نکات قابل توجه در انتخاب چیلرهای تراکمی

منظور از ظرفیت اسمی و واقعی در چیلرها:
ظرفیت اسمی، ظرفیتی است که در کاتالوگ شرکت سازنده برای یک چیلر در یک دمای کاری (12-7) مشخص و دمای محیطی که معمولا 35 درجه سانتی‌گراد در نظر گرفته می‌شود اعلام می‌گردد و ظرفیت واقعی برودتی است که چیلر تحت شرایط کارکرد خود ایجاد می‌کند. به طور کلی ظرفیت برودتی تولیدی توسط یک چیلر به شرایط محیط کارکرد آن چیلر بستگی دارد و این شرایط محیطی (دما) باید در هنگام انتخاب چیلر لحاظ گردد. به همین دلیل ضرایب تصحیح در دماها و شرایط کاری مختلف معمولا توسط سازندگان دستگاه در کاتالوگ دستگاه برای انتخاب صحیح چیلر ارائه می‌گردد.

یکی از واحدهای متداول سنجش ظرفیت در چیلر «تن تبرید» است که میزان انرژی تولیدی دستگاه را نشان می‌دهد. هر btu/h 12000 برابر یک تن تبرید می‌باشد.
ضریب عملکرد یا  cop برابر است با انرژی تولیدی دستگاه تقسیم بر مقدار کار انجام شده بنابراین نیاز به برج خنک کن دارد. ولی کندانسور چیلر تراکمی هوا خنک با هوا خنک شده و نیاز به برج ندارد.
مصرف برق چیلر تراکمی هوا خنک به ازای هر تن تبرید حدود 2.1 کیلووات و چیلر تراکمی آب خنک به ازای هر تن تبرید حدود 7.0 کیلووات می‌باشد.

انوع کمپرسور در چیلرهای تراکمی:
 - چیلر تراکمی با کمپرسور رفت و برگشتی

 - چیلرتراکمی با کمپرسور اسکرو

 - چیلر تراکمی با کمپرسور اسکرال

 -  چیلر تراکمی با کمپرسور سانتریفیوژ

 - چیلر اسکرو ظرفیت پیوسته (Stepless):
چیلر اسکرو ظرفیت پیوسته (Stepless) چیلری است که قابلیت تولید برودت منطبق با نیاز لحظه ای ساختمان را داراست. در چیلرهای اسکرو وقتی ظرفیت کمپرسور به کمتر از 50% می‌رسد، به دلیل کاهش فشار کمپرسور امکان بازگشت روغن به کمپرسور از کندانسور و یا باقی ماندن روغن در خط وجود خواهد داشت که می‌تواند باعث آسیب جدی به کمپرسور گردد. این مشکل از طریق پیش‌بینی‌هایی در مسیر لوله کشی از کمپرسور به کندانسور قابل رفع می‌باشد. بنابراین در صورتی که این پیش‌بینی‌ها توسط کارخانه سازنده در ساختمان چیلر به عمل آمده باشد، امکان کارکرد زیر 50% وجود دارد و در غیر این صورت این امکان وجود نخواهد داشت.

تعداد کمپرسورها در چیلرهای تراکمی:
از نظر عملکرد و نیز نگهداری هرچه تعداد کمپرسورها بیش‌تر باشد، چیلر بهتری در اختیار خواهیم داشت و محدودیتی درتعداد کمپرسورها وجود ندارد. اما همواره محدودیت‌های دیگری در پروژه ها وجود دارند (از قبیل افزایش قیمت اولیه، کمبود فضا جهت نصب چیلر و …) که امکان افزایش بی‌رویه کمپرسورها را سلب می‌نماید، که در این شرایط باید حالت بینابین انتخاب گردد.

مبردها:
مبردهای مرسوم در تهویه مطبوع کلاً شامل دو دسته می باشند:
دسته اول: CFC ها (کلروفلوئروکربن) مانند: R22
دسته دوم: HFC ها (هیدروفلوئروکربن) مانند: R-134a ،  R-407C ، R410A

مبردهای دسته اول به دلیل داشتن کلر، برای لایه اوزون مضر بوده و استفاده از آن‌ها در بسیاری از کشورها ممنوع شده است. از لحاظ راندمان گاز R22  دارای بالاترین راندمان و پس از آن R134a  و R407C قرار دارند. راندمان این دو مبرد 1 درصد کم‌تر از R22 می‌باشد.
استاندارد ASHRAE-34 سطوح مختلف ایمنی کار با مبردها را بر اساس شدت سمی بودن و اشتعال پذیری آن‌ها ارائه کرده است. مبردهای HFC-134a و HFC-407C و HFC- 410A  در دسته A1 قرارداده شده اند که مبردهای  این دسته از لحاظ سمی بودن در سطح پایین‌تری قرار گرفته و انتشار اشتعال نیز ندارند و جزء مبردهای سبز و پاک محسوب می‌شوند.

نقش روغن در کمپرسور اسکرو:
روغن در کمپرسور اولاً باعث خنک شدن کمپرسور می‌گردد. ثانیاً روغن بین صفحات اسکرو و گاز مکش شده را پر می‌کند تا بتواند گاز را فشرده کند بنابراین اگر روغن نباشد کار کمپرسور صفر می‌شود.
Oil Separator وسیله‌ای است که در کمپرسورها وظیفه جداسازی روغن از مبرد و جلوگیری از خروج روغن از کمپرسور را به عهده دارد.
مقایسه میزان بازده و کاربرد انواع مبدل‌های حرارتی (پوسته و لوله و صفحه‌ای) در چیلرها:
مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای بازده بهتری نسبت به مبدل‌های پوسته و لوله دارند اما به دلیل سختی موجود در آب نگهداری این نوع مبدل‌ها بسیار دشوارتر است و به همین دلیل مبدل‌های پوسته و لوله در چیلرها مرسوم‌تر هستند. همچنین مبدل پوسته و لوله به دو صورت می‌تواند وجود داشته باشد.

حالت اول: آب در لوله و مبرد در پوسته (Flooded)
حالت دوم: مبرد در لوله و آب در پوسته (Direct Expansion)

در اواپراتور انبساط مستقیم  Direct Expansion مبرد در داخل لوله‌ها و آب درون پوسته جریان دارد در حالی که در اواپراتور  Flooded مبرد در پوسته انبساط می‌یابد و آب درون لوله‌ها در گردش هستند. این الگوی جریان در اواپراتور  Flooded  باعث می‌شود که ظرفیت و نسبت بازده انرژی (EER) نسبت به اواپراتور انبساط مستقیم  Direct Expansion  بیش‌تر باشد زیرا در این حالت اختلاف دمای مبرد در حال جوش درون پوسته و آب سرد خروجی از لوله‌های چیلر کم‌تر از 3 درجه‌ی فارنهایت می‌باشد و در مقابل در یک اواپراتور Direct Expansion  تفاوت دمای تبخیر مبرد و آب سرد خروجی از پوسته بین 8 تا 10 درجه‌ی فارنهایت است. بدیهی است که با یک کمپرسور مشابه و دمای خروجی یکسان برای آب سرد، دمای تبخیر در سیستم  Flooded  در مقایسه با سیستم  Direct Expansion  بالاتر است.
در سیستم  Direct Expansion برای اینکه از برگشت مایع به کمپرسور جلوگیری شود دمای گاز فوق داغ مکش توسط تروتلینگ TXV  در 10 تا 15 درجه‌ی فارنهایت ثابت نگه داشته می‌شود. در سیستم  Flooded  مبرد درون پوسته به جوش آمده، تبخیر شده و از بالای اواپراتور با دمای حدود 3 تا 5 درجه فارنهایت خارج می‌شود. این کاهش در دمای گاز فوق داغ مکش سبب افزایش بازده ظرفیتی کمپرسور می‌شود. بعلاوه در طراحی سیستم‌های  Direct Expansion برای اینکه از برگشت روغن به کمپرسور هم در حالت Full load و هم در حالت Reduced load اطمینان حاصل شود، سرعت جریان در لوله بیش‌تر در نظر گرفته می‌شود و این سبب افزایش افت فشار در اواپراتور خواهد بود و بلعکس در یک اواپراتور  Flooded  افت فشار سمت پوسته بسیار کم است که در نتیجه ظرفیت مازادی که برای جبران افت فشار در اواپراتور در نظر گرفته می‌شود در طراحی Flooded بسیار کم‌تر بوده و بطور کلی کمپرسوری که در یک سیستم Flooded  کار می‌کند قادر به فراهم کردن ظرفیت بیش‌تری  نسبت به سیستم Direct Expansion  است.
در چیلر با اواپراتور Flooded این اطمینان وجود دارد که تمام لوله‌های اواپراتور کاملا در مبرد در حال جوش مستعرق هستند در نتیجه بازده Full load عالی و حتی در حالت  Part load  بهتر خواهد بود زیرا در حالت  Part load  نیز کل سطوح انتقال حرارت لوله‌های اواپراتور بکار گرفته می‌شود. اما در اواپراتور Direct Expansion  به دلیل اینکه سرعت مبرد گازی در لوله‌ها، جهت برگشت مناسب روغن باید به میزان مناسب حفظ شود. برخی از دسته لوله‌ها در شرایط Part load  بسته می‌شوند. در نتیجه از کل سطح انتقال حرارتی که در حالت  Full load  مهیا است استفاده نمی‌شود و در مقایسه با اواپراتور  Flooded  در شرایط Part load  نظیر، بازده کم‌تری دارد.
در یک اواپراتور Direct Expansion  جریان آب داخل پوسته و بطور مورب روی لوله‌ها برقرار است و توسط بافل‌های عمودی هدایت می‌شود. این جریان در مقایسه با جریان آب داخل لوله‌های یک اواپراتور Flooded  افت فشار بیش‌تری دارد. در نتیجه چیلرهای  Flooded  به پمپ‌های آب کوچک‌تر با مصرف انرژی کم‌تری نیاز دارند.
به طور عمومی اواپراتور Direct Expansion  برای ظرفیت‌های پایین و متوسط که راندمان دستگاه چیلر چندان مهم نیست و مسئله اصلی کم بودن هزینه اولیه است استفاده می‌شود. در حالی که با افزایش هزینه انرژی و لزوم کاهش مسئله گرمایش جهانی، چیلرهای با اواپراتور Flooded  نه تنها در ظرفیت‌های بالا بلکه در ظرفیت‌های پایین و متوسط هم بیش‌تر عمومیت خواهند یافت. دریک مبدل Tube & Shell بخش قابل شستشو لوله‌ها می‌باشد. در نتیجه در اواپراتور Direct Expansion  رسوب گرفتگی آب درون پوسته قابل رفع نیست اما در اواپراتور Flooded که آب درون لوله‌ها جریان دارد به راحتی، بدون نیاز به باز کردن اتصالات پایپینگ آب سرد، می‌توان در پوش‌های مخزن اواپراتور را باز کرد و لوله‌ها را با برس‌های اتومات شست و بدین ترتیب از افت بازدهی سیستم به واسطه مقاومت رسوب در برابر انتقال حرارت جلوگیری کرد.