چیلر هواخنک (چیلر هوایی)
چیلر هواخنک یا چیلر هوایی ( Air cooled chiller ) یکی از انواع چیلرهای تراکمی محسوب میشود که اساس عملکردش سیکل تبرید تراکمی بوده و تولید آب سرد می‌کند. در چیلرهای هواخنک، روند دفع حرارت در قسمت کندانسور، به وسیله تعدادی فن آکسیال و به کمک جریان هوای محیط صورت میگیرد. بنابراین چیلر تراکمی هواخنک نیاز به مصرف آب نداشته و امروزه با توجه به بحران و کمبود منابع آب در کره زمین، مورد توجه بسیاری از مهندسین و کارفرمایان قرار گرفته است.
از سایر مزیت‌های این نوع دستگاه میتوان به راندمان بالا و نگهداری آسان اشاره نمود.
در این مقاله کارشناسان شرکت کارمایه سبز کیان به صورت مبسوط در مورد کلیه اجزای این نوع چیلر و نحوه عملکرد، همچنین کاربرد آنها در پروژه‌های مختلف توضیح خواهند داد.
انواع چیلر هواخنک (چیلر هوایی)
چیلرهای هواخنک در صنف تهویه مطبوع معمولا بر اساس نوع کمپرسور و نوع چیدمان کندانسور بکار رفته در آنها نامگذاری می شوند که در تصویر انواع چیلرهای هواخنک را نشان دادیم.
عوامل تاثیر گذار در انتخاب نوع کمپرسور و کندانسور در چیلر هوایی به شرح ذیل می‌باشند:
– شرایط اقلیمی و محیطی محل پروژه
– نیاز دقیق پروژه و میزان بار برودتی آن
– شرایط مالی کارفرمایان و کشش پروژه
– بررسی های تکنیکال و فنی پروژه
اجزاء و نحوه عملکرد چیلر هواخنک (چیلر هوایی)
اساسا در چیلرهای تراکمی، اجزاء اصلی و تعدادی وسایل کنترلی وجود دارد:
کمپرسور (Compressor)
کندانسور (Condenser)
شیر انبساط (Expansion valve)
اواپراتور (Evaporator)
نحوه عملکرد چیلر هواخنک: مایع مبرد در داخل پوسته اواپراتور (در صورتی که اواپراتور از نوع Shell &Tube باشد) که فشار آن کمتر از فشار جو است تبخیر شده، حرارت نهان تبخیر خود را از آب جاری در لوله‌ها گرفته و آن را خنک می‌کند. بخار خشک مبرد از طریق لوله مکش به کمپرسور می‌رود و فشار و دمایش افزایش یافته و به کندانسور ارسال می‌گردد.
در داخل کندانسور به کمک هوای محیط خنک میشود. آنچنان که تبدیل به مایعی با دمای بالا خواهد شد و پس از عبور از شیر انبساط و کاهش فشار، جریان سرد و دو فازی مبرد (مخلوط مایع و بخار) بار دیگر به لوله های اواپراتور فرستاده میشود تا پروسه فوق تکرار گردد. آب سرد تهیه شده در چیلر توسط پمپ به کویل دستگاه هواساز، فن کویل و یا محل مورد نیاز ارسال می‌گردد.
تفاوت چیلر هواخنک و آب خنک
در حقیقت، تنها عامل متفاوت در چیلر هواخنک از لحاظ نوع کارکرد در مقایسه با چیلرهای آب خنک صرفا نوع کندانسور می باشد. همانطور که از نامش پیداست، در چیلرهای تراکمی هوایی، از کندانسور هوایی بعنوان واحد چگالش (Condensing) در سیکل تبرید استفاده میشود، اما در چیلر آب خنک، از طریق آب خنک تولیده شده توسط برج خنک کننده، انجام میشود.
تصویر شماتیک عملکرد سیکل تبرید تراکمی بخار در تصویر روبرو نشان داده شده است:
کاربردهای چیلر تراکمی هواخنک
چیلر هواخنک برای چه نوع آب و هوایی مناسب می‌باشد؟
چیلر هوایی قابلیت کار در تمامی شرایط‌های مختلف اقلیمی را دارد و یکی از نقاط قوت آن عدم مصرف آب جهت کاهش دمای آب و ایجاد فرآیند سرمایش است. در واقع کلیه چیلرهای تراکمی از لحاظ کاربرد، به دو دسته تهویه مطبوع و برودت صنعتی تقسیم میشوند. اما این روزها استفاده از چیلرهای تراکمی هواخنک، با وجود این که مصرف برق بیشتری نسبت به چیلرهای آب خنک دارند، به دلایل قابل توجهی متداول‌تر است. شایان ذکر است امروزه به کمک سیستم ذخیره سازی یخ – آیس بانک (Ice Bank) تا میزان قابل توجهی میتوان هزینه‌های تأمین و مصرف برق چیلرهای هواخنک را بهینه سازی نمود.
دلایل استقبال از چیلر تراکمی هواخنک
بهره برداری آسان تر: در چیلرهای تراکمی هواخنک به علت عدم نیاز به دستگاه برج خنک کننده (Cooling Tower) و سیستم سختی گیر آب (Water Softener) موجب کاهش حجم لوله کشی، سایز پائین تر، تجهیزات جانبی کمتر و هزینه‌های سرویس و نگهداری دوره‌ای پایین‌تر میشود و در نتیجه بهره برداری از چیلرهای هواخنک در مقایسه با چیلرهای تراکمی آب خنک و چیلرهای جذبی به مراتب سهل‌تر است.
کمبود منابع آبی: نوع و شرایط اقلیمی کشور ایران همچنین بحران و کمبود منابع آبی (Water Crisis) علی الخصوص در سالهای اخیر، باعث ایجاد نگرانی هایی به جهت تأمین مصرف آب در سال های آتی شده است؛ بخاطر این موضوع موارد استفاده از چیلرهای هواخنک بجای چیلرهای تراکمی آب خنک و علی الخصوص چیلرهای جذبی می تواند گام موثری در کنترل و صرفه جویی در مصرف آب باشد.
قابلیت استفاده در تمامی شرایط اقلیمی: از دیگر عوامل مؤثر در استفاده بیشتر از چیلرهای هواخنک، می توان به قابلیت کارکرد آن ها در کلیه شرایط اقلیمی و آب و هوایی اشاره کرد. چنانکه می توان از این نوع چیلرهای تراکمی به راحتی در مناطق گرم و خشک و گرم و مرطوب استفاده نمود.
کاربرد چیلر هواخنک در تهویه مطبوع
در سیستمهای تهویه مطبوع، سیال آب سرد تولیدی توسط چیلر هواخنک به کمک پمپ سیرکولاسیون درون مبدل هوایی (کویل آب سرد) دستگاههای از قبیل دستگاه فن کویل، دستگاه هواساز و یا ایرکولر، جریان می‌یابد، سپس بعد از دریافت گرما از محیط و گرم شدن سیال، جریان آب به چیلر بازگشت داده شده و مجدداً تا دمای استاندارد (7 درجه سانتی گراد بالای صفر) خنک میشود.
هنگامی که فن دستگاههای تهویه مطبوع هوای محیط را از روی کویل آب سرد با سرعت استاندارد عبور می‌دهند، باعث ایجاد جریان هوای خنک مورد نیاز، جهت تامین سرمایش فضاهای مسکونی، اداری، تجاری و صنعتی میشوند. طی این فرایند سرمایش، هوا در مبدل حرارتی، گرمای محسوس و نهان محیط (فضای قابل تهویه)، هر دو به هوای سرد خروجی مبدل، منتقل میشوند و به این دلیل هوای بسیار مطبوع‌تر و مناسب‌تری نسبت به سیستمهای سرمایش تبخیری مانند کولر آبی، ایرواشر و زنت تولید میشود.
کاربرد چیلرهای هواخنک در برودت صنعتی
آب سرد تولیدی توسط چیلر هواخنک، جهت خنک کاری مکانیزم‌ها و ماشین آلات خطوط تولید، به صورت گسترده در صنایع مختلف به طور مثال، فلزکاری، صنایع پلاستیک، تزریق، جوشکاری، ریخته‌گری، ماشین ابزار، داروسازی، پتروشیمی، بهداشت و درمان، پرورش ماهی، تولید و نگهداری مواد غذایی، سیمان، کاغذ، راه‌سازی و … مورد استفاده قرار میگیرد. چیلرهای هواخنک صنعتی متناسب با میزان دقت و حساسیت در نوع فرایند تولید و همچنین الزامات خنک‌کاری، می‌توانند به صورت مرکزی و یا غیر مرکزی، آب سرد را از 10- تا 3+ درجه سانتی گراد بیشتر از دمای مرطوب محیط، تولید کنند.
تولید آب سرد تا 40- درجه سلسیوس، توسط چیلرهای تراکمی میسر می باشد ولی همبشه توصیه می شود، برای فرایند تولید آب سرد با دمای کمتر از 10- درجه سلسیوس، از دستگاههای چیلر آب خنک استفاده گردد.
انواع کمپرسور در چیلر هواخنک (هوایی)
Compressors in air cooled chiller
کمپرسور جزء مهمترین و اصلی‌ترین اجزای دستگاه چیلر است. وظیفه کمپرسور بوجود آوردن اختلاف فشار لازم برای به گردش درآوردن مبرد در سیکل تبرید می‌باشد و در واقع مکانیزمی است که انرژی مورد نیاز مبرد برای حرکت در طول سیکل تبرید را تأمین می‌کند. در چیلرهای هواخنک، با توجه به عوامل مختلف مانند، میزان مورد نیاز ظرفیت برودتی دستگاه، شرایط اقلیمی محل نصب دستگاه در پروژه، نوع مبرد مصرفی در دستگاه، نوع کاربری پروژه و سایر عوامل دیگر، از کمپرسورهایی با مکانیزم مختلف استفاده میشود، به همین دلیل یکی از عوامل مهم در دسته بندی چیلرهای تراکمی هواخنک، نوع کمپرسور بکار رفته در آن دستگاه‌ها می‌باشد.
1- کمپرسور روتاری (Rotary)
کمپرسورهای روتاری در دستگاههای تبرید و تهویه مطبوع با ظرفیت خیلی پایین استفاده میشوند. لذا یکی از گزینه‌های انتخابِ کمپرسور در اسپلیت‌ها، داکت اسپلیت‌ها، مینی چیلرها، یخچال فریزرها و … بشمار می روند. عملکرد این کمپرسورها شبیه به کمپرسورهای پیستونی است و از قطعاتی مانند میل لنگ، پیستون، پره و … تشکیل شدند.
2- کمپرسور اسکرال (Scroll)
کمپرسور اسکرال فاقد سوپاپ دهش و مکش است و متشکل از دو قطعه حلزونی شکل که یکی ثابت و دیگری متحرک است و به موتور متصل میشود، است. مبرد با حرکت حلزونی متحرک حول حلزونی ثابت به سمت مرکز حرکت کرده و به تدریج فشرده می شود و از وسط صفحه خارج می‌گردد. (جهت چرخش در این مدل کمپرسورها بسیار حائز اهمیت می باشد.)
ظرفیت این کمپرسورها بطور معمول بین ۳ تا ۱۲۰ کیلووات است و چنان چه نیاز به یک دستگاه چیلر با ظرفیت بالا باشد، کمپرسورها به صورت ترکیبی (کوپل کردن چند کمپرسور با هم و چند مداره نمودن دستگاه چیلر) مورد استفاده قرار می گیرند. کاربرد کمپرسورهای اسکرال به طور وسیع در سیستم های تهویه مطبوع تجاری و خانگی سبک تا متوسط مانند چیلرها و مینی چیلرها، اسپلیت ها، داکت اسپلیت ها، هیت پمپ های سرمایشی و گرمایشی GHP ، دستگاههایVRF ، پکیج یونیت های پشت بامی و غیره می باشد.
2-1 مزیت‌های کمپرسور اسکرال (Scroll)
از مزیت‌های این کمپرسورها می توان به سطح صدای (DB) بسیار کم و کارکرد آرام و بدون لرزش آن اشاره نمود. این کمپرسورها معمولا به همراه موتورهای دور متغیر اینورتر (Inverter) و بدون جاروبک DC مورد استفاده قرار می گیرند. به چیلرهایی که دارای کمپرسور یا کمپرسورهای اسکرال هستند، چیلر اسکرال گفته می شود.
از دیگر قابلیت این سیستم میتوان به این موضوع اشاره کرد که اگر یکی از کمپرسورها خراب شود، با اینکه ظرفیت سیستم کاهش پیدا می‌کند، اما سیستم به طور کامل قطع نمی‌شود.
به طور کل از جمله ویژگی کمپرسورهای چیلر تراکمی اسکرال می توان به عوامل ذیل اشاره نمود.
– ارتعاش نسبتا کم قطعات متحرک و کارکرد آرام و بدون صدا و لرزش
– طول عمربالا، راهبری و نگهداری آسان و دارای کمترین نرخ خرابی به دلیل گشتاور استارت پایین
– ضریب عملکرد بالاتر نسبت به کمپرسور پیستونی
– مقاوم در برابر بازگشت مایع
– جریان مبرد یکنواخت
– دارای بازده بالا و جریان مصرف برق کمتر
– قیمت مقرون به صرفه
– دارای کمترین تعداد قطعات متحرک
3- کمپرسور پیستونی یا رفت و برگشتی (Reciprocating)
کمپرسورهای پیستونی یا رفت و برگشتی غالبا در ظرفیت های میانی چیلرهای هواخنک مورد استفاده قرار می گیرند. هرچند این روزها بیشتر از سیستمهای تهویه مطبوع در پروژه های برودت صنعتی که از انواع مختلف آن میتوان به سیستمهای برودتی مانند سردخانه اشاره نمود، بکار گرفته می شوند. این مدل کمپرسورها از تعدادی قطعات متحرک از قبیل شاتون، میل لنگ، سوپاپ، پیستون و … تشکیل شده اند.
این مدل کمپرسور ها جهت تولید هد (Head) بالا و دبی نسبتا کم بسیار مناسب می‌باشند. در واقع در مواردی استفاده می شوند که نسبت فشرده سازی زیاد (نسبت دبی به فشار مکش) در هر مرحله بدون سرعت جریان زیاد مورد نیاز باشد و مایع فرآیند نسبتاً خشک باشد.
خطوط انتقال گاز، نیروگاه های پتروشیمی و بسیاری از صنایع دیگر به این نوع کمپرسور احتیاج دارند.
3-1 مزایا و معایب کمپرسور پیستونی یا رفت و برگشتی (Reciprocating)
از معایب کمپرسورهای پیستونی می توان به موارد ذیل اشاره کرد:
مشکلات لرزشی در قطعات
سر و صدای زیاد
تحرک بیش از حد
حساسیت نسبت به ورود مایعات
– بازدهی پایین
– هزینه های تعمیر و نگهداری
از مزایای کمپرسورهای پیستونی می توان به موارد ذیل اشاره کرد:
– طول عمر بسیار بالا
– صرف هزینه اولیه خرید کمتر نسبت به خرید سایر کمپرسورها
– استفاده در صنعت هایی که نیاز به آب زیر صفر دارند.
– تنوع در موجود بودن ظرفیت
– برخورداری از فشار نسبتا بالا
– انتقال مبرد بدون روغن
3-2 نحوه عملکرد کمپرسور های رفت و برگشتی
انرژی مورد نیاز این کمپرسورها از طریق نیروی برق تاًمین شده و نحوه کارکرد آنها را می توان با موتور اتومبیل شبیه سازی نمود.
در اولین مرحله کمپرسور با استفاده از انرژی الکتریکی و تبدیل آن به انرژی مکانیکی پیستون موجود در سیلندر را به طرف پایین می برد و همزمان با باز شدن سوپاپ های ورودی به کمپرسور عمل مکش اتفاق افتاده و گاز کم فشار که از سمت اواپراتور خارج شده را به سیلندر هدایت می کند.
در مرحله دوم با بسته شدن سوپاپ های ورودی و بالا کشیده شدن سیلندر توسط کمپرسور، گاز کم فشار، فشرده شده و به فشار مطلوب می رسد.
در مرحله سوم سوپاپ خروجی باز شده و گاز با فشار زیاد به سمت کندانسور هدایت می شود و این مراحل به طور مداوم انجام می شوند
3-3 موارد تاثیرگذار در تعیین ظرفیت و توان کمپرسور سیلندر پیستونی (رفت و برگشتی)
از موارد تاثیرگذار در تعیین ظرفیت و توان کمپرسور سیلندر پیستونی (رفت و برگشتی) می توان به تعداد سیلندر، حجم سیلندر، سرعت چرخش میل لنگ و حجم جابجایی مبرد در واحد زمان و موارد دیگر اشاره نمود.
برای به حرکت در آوردن پیستون در داخل سیلندر از الکتروموتور استفاده میشود که بسته به ساختار کمپرسور میتواند در داخل پوسته و یا خارج از پوسته کمپرسور قرار گیرد.
کمپرسورهای رفت و برگشتی مورد استفاده در صنعت تبرید به لحاظ شماتیک و شکل محفظه و نحوه‌ی انتقال قدرت به سه دسته تقسیم میشوند که به شرح ذیل می‌باشند:
کمپرسورهای باز (Open Type)
کمپرسورهای بسته (Hermetic Type)
کمپرسورهای نیمه بسته (Semi-Hermetic Type)
3-4 کمپرسورهای باز (Open Type):
استفاده از کمپرسورهای باز غالبا بخاطر وزن بیشتر، هزینه بالاتر و احتمال بروز نشت مبرد از محل شفت خروجی، عدم سهولت در هم محور کردن دو شفت کمپرسور و الکتروموتور و همچنین عمر پائین تسمه‌ها در کمپرسورهایی که به صورت غیر مستقیم و بوسیله پولی به الکتروموتور مرتبط میشوند، بسیار محدودتر می باشد از محاسن این نوع کمپرسور ها میتوان به این نکته اشاره کرد که با توجه به شماتیک کمپرسورهای باز، بار گرمایی ناشی از کارکرد الکتروموتور به سیستم خنک کن تحمیل نمی‌شود.
از کمپرسورهای نوع باز بیشتر در کارخانه‌های یخ سازی و صنعت بستنی سازی و … استفاده میشود.
3-5 کمپرسورهای نیمه بسته (Semi-Hermetic Type):
کاربرد کمپرسور های نیمه بسته غالبا در سیستم های تهویه مطبوع از قبیل چیلرهای هواخنک، چیلرهای آب خنک، پکیج های روف تاپ، کندانسینگ یونیت ها و … می باشد و همچنین در صنعت برودت شامل سردخانه‌های زیرصفر و بالای صفر با ظرفیت‌های بالا به طور معمول از کمپرسورهای نیمه بسته استفاده میشود تا ضمن کم حجم شدن اندازه کمپرسور و سرد شدن الکتروموتور بوسیله بخار مبرد، امکان دسترسی آسان به قطعات کمپرسور جهت تعمیرات و نگهداری وجود داشته باشد
از مزایای کمپرسورهای نیمه بسته می توان به تنوع و موجودی ظرفیت برودتی در آنها، قابلیت تعمیرات، طول عمر بالا و ساختار ساده کمپرسور، اشاره کرد.
3-6 کمپرسورهای بسته (Hermetic Type):
همانطور که قبلا اشاره شد کمپرسورهای بسته سیلندر پیستونی در چیلرهای تراکمی و مینی چیلرهای صنعتی و خانگی و سردخانه‌های کوچک مورد استفاده قرار می‌گیرند.
کمپرسورهای سیلندر پیستونی بسته دارای قیمت مناسب و لرزش و صدای کمتری هستند ولی بعلت نوع ساختار، امکان تعمیرات در آنها تقریبا وجود ندارد.
شکل قرارگیری سیلندرها در کمپرسورهای سیلندر پیستونی ممکن است عمودی، خورجینی، V شکل و یا W شکل باشد و تعداد سیلندرها از یک تا چند سیلندر متغیر می باشد. در کمپرسورهای عمودی که اغلب برای سیستمهای کوچک و کم ظرفیت به کار گرفته میشوند، در اثر گردش یک دور میل لنگ، تنها یکبار عمل تراکم انجام میشود درحالیکه در نوعی از کمپرسور خورجینی در مقابل گردش هر یک دور میل لنگ، دو مرتبه عمل تراکم صورت می پذیرد.
از مزایای کمپرسورهای نیمه بسته می توان به تنوع و موجودی ظرفیت برودتی در آنها، قابلیت تعمیرات، طول عمر بالا و ساختار ساده کمپرسور، اشاره کرد.
4 کمپرسور اسکرو (screw):
کمپرسورهای اسکرو غالباً در پروژه های تهویه مطبوع و همچنین برودت صنعتی با ظرفیت های متوسط و بالا و در موقعیت هایی که نیاز به حجم گاز متراکم زیادی باشد، مورد استفاده قرار می گیرند.
ساختار این کمپرسورها از دو مارپیچ نر و ماده که با یکدیگر درگیر بوده و می‌چرخند تشکیل شده است. شاید بتوان گفت که این نوع کمپرسور ویژگی‌های مثبت کمپرسورهای گریز از مرکز و رفت و برگشتی را همزمان با هم دارد، این نوع کمپرسور در حقیقت نوعی کمپرسور جابجایی مثبت می باشد که از مکانیسم روتاری یا دورانی به جهت متراکم نمودن گاز (مبرد و یا هوا ) استفاده می‌کند.
رتورهای کمپرسور اسکرو مشابه مدل حلزونی و پیچهای چند راه هستند که به صورت نر و ماده در داخل یکدیگر می‌چرخند و گاز هوا را به سمت جلو به هدایت می کنند. این عمل موجب ایجاد خلا و ورود دائمی گاز به داخل کمپرسور می شود و هر چه میزان فاصله بین مولکول‌های گاز کمتر شود، میزان فشار افزایش پیدا می‌کند. به طور کلی گاز به درون کمپرسور اسکرو کشیده شده و در برخورد با نر و مادگی رتورها از حجم گاز کاسته شده و به صورت متراکم شده از دستگاه بیرون می‌رود.
4-1 عملکرد کمپرسور اسکرو (screw):
معنای اسکرو در لغت، پیچ است و کمپرسور های اسکرو جز دسته کمپرسورهایی هستند که با تجهیزات مارپیچی خود کار فشرده سازی (COMPRESS) را انجام می‌دهد.
کمپرسور اسکرو به‌صورت نیمه بسته و قابل تعمیر است. مصرف برق کمتری نسبت به کمپرسورهای رفت و برگشتی دارد. جهت جلوگیری از اتلاف انرژی کنترل ظرفیت ۴ مرحله‌ای استفاده میشود.
از معایب کمپرسورهای اسکرو می توان به موارد ذیل اشاره کرد:
– اشغال فضای زیاد و وزن بالا
از مزایای کمپرسورهای اسکرو می توان به موارد ذیل اشاره کرد:
– تنوع در ظرفیت
– عملکرد به صورت چهار مرحله ای (قابلیت کنترل ظرفیت)
– قابل تعمیر بودن
– طول عمر بالا بدون کاهش راندمان و قابلیت اطمینان
– صدا و ارتعاش کم
– جریان آرام و مداوم گاز برخلاف کمپرسورهای رفت و برگشتی
– دمای تخلیه ی پایین
– بازده حجمی بالا
5 کمپرسور سانتریفیوژ (Centrifugal):
کمپرسورهای سانتریفیوژ (گریز از مرکز)، حجم جابجایی (Displacement) زیادی دارند به همین جهت معمولاً در پروژه های بزرگ تهویه مطبوع با ظرفیت های خیلی بالا و همچنین پروژه های برودتی صنعتی استفاده می شوند.
کمپرسور سانتریفیوژ یا گریز از مرکز با استفاده از تراکم دینامیکی، انرژی جنبشی(سرعت) گاز را به انرژی استاتیکی (فشار) تبدیل می‌کند. کمپرسور سانتریفیوژ شامل یک پروانه درحال چرخش می باشد که با افزایش سرعت، گازهای ورودی به مرکز کمپرسور با سرعت زیاد از محیط خارج میشود و در بدنه سرعت آن کاهش یافته و انرژی جنبشی تبدیل به انرژی پتانسیل یا فشار می‌گردد. دلیل استهلاک کمتر این نوع کمپرسور نسبت به سایر کمپرسورها، بعلت ساختار بسیار ساده و تعداد قطعات کم آن می باشد. کمپرسور سانتریفیوژ تنها کمپرسوری است که بدون روغن کار می کند.
معمولاً در چیلرهای تراکمی هواخنک بعلت اینکه نسبت تراکم تولیدی این کمپرسورها چندان مناسب نمی باشد، از کمپرسورهای سانتریفیوژ به ندرت استفاده می شود البته می توان از مدل دو مرحله ای (Two stage) این نوع کمپرسورها که قادرند نسبت تراکم بیشتری تولید کنند، در چیلرهای تراکمی هواخنک استفاده نمود.
انواع کندانسور در چیلر هواخنک (هوایی)
Condenser in air cooled chiller
نام دیگر کندانسور چگالنده است. وظیفه کندانسور خنک کردن مبرد جاری در سیکل تبرید دستگاه تهویه مطبوع است. مجموع گرمایی که در اواپراتور به مبرد تحمیل میشود و گرمایی که در کمپرسور به جریان مبرد منتقل می شود، توسط کندانسور هوایی مستقیماً به محیط دفع می شود. در کندانسور هواخنک (هوایی) بخار داغ خارج شده از کمپرسور از طریق لوله‌های مسی (کویل) عبور می کند که به جهت افزایش سطح انتقال حرارت، بر روی لوله های مسی فین‌گذاری (آلومینیومی و یا مسی) شده‌اند. از طریق تعدادی فن محوری (متناسب با ظرفیت چیلر)، جریان هوای محیط بصورت اجباری از روی کویل عبور داده میشود و بعد از جذب گرمای لوله ها و فین‌‌ها، به محیط آزاد بازگردانده می شود. به این ترتیب، ابتدا دمای بخار داغ وارد شده به کندانسور کاسته شده و نهایتاً با ادامه دفع حرارت، بخار مبرد تبدیل به مایع (میعان) میشود. در واقع با این کار ، گرمای نهان میعان توسط مبرد آزاد شده و به محیط اطراف منتقل می شود.
عملکرد کندانسور هوایی در چیلر هوایی
کندانسور هواخنک به دلیل اینکه سیکل آبی ندارد در نتیجه خوردگی توسط آب نداشته و طول عمر بالایی دارد. همچنین مصرف آب در آن وجود ندارد.
از جمله مزیت های استفاده از انواع کندانسور های هوایی عبارت‌اند از: کاهش هزینه برق مصرفی، دوام و عمر کمپرسور، افزایش راندمان سیستم. به دلیل دارا بودن این ویژگی ها و همچنین عدم نیاز به تعمیر و نگهداری زیاد، این نوع کندانسور ها بیشترین کاربرد را در سیستم های تهویه مطبوع متوسط و کوچک و در مناطق با رطوبت نسبی بالا داشته است.
کندانسورهای هوایی معمولاً در چهار حالت V شکل ، W شکل، U شکل و FLAT ( تخت ) ساخته می شوند .
کندانسور هوایی V شکل
در این شکل می توانید نمونه کندانسور هوایی V شکل بکار رفته در چیلر تراکمی هواخنک (مجزا یا دو پارچه) را مشاهده کنید.
انواع کندانسور هوایی بر اساس جنس کویل
Types of condensers in air cooled chiller
کندانسور هوایی بر اساس جنس کویل، به این دو دسته تقسیم بندی میشود:
1- کندانسور هوایی با کویل فین و تیوب (Fin & Tube Coil):
ساختار اصلی کویل های Fin & Tube متشکل از تعدادی لوله (Tube) و صفحات فین (Fin plates) می باشد. لوله هایی از جنس مس که به جهت قابلیت هدایت حرارتی (Heat Conductivity) زیاد مس، گرما بخوبی از دیواره آنها عبورمیکند. با وجود تولید جریان اجباری هوا توسط فن های محوری، گرما به آن اندازه که باید از سطح خارجی لوله ها به هوا منتقل نمی شود و قابلیت هوا برای انتقال حرارت جابجایی (Convection Heat Transfer) کافی نیست بنابراین به منظور افزایش میزان انتقال حرارت بین لوله ها و جریان هوای عبوری از روی کویل، تعداد زیادی صفحات فین غالبا از جنس آلومینیوم یا مس، در فواصل کمی که معمولا با واحد فین در اینچ (FPI) اندازه گیری میشوند، جهت افزایش سطح تبادل گرما، نصب می گردند.
2-کندانسور هوایی با کویل میکرو کانال (Micro Channel Coil):
کویل های کندانسور میکرو کانال، نوع جدید و پیشرفته ای هستند که ساختار کلی آنها مشابه کویل های Fin & Tube می باشد. با این فرق که جریان داغ بخار، از درون کانال های بسیار کوچکی (Micro Channel) از جنس آلومینیوم عبور کرده و بین این کانال ها نیز فین هایی آلومینیومی بصورت فشرده، قرار داده شده اند. با توجه به مقطع خیلی کوچک این کانال ها، میزان انتقال حرارت از جریان بخار به دیواره کانال، در مقایسه با میزان انتقال حرارت بین جریان بخار و دیواره لوله در کویل های Fin & Tube به مراتب بهتر صورت می گیرد؛ چونکه فاصله بین مرکز جریان بخار و بستر جامد (جداره کانال) بسیار کمتر است.
به همین جهت در یک ظرفیت مشابه، می توان به کمک کویل های میکرو کانال، بطور چشمگیر و به میزان 23% سطح جانبی(Face Area) کویل کندانسور را نسبت به کویل های Fin & Tube ،کاهش داد. شایان ذکر است وجود این فین های فشرده بین کانال ها موجب می شود که استفاده از کندانسور هوایی با کویل میکرو کانال در محیط هایی با هوای غبارآلود انتخاب مناسبی نباشد زیرا به راحتی امکان گرفتگی کویل ها و کاهش راندمان وجود دارد.
چیلرهای تراکمی هواخنک، بر مبنای نوع بکارگیری کندانسور هوایی
Types of condensers in air cooled chiller
چیلرهای تراکمی هواخنک، بر مبنای نوع بکارگیری کندانسور هوایی را میتوان متناسب با عوامل مختلف از قبیل میزان استحکام بام ساختمان (بمنظور تحمل وزن چیلر)، شکل مطلوب دسترسی به دستگاه جهت تعمیر و نگهداری و سایر عوامل به دو شکل مختلف طراحی و تولید نمود:
1- چیلر تراکمی هواخنک یک پارچه (Packaged)
در مدل چیلر تراکمی هواخنک یکپارچه، کلیه متعلقات چیلر در درون یک یونیت تعبیه شده است و دستگاه صرفا با وجود یک انشعاب آب و برق در ساختمان، به سادگی قابل استارت خواهد بود، البته لازم به ذکر است که دستگاه بواسطه مکانیزم کاری کندانسور هوایی، می بایست حتماً در محوطه آزاد نصب شود.
2- چیلر تراکمی هواخنک مجزا یا دو پارچه (Split)
در چیلرهای تراکمی هواخنک دو پارچه، مجموعه کندانسور هوایی در یونیت مجزایی ساخته شده و سایر اجزا (مانند کمپرسور، شیر انبساط و اواپراتور و …) نیز در یونیت مجزای دیگری تعبیه می شوند. با این روش می توان محل نصب چیلر و کندانسور هوایی را در دو محل مجزا از همدیگر در نظر گرفت. چنین شیوه‌ای غالبا در پروژه هایی مورد استفاده قرار می گیرد که سقف ساختمان توانایی تحمل وزن چیلر یکپارچه را نداشته باشد و فضای دیگری هم برای جانمایی دستگاه وجود ندارد و یا ساختمان هایی که قبلا چیلر آب ختک داشتند و تمایل به تعویض چیلر هواخنک دارند در این نوع ساختمان ها بدلیل اینکه لوله کشی های قبلی از محل موتورخانه به سمت واحد ها صورت گرفته ، الزما باید چیلر هواخنک را در فضای موتورخانه نصب کنند و کندانسور هوایی در محل برج خنک کننده قبلی جایگزین شود.
در نهایت، به علت وجود برخی از دلایل از جمله افزایش هزینه ساخت و تولید، افت فشار ایجاد شده در بخار مبرد ورودی به کندانسور به دلیل طول لوله کشی ، همچنین کاهش بازدهی و راندمان دستگاه و … استفاده از چیلر هواخنک مجزا یا دو پارچه را نمی توان را ایده مناسبی دانست، هرچند که برخی از تکنسین ها، بعلت دسترسی ساده به محل موتورخانه، این نوع چیلر را را گزینه بهتری می‌دانند.
شیر انبساط
Expansion Valve
شیر انبساط وسیله ایست که برای کنترل مقدار جریان و دمای مبرد ورودی به اواپراتور استفاده میشود و نقش مهم و اصلی را در تعیین میزان دمای آب سرد خروجی از چیلر ایفا می کند.
(منظور از دمای مبرد، دمای تبخیر آن در ناحیه اواپراتور می باشد به بیان دیگر، دمایی که در آن مایع مبرد ورودی به اواپراتور پس از جذب گرمای موجود در آب و در فشار تقریباً ثابتی تبدیل به بخار می گردد.)
همچنین به وسیله شیر انبساط، میزان سوپرهیت ایجاد شده در جریان خروجی از اواپراتور تعدیل و تنظیم می شود تا با این کار، از ورود مایع مبرد به کمپرسور جلوگیری بعمل بیاید. طرز کار بدین صورت است که شیر انبساط متناسب با میزان فشار و دمای مبرد خروجی از اواپراتور، میتواند میزان سوپرهیت را تشخیص بدهد و چنانچه این مقدار پایین باشد، مسیر عبور جریان مبرد را کاسته و باعث می شود که مبرد با مقدار کمتری وارد اواپراتور شود.و بدین ترتیب میزان سوپرهیت بخار مبرد در خروج از اواپراتور ازدیاد می یابد.
( منظور از میزان سوپرهیت، در واقع میزان افزایش دمای بخار اشباع است. چنانکه بعد از تبخیر شدن مایع مبرد در اواپراتور، در حقیقت مبرد ابتدا تبدیل به بخار اشباع می شود بعد از آن با تداوم جذب گرما، دمای بخار اشباع زیاد شده و به بخار داغ (سوپرهیت) تبدیل می گردد، در نهایت به این ترتیب جریان مبرد از حالت و منطقه دو فازی شدن و خطر موجود بودن مایع در جریان فاصله می گیرد.)
اساسا شیر انبساط ( اکسپنشن ولو ) در دو نوع ساخته می شوند:
– شیر انبساط مکانیکی
– شیر انبساط الکترونیکی
شیر انبساط مکانیکی:
در این نوع شیر انبساط بوسیله یک حباب (بالب) حسگر دما(Temperature sensing bulb) که در محل خروجی مبرد از اواپراتور تعبیه و نصب می گردد، مقدار جریان مبرد عبوری بر مبنای میزان سوپرهیت ایجاد شده کنترل میشود. نام دیگر این نوع از شیرهای انبساط را شیر انبساط ترموستاتیکی (Thermostatic Expansion Valve ) هم میگویند.
شیر انبساط الکترونیکی:
عملکرد شیر انبساط الکترونیکی بسیار دقیق تر از شیر انبساط مکانیکی می باشد. این شیر جریان مبرد ورودی به اواپراتور انبساط مستقیم (DX) را کنترل می کنند. این فرایند در پاسخ به سیگنال های ارسالی از سمت یک کنترلر الکترونیکی انجام می شود. برای باز و بسته کردن این مدل از شیرها از یک موتور کوچک به نام استپر موتور (stepper motor) استفاده می شود. این موتور، عمل دوران را بصورت پیوسته انجام نداده و تحت تاثیر یک کنترلر الکترونیکی کنترل می شود چنانکه به ازای هر سیگنالی که از کنترلر فرستاده می شود به اندازه ی کسری از یک دور کامل، دوران می کند. عملکرد این موتور (stepper motor) برمبنای حرکت چرخ دنده ای است که موقعیت یک پین را در مجرای عبور مبرد تغییر می دهد.
استپر موتور با دویست گام در ثانیه می تواند پیش برود و بلافاصله بصورت دقیق به وضعیت قبلی خود بازگردد. این کنترلر تعداد دقیق سیگنال یا گام های ارسال شده را ذخیره می کند. با این کار کنترلر می تواند، شیر را در هر زمانی به هر موقعیت قبلی ای بازگرداند. با این وجود شیر انبساط الکترونیکی کنترل بسیار دقیق بر روی جریان مبرد عبوری از خود را دارد.
انواع اواپراتور در چیلر تراکمی هواخنک
Evaporator in air cooled chiller
یکی از انواع مبدل های حرارتی که در آن آب سرد مورد نیاز جهت دستگاههای تهویه مطبوع مانند فن کویل، هواساز و ایرکولر یا هر مصرف کننده دیگری بوسیله آن تأمین می شود را اواپراتور می نامند.
روش کار بدین صورت است که مبرد سرد وارد شده به اواپراتور (مخلوطی از مایع و بخار)، گرمای آب وارد شده به چیلر (اواپراتور) را جذب کرده و بصورت کامل تبخیر شده و باعث می شود دمای آب کاهش یابد.
اواپراتور های کاربردی در چیلرهای هواخنک معمولاً دو نوع می باشند:
استپر موتور با دویست گام در ثانیه می تواند پیش برود و بلافاصله بصورت دقیق به وضعیت قبلی خود بازگردد. این کنترلر تعداد دقیق سیگنال یا گام های ارسال شده را ذخیره می کند. با این کار کنترلر می تواند، شیر را در هر زمانی به هر موقعیت قبلی ای بازگرداند. با این وجود شیر انبساط الکترونیکی کنترل بسیار دقیق بر روی جریان مبرد عبوری از خود را دارد.
مبدل حرارتی پوسته و لوله (Shell & Tube):
این نوع اواپراتور متداول ترین نوع از انواع مبدل ها می باشد که کاربرد بسیار وسیعی در صنایع مختلف از قبیل دستگاههای تهویه مطبوع و برودت صنعتی را دارد. اواپراتور پوسته و لوله متشکل از تعدادی لوله مسی است که در داخل یک پوسته استوانه ای شکل و از جنس فولاد بدون درز، قرار گرفته است. در اواپراتور پوسته و لوله از نوع انبساط خشک (Dry expansion) جریان سرد مبرد در داخل لوله های مسی (Tube) و جریان گرم آب در درون پوسته (Shell) (بیرون لوله های مسی) عبور می کند. حرارت از طریق جداره لوله های مسی به مبرد منتقل شده و به این ترتیب دمای آب کاهش و دمای مبرد افزایش می یابد.
اواپراتور مستغرق (Flooded):
نوع دیگری از اواپراتور پوسته و لوله وجود دارد که جریان سیالها در آن برعکس اواپراتورهای انبساط خشک (Dry expansion) می باشد به طوریکه جریان گرم آب از داخل لوله های مسی و جریان سرد سیال مبرد از داخل پوسته (بیرون لوله های مسی) عبور می کند. معمولاً در چیلرهایی که کمپرسور سانتریفیوژ دارند این نوع اواپراتور مورد استفاده قرار میگیرد. از آنجائیکه این کمپرسورها بدون نیاز به روغن کار می کنند ، چنانچه به هر دلیل روغن به همراه مبرد وارد کمپرسور شود، راندمان اواپراتورهای Flooded ، تحت تأثیر قرار می گیرد.
مبدل حرارتی صفحه ای (Plate):
این نوع اواپراتور (مبدل حرارتی) متشکل از تعداد زیادی صفحات نازک فلزی به منظور انتقال حرارت بین دو جریان سرد و گرم می باشد. این صفحات که ممکن است با سطوح صاف و یا موج دار باشند، ضمن ایجاد شبکه کانال هایی برای جریان حرکت های سیال، آن ها را نیز از یکدیگر جدا می کنند. مهمترین ویژگی این مبدل ها (اواپراتور صفحه ای)، این است که جریان های سرد و گرم (مبرد و آب) را در معرض سطح وسیعتری برای تبادل حرارت قرار می دهد؛ به عبارت دیگر آب و مبرد روی صفحات فلزی بصورت کامل پخش می شوند و در نتیجه انتقال حرارت به نحو بهتری صورت می گیرد و در نتیجه تغییرات دمایی با سرعت بیشتری اتفاق می افتد. با این تفاسیر ابعاد و اندازه یک اواپراتور صفحه‌ای (Plate) به مراتب کوچکتر از ابعاد و اندازه یک اواپراتور پوسته و لوله (Shell&Tube) جهت تولید حجم یکسانی از آب سرد، خواهد بود.
این مبدلها برای استفاده در مینی چیلر ها و مکانهایی که محدودیت ابعاد دارند و می بایست چیلر با ابعاد خاص برای آن محل طراحی شود، گزینه مناسبی می باشند.
کاهش صدای کارکرد چیلر هواخنک
How to reduce noice of air cooled chiller
متناسب با نوع کندانسور بکار رفته در چیلرهای تراکمی هواخنک و الزام اینکه این چیلرها می بایست در مجاورت هوای آزاد قرار بگیرند؛ از این رو معمولادر محل پشت بام ساختمان ها نصب می شوند. به همین خاطر تولید صدای زیاد توسط این چیلرها می تواند برای اهالی ساختمان و حتی ساکنین ساختمان های مجاور، آزار دهنده باشد.
صدا و لرزش چیلر هواخنک بیشتر است یا آب خنک؟
به دلیل نبود فن های محوری در چیلرهای آب خنک، این چیلرها در مقایسه با چیلرهای هوایی صدای کمتری تولید می کنند. بخصوص در ظرفیت های بالا که تعداد فن های کندانسور هوایی بیشتر هم می باشد. ضمن آنکه با قرار گرفتن چیلرهای آب خنک در فضای موتورخانه، عملاً فقط صدای برج خنک کننده است که در پشت بام ساختمان شنیده می شود.
بنا به توضیحات فوق راه کارهای اساسی برای کاهش صدای کارکرد چیلرهای هواخنک بسیار حائز اهمیت بوده و از جمله موضوعات مهمی است که غالبا خریدار از فروشنده و یا تولید کننده درخواست می کند.
در ابتدا دلایل اصلی تولید صدا در چیلرهای تراکمی هواخنک بررسی می شود:
1- کمپرسور
2- کندانسور
1- کمپرسور در تولید صدای چیلر هواخنک:
عواملی مانند چرخش محور موتور با سرعت 1450 تا 2900 دور در دقیقه در فرکانس 50 هرتز ، پالس ها و نوسانات ایجاد شده در جریان مبرد در سیکل تراکم (مخصوصاً در کمپرسورهای سیلندر پیستونی) و وجود تله روغن در خروجی کمپرسور از جمله دلایلی هستند که باعث تولید صداهایی با فرکانس بالا در کمپرسورها می شوند.
بخاطر نوع ساختار و مکانیزمی که کمپرسورهای پیستونی دارند، فرایند تراکمِ گاز مبرد (مکش و دهش) پالس هایی را تولید می کند که موجب ایجاد لرزش در خطوط لوله کشی مسی ورودی و خروجی کمپرسور خواهد شد. به همین دلیل در این نوع از چیلرها که مجهز به کمپرسور پیستونی هستند از لرزه گیرهای مخصوصی برای لولۀ مکش و دهش استفاده می شود. همچنین وجود این پالس ها در جریان گاز مبرد موجب تولید صدای مضاعفی است که در انواع کمپرسورهای دیگر به علت پیوسته بودن فرایند تراکم، این مورد به مراتب کمتر است.
فن های کندانسور: چرخش پروانۀ فن های محوری با سرعت rpm 700 الی rpm 1400 در فرکانس 50 هرتز و همچنین برخورد جریانهای دینامیکی هوا با سطوح چرخان و ثابت فن، صداهایی را تولید می کنند.
شایان ذکر است که کمپانی های معروف و پیشرو در زمینۀ تولید فن های محوری (Axial)مانند EBM آلمان، همواره در تلاش هستند که با طراحی خاص و آیرودینامیکی کلیه سطوح ثابت و چرخان فن (دیواره و پره ها) و همچنین با استفاده از متریال متفاوتی در زمینه ساخت پره ها، صدای ایجاد شدۀ آنها را به حداقل ممکن برسانند و راندمان هوادهی فن ها نیز بهبود می یابد،
2- فن های کندانسور در تولید صدای چیلر هواخنک:
چرخش پروانۀ فن های محوری با سرعت rpm 700 الی rpm 1400 در فرکانس 50 هرتز و همچنین برخورد جریانهای دینامیکی هوا با سطوح چرخان و ثابت فن، صداهایی را تولید می کنند.
شایان ذکر است که کمپانی های معروف و پیشرو در زمینۀ تولید فن های محوری (Axial)مانند EBM آلمان، همواره در تلاش هستند که با طراحی خاص و آیرودینامیکی کلیه سطوح ثابت و چرخان فن (دیواره و پره ها) و همچنین با استفاده از متریال متفاوتی در زمینه ساخت پره ها، صدای ایجاد شدۀ آنها را به حداقل ممکن برسانند و راندمان هوادهی فن ها نیز بهبود می یابد،
راه کارهای کاهش صدای کارکرد کمپرسورها در چیلر تراکمی هواخنک:
1- کانوپی صداگیر (Silencer canopy)
2- ژاکت صداگیر (Silencer jacket)
1- کانوپی صداگیر (Silencer canopy):
کانوپی صداگیر (Silencer canopy) محفظه ای است جهت صداگیری که کمپرسور در داخل آن قرار می گیرد. برای بالابردن تأثیر صداگیری این محفظه، بوسیله عایق صوتی سطوح داخلی آن را می پوشانند. با این اقدامات کانوپی می تواند حدودا 8 دسی بل میزان صدای ساتع شده از کمپرسور را بکاهد.
2- ژاکت صداگیر (Silencer jacket):
ژاکت صداگیر (Silencer jacket) نوعی پوشش است که ترکیبی از چند مواد مختلف بوده و قابلیت عایق صوتی بودن را دارد. این ژاکت ها کمپرسور را کاملا احاطه کرده و موجب کاهش انتشار صدا تا 12دسی بل را خواهند داشت. جنس این ژاکت صداگیر از نوع ضد آب و غیر قابل اشتعال بوده و در نحوه طراحی آن، پیش بینی های لازم جهت سهولت دسترسی به کمپرسوردر نظر گرفته شده است.
راه کارهای کاهش صدای فن های کندانسور در چیلر تراکمی هواخنک:
1- آکسی تاپ (Axi-Top)
2- فلو گرید (Flow grid)
3- کنترل دور فن (Fan speed control)
1- آکسی تاپ (Axi-Top):
آکسی تاپ (Axi-Top) شیوه جدیدی است که با نام دیفیوزر یا پخش کننده نیز به کار گرفته می شود و تأثیر بسیار خوبی در کاستن صدای تولیدی فن دارد. در حقیقت آکسی تاپ با افزایش سطح مقطع جریان هوای عبوری، منجر به ازدیاد و تقویت فشار شده و منجر به کاهش تلفات جریان در مقطع خروجی فن می گردد. به همین جهت علاوه بر بهبود راندمان هوادهی (حدودا 10 درصد)، فن می تواند با سرعت کمتر و در نهایت صدای کمتری کار کند. به همین علت آکسی تاپ قادر خواهد بود صدای فن را به اندازۀ حدودا 7 دسی بل کاهش دهد.
2- فلو گرید (Flow grid):
فلو گرید (Flow grid) پنجره مشبکی است که در مسیر ورودی هوای فن های محوری نصب می شود و بدون اینکه تأثیر منفی بر روی کارایی فن بگذارد، سهم قابل قبولی در کاستن صدای فن خواهد داشت. در حقیقت فلو گرید صدای فرکانس پایین فن را به کمترین مقدار می رساند. چنانکه می تواند نویز تولید شده بخاطر عبور هوا از بین پره ها را در حدود 7 دسی بل بکاهد.
3- کنترل دور فن (Fan speed control):
این روش نوعی مکانیزم است که می تواند دور فن را کنترل کند. با این روش در ساعات زیادی از کارکرد چیلر، علی الخصوص در ساعات شب که پایین بودن صدای دستگاه اهمیت زیادی دارد، با کاستن سرعت چرخش فن می توان به این مهم دست یافت.
کنترل دور فن، بر مبنای فشار بالای سیکل تبرید (فشار مبرد از خروجیِ کمپرسور تا ورودیِ شیر انبساط) انجام شده و علاوه بر کاهش صدای فن ها، به عملکرد بهتر کندانسور و در نهایت به بهینه سازی مصرف برق نیز کمک خواهد کرد. مکانیزم هایی که قادر هستند سرعت چرخش فن را کنترل کنند عبارتند از:
1- درایو فرکانس متغیر (VFD) یا همان اینورتر (Inverter)
2- کنترلر تحت فشار مستقیم مبرد
3- کنترلر الکترومکانیکی
4- برد کنترلی FCR
نوعی خاص از فن های محوری با عنوان EC (Electronically Commutated) موجود هستند که بدون نیاز به هیچ مکانیزم دیگری قابلیت کنترل دور داشته و اصطلاحاً دور متغیر هستند. همچنین این فن ها سیستم الکترونیکی کاملاً یکپارچه ای دارند و قابلیت متصل شدن به برق بصورت مستقیم و بدون نیاز به هیچ واسطه ای را دارند.
عایق کاری اواپراتور چیلرهای هوایی
به جهت حفظ راندمان کاری چیلر و جلوگیری از کاهش تلفات انرژی، عایق کاری دقیق اواپراتور با کیفیت مناسب بسیار حائز اهمیت می باشد.
عایق کاری اواپراتور
عایق کاری اواپراتور به طور کلی شامل دو بخش است:
1- عایق کاری لوله های ورودی و خروجی مبرد
2- عایق کاری پوسته و ورودی و خروجی لوله آب
1- عایق کاری لوله های ورودی و خروجی مبرد:
به دو دلیل لولۀ ورودی مبرد به اواپراتور (فاصلۀ بین شیر انبساط و اواپراتور) و همچنین لولۀ خروجی مبرد از اواپراتور (فاصلۀ بین اواپراتور و کمپرسور) باید بصورت کامل و به دقت عایقکاری شوند:
1- جریان مبرد خروجی از شیر انبساط، در حقیقت نوعی مخلوط دو فازی از مایع و بخار می‌باشد و از آنجا که بیشترین مقدار جذب گرمای آب در اواپراتور بخاطر تبخیر مایع مبرد روی می دهد، بهترین حالت ورود درصد بیشتری مایع مبرد به اواپراتور است. به همین خاطر اولاً باید محل نصب شیر انبساط در نزدیک ترین محل ممکن نسبت به ورودی اواپراتور باشد، ثانیاً همان فاصلۀ کوتاه بین شیر انبساط و اواپراتور را باید بطور دقیق عایقکاری نمود؛ زیرا در غیر اینصورت با انتقال گرمای محیط به مبردِ درون لوله که دمای کمتری نسبت به هوای بیرون دارد، مقدار بیشتری از جریان مبرد، قبل از ورود به اواپراتور تبخیر می شود.
2- به دلیل اینکه دمای مبرد خروجی از اواپراتور دمای کمتری از دمای هوای محیط دارد، اگر خط مکش کمپرسور (فاصلۀ بین اواپراتور و کمپرسور) عایقکاری دقیق و درست نداشته باشد، گرمای قابل توجهی به جریان مبرد داخل لوله انتقال یافته و موجب عرق کردن سطوح بیرونی لوله شده و میزان سوپرهیت جریان ورودی به کمپرسور بالا می رود. بنابراین دمای بخار مبرد قبل از ورود به کمپرسور، افزایش بیشتری یافته که این موضوع به معنی کاهش چگالی مبرد و در نهایت افت ظرفیت برودتی چیلر خواهد بود.
2- عایق کاری پوسته و ورودی و خروجی آب:
از آنجایی که دمای جریان آب ورودی به اواپراتور 12 درجۀ سانتی گراد و دمای جریان آب خروجی از اواپراتور 7 درجه سانتی گراد (در شرایط استاندارد تهویه مطبوع) می باشد و همچنین دمای جریان آب درون پوسته با دمایی بین 7 تا 12 درجۀ سانتی گراد می باشد و در نهایت همگی دمایی کمتر از دمای هوای محیط دارند. بدیهی است در صورت عدم عایق کاری، انتقال حرارت از سمت محیط به جریان آب به سهولت انجام می شود. این درحالیست که در چیلر هزینۀ زیادی برای کاهش حتی یک درجه سانتیگراد دمای آب شده است. در نتیجه، عایق کاری پوسته و ورودی و خروجی آب در اواپراتور و همچنین عایق کاری خطوط رفت و برگشت آب پس از نصب چیلر در محل پروژه، اهمیت زیادی در راندمان حداکثری از ظرفیت چیلر خواهد داشت.
به دلیل کاربردهای بسیار متنوع و گستردۀ عایق کاری در صنایع مختلف، امروزه مواد و ترکیبات مختلفی به عنوان متریال عایق کاری معرفی و ارائه شده اند. که متداولترین عایق مورد استفاده در اواپراتور چیلر عایق EPDM است که نوعی عایق الاستومری محسوب میشود.
عایق EPDM:
EPDM مخفف عبارت Ethylene Propylene Diene Monomer می باشد این عایق جزء لاستیک های کلاس M و تحت استاندارد ASTM (D-1418) است که شامل یک زنجیرۀ پلی اتیلن اشباع شده می باشد. این عایق در حقیقت نوعی لاستیک مصنوعی بوده که در آن سلول های بسیار ریز، کنار هم قرار گرفته و داخل آنها هوا می باشد، به همین علت به نام عایق های الاستومری سلول بسته (Closed cell) نیز معروف هستند. عایق EPDM یک الاستومر با دوام، منعطف و سازگار است که علاوه بر انتقال گرما در برابر رطوبت نیز مقاومت بالایی دارد. در مجموع می توان برخی از مشخصه ها و خاصیتهای فیزیکی عایق های EPDM را در موارد ذیل خلاصه کرد:
• احتمال خوردگی در این نوع عایق بسیار کم است. مخصوصاً در اوپراتور چیلر چون سطح بیرونی پوسته و ورودی و خروجی ها، دمای بالایی ندارند.
• این نوع عایق بعلت ساختار مولکولی غیر قطبی، می تواند مقاومت بسیار خوبی در برابر انتقال حرارت ایجاد کند.
• معمولا ضخامت استاندارد این عایق برای عایقکاری اواپراتور چیلر 3/4” می باشد.
• مقاومت این عایق در برابر اشعۀ UV آفتاب مناسب می باشد، اما توصیه اکید می شود که در محیط هایی که اواپراتور در معرض مستقیم تابش شدید آفتاب است از روکش های آلومینیومی برای بالابردن و حفظ کارایی و استحکام استفاده شود.
