چیلر تراکمی بخار چیست؟ انواع، عملکرد و نگهداری چیلرها

چیلرهای تراکمی بخار به دلیل بازدهی انرژی و قابلیت اطمینان آن‌ها شناخته شده‌اند و آن‌ها را به گزینه‌ای محبوب برای نیازهای مختلف خنک‌کننده تبدیل کرده است. آن‌ها به‌طور گسترده در ساختمان‌های تجاری، بیمارستان‌ها و سایر امکاناتی که نیاز به خنک‌سازی دقیق و کارآمد است، استفاده می‌شوند. در این مقاله به معرفی انواع چیلرها و تشریح چیلر تراکمی بخار می‌پردازیم.

چیلر تراکمی بخار چیست؟

چیلرهای تراکمی بخار نوعی سیستم تبرید هستند که معمولاً برای تهویه‌مطبوع و خنک‌کننده‌های صنعتی استفاده می‌شوند. این چیلرها با استفاده از گاز مبردی کار می‌کنند که تا فشار بالا فشرده می‌شود و سپس به حالت مایع متراکم می‌شود تا گرما را از فرایند خنک‌سازی جذب کند. مبرد مایع سپس به گاز تبخیر می‌شود تا گرمای جذب‌شده آزاد شود و چرخه تکرار شود.

انواع چیلرها و کاربرد آن‌ها

انواع مختلفی از چیلرها وجود دارند که معمولاً برای کاربردهای خنک‌کننده استفاده می‌شوند که هر کدام مزایا و کاربردهای مناسب خود را دارند. در اینجا برخی از رایج‌ترین انواع چیلرها را نوشته‌ایم:

• چیلرهای تراکمی بخار (Vapor compression chiller): همان‌طور که قبلاً گفته شد، چیلرهای تراکمی بخار پرمصرف‌ترین نوع چیلر هستند. آن‌ها بر اساس فشرده‌سازی و انبساط مبرد به منظور جذب و آزاد کردن گرما برای اهداف خنک‌کننده عمل می‌کنند.
• چیلرهای جذبی (Absorption chiller): چیلرهای جذبی از یک منبع حرارتی مانند گاز طبیعی، بخار یا گرمای هدر رفته برای هدایت فرایند خنک‌سازی استفاده می‌کنند. آن‌ها اغلب در کاربردهایی استفاده می‌شوند که گرمای تلف‌شده به راحتی در دسترس است یا هزینه‌های برق بالا است.
• چیلرهای رفت‌و‌برگشتی (Reciprocating chiller): چیلرهای رفت‌و‌برگشتی از کمپرسور رفت‌و‌برگشتی برای فشرده‌سازی گاز مبرد استفاده می‌کنند. آن‌ها به دلیل راندمان بالا شناخته شده‌اند و برای بارهای خنک‌کننده کوچک‌تر مناسب هستند.
• چیلرهای گریز از مرکز (Centrifugal chiller): چیلرهای سانتریفیوژ از کمپرسور گریز از مرکز برای تحت فشار قرار دادن گاز مبرد استفاده می‌کنند. آن‌ها به دلیل ظرفیت خنک‌کنندگی و کارایی بالا معمولاً در کاربردهای تجاری و صنعتی بزرگ استفاده می‌شوند.
• چیلرهای اسکرول (Scroll chiller): چیلرهای اسکرول از کمپرسورهای اسکرول برای فشرده‌سازی گاز مبرد استفاده می‌کنند. آن‌ها جمع‌وجور، بی‌صدا و کم‌مصرف هستند و برای کاربردهای مختلف از جمله خنک‌کننده‌های مسکونی و تجاری سبک مناسب هستند.
• چیلرهای اسکرو (Screw chiller): چیلرهای اسکرو از کمپرسور پیچی برای فشرده‌سازی گاز مبرد استفاده می‌کنند. آن‌ها به دلیل قابلیت اطمینان، ظرفیت خنک‌کنندگی بالا و بهره‌وری انرژی شناخته شده‌اند که آن‌ها را برای کاربردهای بزرگ صنعتی و تجاری مناسب می‌کند.
• چیلرهای آب‌خنک (Water cooled chiller): چیلرهای آب‌خنک از آب به عنوان خنک‌کننده برای حذف گرما از مبرد استفاده می‌کنند. آن‌ها به یک برج خنک‌کننده یا منبع آب دیگری برای دفع گرمای جذب‌شده در طول فرایند خنک‌سازی نیاز دارند.
• چیلرهای هواخنک (Air cooled chiller): چیلرهای هواخنک از هوای محیط برای حذف گرما از مبرد استفاده می‌کنند. آن‌ها نیازی به برج خنک‌کننده جداگانه ندارند، که نصب و نگهداری آن‌ها را آسان‌تر می‌کند، اما ممکن است در شرایط خاص نسبت به چیلرهای آب‌خنک کارایی کمتری داشته باشند.

اینها برخی از انواع رایج چیلرهایی هستند که برای کاربردهای خنک‌کننده استفاده می‌شوند. انتخاب نوع چیلر به عواملی مانند ظرفیت خنک‌کننده، بهره‌وری انرژی، فضای مورد نیاز و ... بستگی دارد.

چیلر تراکمی بخار چگونه کار می‌کند؟

همان‌طور که در دوره آموزش چیلرهای تراکمی تدریس می‌شود، چیلرهای تراکمی بخار بر اساس اصل چرخه تبرید کار می‌کنند که شامل فشرده‌سازی، تراکم، انبساط و تبخیر گاز مبرد برای جذب و آزادسازی گرما می‌شود. در اینجا یک نمای کلی از نحوه عملکرد چیلرهای تراکمی بخار آورده را آورده‌ایم:

فشرده‌سازی: فرایند با مبرد g شروع می‌شود همان‌طور که توسط یک کمپرسور فشرده می‌شود. این فشرده‌سازی، فشار و دمای گاز را افزایش می‌دهد و باعث می‌شود گاز به بخاری پرفشار و با دمای بالا تبدیل شود.

چگالش: بعد از مرحله فشرده‌سازی، بخار پرفشار و دمای بالا به سمت کندانسور جریان می‌یابد و در آنجا گرما را به محیط اطراف آزاد می‌کند و به مایعی با فشار بالا متراکم می‌شود. این فرایند حذف گرما باعث خنک‌شدن مبرد و تغییر حالت آن از بخار به مایع می‌شود.

انبساط: مبرد مایع پرفشار سپس از یک شیر انبساط یا دستگاه عبور می‌کند که باعث کاهش فشار و دمای آن می‌شود. با کاهش فشار، مبرد تبخیر شده و منبسط می‌شود و منجر به کاهش دما می‌شود.

تبخیر: مبرد کم‌فشار و دمای پایین سپس وارد دستگاه اواپراتور می‌شود و در آنجا گرما را از فضا یا فرایند در حال خنک‌شدن جذب می‌کند. این جذب گرما باعث می‌شود که مبرد دوباره تبخیر شود و به بخار کم‌فشار تبدیل شود و چرخه کامل شود.

چرخه همچنان ادامه می‌یابد که بخار کم‌فشار دوباره به سمت کمپرسور کشیده می‌شود تا دوباره فشرده شود و فرایند جذب و آزادسازی گرما برای حفظ اثر خنک‌کننده مورد نظر دوباره آغاز می‌شود.

مزایا و معایب چیلرهای تراکمی بخار

اکنون که مکانیزم عملکرد چیلرهای تراکمی بخار را آموختیم، لازم است تا درباره مزایا و معایب آن نیز اطلاعات کسب کنیم. در این جدول به‌طور خلاصه و منسجم، مهم‌ترین مزایا و معایب چیلرهای تراکمی بخار را آورده‌ایم:

کاربردهای چیلر تراکمی بخار در صنعت و ساختمان

از آنجایی که قابلیت‌های چیلرهای تراکمی بخار به گونه‌ای هستند که کاربردهای زیادی در صنایع مختلف و ساختمان دارند، آشنایی با این کاربردها موضوعی ضروری است. بنابراین در این قسمت مهم‌ترین و پراستفاده‌ترین کاربردهای آن‌ها را بیان کرده‌ایم:

• تهویه مطبوع ساختمان‌های تجاری: این چیلرها برای خنک‌کردن ساختمان‌های بزرگ مانند هتل‌ها، بیمارستان‌ها و مراکز خرید استفاده می‌شوند. این چیلرها به‌صورت غیرمستقیم فضاهای تجاری را خنک می‌کنند و همچنین در سیستم‌های بزرگ ساختمانی به کار می‌روند.
• خنک‌کردن فرآیندهای صنعتی: این چیلرها در سرمایش صنعتی برای فرآیندهای شیمیایی به کار می‌روند و کنترل دقیق دمایی را برای کاربردهای صنعتی مختلف فراهم می‌کنند.
• صنایع غذایی و نوشیدنی: این سیستم‌ها به‌طور گسترده‌ای در سردخانه‌ها، کارخانه‌های فرآوری مواد غذایی و تولید نوشیدنی‌ها استفاده می‌شوند.
• سرمایش مراکز داده: یکی دیگر از کاربردهای مهم چیلرهای تراکمی بخار مربوط به خنک‌سازی مراکز داده است.

اگر به اصول طراحی و ترسیم سیستم‌های تهویه مطبوع، لوله‌کشی و تاسیسات مکانیکی علاقه‌مند هستید، پیشنهاد ما دوره آموزش رویت مپ Revit MEP مقدماتی و در ادامه دوره آموزش رویت مپ Revit MEP پیشرفته است.

تعمیر و نگهداری چیلر تراکمی بخار

نگهداری و تعمیر چیلرهای تراکمی برای اطمینان از عملکرد کارآمد و طول عمر آن‌ها بسیار مهم است. در مقاله شبیه‌سازی چیلرها نیز به مکانیزم چیلرهای تراکمی و اهمیت کارکرد درست آن‌ها پرداختیم. بنابراین لازم است تا با روش‌های صحیح و بهینه نگهداری و تعمیر این تجهیزات آشنا شویم.

نگهداری:

1. بازرسی‌های منظم: بازرسی‌های منظم سیستم چیلر را برنامه‌ریزی نمایید تا هرگونه نشانه‌هایی از سایش، نشتی، یا سایر مسائل را متوجه شوید. علاوه بر این، قطعاتی مانند کمپرسور، کندانسور، اواپراتور را بررسی کنید.
2. تمیز کردن: سیم‌پیچ کندانسور و اواپراتور را تمیز نگه دارید تا راندمان انتقال حرارت بهینه حفظ شود. فیلترهای هوا را به‌طور مرتب تمیز یا تعویض کنید تا از تجمع کثیفی و زباله جلوگیری شود.
3. بررسی مبرد: سطوح مبرد را کنترل کرده و مطمئن شوید که در سطوح درستی قرار دارند. هر گونه نشتی را فوراً برطرف کنید و در صورت نیاز سیستم را شارژ نمایید.
4. روانکاری: قطعات متحرک را به خوبی روغن‌کاری کنید تا اصطکاک و سایش کاهش یابد. از دستورالعمل‌های سازنده را برای نوع و دفعات روانکاری پیروی کنید.
5. اجزای الکتریکی: اتصالات الکتریکی، کنترل‌ها و سیم‌کشی‌ها را از نظر هر گونه آسیب یا سایش بررسی کنید. اتصالات شل را سفت کنید و قطعات معیوب را جایگزین کنید.
6. تصفیه آب: اگر چیلر با آب خنک می‌شود، از تصفیه آب مناسب برای جلوگیری از رسوب و خوردگی در سیستم اطمینان حاصل کنید.

تعمیر:

1. تشخیص و تعمیر نشتی: در صورت وجود نشتی مبرد، آن‌ها را به سرعت شناسایی و تعمیر کنید تا از آسیب بیشتر به سیستم جلوگیری نمایید و از عملکرد مطلوب مطمئن شوید.
2. تعمیر و نگهداری کمپرسور: مشکلات کمپرسور در چیلرها رایج است. برای جلوگیری از خرابی سیستم، هرگونه نقص عملکرد کمپرسور، مانند گرمای بیش از حد یا صدای غیرعادی را سریعاً برطرف کنید.
3. تعویض قطعات: اگر هر یک از قطعات مانند شیرها، سنسورها یا کنترل‌ها معیوب یا آسیب‌دیده است، آن‌ها را با قطعات جدید تعویض کنید تا عملکرد چیلر بازیابی شود.
4. عیب‌یابی سیستم: اگر چیلر به‌طور مؤثر خنک نمی‌شود یا سایر مشکلات عملکردی را نشان می‌دهد، سیستم را عیب‌یابی کنید تا علت اصلی مشکل را تشخیص داده و تعمیرات لازم را انجام دهید.
5. خدمات حرفه‌ای: برای کارهای پیچیده تعمیرات یا نگهداری، از تکنسین‌های واجد شرایط یا متخصصان HVAC با تجربه در سیستم‌های چیلر کمک بگیرید.

فرصت‌های شغلی چیلرهای تراکمی بخار

آشنایی کافی با چیلرهای تراکمی بخار، می‌تواند فرصت‌های شغلی خوبی را در حوزه‌های مختلف فنی و مهندسی در پی داشته باشد. برای مثال شغل مهندس ادغام سیستم‌ها، نیازمند تسلط به واحدهای کنترل محیطی و چیلرهای مایع می‌باشد که اغلب از فناوری تراکم بخار استفاده می‌کنند. امروزه شرکت‌های زیادی برای این موقعیت‌های مهندسی به منابع انسانی نیاز دارند که نشان‌دهنده تقاضای رو به گسترش برای متخصصانی است که در طراحی، توسعه و ادغام سیستم‌های تبرید و فشرده‌سازی بخار مهارت دارند. بنابراین برای موفقیت در این نوع از مشاغل، لازم است که به اصول چرخه تبرید و فشرده‌سازی بخار مسلط باشیم.

علاوه بر طراحی و توسعه، فرصت‌های شغلی زیادی نیز در زمینه نصب، نگهداری و تعمیر این سیستم‌ها وجود دارند. برای مثال مهندسانی که در این زمینه تخصص دارند می‌توانند مسئولیت‌هایی مانند عیب‌یابی، سرویس‌دهی و راه‌اندازی چیلرهای صنعتی را بر عهده بگیرند. علاوه بر این، مشاغلی مانند تکنسین خدمات میدانی نیز مستلزم مهارت‌هایی مثل کار عملی و فنی با تجهیزات پیچیده تبریدی هستند.

از آنجایی که نیاز بازار به متخصص چیلرهای تراکمی نسبتا زیاد است و این رشته نیازمند تخصص تئوری و عملی بالایی است، درآمد مهندسان فعال در این زمینه وضعیت خوبی دارد. برای مثال مهندسان چیلرهای تراکمی در آمریکا به طور میانگین سالانه حدود 80 هزار تا 130 هزار دلار درآمد کسب می‌کنند. همان‌طور که اشاره کردیم کاربرد گسترده سیستم‌های تراکم بخار در سیستم‌های سرمایش منطقه‌ای و کاربردهای صنعتی متنوع، باعث شده تا مهندسان متخصص در این زمینه شانس خوبی برای اشتغال داشته باشند. اما نکته مهم آن است که دانش آکادمیک با مهارت‌های فنی ترکیب شود تا بیشترین بازده را داشته باشد. دوره‌های گروه آموزشی پارس پژوهان علاوه بر چیلرهای تراکمی، شامل موضوعات کاربردی دیگر در زمینه مهندسی تاسیسات نیز می‌شوند. هدف این دوره‌ها تربیت متخصصانی با مهارت‌های مورد نیاز صنعت است.

جمع‌بندی

در این مقاله به به معرفی انواع چیلرها و تشریح عملکرد چیلر تراکمی بخار پرداختیم. از آنجایی چیلر تراکمی موضوعی بسیار مهم و کاربردی در رشته مهندسی تاسیسات است، دانشجویان و فارغ‌التحصیلان این رشته باید به‌طور دقیق به آن مسلط باشند تا بتوانند پروژه‌های اثربخش و کارا را پیاده‌سازی نمایند. امیدواریم با یادگیری صحیح و اصولی مباحث مهندسی تاسیسات، به متخصصی خبره و تاثیرگذار در این زمینه تبدیل شوید.

نویسندگان: فائزه کاظمی زاد، کارشناس مهندسی شیمی - رضا صفایی، کارشناس مدیریت صنعتی