چیلر جذبی چیست؟

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 / آب
مانند نسل طراحی جدید این سیستم، سیستم‌های یک اثره جذبی (بازیافت حرارت)، میکرو توربین‌ها و سیستم‌های جذبی هم سوز، و چیلرهای هوا خنک 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).

اصول کار چیلر جذبی

در چیلر جذبی مایع مبرد آب است برای آب گرمای نهان تبخیر در 100 درجه سانتیگراد برابر 525 کیلوکالری بر کیلوگرم است. دمای جوش آب را می‌توان پایین آورد اگر فشار در سطح  آب را پایین بیاوریم، مثلا اگر فشار مطلق آب 0.5 اتمسفر صنعتی باشد، دمای جوش 81 درجه سانتیگراد و در یک‌صدم اتمسفر، آب در 4.5 درجه سانتیگراد می‌جوشد. به عکس هر چه فشار بیش‌تر شود، درجه حرارت جوش نیز زیادتر می‌شود، مثلا اگر فشار به 3.5 اتمسفر برسد، آب در 147 درجه سانتیگراد می‌جوشد. در چیلر جذبی مایع دیگری نیز به عنوان ابزور بر (جذب کننده) برای جذب بخارهای آب وجود دارد که بیش‌تر از محل لیتم برماید برای این منظور استفاده می‌شود. زیرا این محلول دارای قدرت جذب بخار آب زیاد است و سمی و قابل انفجار نیست و همچنین ایجاد ترکیبات مضر نمی‌کند.

برای درک بهتر کار این نوع چیلرها مراحل مختلف تشریح می‌شود:
اگر دو ظرف داشته باشیم که در یکی آب و در دیگری محلول لیتم برماید باشد و فرض کنیم که هوا بوسیله پمپ خلاء هوا از این ظروف تخلیه شده باشد، ظرفی که آب در آن است تبخیر کننده (اواپراتور) و ظرفی که در آن لیتم برماید است ابزوربر می‌رود و به وسیله محلول لیتم برماید جذب می‌شود.
از طرفی در نتیجه‌ی تبخیر قسمتی از آب در اواپراتور، درجه حرارت آب باقی مانده کاهش می‌یابد برای اینکه از سرمای حاصله در اواپراتور استفاده شود، یک کویل که در آن جریان دارد.
آب وارد کویل می‌شود و پس از طرف دیگر خارج می‌شود. آب سرد شده برای خنک کردن ساختمان مورد نظر به کار می‌رود.