بلاگ

کاربرد مینی چیلر

کاربرد مینی چیلر

ما در این مقاله سعی داریم تا عملکرد و کاربرد های مینی چیلر را بررسی کنیم ، با ما همراه باشید. مینی چیلر یا چیلر کوچک (Mini chiller) همان طور که از نامش پیداست، چیلری کوچک با ظرفیت محدود (معمولاً کمتر از 10تن تبرید) می باشد. دستگاهی برای تولید آب سرد که اصلی ترین استفاده آن سرمایش ساختمان های مسکونی است. مینی چیلر در دسته چیلرهای تراکمی قرار می گیرد که بواسطه اهمیت راه اندازی و بهره برداری آسان از سیستم های HVAC، کندانسور مینی چیلرها به شکل هوا خنک طراحی و تولید می شود.

نحوه عملکرد و کاربرد مینی چیلر

به مانند تمامی چیلرهای تراکمی، اساس کار این چیلرهای کوچک، سیکل تبرید تراکمی بخار (کارنو) می باشد. به این ترتیب که بخار مبرد بوسیله کمپرسور متراکم شده و فشار و دمای آن افزایش می یابد. سپس گرمای مبرد از طریق کندانسور به هوای محیط دفع شده تا تبدیل به مایع شود. مایع خروجی از کندانسور، با عبور از شیر انبساط، افت فشار زیادی پیدا می کند. چنانکه مقداری از مایع مبرد تبخیر شده و باعث کاهش بیشتر دمای مبرد خواهد شد. این گونه مبرد سرد ورودی به اواپراتور، جریان آب عبوری از آن را خنک کرده و پس از تبخیر، مجدداً به کمپرسور باز می گردد.

اجزای تشکیل دهنده مینی چیلر | کاربرد مینی چیلر

مطابق شکل فوق، این دستگاه از چهار مؤلفه اصلی تشکیل می شود:

  • کمپرسور (Compressor)
  • کندانسور (Condenser)
  • شیر انبساط (Expansion valve)
  • اواپراتور (Evaporator)

به منظور درک بهتر ساختار و عملکرد این نوع از چیلرهای کوچک، در ادامه به طور مجزا هر یک از اجزای این سیستم را بررسی می کنیم:

1- کمپرسور: مکانیزمی است که به کمک آن می توان انرژی لازم برای حرکت مبرد در مسیر سیکل تبرید را تأمین کرد. انواع مختلفی از کمپرسورها با تکنولوژی های متفاوت وجود دارند. اما به علت ظرفیت پایین مینی چیلرها، معمولاً از کمپرسورهای نوع روتاری و اسکرال استفاده می شود. البته، بعضاً در پروژه های صنعتی با نیاز برودتی محدود، در صورت بکارگیری چیلر کوچک، از کمپرسورهای پیستونی نیز استفاده می شود.

2- کندانسور: از آنجا که عمده ترین مصرف مینی چیلرها، ساختمان های مسکونی می باشد، بهره برداری آسان از آن ها، اهمیت ویژه ای پیدا می کند. لذا با توجه به سادگی فرآیند سرویس و نگهداری چیلرهای هوا خنک، کندانسور مورد استفاده در این سیستم ها، غالباً از نوع کندانسورهوایی (هوا خنک) است. کندانسوری شامل کویل هوا خنک و فن محوری که گرمای بخار داغ خروجی از کمپرسور را به هوای محیط دفع می کند. بنابراین، بایستی حتماً مینی چیلر در فضای آزاد بیرون از ساختمان قرار بگیرد.

در کندانسور هواییِ این نوع چیلرهای کوچک، می توان از دو نوع کویل هوا خنک استفاده نمود:

  • کویل فین و تیوب (Fin & Tube Coil): ساختار این کویل ­ها از تعدادی لوله مسی و فین آلومینیومی (جهت افزایش سطح انتقال حرارت) تشکیل شده است.
  • کویل میکرو کانال (Micro Channel Coil): نوع پیشرفته ای از کویل های کندانسور، با ساختاری مشابه کویل ­های Fin & Tube که شامل تعدادی کانال­ آلومینیومی بسیار کوچک (Micro Channel) و فین­ های آلومینیومی فشرده می باشند.

3- شیر انبساط: مکانیزمی جهت کنترل دما و مقدار جریان مبرد ورودی به اواپراتور، که نقش اصلی را در تعیین دمای آب خروجی از اواپراتور ایفا می کند. ضمن آنکه بوسیله شیر انبساط، میزان سوپرهیت ایجاد شده در خروجی اواپراتور تنظیم شده تا از ورود مایع مبرد به کمپرسور جلوگیری شود. 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، میزان جریان مبرد عبوری را کنترل می کند. این نوع از شیرهای انبساط را ترموستاتیکی نیز می نامند.

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

4- اواپراتور: نوعی مبدل حرارتی که آب سرد مورد نیاز فن کویل ها یا هر مصرف کننده دیگری، توسط آن تأمین می شود. بطوریکه آب گرم ورودی به اواپراتور در اثر انتقال حرارت با مبرد سرد ورودی، خنک می شود. عمدتاً از دو نوع مبدل می توان به عنوان اواپراتور استفاده نمود.

  • مبدل حرارتی پوسته و لوله: یکی از رایج ترین انواع مبدل که از تعدادی لوله درون پوسته ای استوانه ای تشکیل شده است. در اواپراتور پوسته و لوله (از نوع Dry expansion) جریان مبرد از درون لوله ها و جریان 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 حرارتی صفحه ای: نوع دیگری از مبدل که در آن از صفحات نازک فلزی جهت انتقال حرارت بین دو جریان سرد و گرم استفاده می شود. 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 اواپراتور صفحه ای این است که جریان های آب و مبرد را در معرض سطح بزرگتری برای تبادل گرما قرار می دهد؛ در نتیجه برای تولید حجم یکسانی از آب سرد، اندازه یک اواپراتور صفحه ای به مراتب کوچکتر از اندازه یک اواپراتور پوسته و لوله خواهد بود.
  • کاربرد مینی چیلرها در مصارف تهویه مطبوع: در پروژه های تهویه مطبوع، معمولاً بکارگیری مینی چیلر برای ساختمان های مسکونی (بخصوص با تعداد واحدهای پایین) مرسوم می باشد. هرچند که در ساختمان های اداری و تجاری نیز در شرایطی امکان استفاده از این نوع چیلر وجود دارد. در کنار مینی چیلر از ترمینال یونیت هایی به نام فن کویل استفاده می شود که در فضاهای مختلفِ هر واحد از ساختمان تعبیه می گردند. آب سرد تولیدی مینی چیلر از درون لوله های فن کویل عبور کرده و هوای خنک مورد نیاز جهت سرمایش را تأمین می کند. سپس بعد از جذب گرمای هوا، آبِ گرم شده به آن بازگشته و مجدداً تا دمای استاندارد تهویه (7 درجه سانتی گراد) سرد می شود.

 

مینی چیلر آپارتمانی و مینی چیلر صنعتی چه تفاوت هایی دارند؟

ابتدا لازم است تعریفی از مینی چیلر آپارتمانی داشته باشیم. از آنجا که این مدل از چیلرهای کوچک ظرفیت محدودی دارند، عمدۀ کاربرد آن ها در واحدهای مسکونی است از جمله آپارتمان ها، ملک های شخصی، ویلا و… از همین رو در بازارِ سیستم های برودتی و تهویه مطبوع با واژه هایی از قبیل چیلر خانگی یا مینی چیلر آپارتمانی شناخته می شوند. در حالی که ممکن است همین چیلر کم ظرفیت برای سرمایش یک واحد تجاری یا اداری نیز استفاده شود. لذا، اساساً در فرایند تولید مینی چیلر، تنها این شرایط کاری دستگاه است که تعیین کننده خواهد بود. به این معنا که استفاده از دستگاه برای مصارف تهویه مطبوع است یا کاربرد صنعتی دارد. در غیر این صورت، تفاوت کاربری پروژه فقط در محاسبه ظرفیت برودتی دستگاه مؤثر خواهد بود.

در کاربردهای صنعتی نیز گاهی نیاز خط تولید به برودت، محدود می باشد که این موضوع باعث ورود مینی چیلر ها به حوزه صنعت نیز شده است، به همین علت در بازار، بعضاً از واژه مینی چیلر صنعتی استفاده می شود. در شرایطی که معمولاً تفاوت چندانی بین نوع آپارتمانی و صنعتی وجود ندارد. البته در پروژه های صنعتی، لازم است کارفرمایان، اطلاعات دقیق تری از پروژه خود را در اختیار طراح یا تولید کننده قرار دهند تا سازنده بتواند تطبیق شرایط کاری مینی چیلر با پروسه مورد نظر را رعایت کند و بهتر است به این منظور مهندس یا تکنسینی که شناخت کاملی نسبت به مراحل تولید یا فنی پروژه دارد با طراح یا سازنده چیلر کوچک، در ارتباط باشد.

شایان ذکر است که در چیلرهای کوچک صنعتی امکان دارد با توجه به شرایط کاری دستگاه، تغییری در مشخصات فنی آن اعمال شود. به طور مثال همانطور که پیش از این نیز گفته شد، ممکن است بجای استفاده از کمپرسور روتاری یا اسکرال از کمپرسور پیستونی استفاده گردد یا با توجه به میزان حساسیت فرایند تولید در پروژه صنعتی مورد نظر، نوع کنترلر دستگاه (PLC) تغییر کند. ضمن آنکه مینی چیلر صنعتی بایستی قابلیت کارکرد در فصل زمستان را داشته باشد.

  کاربرد مینی چیلر | تفاوت چیلر و مینی چیلر

یکی از سؤالات رایج مشتریان و کارفرمایان در زمان خرید دستگاه این است که چه تفاوتی بین چیلر و مینی چیلر وجود دارد؟ در واقع تفاوت خاصی به لحاظ ساختار دستگاه وجود ندارد و فقط مینی چیلرها با ظرفیت برودتی پایین تر (تا کمتر از 10 تن تبرید) تعریف می شوند.

 

کوچکترین ظرفیت مینی چیلر چند تن است؟

می توان گفت تفاوت اصلی آنجاست که در صورت استفاده از چیلر کوچک در یک پروژه مسکونی، هر واحد به یک دستگاه جداگانه مجهز بوده که به یونیت های داخلی یا همان فن کویل ها متصل می شود. اما در صورت استفاده از یک چیلر مرکزی، تمامی واحد ها توسط یک چیلر تغذیه شده و تمامی فن کویل های ساختمان نیز به همین یک چیلر متصل می شوند که به لحاظ اقتصادی و هزینه برق مصرفی می تواند انتخاب مناسب تری باشد. (ضمن آنکه به کمک سیستمی بنام Energy meter امکان کنترل مصرف برق هر واحد بطور مجزا وجود خواهد داشت.) کارشناسان ما مقایسه کاملی بین چیلر مرکزی و مینی چیلر انجام داده اند که از طریق لینک فوق می توانید تفاوت های این دو سیستم برودتی را از لحاظ هزینۀ برق مصرفی، قیمت خرید و سایر ویژگی ها به طور کامل مطالعه کنید.

 

 و کاربرد مینی چیلرمینی چیلرهای مدولار

استفاده از مینی چیلرها برای ساختمان های بزرگ با واحدهای متعدد، به لحاظ هزینه خرید و فضای لازم برای جانمایی دستگاه ها، انتخاب چندان مناسبی نخواهد بود. از طرفی هرچند بکارگیری چیلر مرکزی بسیار مقرون به صرفه تر بوده و فضای به مراتب کمتری را اشغال می کند، اما در هر صورت یک سیستم مرکزی است و خرابی چنین سیستمی به منزله محروم شدن کل ساختمان از آب سرد خواهد بود. لذا، امروزه در بسیاری از پروژه های بزرگ تهویه مطبوع، از مینی چیلرهای مدولار به عنوان جایگزین چیلر مرکزی استفاده می شود. یعنی استفاده همزمان از چند چیلر کوچک با ظرفیت های نسبتاً زیاد و معمولاً یکسان که با یکدیگر مدولار می شوند.

به عنوان مثال، در یک ساختمان مسکونی 30 واحدی (کابررد مینی چیلر به چه صورتی خواهد بود ؟ با هم ببینیم) (هریک 200 مترمربع) می توان به جای استفاده از 30 دستگاه مینی چیلر 5 تن تبریدی و یا به جای استفاده از یک دستگاه چیلر مرکزی با ظرفیت 150 تن تبرید، 10 دستگاه مینی چیلر مدولار به ظرفیت هریک 15 تن تبرید را جایگزین نمود. این چنین در مقایسه با 30 دستگاه چیلر کوچک مستقل، هزینه خرید و فضای لازم برای بهره برداری کاهش یافته و در مقایسه با چیلر مرکزی، امنیت بهره برداری از سیستم افزایش می یابد.

مقالات مرتبط