تهویه مطبوع و تاریخچه آن

تاریخچه تهویه مطبوع

گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC), یک صنعت با طیف بسیار وسیع می‌باشد. سیستم‌های تهویه مطبوع، گستره فراوانی از یک بخاری کوچک خانگی، تا سیستم‌های فوق پیشرفته کنترل اتمسفر زیردریایی‌ها و شاتل‌های فضایی، را شامل می‌شوند. سیستم‌های سرمایشی می‌تواند از یک یونیت کوچک خانگی، تا سیستم‌های تبرید صنعتی با ظرفیت 10/000 بار تبرید، متفاوت و متنوع باشد.

بنا بر پیچیدگی نیاز، طراح سیستم تهویه مطبوع باید فاکتورهای بیشتری را به ،جز تأمین دمای آسایش در نظر بگیرد. شرکت برودت تبادل صنعت اسپادانا(TBS)، با سابقه طولانی مدت و درخشان آمادگی خود را در راستای طراحی و تولید، انواع سیستم‌های تهویه مطبوع اعم از: مسکونی، تجاری و صنعتی جهت پروژه‌های کارفرمایان محترم اعلام می‌دارد.

تاریخچه تهویه مطبوع

برای هزاران سال، مردم از آتش برای گرم کردن خودشان استفاده می‌کردند. در آن زمان‌ها هوایی که به وسیله سوختن آتش جابجا می‌شد، به شکل طبیعی حکم تهویه را برای افراد حول آتش ایفا می‌کرد. با این حال با ظهور دیگ‌های آب گرم و بخار، جهت تأمین گرمایش، نیاز به سیستم تهویه، آشکار شد. محاسبات سر انگشتی طراحی سیستم های تهویه در اواخر دهه 80 (قرن نوزدهم )  توسعه یافت و در بسیاری از کشور‌ها مورد استفاده قرار می‌گرفت.

آقای دکتر جان گوری در سال 1851  موفق به اختراع یک ماشین تبرید شد، و پس از سی و چند سال، امکان استفاده از تبرید برای مقاصد صنعتی فراهم گردید. در ابتدا دو کاربرد اصلی این سیستم تبرید، انجماد گوشت برای انتقال، و تولید یخ بود. در اوایل قرن بیستم یک ابتکار جدید برای خنک کردن ساختمان‌هار، جهت تأمین آسایش ظهور کرد. سیستم سرمایش ساختمان مبادلات بورس نیویورک، در سال 1902 یکی از اولین سیستم‌های سرمایش بود. در آن زمان‌ها تهویه مطبوع، صرفاً به سرمایش اتلاق می‌شد، اگرچه به تدییج معنی آن از صرفاً سرمایش به کنترل پارامتر‌های زیر تغییر کرد .

تهویه مطبوع مدرن

تهویه مطبوع مدرن، تقریباً برای تمام جنبه‌های پیشرفت فعالیت‌های انسان امروزی حیاتی است. اگرچه تا امروز پیشرفت چشمگیری در صنعت تهویه مطبوع حاصل گردیده،اما  هنوز زمینه‌هایی با پتانسیل تحقیقات فعال، و قابل مناظره وجود دارد.

کیفیت هوا

کیفیت هوا امری است، که به شکل مستقیم بر افراد تأثیرگذار می‌باشد. هنوز در بسیاری از کشور‌های دنیا، مردم از شیوع آسم و کیفیت هوای داخل ساختمان‌ها، و هواپیماها ناراضی هستند، و پشت این قضایا، دلایل و تأثیرات بسیار پیچیده وجود دارند. این پیچیدگی تا حدی است، که یک رشته مهم فنی و مهندسی جهت بررسی و حل این مشکلات، توسعه یافته است.

انتشار گازهای گلخانه‌ای و تخریب لایه ازون

انتشار گازهای گلخانه‌ای و تخریب لایه ازون موضوعاتی هستند، که همواره مورد تحقیق و تفحّص قرار دارند. همچنین قوانین و راهنمایی‌های جدیدی شکل گرفته‌اند، که فرآیند‌هایی اعم از: بازیافت، استفاده از انرژی‌های نو، کاهش مصرف انرژی، مواد اولیه با آلودگی کمتر، از جمله مواردی هستند، که مبرد‌ها را تشویق می‌کنند. تمام این مسائل تأثیر عمیقی در طراحی ساختمان‌ها، از جمله سیستم‌های تهویه مطبوع و کدهای طراحی دارند.

مقدمه‌ای بر فرآیند تهویه مطبوع

همانطور که قبلاً اشاره شد، استفاده از عبارت تهویه مطبوع زمانی درست است، که کنترل تمامی پارامترهای دما، رطوبت، هوای تازه، فیلتراسیون و سیرکولاسیون، را شامل گردد. هفت فرآیند اصلی برای دستیابی به تهویه مطبوع ایده‌آل به شرح زیر می‌باشند.

1- گرمایش :

به فرآیند اضافه کردن انرژی گرمایی، به فضای تهویه جهت افزایش یا نگه‌داشتن دما، در نقطه‌ای ثابت گرمایش گفته می‌شود.

2- سرمایش :

به فرآیند خارج کردن انرژی گرمایی، از فضای تهویه جهت کاهش یا نگه داشتن دما، در نقطه‌ای ثابت سرمایش گفته می‌شود.

3- رطوبت زنی :

به فرآیند اضافه کردن بخار آب (رطوبت)، به هوا در فضای تهویه، که به قصد افزایش یا نگه داشتن رطوبت، در نقطه‌ای ثابت انجام می‌شود، رطوبت زنی می‌گویند.

4- رطوبت گیری :

به فرآیند حذف بخار آب (رطوبت)، از هوا در فضای تهویه که به قصد کاهش یا نگه داشتن رطوبت، در نقطه‌ای ثابت انجام می‌شود، رطوبت گیری می‌گویند.

5- فیلتراسیون :

به فرآیند حذف ذرات معلق (گرد و غبار و و آلودگی‌های بیولوژیکی (گرده گل، حشرات و ) ، از هوا در فضای تهویه، که به منظور بهبود کیفیت هوا صورت می‌گیرد، فیلتراسیون گفته می‌شود.

6- تهویه :

به فرآیند تبادل هوا بین فضای بیرونی و فضای تهویه، که به منظور رقیق کردن آلودگی‌های گازی در فضا، و همچنین بهبود و کنترل کیفیت، ترکیبات و تازگی هوا انجام می‌شود، تهویه می‌گویند. تهویه می‌تواند به دو روش تهویه طبیعی (باز گذاشتن پنجره) و  روش مکانیکی ( استفاده از فن جهت جابجایی هوا) صورت گیرد.

7- جریان هوا :

به فرآیند به گردش درآوردن هوا(سیرکوله کردن)، و مخلوط کردن هوای داخل فضا به قصد بهبود تهویه، و یکسان سازی دما در محیط ایجاد جریان هوا،  یا سیرکولاسیون گفته می‌شود.

طراحی تهویه مطبوع:

قبل از انتخاب سیستم تهویه مطبوع، باید بدانیم این سیستم قرار است، چه مشخصاتی را برای هوا تأمین کند.

معمولاً هدف، تأمین یک محیط آسوده برای ساکنین است، ولی اهداف بسیاری غیر از این نیز می‌توانند وجود داشته باشند، مثلاً: ایجاد یک فضای مناسب برای مرغداری، اتاق عمل یک بیمارستان، تثبیت دما و رطوبت برای حفظ قطعات هنری چوبی و غیره. قبل از طراحی و انتخاب یک سیستم موفق، باید هر موقعیتی که بر پروژه حاکم است، به صورت شفاف شناسایی گردد. چرا‌که نیاز‌های متفاوت، شرایط طراحی متفاوتی را می‌طلبد.

در ادامه در ستون روبرو مختصراً طراحی چند پروژه خاص، نوع کارایی و نیاز‌های سیستم تهویه مطبوع را، بررسی می‌کنیم.

مثال اول : مرغداری

مسائل طراحی شامل جنبه‌های اقتصادی، سلامت و تندرستی ماکیان و کارگران، به‌علاوه قوانین حاکم منطقه‌ای می‌باشند. فضا‌های پرورش حیوانات، همواره نیازمند تهویه هستند و بنا به شرایط آب‌و‌هوایی منطقه، نیازمند سرمایش و گرمایش می‌باشد، که با یک ترموستات ساده قابل کنترل است. سرعت تهویه به عوامل زیر وابسته است :

  • کنترل کیفیت هوای داخلی (با حذف بوی فضولات و بوی بدن حیوانات)
  • نگهداری دمای ایده‌آل طراحی (تزریق هوای سرد و اگزاست هوای گرم)
  • حذف رطوبت (تزریق هوای خشک و اگزاست هوای مرطوب)
  •  ایجاد جریان هوا روی بدن حیوانات (سرعت بالای جریان هوا باعث خنک کردن می‌گردد.)

لازم به ذکر است، که رطوبت دهی و فیلتراسیون، نیاز نیست. یک طراحی جامع تهویه، جهت رسیدن به 4 هدف فوق، می‌تواند تأثیر به سزایی در کاهش هزینه‌های اولیه، و بهره برداری داشته باشد.

مثال دوم : اتاق عمل بیمارستان

این یک محیط بسیار حساس و بحرانی است، که بهره‌گیری از یک سیستم تهویه مطبوع سفارشی و خاص، را می‌طلبد. اهداف طراحی عبارتند از :

  1.  تأمین گرمایش جهت جلوگیری از سرد‌شدن بیش‌از‌حد بدن بیمار
  2. فراهم ساختن سرمایش جهت جلوگیری از تعریق بیش‌از‌حد اعضای تیم اتاق عمل
  3. قابلیت کنترل دما توسط اعضای اتاق عمل از 18 تا 26 درجه سانتیگراد
  4.  رطوبت‌دهی جهت کاهش احتمال ایجاد جرقه‌های الکتریسیته ساکن
  5.  کنترل رطوبت جهت جلوگیری از رشد قارچ‌ها و ایجاد نقطه آسایش برای اعضای تیم اتاق عمل
  6.  تمیز کردن هوای ورودی با استفاده از فیلتر‌هایی با راندمان بسیار بالا، جهت جلوگیری از ورود ارگانیسم‌های هوا‌برد، و ایجاد عفونت در بیمار
  7.  تهویه جهت خارج کردن آلودگی‌های هوا‌برد و تازه نگه داشتن هوای سالن

این موقعیت نیازمند طراحی و پیاده‌سازی، یک سیستم تهویه مطبوع پیشرفته، و کاملاً قابل اطمینان می‌باشد.

مثال سوم : حفظ قطعات هنری چوبی

اهداف ما در این فضا پایین، نگه داشتن رطوبت جهت به‌حداقل رساندن احتمال رشد قارچ‌ها، و در عین حال بالا نگه داشتن رطوبت، جهت به‌حداقل رساندن احتمال خشک‌شدن هوا، و بروز آتش‌سوزی می‌باشد. همچنین به‌حداقل رساندن احتمال ترک‌خوردن، یا باد‌کردن قطعات چوبی، که با تغییر رطوبت در هوا اتفاق می‌افتد. بنابراین چالش طراحی ما نگه داشتن رطوبت، در یک سطح کاملاً ثابت، دمای حدوداً ثابت، و به‌حداقل رساندن تهویه مورد نیاز، برای یک سیستم تهویه مطبوع دائم کار می‌باشد. در این موقعیت کنترل رطوبت، در درجه اولِ اهمیت، و کنترل دما، در درجه دومِ اهمیت قرار دارد. معمولاً در این موارد، رعایت تمامی 7 فرآیند تهویه مطبوع مورد نیاز می‌باشد، که به این قبیل فضا‌‌ها، فضای تماماً تهویه مطبوع گفته می‌شود.

ویژگی‌های مؤثر بر آسایش افراد:

پنج ویژگی فضا ازقبیل:

  1. شرایط دمایی
  2. کیفیت هوا
  3. میزان صدا
  4. روشنایی
  5. معماری

بر روی میزان آسایش افراد تأثیر گذار است. از بین این پنج ویژگی، تنها دما و کیفیت هوا، به‌طور مستقیم با سیستم تهویه مطبوع قابل کنترل هستند. میزان صدای موجود در فضا ممکن است، از جهاتی مؤثر باشد. جنبه‌های روشنایی و معماری، شامل تخصص ما نمی‌شوند، اما در طراحی سیستم تأثیرگذار هستند. در ادامه مختصراً به توصیف این 5 ویژگی، و تأثیرات آن بر آسایش افراد می‌پردازیم.

شرایط دمایی:

شرایط دمایی فراتر از صرفاً دمای هوا می‌باشد. اگر سرعت هوا خیلی بالا باشد، فضا سرد تلقی خواهد شد. اگر گردش هوا وجود نداشته باشد، ساکنین، هوا را اصطلاحاً خفه تلقی می‌کنند. سرعت هوا در یک فضا به شکل عمده، توسط سیستم تهویه مطبوع کنترل می‌گردد.

کیفیت هوا:

کیفیت هوا در یک فضا توسط ساکنین و سایر محتوای موجود در فضا، تحت تأثیر قرار می‌گیرد. این آلودگی کم و بیش با میزان ورود هوای تازه کم شده، و میزان آلودگی رقیق‌تر می‌شود. معمولاً فضا‌های با تراکم نفرات بالا مانند: یک سینما و فضا‌های با فعالیت پر آلودگی مانند: طباخی‌هانیازمند هوای تازه بسیار بیشتری، نسبت به یک فضای اداری، یا مسکونی هستند.

میزان صدا:

میزان صدای یک محیط ممکن است، ناشی از صدا‌های ترافیک خیابان، خود ساکنین، تجهیزات موجود و سیستم تهویه مطبوع باشد. شرایط طراحی میزان صدا، با توجه‌به کاربری فضا متغیر است. مثلاً شرایط طراحی برای یک استودیو ضبط صدا بسیار حساس‌تر، و مهم تر از یک کارگاه ریخته‌گری می‌باشد.

روشنایی:

روشنایی بر طراحی تهویه مطبوع تأثیر گذار است، چرا‌که هر منبع نور کم و بیش از خود گرما نیز منتشر می‌کند.

معماری:

فرض کنید، ساکنین روی یک مبل در کنار پنجره نشسته‌اند، در صورت تابش نور خورشید روی افراد، آن‌ها احساس گرما می‌کنند، و در زمانی که هوا ابری است، احساس سرما خواهند کرد. دقیقاً اینجاست که طراحی معماری ساختمان مستقل از دمای فضا بر روی آسایش افراد تأثیر می‌گذارد.

تأثیر ادراک و احساس افراد بر تهویه مطبوع:

تمامی افراد دارای سه مشخصه‌ی

میزان سلامتی:

 آسیب‌پذیری:

توقع:

می‌باشند. این سه مشخصه همواره ثابت نیست، و تابعی است از مکانی که شخص در زمانی خاص، در آن حضور دارد.

سلامتی:

ممکن است افراد در سلامتی کامل به سر ببرند، و سرمای دستگاه تهویه مطبوع برایشان مطلوب باشد. از طرفی برای مراجعینی که در مطب یک پزشک منتظرند تا نوبت ویزیتشان فرا‌برسد، ممکن است هوای سرد دستگاه، بسیار آزاردهنده احساس شود.

آسیب‌پذیری:

افراد همچنین می‌توانند، در میزان آسیب‌پذیری متفاوت باشند. مثلاً: شخصی که با کفش روی کف سرد یک اتاق قدم برمی‌دارد، می‌گزارد، سرمای آن‌را احساس نخواهد کرد. ولی قطعاً برای کودکی که مشغول بازی کردن، روی سطح سرد زمین است، احساس سرما ناخوشایند خواهد بود.

توقع:

هر فردی در ذهنش توقعاتی دارد. وقتی ما وارد یک هتل لاکچری می‌شویم، توقع داریم که هوای آن‌جا کاملاً مطبوع و دلپذیر باشد. وقتی در تابستان وارد یک پاساژ می‌شویم، توقع داریم آن‌جا خنک باشد. توقعات می‌توانند ناشی از تجربه قبلی حضور در یک فضا،یا ظاهر آن فضا باشد. برای مثال: وقتی وارد رختکن یک باشگاه ورزشی می‌شویم، احتمالاً توقع می‌رود،که بو بدهد، این امر تحمل واقعیت را آسوده‌تر خواهد کرد.

تأثیر لباس و نوع فعالیت افراد بر تهویه مطبوع:

از پارامتر‌های دیگری که بر احساس مطبوع بودن، یا نبودن هوای یک فضا تأثیر می‌گذارند، میزان لباسی است که افراد بر تن دارند، و نوع فعالیتی است که انجام می‌دهند. اگر افراد در یک فضای خاص لباس کمی پوشیده‌اند(مانند استخر)، محدوده دمایی آسایش برای این افراد گرمتر از افرادی است، که لباس‌های زیادی بر‌تن دارند. همینطور اگر افراد در حال انجام فعالیت‌های سنگین باشند (مانند سالن ورزشی)، بدنشان در حال تولید حجم زیادی از گرماست، و محدوده دمایی آسایش، برای این افراد سردتر از افرادی است، که در یک روز کاری پشت میزشان در اداره مشغول کار هستند.

ظرفیت نامی و واقعی چیلر

همواره سازندگان ساختمان‌های بزرگ مانند: مجتمع‌های تجاری و اداری، هتل‌ها، برج‌های مسکونی و … ، چیلر‌های تراکمی را، به عنوان بهترین و مناسب‌ترین سیستم تهویه مطبوع، برای ساختمان خود می‌شناسند. اما اصلی‌ترین چالش برای آن‌ها، انتخاب چیلری مناسب با شرایط محیطی و ساختمان آن‌هاست. در این بین مهم‌ترین و حساس‌ترین معضلی، که سازندگان با آن روبرو هستند، انتخاب دقیق و صحیح، و محاسبه ظرفیت چیلر نسبت به ساختمان مدنظرشان است.انتخاب مناسب‌ترین سیستم تهویه مطبوع به‌طور حتم باید توسط یک متخصص انجام شود. به طور قطع بهترین شیوه یاری گرفتن از مشاور و مهندس تاسیسات است. ما در این مقاله قصد داریم، تا شما را با تفاوت بین ظرفیت نامی و  ظرفیت واقعی  آشنا کنیم، و موارد مهمی که در تغییر میزان ظرفیت نامی چیلر تاثیرگذار هستند، را برای‌تان به تفصیل توضیح دهیم.

ظرفیت نامی :

در طراحی چیلر عدد بسیار مهمی وجود دارد، که توان درج شده روی کمپرسور سیستم، برحسب اسب بخار است. مقدار این عدد به عنوان ظرفیت نامی  شناخته می‌شود. در واقع ظرفیت نامی ، در شرایط استاندارد تعیین شده، و تنها وابسته به فاکتور‌های طراحی سیستم است. برای تعیین ظرفیت نامی، از استانداردهای خاصی استفاده می‌شود، که در تمام دنیا قابل استناد است. برای مثال: یکی از استاندارد‌های پرکاربرد در این زمینه، استاندارد AHRI است، که در تمام دنیا مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ظرفیت واقعی:

همان‌طور که اشاره شد، ظرفیت نامی مربوط به شرایط استاندارد است. اما ظرفیت واقعی ، برودتی است، که دستگاه تحت شرایط کارکرد خود در محیط مشخصی تولید می‌کند. این ظرفیت در اصل ظرفیت واقعی سرمایشی چیلر است، و توانایی تولید سرمایش  را در شرایط محیط مشخص می‌کند. عوامل متعددی روی ظرفیت واقعی  تاثیر می‌گذارند، که از جمله آن‌ها، می‌توان به دمای محیط، دمای تبرید، نوع کمپرسور، نوع کندانسور، نوع مبرد (هوا یا آب)،، نوع گاز، دمای مافوق سرد (سابکول)، و دمای مافوق گرم (سوپرهیت) اشاره نمود.

همه این موارد سبب می‌شوند، که ظرفیت واقعی چیلر کمتر از ظرفیت نامی چیلر باشد. بنابراین پس از محاسبه ظرفیت نامی چیلر، می‌بایست از ضریبی استفاده کرد ،تا ظرفیت واقعی چیلر بدست آید. در نتیجه شرایط محیطی باید در انتخاب چیلر، چه با سیکل تراکمی آب‌ خنک و چه با سیکل تراکمی هوا‌خنک، لحاظ شوند. به طور مثال در صورت نیاز به ۱۰۰ تن تبرید، بایستی دستگاهی انتخاب شود، که ظرفیت نامی، درج شده روی کاتالوگ آن از ۱۰۰ تن بیشتر باشد.

سوپرهیت و سابکولینگ چیست

سوپرهیت و سابکولینگ

احتمالا در مطالعه و بررسی سیستم‌های تهویه مطبوع، که عمدتا از سیکل تراکمی تبرید بهره می‌برند، اصطلاحات سوپرهیت و سابکولینگ، را زیاد شنیده‌اید. این دو اصطلاح، که در واقع دو فرآیند در سیکل تبرید می‌باشند، جهت محافظت از قطعات اصلی سیکل تبرید، و همچنین کارکرد درست این سیکل به‌کار برده می‌شوند.

آشنایی با چند تعریف مهم, برای درک بهتر سیستم تبرید:

دمای اواپراتور

همان طور که گفته شد مایع مبرد در اواپراتور، با دریافت حرارت از هوا یا سیال تبخیر می‌شود. عمل تبخیر در فشار و دمای ثابتی انجام می‌شود. (البته بجز برای مبردهای زیوتروپیک). به این دمای ثابت ، دمای اواپراتور گفته می‌شود.

فشار اواپراتور

فشار ثابتی که مبرد، در اواپراتور تبخیر می‌شود، فشار اواپراتور، نام دارد. این همان فشاری است، که فشارسنج مکش نشان می‌دهد.

دمای کندانسور

گاز مبرد در کندانسور، با دفع حرارت به محیط بیرون مایع می‌شود. عمل میعان در فشار و دمای ثابتی، انجام می‌شود، (البته بجز برای مبردهای زیوتروپیک).، به این دمای ثابت، دمای کندانسور گفته می‌شود.

فشار کندانسور

فشار ثابتی که گاز مبرد در کندانسور مایع می‌شود، فشار کندانسور نام دارد. این فشار همان فشاری است، که فشارسنج تخلیه نشان میدهد.

دمای اشباع مایع

مقداری آب در یک ظرف را تصور کنید. هنگامی که به آب حرارت داده می‌شود، دمای آن افزایش می‌یابد، تا به 100 درجه برسد، سپس آب شروع به تبخیر می‌کند، در این هنگام دمای آب ثابت می‌ماند، به این دما دمای اشباع مایع می‌گوییم.

دمای اشباع بخار

هنگامی که دمای بخار مقداری کاهش یابد، در یک دمای ثابت شروع به میعان می‌کند، تا آنکه تمام آن مایع شود، به این دما، دمای اشباع بخار می‌گویند.

فشار اشباع

در هر فشاری، مبرد یک دمای اشباع مخصوص دارد. در جداول ترمودینامیکی، این اعداد وجود دارند.

سوپرهیت (SUPERHEAT)

سوپرهیت از نظر لغوی به معنای (فوق داغ) نقطه جوشش یا تبخیز زمانی است، که مایع با گرفتن گرما از حالت مایع به حالت گاز، یا بخار تغییر فاز می‌دهد.

این فرایند زمانی اتفاق می‌افتد، که بخار حاصل شده، با گرفتن گرمای اضافه بالاتر از دمای جوش خود، باشد.

برای مثال فرض کنید، یک مایع مبرد در دمای 40 درجه در اواپراتور تبخیر می‌شود. به طور مداوم دمای بخار مبرد افزایش داده می‌شود، تا به 50 درجه برسد. این افزایش دمای بخار بالاتر، از دمای تبخیر ماده به عنوان سوپرهیت شناخته می‌شود.

محاسبه سوپرهیت در سیکل تبرید:

در واقع فرمول محاسبه سوپرهیت، حاصل اختلاف دمای فعلی، و دمای جوشش، یا تبخیر می‌باشد.

دمای تبخیر دمای فعلی = سوپرهیت

در این مثال سوپرهیت، معادل 10 درجه می‌باشد.

برای محاسبه میزان سوپرهیت در سیکل تبرید لازمست، نوع مبرد مشخص باشد. چرا که اندازه‌گیری سوپرهیت در مبردهای زئوتروپ، با دیگر مبردها تفاوت دارد.

برای محاسبه میزان سوپرهیت، دانستن دو پارامتر ضروریست:

  • 1دمای خروجی اواپراتور
  • 2- فشار اواپراتور (فشار ساکشن)

با قرائت فشار اواپراتور، یا همان فشار مکش کمپرسور، از روی گیج LP به جدول اشباع گاز مربوطه مراجعه می‌کنیم، و دمای اشباع متناظر با آن فشار را، بدست می‌آوریم. با داشتن این دما، و اندازه‌گیری دما در خروجی اواپراتور توسط ترمومتر، می‌توان سوپرهیت را محاسبه نمود :

Te – T@psat = superheat

برای مثال فرض نمائید سیکل تبریدی، با مبرد در فشار مکش 60.2psi در حال کار می‌باشد. دمای خروجی اواپراتور توسط ترمومتر اندازه‌گیری شده، برابر 6 درجه سانتی‌گراد می‌باشد. میزان سوپرهیت این سیکل را محاسبه نمائید.

Te – T@psat = superheat             6 (Te) 1.1 (T@P60.2)= 4.9c

در مثال بالا، میزان سوپرهیت محاسبه شده 4.9c می‌باشد، که باتوجه به جدول (1-1)، برای کاربرد تهویه‌مطبوع عدد مناسبی می‌باشد.

اهمیت فرآیند سوپرهیت در سیکل تبرید:

فرآیند سوپرهیت در سیکل تبرید، نقش بسیار مهمی دارد، زیرا مبرد پس از تبخیر در اواپراتور، باید به‌طور کامل به حالت گاز درآمده، و سپس وارد کمپرسور شود، چرا که ورود مبرد مایع هرچند اندک، باعث خسارت و خرابی کمپرسور می‌شود.

در دستگاه‌هایی نظیر: چیلر و روفتاپ پکیج که از کمپرسورهای گرانی استفاده می‌کنند، خرابی کمپرسور می‌تواند هزینه بسیار بالایی برای استفاده‌کنندگان داشته باشد.

سابکولینگ (SUBCOOLING)

همان‌طور  که تبخیر و سوپرهیت در اواپراتور اتفاق می‌افتد، چگالش و سابکولینگ در کندانسور رخ می‌دهد.

چگالش زمانی اتفاق می‌افتد، که یک گاز گرمای خود را از دست بدهد، تا به حالت مایع درآید.

در اینجا نیز سابکولینگ یعنی: مایع زیر دمای چگالش خود، سرد شود.

برای مثال: یک مبرد با دمای تبخیر 140 درجه وارد کندانسور می‌شود.

کندانسور این مبرد گازی شکل، را تا دمای 120 درجه خنک می‌کند. (فرض کنیم 120 درجه دمای چگالش مبرد باشد).

در این دما مبرد از حالت گاز به مایع، تغییر شکل می‌دهد، اما خنک‌سازی مبرد توسط کندانسور متوقف نمی‌گردد، و برای مثال تا 105 درجه، این مبرد را خنک می‌کند.

این‌جا می‌توان گفت: 15 درجه ساب‌کولینگ اتفاق افتاده است.

اهمیت فرایند سابکولینگ در سیکل تبرید:

در یک سیکل تبرید فرآیند سابکولینگ، بسیار مهم می‌باشد، چراکه مبرد باید تماما به شکل مایع از کندانسور خارج شده، و وارد شیر‌انبساط شود.

مانند: سوپرهیت فرمول ساب‌کولینگ به شرح زیر می‌باشد:

دمای فعلی- دمای جوش = سابکولینگ

محاسبه سابکولینگ در سیکل تبرید

برای محاسبه میزان ساب‌کولینگ دانستن دو پارامتر ضروریست :

  • دمای مایع خروجی کندانسور
  • 2- فشار کندانسور (فشار دیسچارج)

با قرائت فشار کندانسور (فشار دیسچارج کمپرسور)، از روی گیج HP، به جدول اشباع گاز مربوطه مراجعه می‌کنیم، و دمای اشباع متناظر با آن فشار، را بدست می‌آوریم. با داشتن این دما و دمای اندازه‌گیری شده در خروجی کندانسور توسط ترمومتر، میزان ساب‌کولینگ از رابطه زیر محاسبه می‌شود:

T@psatTc = subcooling

برای مثال فرض نمائید: سیکل تبرید با مبردR22 در فشار کندانسور 236.1psi، در حال کار می‌باشد. دمای خروجی کندانسور توسط ترمومتر اندازه‌گیری شده، و برابر 35 درجه سانتی‌گراد می‌باشد. میزان ساب‌کولینگ این سیکل را محاسبه نمائید.

T@psatTc = subcooling             45 (T@psat ) – 35 (Tc) = 10c

در مثال بالا میزان سابکولینگ 10درجه بدست آمده است.

در محاسبه ساب‌کولینگ، در مبردهای زئوتروپ نظیر R410,R407  ، با داشتن فشار کندانسور و مراجعه به جدول اشباع مبرد، کافیست  دمای مبرد را در Bubble Point  مشاهده کنید.

فیلتر درایر و کاربرد آن

انواع فیلتر درایر

وظیفۀ اصلی فیلتر درایر جذب رطوبت، و ناخالصی‌هایی مثل خاک، روان ساز لحیم کاری، و اسید تولید شده توسط رطوبت مبرد است.

وجود رطوبت و ناخالصی در سیکل می‌تواند، باعث آسیب به قطعات خصوصاً، کمپرسور شود. ضمن اینکه رطوبت ممکن است، با عناصر شیمیایی روغن کمپرسور، یا مبرد، وارد واکنش شده، و موجب تولید اسیدهای قوی و ضعیف شود، که این اسید می‌تواند، در قطعات کمپرسور ایجاد خوردگی کند.

وظايف فيلتر دراير در سيستم‌هاي تبريد

  • از سيستم تبريد، در برابر ذرات نامطلوب براي سيستم، محافظت مي‌کند.
  • واکنش‌هاي شيميايي در سيکل تبريد را، با حذف ذرات خارجي، به حداقل مي‌رسانند.
  • همچنين مي‌تواند اسيد و ذرات جامد را، جمع‌آوري کند.
  • از تشکيل برفک، در اريفيس شير انبساط به وسيله جمع‌آوري رطوبت در سيستم، جلوگيري مي‌کند

فیلتر درایر

اجزای تشکیل‌دهنده

عموما از سه قسمت اصلی تشکیل شده است، که شامل یک قسمت، برای گرفتن ذرات و ناخالصی‌های درشت، یک قسمت فیلتر (صافی) با توری ریز، جهت حذف ذرات ریز، و قسمت دیگر خشک کن درایر، یا رطوبت گیر، جهت حذف رطوبت از سیستم تبرید می‌باشد.

 در کجای سیستم تبرید نصب می‌گردد؟

محل قرار گیری فیلتر درایر در سردخانه، و سیستم تبرید، در اکثر مواقع در خط مایع، و قبل از شیر انبساط یا اکسپنشن ولو، می‌باشد، ولی در شرایط خاص می‌توان آن  را، در خط ساکشن، قبل از کمپرسور، نصب کرد، و اصطلاحا به فیلتر درایر نصب شده در خط مکش فیلتر سوختن نیز می‌گویند. فیلتر درایر‌ها در سایز‌های مختلف با جنس بدنه فولادی طراحی و تولید می‌شوند، و بعضی فیلترها دو طرفه و برخی یک طرفه هستند، که در نصب مدل یک طرفه، حتما باید به فلش درج شده روی پوسته فیلتر توجه گردد، تا در راندمان و عملکرد فیلتر درایر، اخلالی ایجاد نشود.

نکات مهم در استفاده

  • لازم به ذکر است که، فیلتر درایر، را قبل از رسیدن به حد افت فشار مجاز سیستم، باید تعویض نمود.
  • به هنگام انتخاب  می‌بایست، به نوع گاز مبرد، سیال، و روغن کمپرسور توجه نمود، (اسیدی بودن یا غیر اسیدی بودن).
  • به هنگام نصب در سیستم تبرید می‌بایست، به فلش و جهت درج شده بر روی فیلتر درایر توجه نمود.

چیلر جذبی و نحوه عملکرد آن

 آشنایی با چیلر جذبی

چیلر جذبی به دلیل استفاده از سوخت حرارتی، بر خلاف چیلر‌های تراکمی، که از انرژی الکتریکی استفاده می‌کنند، یکی از چیلرهای پرکاربرد، و محبوب در سیستم‌های تهویه مطبوع، به‌شمار می‌رود. ذکر این نکته لازم است، که چیلرهای جذبی امروزه بسیار کمتر از، چیلرهای تراکمی مورد استفاده قرار می‌گیرند. راندمان بسیار پایین‌تر این چیلرها، نسبت به چیلرهای تراکمی، یکی از عواملی است، که این دستگاه‌ها را، کم کم از بازار تهویه مطبوع، به حاشیه رانده است. اگرچه در ظرفیت‌های بالای تولیدی، این دستگاه‌ها، به دلیل اختلاف بسیار زیاد در مصرف برق، به نسبت چیلرهای تراکمی، در بسیاری از پروژه‌ها، کارفرما مجبور به استفاده از این نوع چیلرها می‌شود.

می‌توان گفت: این چیلرها در کشورهایی که دارای نفت و گاز ارزان هستند، بیشتر مورد توجه قرار گرفته است.

در ادامه به شرح کامل این دستگاه می‌پردازیم:

همانطور که ذکر شد، مصرف انرژی عمده چیلر جذبی بر پایه مصرف گاز طبیعی است. در چیلرهای تراکمی از کمپرسور،که مصرف کننده برق می‌باشد، استفاده می‌کنند، و در چیلر جذبی، به جای کمپرسور از ژنراتور و ابزوربر، استفاده می‌شود.

اجزای اصلی چیلر جذبی :

۱-ژنراتور :

وظیفه گرما دادن به محلول غلیظ، و جداسازی لیتیوم بروماید و تبخیر مبرد را دارد.

۲- کندانسور :

وظیفه گرفتن گرما از مبرد، و تبدیل حالت آن از گاز به مایع، و در‌واقع چگالش آن را برعهده دارد.

۳- اواپراتور :

محلی است که گرمای آب در گردش (Chilled Water), توسط مبرد گرفته شده،و مبرد تبخیر می‌شود.

۴- ابزوربر :

محفظه‌ای است که مبرد تبخیر شده در اواپراتور، توسط مایع لیتیوم بروماید، جذب می‌شود.

۵- پمپ :

این قطعه وظیفه ارسال محلول رقیق، به سمت ژنراتور را بر عهده دارد.

نحوه کارکرد چیلر جذبی

در چیلر جذبی آب ‌مقطر، نقش مبرد را ایفا می‌کند. وظیفه مبرد گرفتن گرمای آب در گردش بین چیلر و فن کویل است. یکی از اصول ترمودینامیکی رابطه‌ی بین فشار و دمای تبخیر می‌باشد. به این صورت که هرچه فشار محیط کمتر شود، نقطه جوش یک ماده پایین تر است، و اصطلاحا زودتر تبخیر می‌شود. در اینجا و در قسمت اواپراتور، شرایطی فراهم می‌شود، که آب‌مقطر در دمای حدودا 5° سانتیگراد تبخیر می‌شود.

نحوه خنک شدن آب در چیلر جذبی

در اواپراتور آب‌ مقطر و آب برگشتی از فن‌کویل‌ها، که معمولا دارای دمای (12°c) می‌باشد، در مجاورت یکدیگر قرار می‌گیرند. آب برگشتی از فن‌کویل‌ها، گرمای خود را به آب‌مقطر می‌دهد. این آب خنک شده، و آب‌مقطر، تبخیر می‌شود، و به حالت بخار در می‌آید. در این مرحله آب خنک شده، به سمت فن‌کویل‌ها، ارسال می‌شود‌. مبرد که به حالت بخار درآمده است، در قسمت بعدی که ابزوربر نام دارد، توسط لیتیوم بروماید جذب می‌شود. حال مخلوطی از لیتیوم بروماید و بخار مبرد، که محلول رقیق لیتیوم بروماید است، را داریم. این مخلوط توسط پمپ، به سمت ژنراتور، ارسال می‌گردد.

ژنراتور با گرمادهی به این محلول، باعث جداسازی لیتیوم بروماید، و بخار آب می‌گردد. این گرما می‌تواند، از سه روش مشعل، آب داغ و یا بخار، توسط ژنراتور تولید و به محلول رقیق داده شود. در این مرحله لیتیوم بروماید، که دوباره غلظتش افزایش یافته، و اصطلاحا تغلیظ، شده است، به دلیل اختلاف فشار بین ژنراتور و ابزوربر (ابزوربر فشار پایین تری دارد)،، دوباره به ابزوربر برمی‌گردد. از طرفی بخار مبرد جدا شده، به کندانسور چیلر ارسال می‌شود.

در کندانسور حالت مبرد از گاز، به مایع تبدیل می‌شود. کندانسور در چیلر جذبی، از نوع آب‌خنک است. به این معنی که آب از برج خنک‌کننده، باعث چگالش مبرد می‌شود. سپس این مبرد، که اکنون به حالت مایع درآمده، دوباره برای گرفتن گرمای آب در گردش چیلر، به سمت اواپراتور ارسال می‌شود.

این ساده ترین تعریف برای کارکرد سیکل چیلر جذبی می‌باشد.

انواع چیلر جذبی کدامند؟

۱-چیلر جذبی شعله مستقیم:

چیلر جذبی شعله مستقیم، متداولترین نوع از چیلرهای جذبی می‌باشند. این چیلرها درون خود دارای مشعل هستند، و مستقیما گرما را به مخلوط رقیق شده لیتیوم بروماید، و مبرد می‌دهند. درواقع گرمای ژنراتور، از طریق شعله‌ی مستقیم تامین می‌شود. به دلیل راندمان بالاتر این نوع چیلر نسبت به انواع دیگر و همچنین امکان استفاده از این نوع چیلر، در زمستان جهت تولید آب گرم، چیلرهای شعله مستقیم، محبوبیت بالایی در بین انواع چیلرهای جذبی دارند. نیاز به تجهیزات کمتر، و واسطه‌های کمتر جهت تولید حرارت، هزینه‌های نصب، و استفاده از این چیلرها را، بیشتر متداول کرده است.

۲- چیلر جذبی آب گرم:

چیلرهای جذبی آب گرم، نیاز به موتورخانه و دیگ جهت رساندن آب گرم، برای تغلیظ محلول دارند.نیاز به این تجهیزات و افزایش هزینه‌های نصب، و راه‌اندازی ، افت انرژی حرارتی و… از جمله مشکلات این سیستم می‌باشد.

اقتصادی‌ترین نوع استفاده از این چیلرها، در فرایندهایی است، که تولید آب گرم بدون هزینه در اختیار است.

۳-چیلر جذبی بخار:

چیلرهای جذبی بخار، با استفاده از گرمای بخار باعث تغلیظ محلول لیتیوم بروماید، و آب می‌گردد.

این چیلرها، خود دارای دو نوع تک اثره و دو اثره، می‌باشند.

در مدل‌های دو اثره، محلول طی دو مرحله، و در دو ژنراتور دما بالا و دما پایین، جداسازی می‌شود.

نیاز به حجم بالای بخار و تجهیزات زیاد، استفاده از این چیلرها، در پروژه‌های بیمارستانی و نیروگاهی، مقرون به‌صرفه‌تر است.

مقایسه چیلرهای جذبی و تراکمی:

مقایسه چیلرهای جذبی و تراکمی، همواره مورد بحث مهندسین و کارفرمایان محترم بوده است. این مقایسه‌ها عموما به علت اصلی مصرف برق چیلرهای تراکمی، و مصرف گاز در چیلرهای جذبی می‌باشد. البته می‌توان موارد زیر را به صورت فهرست‌وار برای مقایسه این دو چیلر، عنوان کرد، هرچند مقایسه دو چیلر جذبی و تراکمی می‌تواند، بسیار گسترده‌تر باشد:

تفاوت چیلر جذبی و تراکمی

  • ۱-چیلرهای جذبی ،معمولا نیاز بیشتری به نیروی متخصص جهت نگه‌داری و تعمیرات دارند.
  • ۲- چیلرهای جذبی در پروژه‌هایی که نیاز به تامین برق بسیار بالا می‌باشد، مناسب اند.
  • ۳- مصرف چیلرهای جذبی، بر‌پایه سوخت طبیعی، و چیلرهای تراکمی بر‌اساس مصرف برق می‌باشند.
  • ۴- راندمان یک چیلر تراکمی، بسیار بیشتر (حدود ۵ تا ۶ برابر) نسبت به یک چیلر جذبی است.
  • ۵-ابعاد و اندازه‌یک چیلر جذبی، معمولا بسیار بزرگتر از چیلر تراکمی است، و نیاز به فضای بیشتری دارد.
  • ۶-چیلر جذبی به دلیل نیاز به برج‌خنک‌کننده، مصرف آب بالاتری نسبت به چیلر تراکمی هوا‌خنک دارد.
  • ۷- تجهیزات مصرفی و تاسیساتی، برای یک چیلر جذبی بیشتر از چیلر تراکمی است.
  • ۸- در ظرفیت‌های پایین، چیلرهای جذبی اصلا مقرون‌به‌صرفه نیستند.

جمع‌بندی :

امروزه استفاده از چیلرهای جذبی به دلیل نیاز به تجهیزات زیاد و فضای زیاد(نسبت به چیلرهای تراکمی همچون مینی چیلر‌ها) بسیار کمتر شده است. البته بزرگترین مزیت این چیلرها، استفاده از سوخت طبیعی گاز، و تبدیل آن به سرمایش می‌باشد، که در ایران به دلیل ارزان بودن این انرژی، همچنان استفاده از این چیلرها را، مورد توجه قرار می‌دهد. البته در ظرفیت‌های پایین، کمتر کسی به دنبال نصب چیلر جذبی است، چراکه دردسرهای اجرا و نگه‌داری،  راندمان و زمان،  کارفرمایان ترجیح می‌دهند از چیلرهای تراکمی استفاده کنند. با این وجود، هنوز هم در بسیاری از پروژه‌های بزرگ، استفاده از این چیلرها مرسوم است.

عملکرد چیلر آب خنک

چیلر تراکمی آب خنک، یا همان چیلر‌ آبی ، یکی از متداول ترین چیلر‌هایی است که، امروزه برای کاربردهای متفاوتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. از این دستگاه‌ها، می‌توان برای خنک کردن ساختمان‌های اداری و تجاری، سالن‌های سرپوشیده، مراکز صنعتی و …، بهره برد. تفاوت این دستگاه‌ها، با نوع دیگر چیلر‌های تراکمی، در چگونگی خنک سازی سیال مبرد است. در این دستگاه‌ها از یک برج خنک‌کننده یا COOLING TOWER, و جریان آب برای این کار استفاده می‌شود.

مادامی که در چیلر‌های هوا خنک از چندین فن و جریان هوا برای خنک سازی بهره برده می‌شود، اما سؤال اینجاست، چرا باید از چیلر‌های آبی استفاده کرد؟ موارد برتری چیلر‌های آب خنک چیست؟ و چرا این دستۀ خاص در بازار چیلرها از محبوبیت بیشتری برخوردارند؟ در این مقاله قصد داریم، به سراغ این دستگاه‌ها برویم، ساختمان آن‌‌ها را بررسی کنیم‌ و سپس به مزایا و معایب آن بپردازیم. به شکلی که در نهایت بتوانیم پاسخ سؤالات بالا را نیز پیدا کنیم.

آشنایی با چیلر‌های آب خنک

چیلرهای تراکمی، دستگاه‌های سرماسازی هستند، که در آن‌ها از یک سیکل تبریدی، و سیال مبرد استفاده می‌شود. سیال مبرد، دارای ظرفیت گرمایی بالایی است، و با طی کردن سیکل تبرید، به صورت پیاپی تغییر فاز می‌دهد. در چیلرها، با بهره‌گیری از علوم ترمودینامیک، و انتقال حرارت، از این عمل تغییر فاز، برای سرمایش و گرمایش محیط‌های متفاوت استفاده می‌کنند.

نقطۀ شروع در سیکل تبریدی چیلر‌های آبی ، بخش کمپرسور، است. سیال مبرد با عبور از کمپرسور، فشرده شده و دمای آن بالا می‌رود. این گاز متراکم شده، سپس به بخش کندانسور، فرستاده می‌شود. در نتیجه، عمل میعان بر روی سیال صورت گرفته، گاز متراکم به مایع متراکم تبدیل می‌شود. این سیال پس از عبور از کندانسور چیلر، از یک شیر انبساطی، گذر می‌کند. نتیجۀ این اتفاق، کاهش شدید فشار سیال، و تبخیر مجدد آن است؛ که همزمان با عمل تبخیر، سیال، وارد بخش اواپراتور، می‌گردد، و دمای آن بالا می‌رود. که در نتیجه مابقی سیال مایع موجود در خط لوله، نیز به گاز تبدیل شده، آمادۀ ورود مجدد به کمپرسور می‌شود. خروجی بخش اواپراتور در حقیقت نقطۀ ورود مجدد سیال به کمپرسور است. با تکرار پیاپی این سیکل تبریدی، عمل خنک سازی در چیلرها صورت می‌گیرد.

ساختار چیلر آب خنک

ساختار چیلر آب خنک مشابه با چیلر هوا خنک است و تنها تفاوت آن نوع و عملکرد کندانسور آن می باشد که از نوع آبی می باشد.در ادامه به بررسی و معرفی اجزا آن می پردازیم.

کمپرسور چیلر آبی

کمپرسور در چیلرهای تراکمی، در حقیقت قلب دستگاه به شمار می‌رود. معمولاً در طراحی چیلرهای تراکمی، از کمپرسور‌های اسکرو، استفاده می‌شود. اگرچه می‌توان از کمپرسور‌های رفت و برگشتی، نیز در طراحی دستگاه استفاده کرد. دلیل انتخاب کمپرسور‌های اسکرو، سر و صدای کمتر این کمپرسور‌ها، و کنترل دقیق تر ظرفیت این کمپرسور است. در چیلر‌های تراکمی، معمولاً از دو یا چند سیکل موازی استفاده می‌شود؛ که هر سیکل به چند کمپرسور متصل می‌گردد. این عمل باعث می‌شود، تا در وهلۀ اول کار کنترل دستگاه ساده‌تر صورت بگیرد. به این معنا که اگر نیاز به کاهش ظرفیت سرمایشی چیلر باشد، می‌توان یکی از کمپرسورهای چیلر را از مدار خارج کرد، و مثلاً اگر از یک چیلر با چهار کمپرسور در کنار هم استفاده می‌شود، با خاموش کردن هر یک از آن‌ها،می‌توان حدود بیست و پنج درصد از ظرفیت تراکمی کمپرسور‌ها،را کاهش داد.

دلیل دوم استفاده از چند کمپرسور، و خط لوله‌های موازی این است، که اگر در هنگام کار یکی از کمپرسور‌ها، دچار خرابی شد، همچنان بتوانیم از چیلر استفاده کنیم. در این حالت کافی است، خط لولۀ مورد نظر را از مدار خارج کرده، به طور موقت و تا زمان تعمیر کمپرسور از چیلر با ظرفیت پایین تری استفاده کرد.

نقش اواپراتور در چیلر های تراکمی آب خنک

اواپراتور، به مانند یک مبدل حرارتی، در چیلرهای تراکمی عمل می‌کند. در حقیقت اواپراتور، همان بخشی است که،عمل خنک سازی محیط به کمک آن انجام می‌گیرد. اواپراتور‌ها، به صورت یک مبدل پوسته لوله، طراحی می‌شوند. سیال مبرد در داخل ،لوله در جریان است، و در اطراف لوله آب جریان می‌یابد. در‌نتیجه سیال مبرد، باعث کاهش دمای آب در اواپراتور شده، و خود به طور کامل تبخیر می‌شود. در‌حقیقت از این آب خنک شده است، که برای خنک سازی محیط و یا ،دستگاه‌های صنعتی، استفاده می‌شود. آب جاری در اواپراتور، پس از خروج به سمت دستگاه‌های  هواساز و فن‌کویل‌ها می‌رود، تا عمل سرمایش را انجام دهد. سیال مبرد، نیز پس از خروج از اواپراتور، دوباره به کمپرسور فرستاده می‌شود.

نقش کندانسور در طراحی چیلر‌های تراکمی آبی

طراحی کندانسور نیز، درست مانند یک مبدل حرارتی پوسته لوله، صورت می‌گیرد. سیال مبرد، در اینجا نیز داخل لوله در جریان است. سیالی که وارد کمپرسور میشود، دما و فشار بالایی دارد، که با ورود به کندانسور، دمای آن پایین آمده،و  آمادۀ ورود به شیر انبساط می‌شود.

همین‌طور که گفتیم، عمل خنک سازی چیلرهای تراکمی، را هم می‌توان با جریان هوا انجام داد، و هم با جریان آب. نقش آب در خنک سازی چیلر، درست در بخش کندانسور است که، مشخص می‌شود. اگر برای خنک سازی اولیۀ سیال مبرد، از جریان آب استفاده گردد، گفته می‌شود که، چیلر از نوع آب خنک است. آب مورد نیاز برای ورود به بخش کندانسور، به کمک برج خنک‌کننده، تأمین می‌شود.

نقش برج خنک‌کننده در راه‌اندازی چیلر‌های تراکمی آب خنک

برجهای خنک‌کننده، در‌حقیقت یک عضو کمکی به شمار می‌روند، که در کنار چیلر به عمل سرمایش محیط کمک می‌کنند. همین‌طور که گفتیم: در بخش کندانسور، دمای سیال مبرد با عبور از یک مبدل پوسته لوله، کاهش می‌یابد. آبی که در بخش کندانسور جریان پیدا می‌کند، همان آبی است که به کمک برج خنک‌کننده، دمای آن پایین آورده می‌شود. در حقیقت آب خروجی از کندانسور، وارد برج خنک‌کننده می‌شود. طراحی برج خنک‌کننده، به این شکل است که، آب از بالا به صورت آبشاری جاری می‌شود. جریان هوا نیز از پایین به درون برج پمپ می‌گردد؛ که در نتیجۀ این عمل، دمای آب برج خنک‌کننده کاهش می‌یابد. این آب خنک شده در پایان آمادۀ ورود مجدد به بخش کندانسور می‌شود.

بررسی مزایا و معایب چیلر‌های آبی

حال که با ساختمان چیلر‌های آبی، و چگونگی عملکرد آن‌ها آشنا شدیم، می‌توانیم به سراغ بررسی مزایا و معایب، آن برویم. امروزه از چیلر‌های آبی، برای خنک سازی ساختمان‌های اداری، تجاری و حتی مسکونی نیز، استفاده می‌شود. به‌علاوه که می‌توان از آن‌ها، برای خنک سازی دستگاه‌های صنعتی، و محیط‌های کارگاهی نیز استفاده کرد. دلیل این استقبال گسترده از این دستگاه‌ها، ظرفیت سرمایش آن‌هاست. ظرفیت سرمایشی این چیلر‌ها، نسبت به چیلر‌های جذبی و هوا‌خنک، بیشتر است. این در صورتی است که، برای راه‌اندازی این چیلر‌ها، نیاز به آب فراوانی خواهد بود. که تأمین این آب در مکان‌های گرم‌سیری، کار مشکلی است.

مسئلۀ دیگر هزینه‌های جاری طراحی چیلر‌های تراکمی است. طبیعتاً راه‌اندازی چیلر‌های آب‌خنک، نسبت به چیلر‌های هوا‌خنک، هزینۀ بیشتری را در‌پی خواهد داشت. زیرا لازم است، در کنار این دستگاه‌ها، از یک برج خنک‌کننده نیز، استفاده کرد. اما اگر به دنبال چیلری با ظرفیت سرمایشی بالا هستید، استفاده از چیلر‌های آب‌خنک، مقرون به‌صرفه‌تر بوده، و کارایی بهتری دارد.

محل نصب چیلر‌های آب‌خنک و چیلر‌های هوا‌خنک.

نکتۀ بعدی به تفاوت مکان نصب چیلر‌های آب‌خنک و چیلر‌های هوا‌خنک، بر‌می‌گردد. چیلر‌های هوا‌خنک، را باید حتماً در جریان هوای آزاد،که معمولاً روی پشت‌بام خانه‌هاست، نصب کرد. که در درجۀ اول، روی زیبایی ساختمان اثر می‌گذارد. این در‌حالی است که چیلر‌های آبی را، می‌توان در بخش موتورخانه یا تأسیسات،نصب نمود. مکانی که هم دسترسی به آن ساده‌تر است، و هم از نظر زیبایی تأثیر مثبتی روی نمای بیرونی ساختمان دارد.

جمع بندی

در چیلر‌های تراکمی آب‌خنک، از یک سیکل تبریدی برای خنک‌سازی محیط اطراف استفاده می‌شود. در این چیلر‌ها برای خنک‌سازی، از چیلر ،جریان آب و یک برج خنک‌کننده، کمک گرفته می‌شود. زمانی که سیال مبرد وارد بخش کندانسور می‌شود، دما و فشار بالایی دارد. برای کاهش دمای این سیال، و آماده سازی آن برای ورود به اواپراتور، از یک مبدل پوسته لوله، و جریان آب استفاده میشود. آبی که در کندانسور گرمای سیال مبرد را جذب می‌کند، به برج خنک‌کننده فرستاده می‌شود، تا دمای آن پایین آمده، و مجدداً آمادۀ ورود به کندانسور شود. چیلر‌های آبی، از ظرفیت سرمایشی بالاتری برخوردارند، و به همین‌خاطر، بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. با این‌حال امکان استفاده از آن‌ها در مناطق گرم و خشک، به دلیل مشکلات کم آبی وجود ندارد.

چیلر آب خنک

چیلر آبی یا چیلر آب‌خنک چیست؟

چیلر های تراکمی آب خنک، یا همان چیلر‌های آبی ، یکی از متداول ترین چیلر‌هایی است که، امروزه برای کاربردهای متفاوتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. از این دستگاه‌ها، می‌توان برای خنک کردن ساختمان‌های اداری و تجاری، سالن‌های سرپوشیده، مراکز صنعتی و …، بهره برد. تفاوت این دستگاه‌ها، با نوع دیگر چیلر‌های تراکمی، در چگونگی خنک سازی سیال مبرد است. در این دستگاه‌ها از یک برج خنک‌کننده یا COOLING TOWER, و جریان آب برای این کار استفاده می‌شود.

مادامی که در چیلر‌های هوا خنک از چندین فن و جریان هوا برای خنک سازی بهره برده می‌شود، اما سؤال اینجاست، چرا باید از چیلر‌های آبی استفاده کرد؟ موارد برتری چیلر‌های آب خنک چیست؟ و چرا این دستۀ خاص در بازار چیلرها از محبوبیت بیشتری برخوردارند؟ در این مقاله قصد داریم، به سراغ این دستگاه‌ها برویم، ساختمان آن‌‌ها را بررسی کنیم‌ و سپس به مزایا و معایب آن بپردازیم. به شکلی که در نهایت بتوانیم پاسخ سؤالات بالا را نیز پیدا کنیم.

آشنایی با چیلر‌های آب خنک

چیلرهای تراکمی، دستگاه‌های سرماسازی هستند، که در آن‌ها از یک سیکل تبریدی، و سیال مبرد استفاده می‌شود. سیال مبرد، دارای ظرفیت گرمایی بالایی است، و با طی کردن سیکل تبرید، به صورت پیاپی تغییر فاز می‌دهد. در چیلرها، با بهره‌گیری از علوم ترمودینامیک، و انتقال حرارت، از این عمل تغییر فاز، برای سرمایش و گرمایش محیط‌های متفاوت استفاده می‌کنند.

نقطۀ شروع در سیکل تبریدی چیلر‌های آبی ، بخش کمپرسور، است. سیال مبرد با عبور از کمپرسور، فشرده شده و دمای آن بالا می‌رود. این گاز متراکم شده، سپس به بخش کندانسور، فرستاده می‌شود. در نتیجه، عمل میعان بر روی سیال صورت گرفته، گاز متراکم به مایع متراکم تبدیل می‌شود. این سیال پس از عبور از کندانسور چیلر، از یک شیر انبساطی، گذر می‌کند. نتیجۀ این اتفاق، کاهش شدید فشار سیال، و تبخیر مجدد آن است؛ که همزمان با عمل تبخیر، سیال، وارد بخش اواپراتور، می‌گردد، و دمای آن بالا می‌رود. که در نتیجه مابقی سیال مایع موجود در خط لوله، نیز به گاز تبدیل شده، آمادۀ ورود مجدد به کمپرسور می‌شود. خروجی بخش اواپراتور در حقیقت نقطۀ ورود مجدد سیال به کمپرسور است. با تکرار پیاپی این سیکل تبریدی، عمل خنک سازی در چیلرها صورت می‌گیرد.

آشنایی با اجزای اصلی چیلر‌های آب خنک

اجزای تشکیل دهندۀ اصلی یک چیلر تراکمی آب خنک، به شرح زیر است:

البته در کنار این موارد، دستگاه‌های کنترلی و کمک کنندۀ دیگری نیز در چیلر‌های تراکمی به کار برده می‌شوند، که به بهبود عملکرد فرایند و محافظت از دستگاه‌های اصلی، کمک می‌کنند.

فن کویل کاستی

فن کویل کاستی نوعی دستگاه سرمایشی و گرمایشی است که دقیقا شبیه  یک اسپلیت کاستی می باشد ولی فاقد یونیت خارجی بوده و تنها یک یونیت داخلی دارد که درون مکانی از پیش تعیین شده در سقف حقیقی یا غالبا مابین سقف کاذب و سقف حقیقی نصب می شود.

یونیت های فن کویل کاستی که در بخش های مختلف ساختمان نصب می شوند، از طریق لوله کشی های آب به چیلر و بویلر متصل هستند. کار چیلر این است که با استفاده از یک گاز/مایع مبرد و سیکل تبرید، حرارت را از آب گرفته و آن را تا نزدیک به دمای انجماد، سرد می کند. بویلر نیز که در موتورخانه قرار دارد، به وسیله یک مشعل که با گاز شهری کار می کند، آب را تا نزدیک به دمای جوش داغ می کند.

انواع فن کویل کاستی

از نظر الگوی توزیع هوا، به سه نوع یک طرفه، دو طرفه، چهار طرفه و ۳۶۰ درجه تقسیم بندی می کنند.

فن کویل کاستی یکطرفه

نوع یک طرفه یک طرفه هوا را تنها در یک جهت که معمولا به ست پایین است، توزیع می کنند.

فن کویل های دو طرفه هوا را به دو سمت پرتاب می کنند.

فک کویل کاستی

فن کویل های چهار طرفه دارای چهار خروجی هوا در چهار سمت شبکه خود هستند و هوا را در چهار سمت توزیع می کنند و فن کویل های ۳۶۰ درجه، همانطور که از اسمشان پیداست هوا را در تمامی جهات پرتاب می نمایند.

ابعاد استاندارد

فن کویل های کاستی را می توان کوچک ترین عضو خانواده فن کویل نامید. این فن کویل ها هیچ فضایی از درون اتاق اشغال نمی کنند و فضای مورد نیاز آن ها درون سقف حقیقی یا سقف کاذب نیز بسیار کم است و بنابراین فضای زیادی برای نصب سایر تأسیسات درون سقف کاذب باقی می گذارد.

فن کویل های کاستی در ابعاد مشخصی تولید می شوند. استاندارد بودن ابعاد آن ها، این مزیت را دارد که در هنگام ساخت سقف، نیازی به دانستن مدل فن کویل ندارید و می دانید که چه میزان فضا باید برای نصب فن کویل کاستی کنار بگذارید.

فن کویل های کاستی دارای دو سایز بزرگ و کوچک یا کامپکت هستند. معمولا عرض و طول پنل فن کویل کاستی استاندارد است ولی ارتفاع آن در انواع مختلف فن کویل تا حدودی متفاوت است.

نوع بزرگ بزرگ دارای ظرفیت های بالاتری هستند و برای سالن های بزرگ مثل سالن مطالعه، بیمارستان‌ها، ادارات، دانشگاه‌ها و … کاربرد دارند. البته ظرفیت این فن کویل ها در مقایسه با فن کویل های زمینی یا دیواری کمتر است و باید در یک سالن بزرگ چندین عدد از آن ها را نصب کرد.

نوع کوچک یا کامپکت برای منازل مسکونی مناسب هستند. این فن کویل ها ظرفیت های پایینی دارند ولی بسیار کم صدا و زیبا هستند  و به ویژه برای نصب در اتاق خواب، انتخاب بسیار خوبی هستند.