحظه ای کاهش ایجاد کند.

جنس بدنه و مشخصات فنی 

بدنه سیستم های هواساز می تواند از جنس های مختلفی ساخته شده باشد. اغلب برای ساخت بدنه هواساز از ورق های گالوانیزه یا ورق های استیل زنگ نزن (Stainless Steel) استفاده می گردد.  هم چنین برخی از تولید کنندگان جهت افزایش مقاومت بدنه از پوشش های رزینی نظیر رنگ های اپوکسی و … نیز استفاده می نمایند.

به علاوه، استفاده از عایق های حرارتی در بدنه دستگاه، چند جداره بودن بدنه و آپشن هایی از این دست نیز می توانند سبب تمایز هواسازها از یکدیگر شوند

انواع دستگاه هواساز بر اساس نوع رطوبت زن یا رطوبت زدا

سیستم های رطوبت زنی هواسازها می تواند متفاوت باشد. برخی از انواع رطوبت زن های مورد استفاده در هواسازها عبارتند از:

1. رطوبت زن های بخار ساز (تشت بخار)
2. رطوبت زن های تبخیری
3. رطوبت زن های اولتراسونیک (Ultrasonic)
4. رطوبت زن های اسپری آب
5. و رطوبت زن های دارای نازل رسانشی

انواع هواساز بر اساس نوع فیلتر هواساز

فیلترهای مورد استفاده در انواع هواسازها به شرح زیر هستند:

1. فیلترهای کیسه ای (Bag Filters) که مجهز به یک کیسه بوده و در ابعاد و اندازه های مختلف ساخته می شوند
2. فیلترهای فایبرگلاس (Fiberglass)
3. فیلترهای هپا یا HEPA (High Efficiency Particulate Arrestance) 

موارد کاربرد هواساز:

1. ساختمان های مسکونی جهت گرمایش و سرمایش
2. بیمارستانها و درمانگاهها جهت تهویه مطبوع هوا
3. ساختمان های اداری و تجاری و صنعتی جهت گرمایش و سرمایش
4. سردخانه ها جهت رطوبت زنی و تهویه مطبوع