معرفی و بررسی کامل چیلر جذبی
چیلر جذبی یکی از رایج ترین انواع چیلر است که به دلیل داشتن مزیت هایی نظیر قیمت مناسب و صرفه جویی در انرژی ، تقاضای زیادی در کاربرد های ساختمانی ، تولیدی و صنعتی دارد. در این مطلب این نوع از چیلر به تفضیل بررسی شده ، مزایای آن نوشته شده و با انواع دیگر چیلر مقایسه شده است.
چیلر چیست
چیلر ها در ساختمان های مسکونی و تجاری برای خنک کردن ، تهویه هوا و خنک کردن سیالات استفاده می شود. سیکل های اساسی مورد استفاده در انواع چیلر ها عبارتند از:
- تراکمی
- جذبی
چیلر تراکمی دارای کمپرسور است که وظیفه قدرت دهی به سیکل تراکمی را دارد. کمپرسور ها معمولا با موتور برق کار می کنند اگرچه می توانند با موتور های گازی یا توربین بخار هم کار کنند. نحوه عملکرد بر اساس جذب سطحی توسط جامداتی مثل سیلیکاژل یا جذب توسط سیال طراحی شده است.
چیلر جذبی
گرمای تولید شده به طور مستقیم توسط محفظه احتراق ( چیلر جذبی شعله مستقیم ) و یا غیرمستقیم منجر به جذب می شود. منبع غیرمستقیم تأمین گرما می تواند آب گرم ، بخار و یا دود حاصل از احتراق در سایر سیستم ها باشد. سایر سیستم ها از جمله موتور های مجاور ، میکروتوربین و یا توربین های احتراقی گرمای لازم را به طور غیرمستقیم فراهم می کنند.
سیستم کنترلی و لوله کشی
چیلر جذبی چیست
یک دستگاه خنک کننده مرکزی است که با استفاده از فرایند جذب – تبرید به کمک ترکیب های دوتایی آب – لیتیوم برماید و یا آمونیاک – آب ، در یک سیکل جذبی آب در گردش در فن کوئل را خنک می کند و موجب خنک سازی محیط مورد نظر می شود. نحوه عملکرد ، انواع و دستورالعمل های نگهداری آن به تفضیل در زیر بررسی می شود.
کاربرد چیلر جذبی
خنک کننده های جذبی شامل یک محلول دوتایی جاذب و مبرد است. در واحد های ساختمانی که معمولا دمای بالای 4 درجه سانتیگراد مد نظر است ، از ترکیب متداول آب ( مبرد ) و لیتیوم برماید ( جاذب ) استفاده می شود ، درحالیکه در مواردی مثل سردخانه دمای زیر 4 درجه سانتیگراد مورد نیاز است از ترکیب آمونیاک ( مبرد ) و آب ( جاذب ) استفاده می شود. در محیط های بزرگی مانند بیمارستان ، هتل و دانشگاه که نیاز به حجم خنک سازی زیادی دارد و یا واحدهای تولیدی و سردخانه ها که در طول سال به طور مداوم خنک سازی می شوند ، این نوع چیلر اقتصادی ترین وسیله مورد استفاده است.
طرز کار چیلر جذبی
سیکل جذبی به کاربرده شده در این نوع چیلر ، شبیه سیکل تراکمی مورد استفاده در چیلر تراکمی است با این تفاوت که ، در سیکل جذبی کمپرسور حرارتی متشکل از جاذب ، پمپ محلول و ژنراتور جایگزین کمپرسور و محرک اولیه ( موتور الکتریکی ) شده است.
مانند کمپرسور مکانیکی در چیلر تراکمی ، کمپرسور حرارتی در چیلر جذبی گاز مبرد کم فشار و دما را از اواپراتور می گیرد و بخار با دما و فشار بالا تحویل می دهد. به جای کمپرس کردن مستقیم بخار ، که انرژی مکانیکی زیادی برای فشرده سازی استفاده می کند ، کمپرسور حرارتی از یک جاذب استفاده می کند تا به طور شیمیایی با گاز مبرد پیوند دهد و باعث فشرده سازی شود ( با کمپرس کردن آن به کمک تغییر فاز از گاز به مایع ). این محلول رقیق از جاذب – مبرد به آسانی توسط یک پمپ کوچک الکتریکی به ژنراتور پمپ می شود. در ژنراتور ، مبرد با حرارت دادن تبخیر شده و بخار مبرد وارد کندانسور می شود و دوباره به فاز مایع برمی گردد و چرخه تبرید یا خنک سازی تکرار می شود. جاذب نیز برای پیوند دوباره با مبرد از ژنراتور برمی گردد.
عملکرد چیلر جذبی
فرآیند جذب فرآیندی گرمازا است ، گرمای تولیدی باید به طریقی از سیستم دفع شود بنابراین به برج خنک کننده نیاز است. به خاطر همین دفع گرمای اضافی در چرخه ، نیاز به برج خنک کننده بزرگتری نسبت به چیلر تراکمی دارد. سیکل خنک سازی برای هر دو ترکیب آب – لیتیوم و آب – آمونیاک یکسان است. تنها تفاوت این است که چیلر آب – آمونیاک دمای خنک تری را برای محیط هایی مثل سردخانه ها فراهم می کند.
مبرد آمونیاک
انتخاب ترکیب مبرد – جاذب
در چیلر های جذبی صنعتی از ترکیب آمونیاک – آب برای خنک سازی استفاده می شود. مزایای این ترکیب عبارتند از:
- حلالیت آمونیاک در آب زیاد است
- چیلر های جذبی آب – آمونیاک فشار مثبت کار می کنند و هزینه تعمیر و نگهداری دستگاه را کاهش می دهند
- قابلیت خنک کردن گلیکول را در دمای منفی دارد
- با کندانسور های هوا خنک ( بدون استفاده از آب ) سازگار است .
چیلر جذبی
ضریب عملکرد چیلر
راندمان یک چیلر با ضریب عملکرد COP بررسی می شود که از تقسیم انرژی ( سرمایی ) خروجی چیلر ( بار چیلر ) به انرژی حرارتی ورودی به دست می آید. انتخاب نوع چیلر ، نوع مبرد – جاذب ، تعداد مراحل جذب و میزان تعمیر و نگهداری چیلر تأثیر زیادیی در عملکرد و COP مربوط به چیلر دارد.
اجزای چیلر جذبی به تفکیک عملکرد آن ها
اجزای اصلی که در سیکل تبرید شرکت می کنند عبارت اند از:
ژنراتور
در ژنراتور ، با حرارت مستقیم یا غیر مستقیم ، مبرد از محلول جاذب – مبرد تبخیر می شود
کندانسور
گاز مبرد آب زدا شده خروجی از ژنراتور که فشار بالایی دارد ، وارد کندانسور می شود و کندانس ( تبدیل به مایع ) می شود . بعد از خنک سازی ، وارد شیر انبساط می شود و فشار و دمای آن کاهش می یابد. دما و فشار باید زیر دما و فشار موجود در اواپراتور مرحله بعد باشد. از آنجایی که آب مورد نیاز برای کندانس کردن مبرد باید به اندازه کافی خنک باشد ، گرمای جذب شده توسط آب گرم شده در این واحد ، توسط برج خنک کننده که از اجزای جانبی چیلر هوا خنک به حساب می آید ، خنک می شود و گرمای آن دفع شده و وارد هوای اتمسفر بیرون می شود.
اواپراتور
مبرد خنک خروجی از شیر انبساط با ورود به اواپراتور ، گرما جذب می کند و به عنوان بخار اشباع آمونیاک یا لیتیوم از اواپراتور خارج می شود. در واقع آب خنک کننده برای سرماسازی ساختمان از اینجا تأمین می شود.
جاذب
وقتی بخار وارد سیستم جاذب می شود ، محلول ضعیفی ( با غلظت کم ) از آمونیاک – آب و یا لیتیوم – آب به بخار اشباع وارد شده اسپری می شود ، محلول ضعیف با غلظت کم به محلول با غلظت زیاد تبدیل می شود. پمپ کوچک کم مصرف ، محلول جدید را به سمت ژنراتور می فرستد و سیکل جذب تکرار می شود.
چیلر تراکمی و جذبی
تفاوت چیلر جذبی و تراکمی
تفاوت های برجسته این دو نوع چیلر به شرح زیر است:
- نحوه کار خنک کننده جذبی به طور کاملا مستقیم است
- عملکرد چیلر جذبی وابسته به فرایندی ترمو – شیمیایی است در حالیکه چیلر تراکمی براساس انرژی مکانیکی کار می کند
- در سیکل جذب ، گاز مبرد توسط کمپرسور فشرده نمی شود و در واقع با جذب شدن گاز در جاذب و فرستادن محلول به پمپ کوچک کم مصرف ، فشار آن زیاد می شود
- چیلر تراکمی 50% کمتر ، سطح زمین را اشغال می کند
- در سیستم های تهویه مطبوع ، وزن چیلر های جذبی تقریبا دو برابر چیلر های تراکمی است
- لرزش و سر و صدا در چیلر جذبی کمتر است
- میزان دفع گرما در کندانسور چیلر جذبی حدود %50 – 20 بیشتر است بنابراین به برج خنک کننده بزرگتر نیاز است
- هزینه چیلر جذبی شعله مستقیم و غیرمستقیم به ترتیب دو برابر و 1/5 برابر چیلر تراکمی است
- چیلر تراکمی ضرر بیشتری برای محیط زیست دارد
- در جایی که هدف کاهش مصرف برق است و گرمای زائد وجود دارد ، کولر جذبی به صرفه تر است.
چیلر جذبی بزرگ
موارد استفاده چیلر جذبی به جای چیلر تراکمی
- زمانی که هزینه برق نسبت به سوخت بسیار بیشتر است
- نیروی برق به اندازه کافی در منطقه وجود ندارد
- گرمای زائد و اضافی موجود است
- دسترسی کافی به آب گرم یا بخار گرم زائد وجود دارد.
نمای داخلی
انواع چیلر جذبی
از لحاظ تعداد مرحله در عملکرد ، به دو دسته تقسیم می شود:
- تک اثره
- دو اثره
چیلر جذبی تک اثره
چیلر جذبی تک اثره یا تک مرحله ای
طرز کار این خنک کننده تک اثره در مطالب بالا توضیح داده شد ، این چیلر تک ژنراتوره است و گاز مبرد لازم برای خنک سازی از تنها ژنراتور موجود در سیکل به دست می آید.
چیلر جذبی دو اثره
چیلر جذبی دو اثره یا دو مرحله ای
با ریکاوری کردن گرمای دفع شده به برج خنک کننده به کمک خنک کننده جذبی دو اثره ، بهره وری انرژی مربوط به فرایند جذب بهتر می شود. این سیستم دو مرحله ای که یک مبدل گرمایی بیشتر نسبت به مبدل گرمای تک اثره دارد ، گاز خروجی از ژنراتور مرحله اول را می گیرد و آب بیشتری از آن در ژنراتور مرحله دوم دفع می کند و باعث غلیظ تر شدن خروجی می شود و درنهایت باعث افزایش راندمان چیلر هوا خنک می شود. بسیاری از تولیدکنندگان چیلر جذبی دو اثره ، آن را به عنوان جایگزین مناسبتر معرفی می کنند. COP چیلر جذبی دو اثره بین 1 تا 1.2 است در حالیکه COP تک اثره کمتر از 1 است.
چیلر تأسیساتی
کاربرد چیلر جذبی دو اثره
در مواردی که بخار فشار بالا ، آب یا گاز طبیعی گرم با دمای بالا و یا همچنین نیروی برق در واحدی وجود دارد ، چیلر دو اثره انتخاب بهتری نسبت به تک اثره است. در واقع وقتی بخاری با فشار psig 140-40 در یک واحد ساختمانی و یا یک کارخانه وجود دارد و یا وقتی گاز طبیعی کم هزینه نسبت به برق وجود دارد ، بهتر است برای استفاده بهینه انرژی از چیلر جذبی دو مرحله ای استفاده کرد.
نمای نزدیک خنک کننده جذبی
تعمیر و نگهداری
برای دستیابی به راندمان بالا و طول عمر 25 سال برای تجهیزات سرویس و تعمیر چیلر و رسیدگی به موارد زیر ضروری است:
- شفت پمپ موجود در سیکل چک شود
- میزان نشتی مبرد نباید بیشتر از یک درصد باشد
- سطوح انتقال حرارت باید عاری از رسوب و لجن باشد
- اگر ژنراتور مبدل گرمایی دارد ، لوله های آن نباید شکستگی ، خوردگی ، و یا رسوب داشته باشند
- تمیزکاری یاتاقان پمپ مورد نیاز است و گاهی تعویض آن ضروری است.
چیلر جذبی کارخانه ای
انتخاب بهترین چیلر
در بعضی موارد پیش می آید که چیلر خانگی یا چیلر واحد های بزرگتر ، با وجود تعمیرات و نگهداری مناسب عملکرد مطلوبی ندارد و روز به روز هزینه تعمیر و نگهداری آن افزایش می یابد. در این موارد لازم است که چیلر به مدلی مدرن تر ، قابل اعتمادتر و مؤثرتر ارتقا پیدا کند.
اگر بخشی از ظرفیت و بار چیلر در سیستم در طولانی مدت استفاده شود ، ممکن است استهلاک دستگاه زیاد شود. بنابراین ضروری است که چیلر با اندازه مناسب برای محیط مورد نظر انتخاب شود. اگر برای یک محیط ، چیلر هواخنک با ظرفیت و اندازه ای بیشتر از اندازه مورد نیاز استفاده شود ، راندمان بالایی نخواهد داشت و اگر این عملکرد برای طولانی مدت ادامه پیدا کند ، گاها مشکلات جدی را به دنبال خود می آورد. بنابراین انتخاب چیلر مناسب برای محیط مورد نظر نیازمند کارشناسی است.
در زیر فیلم طرز کار چیلر جذبی که از سیستم CHP استفاده می کند ، به طور کامل نمایش داده می شود.
برداشت و ترجمه از Araner ، Alabama Power , Energy
تحریریه کلینیک ساختمان بیلدینگ پلاس
“برداشت از مطالب با ذکر منبع و لینک سایت بیلدینگ پلاس کاری حرفه ای و اخلاقی است”
نظرات کاربران