چیلر هوا خنک چیست؟

بررسی کامل چیلر هوا خنک:

وظیفه‌ی چیلر هوا خنک گرفتن گرمای آب و سرد کردن آن در اواپراتور چیلر است. گرمای گرفته شده از آب در اواپراتور توسط گاز مبرد، لازم است به گونه‌ای دفع شود.
اگر گرمای مبرد توسط آب خنک کاری موجود در مبدل حرارتی (کندانسور) که به برج خنک کننده متصل است، دفع شود به آن چیلر آب خنک و اگر این حرارت توسط فن‌هایی که هوا را از اطراف مبدل حرارتی (کندانسور) چیلر می‌دمند، دفع شود به آن چیلر هوا خنک می‌گویند.
 نکته‌ی قابل توجه در رابطه با این چیلرها این است که با توجه به اینکه سیال واسط خنک کننده هوا بوده و آب خنک نیست این سیستم ها احتیاج به برج خنک کن برای تامین آب خنک کننده به عنوان سیال واسط ندارند.

چیلرهای هواخنک از رایج ترین سیستم های سرمایشی مورد استفاده در ساختمان‌های اداری با اندازه‌ی متوسط هستند، با توجه به این امر که این چیلر ها بر خلاف چیلرهای آب خنک گرمای خود را به هوای اطراف منتقل میکنند، احتیاج به مقدار زیادی هوای تازه دارند فلذا این سیستم‌ها معمولا بر روی پشت بام یا سطح همکف ساختمان قرار میگیرند.
عملکرد این چیلرها به این صورت است که آب خنک را به هواساز یا فن کوئل های موجود در ساختمان پمپ کرده؛ که با جذب گرمای اضافه موجود در هوای ساختمان، به صورت مکانیزم جابه‌جایی طبیعی، افزایش دمایی حدود 12 درجه خواهد داشت.
آب گرم شده از پایانه های تهویه مطبوع به سمت چرخه‌ی تبرید موجود در چیلر هدایت شده و با از دست دادن حرارت خود مجددا برای ورود به پایانه های تهویه مطبوع آماده میشود.

نحوه عملکرد چیلر هواخنک

چیلرهای هوا خنک دارای 5 جز اصلی شامل کمپرسور، کندانسور، فن کندانسور، شیر انبساط، اواپراتور بوده که باعث تغییر فشار، دما، آنتالپی، آنتروپی مبرد جاری در اواپراتور میشوند.
این مبرد در اواپراتور در لوله‌هایی جریان داشته که آب گرم با عبور از روی آن‌ها گرمای اضافه‌ی خود را در طی یک فرآیند فشار ثابت از دست داده و برای ورود به ترمینال‌های سرمایشی موجود در محیط آماده میشود.
مبرد گرم شده با خروج از اواپراتور به سمت کمپرسورها، که به عنوان نیروی محرکه مبرد در چرخه‌ی تبرید قرار داشته و از نوع اسکرو، اسکرال یا رفت و برگشتی هستند، هدایت شده تا فشار و دمای آن در طی یک فرآیند آیزنتروپیک افزایش یافته و به حالت مافوق گرم برسد.
کندانسور که به صورت لوله های افقی حاوی مبرد مافوق گرم است که این لوله ها توسط ورقه هایی با محور عمودی احاطه شده اند که سبب انتقال انرژی گرمایی بهینه ی بخار داغ از لوله ها به هوایی که بر روی این لوله ها دمش میشود است.

این فرآیند باعث تبدیل این بخار مافوق گرم به مایع اشباع شده در فشار ثابت شده که سبب کاهش دما و کاهش آنتالپی مبرد میشود.
در مرحله ی بعد مبرد که در حالت مایع اشباع قرار دارد با عبور از شیر انبساط در یک فرآیند انتالپی ثابت سبب کاهش دما و فشار مبرد شده.
از وظایف عمده شیر اختناق کنترل دبی جریان مبرد ورودی به اواپراتور در سیکل تبرید می باشد با استفاده از اریفیس موجود در ساختارش است. این اریفیس با ایجاد مقاومت در جریان سیال سبب کاهش فشار در مبرد میشود که باعث تغییر فاز سیال از حالت مایع اشباع به مخلوط مایع/گاز میشود.

ویژگی‌های چیلر هواخنک

فضای نصب

با توجه به اینکه چیلرهای هواخنک در فضای باز باید نصب شوند، احتیاج به پنل های کنترل الکتریکی متناسب با فضای محیط دارند. اگرچه که کندانسورهای چیلرهای آب خنک از کندانسورهای چیلرهای هوا خنک فشرده تر هستند، اما احتیاج به فضایی اضافه برای نصب برج خنک‌کن یا درای کولرها و پمپ‌ها برای ایجاد گردش آب  دارند.

شرایط آب و هوایی 

سیستم‌های آب خنک برای تامین آب سرد مورد نیاز، احتیاج به برج خنک کن داشته که احتیاج به حجم زیادی از آب برای جبران آب از دست رفته درر طی فرآیند تبخیر را دارد؛ بنابراین چیلر هواخنک انتخابی بهتر برای صرفه جویی در مصرف آب به خصوص برای مناطقی که کمبود اب دارند است.

سطح صدا

چیلرهای هواخنک به دلیل وجود فن در کندانسور، سطح صدای بالاتری را از خود تولید میکنند. اگرچه ادوات و وسایلی برای کاهش سطح صدای این نوع از چیلرها تعبیه شده است که باعث کاهش این سطح صدا تا 45-50 دسی بل در فاصله ی 10 متری میشوند.

بازده

با توجه به اینکه چیلرهای آب خنک در هد فشاری کمتری نسبت به چیلرهایی هوا خنک عمل میکنند دارای بازده بیشتری هستند. اگرچه به طور کلی چیلرهای آب خنک دارای ادواتی با مصرف انرژی بالا مانند برج خنک کن و پمپ ها هستند در صورتیکه چیلر هوا خنک فاقد این اداوات است. در سیستم های هوا خنک مدرن، به ویژه سیستم هایی دارای کمپرسور سانترفیوژ اینورتر، بازده انرژی ای مشابه با سیستم های آب خنک از خود نشان میدهند؛ اگرچه این نوع از سیستم ها دارای هزینه اولیه بالایی بوده اما در طولانی مدت باعث بازگشت سرمایه خواهد شد.

هزینه اولیه 

به طور کلی هزینه اولیه چیلرهای آب خنک نسبت به چیلرهای هوا خنک پایین تر است در حالیکه هزینه جاری حین عملکرد این سیستم از سیستم هایی هوا خنک بیشتر است. اگرچه سیستم های آب خنک هزینه های جانبی اولیه ای نظر نصب و لوله کشی و راه اندازی برج خنک کن نیز دارند.

هزینه ی عمکرد

بیشترین هزینه جاری در  چیلرهای هوا خنک هزینه برق مصرفی این سیستم ها  و نگهداری آن‌هاست؛ در حالیکه عمده هزینه جاری در سیستم های آب خنک هرینه نگهداری منظم اداوات جانبی این سیستم هاست که سبب افزایش هزینه نگهداری این سیتم ها نسبت به سیستم های هوا خنک میشود.

مزایا و معایب چیلر هواخنک

از مزایای چیلر هوایی (هواخنک) می توان به کاهش مصرف انرژی، بی نیازی به سرویس های سالانه،  حذف شدن کامل سیستم موتورخانه، مجهز به بدنه و تجهیزات کنترلی ضد آب، تست قطعات و عملکرد نهایی چیلر در کارخانه، دارا قابلیت مونیتورینگ دستگاه به صورت ریموت، قابلیت استفاده از کمپرسور دیجیتال اسکرال و گاز R22 یا R410، مجهز به اواپراتور از نوع پوسته و لوله، بی نیازی از برج خنک کن، نصب آسان و راندمان بالا اشاره نمود.

مقایسع مزایا و معایب سیستم های هوا خنک و اب خنک به شرح زیر است:

برای خرید چیلر در پروژه‌هایی که تامین برق فشار قوی امکان‌پذیر نیست و یا هزینه‌های مصرف برق بالاست، به جای چیلر تراکمی هوا خنک یا چیلر تراکمی آب خنک بهتر است که از چیلرهای گازسوز (گاز شهری لوله کشی شده) با نام GHP برای راه اندازی و کار استفاده نمود که مصرف برق آن‌ها بسیار اندک است.

انتخاب بین چیلر هواخنک و آب خنک

انتخاب بین چیلر هوا خنک و آب خنک به فاکتورهای مختلفی نظیر شرایط عملکرد، دسترسی به آب، سیال مورد نظر برای خنک کاری، فضای لازم برای نصب ادوات درون و بیرون ساختمان، مقاومت نسبت به خوردگی و ریسک های نظامی بستگی دارد. با در نظرگیری مزایا و معایب چیلرهای آب خنک و هواخنک و فاکتورهای لازم حین نصب دستگاه در نهایت میتوان بین این دو نوع چیلر انتخاب نهایی را داشت.

برای کسب اطلاعات دقیق‌تر از شیوه‌ی عملکرد چیلر مقاله‌ی سیکل تبرید تراکمی را مطالعه نمایید.