چیلر جذبی چیست؟

چیلر جذبی

سیکل ترمودینامیکی یک چیلر جذبی (Absorption Chiller) به وسیله‌ی یک منبع حرارتی کار می‌کند. معمولا این حرارت به وسیله‌ی بخار، آب گرم و یا احتراق به چیلر تحویل داده می‌شود. در مقایسه با چیلر تراکمی، یک چیلر جذبی نیاز به برق بسیار کمی دارد که بسیار به ندرت بالاتر از 15 کیلووات مصرف ترکیبی برای هر دو پمپ محلول (Solution Pump) و پمپ مبرد (Refrigerant Pump) می‌شود. البته حرارت ورودی مورد نیاز آن بزرگ و COP آن اغلب در حدود 0.5 برای چیلر تک اثره (Single-Effect) و 1.0 برای چیلر دو اثره (Double-Effect) می‌باشد. برای ظرفیت‌های تناژ برابر، یک چیلر جذبی نسبت به یک چیلر تراکمی نیاز به برج خنک کن (Cooling Tower) بسیار بزرگ‌تری دارد. از نظر راندمان انرژی چیلرهای جذبی در جایی دارای مزیت هستند که در آن حرارت ارزان با کیفیت و یا حرارت اتلافی به راحتی در دسترس باشد. در آب و هوای بسیار آفتابی، از انرژی خورشیدی (Solar Energy) برای کارکرد چیلرهای جذبی استفاده شده است.

سیکل جذبی تک اثره از آب به عنوان مبرد و لیتیوم برماید (Lithium Bromide) به عنوان جاذب (Absorbent) استفاده می‌کند. گرایش زیادی برای استفاده از این دو ماده با یک‌دیگر در سیکل تبرید جذبی وجود دارد. تمامی مراحل فرآیند در نزدیکی خلاء کامل رخ می‌دهد.

همچنین میتوانید در ارتباط با انواع چیلر جذبی نیز اطلاعات کسب بفرمایید.

چیلر جذبی یکی از فناوری‌های کلیدی در زمینه سرمایش، گرمایش و تامین نیرو برای ساختمان‌ها می‌باشد چرا که این سیستم امکانات قابل توجهی را برای تبدیل گرمای هدر رفته به سرمایش در اختیار می‌گذارد. سرمایشی که از این طریق بدست می‌آید را می‌توان به منظور نگهداری و ارتقای کارایی توربین‌های گازی و ژنراتورهای الکتریکی مورد استفاده قرار داد. در ساختمان‌های تجاری و موسسات مختلف که در آن‌ها از سیستم چیلر جذبی استفاده می‌شود، طرح سرمایش، گرمایش و تامین نیرو برای ساختمان‌ها بر حصول مفاهیم زیر استوار است:

توسعه چیلرهای شعله مستقیم

تاسیسات حرارتی پیشرفته که نسبت به سیستم‌های شعله مستقیم جدید با تکنولوژی جذبی دو اثره برتری دارند.

توسعه تکنولوژی لیتیوم بروماید

مانند نسل طراحی جدید این سیستم، سیستم‌های یک اثره جذبی (بازیافت حرارت)، میکرو توربین‌ها و سیستم‌های جذبی هم سوز و چیلر تراکمی هوایی لیتیوم بروماید (آب).

ارزیابی: منافع بالقوه حاصل از موتورهای درون سوز، توربین‌های گازی ، میکروتوربین‌ها و سلول‌های سوختنی.

شناسایی: مراکز فعلی تولید نیرو که می‌توانند از یکپارچه‌سازی توسط چیلرهای جذبی (مانند استفاده از سرمایش برای ورودی توربین‌های گازی) منتفع گردند.

تاریخچه چیلرهای جذبی

تا پیش از قرن نوزدهم میلادی تبرید تنها به حمل‌ونقل یخ از مناطق سردسیر به مناطق گرم سیر و نگهداری آن در محفظه‌های مخصوص و یا زیر زمین و همچنین ساخت یخ در زیر زمین و نیز نگهداری برف فشرده در مکان‌های مخصوص برای استفاده در فصول گرم سال محدود بود. در سال 1834 اولین ماشین تبرید دستی در انگلستان تحولی در صنعت تبرید به وجود آورد، قبل از آن مایکل فارادی در سال 1824 یک سلسله آزمایشات برای تبدیل بعضی گازهای پایدار به مایع انجام داد که مبنای کار ماشین‌های جذبی قرار گرفت اگرچه فارادی در زمان خودش نتوانست از این آزمایشات برای تولید برودت بهره بگیرد ولی مقدمه‌ای شد برای آیندگان.

در سال 1851 یک مخترع آمریکایی یک ماشین یخ ساز با مبرد هوا ساخت و در سال 1859 سیکل جذبی با استفاده از آمونیاک بعنوان ماده مبرد وآب به عنوان جاذب توسط فردیناندکاره مورد استفاده قرار گرفت این سیتم اولین بار در ایالات متحده آمریکا برای ساخت چیلرهای جذبی استفاده شد. سپس در سال 1860 اولین ماشین اتر سولفوریک برای ایجاد برودت در صنایع نوشابه سازی در استرالیا ساخته شد بعدها در سال 1880 اولین کارخانه یخ مصنوعی ساخته شد و این کارخانه اولین قدم در عمومی سازی صنعت تبرید بود.

در سال 1890 تبرید تراکمی و جذبی رواج یافت البته در اوایل پیدایش تبرید تراکمی، دستگاه‌های موجود حجیم و گران بودند و راندمان زیادی نداشتند و می‌بایست فردی متخصص از آن‌ها نگهداری می‌نمود به همین دلیل تبرید مکانیکی صرفا به چند کاربرد بزرگ محدود می‌شد. یکی از دلایل عدم پیشرفت تبرید مکانیکی در دهه‌های اولیه استفاده از بخار برای چرخاندن کمپرسور بود، با اختراع و پیشرفت موتودهای الکتریکی و همچنین تهیه مبردهای بی‌خطر تولیدات صنایع تبرید و تهویه مطبوع به نقطه اوج خود رسید و دستگاه‌های هواساز کوچک و یخچال‌ها و فریزرهای خانگی به میزان قابل توجهی تولید گردید و هنوز هم تکامل و پیشرفت ادامه دارد.

اساس کارکرد سیستم‌های تبرید جذبی در آزمایش میشل فارادی که در سال 1824 صورت گرفت استوار می‌باشد. در آن زمان دانشمندان عقیده داشتند که گازهایی مانند آمونیاک تنها به شکل بخار وجود دارند. فارادی آزمایش‌هایی را به منظور مایع ساختن آمونیاک انجام داد. او می‌دانست که بخار آمونیاک می‌تواند به مقدار زیاد جذب کلرید نقره شود، فارادی کلرید نقره را در دمای بالا در معرض بخار آمونیاک قرار داد. پس از جذب بخار آمونیاک توسط کلرید نقره، فارادی ماده حاصل را درون یک لوله آزمایش به شکل عدد 8 قرار داد سپس انتهای لوله را که حاوی کلرید نقره بود حرارت و در همان حال انتهای دیگر لوله را در یک ظرف آب سرد قرار داد.

بخار آمونیاک تحت اثرحرارت داده شده از کلرید نقره جدا شده و در یک طرف دیگر لوله که درون آب سرد قرار داشت تقطیر شد. پس از این عمل فارادی لوله آزمایش را از ظرف آب و از نزدیکی شعله خارج کرد پس از مدت کوتاهی، مایع آمونیاک در داخل لوله آزمایش به شدت شروع به جوشیدن کرد. سپس تمامی مایع در مدت کوتاهی تبخیر شده و مجددا جذب کلرید نقره شد. فارادی با لمس کردن لوله آزمایشی که آمونیاک در آن جوشیده بود متوجه شد که این لوله به مقدار زیادی سرد شده است. در واقع آمونیاک ضمن تغییر فاز از مایع به بخار گرمای محیط را جذب کرده و سبب ایجاد سرما شده بود در واقع این آزمایش نقطه آغازین پیدایش سیستم‌های تبرید جذبی بود.

سیستم تبرید جذبی اولین بار در سال 1860 بوسیله فردیناند کاره فرانسوی اختراع شد بدین ترتیب که اگر در سیستم تراکمی بخار، به‌جای کمپرسور یک ژنراتور و یک جذب کننده و یک پمپ قرار دهیم نتیجه یک سیستم جذبی ساده خواهد شد (البته در شرایط خاص می‌توان پمپ را نیز از سیکل حذف کرد).

در این مقاله بخوانید: سیستم رفع کریستال در چیلرهای جذبی

طرز کار چیلر جذبی

مرحله اول

مبرد پاشیده شده بر روی لوله‌های آب سیستم با تبخیر خود و گرفتن گرما از آب درون لوله‌ها آن را خنک می‌نماید برای افزایش تبخیر، پایین آوردن فشار محیطی که این تبخیر درون آن صورت می‌گیرد راه کار مناسبی است برای همین این قسمت از دستگاه توسط پمپ خلاء کم می شود و درون آن خلاء نسبی ایجاد می شود در این فشار نقطه جوش مبرد به شدت پایین می‌آید و تبخیر بهتر با سرعت بیش‌تری انجام می‌شود این مرحله از سیکل تبرید جذبی در پوست‌های انجام می‌شود که به آن واپراتور می‌گویند.

مرحله دوم

در این مرحله مبرد تبخیر شده فضا را کاملا پر نموده است و از تبخیر بیش‌تر مبرد جلوگیری می‌کند برای حل این مشکل از یک ماده جاذب استفاده می‌شود که قدرت بسیاری در جذب مبرد دارد و به آن جاذب گفته می‌شود. این ماده با جذب بخار موجود در فضا برای ادامه پیدا کردن سیکل شرایط را محیا می‌کند. همچنین با توجه به اینکه محلول غلیظ در ژنراتور حرارت داده شده است و دمای بالا آن روی قدرت جذب آن تاثیر منفی دارد در این مرحله همزمان مایع غلیظ به کمک آب برج خنک کننده خنک می‌شود. این مرحله از سیکل تبرید جذبی در پوسته‌ای انجام می‌شود که به آن ابزربر می‌گویند.

مرحله سوم

ماده جاذب مورد استفاده با توجه به مبرد انتخاب می شود و می‌تواند از مواد مختلفی باشد ولی عمدتا از محلول لیتیوم بروماید استفاده می‌شود نوعی محلول نمکی غیر سمی که جاذب بسیار خوبی برای آب می‌باشد محلول لیتوم بروماید... پس از جذب مبرد رقیق شده و قدرت جذب آن کاهش می‌یابد و برای جذب بهتر باید مبرد جذب شده را از آن جدا کنیم در واقع محلول رقیق را به محلول غلیظ تبدیل نماییم. این عمل با گرما دادن به ماده جاذب صورت می‌گیرد منبع حرارتی در این مرحله می‌تواند آب گرم، آب داغ، بخار و یا منبع حرارتی مستقیم (مشعل) و حتی خورشید باشد در واقع با جوشاندن جاذب که در این مرحله و جدا سازی مبرد از آن محلول غلیظ بدست می‌آوریم این مرحله از سیکل تبرید جذبی در پوسته‌ای انجام می‌شود که به آن ژنراتور می‌گویند.

مرحله چهارم

برد جدا شده پس از گرما دادن ماده جاذب به صورت بخار می‌باشد جهت استفاده مجدد از آن باید دوباره به مایع تبدیل شود در این مرحله با استفاده از آب برج خنک کننده بخار مبرد چگالیده شده و به مایع تبدیل می‌شود مایع مبرد به قسمت اواپراتور بر می‌گردد تا مجددا مورد استفاده قرار گیرد این مرحله از سیکل تبرید جذبی در پوسته‌ای انجام می‌شود که به آن کندانسور می‌گویند.

اجزای چیلر جذبی

چیلرهای جذبی یکی از انواع وسایل تولید سرما هستند. این نوع از چیلرها با استفاده از آب مقطر و لیتیم بروماید عمل می‌نمایند. چیلر جذبی دارای قسمت های مختلفی است که در زیر به آن‌ها اشاره می‌کنیم:

1- کندانسور
2- ژنراتور
3- اواپراتور
4- جذب کننده
5- پمپ
6- برج خنک کننده

خروجی سیستم‌های چیلر جذبی، آب خنک در درجه حرارتی در حدود 5 تا 10 درجه سانتی‌گراد است. از این آب می‌توان برای سرمایش محیط استفاده کرد.

انواع چیلر جذبی

چیلرهای جذبی یا از بخار به عنوان منبع انرژی استفاده می‌کنند و یا از گرمای آب گرم این انرژی را تامین می‌کنند اما امروزه نیز یک سری جدید از چیلرهای جذبی در بازارعرضه شده است که به چیلرهای جذبی شعله مستقیم معروف می‌باشند. این نوع از چیلرها بر روی خود یک مشعل نصب شده دارند و ازگرمای این مشعل به عنوان ژنراتور استفاده می‌کنند. چیلرهای شعله مستقیم دارای معایبی نیز می‌باشند.

در سیستم‌های حرارت مرکزی و تهویه مطبوع معمولا از بویلری که برای گرمایش ساختمان استفاده می‌شود، بهره می‌گیرند تا نقش ژنراتور را برای این چیلرها ایفا کند. موتور خانه‌های بخار یکی از رایج‌ترین انواع سیستم‌های حرارت مرکزی و تهویه مطبوع هستند که در کنار خود چیلر‌های تراکمی نیز دارند تا هم گرمایش و هم سرمایش ساختمان را فراهم آوردند.