خانه > وبلاگ > انواع چیلر
نحوه عملکرد اجزای اصلی چیلرهای تراکمی
سیستم های برودتی دارای اجزا زیر و درشت بسیار می باشند که در ادامه به معرفی اجزای اصلی آن و بررسی انواع آن پرداخته می شود.
کمپرسور
کمپرسور چیلر قلب اصلی و اولین جزء از اجزای چیلر تراکمی می باشد که وظیفه گردش مبرد در سیکل برعهده آن می باشد. کمپرسور برحسب نیاز در اندازه های مختلفی ساخته می شود. حجم گازی که باید در کمپرسور چیلر متراکم شود، بسته به میزان جا به جایی کمپرسور و توان موتور الکتریکی کمپرسور تعیین و ابعاد آن مشخص می گردد. وظیفه کمپرسور ایجاد جریان مبرد و ایجاد اختلاف فشار بین قسمت فشار بالا و فشار پایین است که در همین اختلاف فشار بین سمت فشار بالا و فشار کم باعث ورود مایع از طریق شیر انبساط به اواپراتور چیلر می باشد.
همانطور که در قسمت های قبل ذکر شد، کمپرسور چیلر از نظر ساختار به چهار دسته زیر تقسیم می شوند:
- کمپرسور پیستونی یا رفت برگشتی (Reciprocating)
- کمپرسور چرخشی یا مارپیچی (Screw)
- کمپرسور گریز از مرکز یا سانتریفیوژ (centrifugal)
- کمپرسور اسکرال یا حلزونی (scroll)
کمپرسورهای رفت و برگشتی
پرکاربردترین کمپرسور برای یخچال‌ها و فریزهای خانگی، آب سردکن‌ها و… ،کمپرسورهای پیستونی محسوب می‌شوند. کمپرسورهای پیستونی اولین گروه از کمپرسورهای چیلر تراکمی می باشند که عملکرد آنها بسیار شبیه به موتور ماشین است، مبرد با پیستون در داخل سیلندر قرار گرفته و از طریق حرکت رفت و برگشتی متراکم می شود که نیرو لازم از سوی موتور از طریق میل لنگ به شاتون و پیستون منتقل می شود. یکی از دو قطعه اصلی در این کمپرسور سوپاپ ساکشن و دیسشارژ است. در حرکت رو به پایین کمپرسور، مبرد وارد محفظه پیستون می شود و وقتی فشار داخل سیلندر با فشار محفظه کمپرسور برابر شد، سوپاپ بسته و در این هنگام پیستون به پایین ترین حد کورس خود می رسد. سپس، با حرکت به سمت بالا، گاز مبرد فشرده و در نهایت با باز شدن سوپاپ دیسشارژ مبرد از کمپرسور خارج شده و دوباره این حرکت متناوبا تکرار گشته و سیکل تبرید جریان پیدا می کند.
کمپرسورهای پیستونی خود به سه دسته هرمتیک، سمی هرمتیک و باز تقسیم بندی می‌شوند که در قسمت های گذشته تفاوت این سه مدل توضیح داده داده شد. برای مصارف خانگی، از کمپرسورهای پیستونی هرمتیک استفاده میشود و برای مصارف صنعتی، کمپرسورهای باز و نیمه هرمتیک استفاده می‌شوند. ظرفیت کمپرسورهای پیستونی از 0.5 تن می‌تواند آغاز شود و تا 150 تن نیز می‌تواند افزایش پیدا کند. در کمپرسورهای چند سیلندره، ظرفیت کمپرسور با استفاده از روشن و خاموش کردن سیلندرها تغییر پیدا می‌کند. البته این کمپرسورها سر و صدای زیادی تولید می‌کنند و مسائل روغن ریزی نیز در آنها شایع است. درضمن معمولا کمپرسورهای پیستونی بازده پایین دارند و برای افزایش کارایی سیستم، باید از دیگر کمپرسورها استفاده کرد.
از جمله ویژگی های کمپرسورهای پیستونی:
- مهم‌ترین مزیت کمپرسورهای پیستونی، قیمت پایین و تعمیرات آسان است که آنها را برای مصارف خانگی مناسب می‌کند
- مناسب ترین نوع کمپرسور جهت استفاده در مناطق با آب و هوای گرم و مرطوب به دلیل قابلیت تحمل دما و فشار بالا
- قابل تعمیر بودن در صورت فرسوده شدن پس از چند سال و در نتیجه افزایش طول عمر چیلر
- قابلیت ایجاد فشارهای بسیار بالا در مبرد
کمپرسور اسکرو
این کمپرسورها برای چیلر تراکمی با ظرفیت ۴۰-۱۲۰۰ تن تبرید مورد استفاده قرار می گیرد و بازده آن بالاتر از چیلرهای با کمپرسورهای سیلندر پیستونی می باشد. این کمپرسورها دارای دو روتور نر و ماده بوده، که با چرخش آنها مبرد متراکم می گردد.
مسیر تراکم مبرد کمپرسور اسکرو در شکل زیر نمایان شده است:
از جمله ویژگی های کمپرسور اسکرو:
- سازگاری با انواع مبرد HCFC و HFC برای چیلر
- در این کمپرسورها سیستم راه اندازی اتوماتیک بی بار در حالت استارت است. این کار نه تنها باعث کاهش تورک (گشتاور) راه اندازی می شود، بلکه تنش وارده بر قطعات مکانیکی را کاهش داده و باعث کاهش بار برق مصرفی نیز می شود
- قابلیت انتخاب نسبت تراکم گاز با توجه به نوع و منطقه دمایی نصب آن
- دارای ضریب عملکرد (COP) بالاتر نسبت به کمپرسورهای پیستونی که در تناژ برابر مصرف برق کمتری دارد
- استهلاک و ارتعاش کمتر به دلیل دارا بودن قطعات متحرک کمتر و دارا بودن حرکت دورانی به جای رفت و برگشتی
- مقاومت در برابر بازگشت مایع
- کنترل ظرفیت به صورت پیوسته و در نتیجه ثابت نگه داشتن راندمان آن تحت بارهای کاری مختلف
کمپرسور اسکرال
در چیلرها معمولا برای خنک سازی آب در ابعاد کوچک (ظرفیتی کمتر از 200 تن) از کمپرسورهای اسکرال استفاده میشود. ظرفیت این کمپرسورها معمولا از 20 تن شروع میشود. برای افزایش ظرفیت سیستم‌هایی که از کمپرسورهای اسکرال استفاده می‌کنند، باید تعداد کمپرسور را افزایش داد. به طور معمول حداکثر از 6 کمپرسور 30 تنی اسکرال در کنار هم استفاده میشود و برای ظرفیت‌های بیش‌تر باید از کمپرسورهای اسکرو استفاده کرد. چنین کمپرسورهایی می‌توانند تا 500 تن ظرفیت داشته باشند. برای این کمپرسورها این قابلیت وجود دارد که می‌توان ظرفیت کاری آنها را بین بازه 20 درصد تا 100 درصد تنظیم کرد و بنابراین می‌توان ظرفیت دلخواه را به دست آورد. ضعف این موضوع در این است که ظرفیت چیلر را تنها می‌توان به صورت پله‌ای افزایش داد و لزوما نمی‌توان به ظرفیت کاملا دلخواه رسید. اما مزیت این شیوه در این است که اگر یکی از کمپرسورها خراب شود، با اینکه ظرفیت سیستم کاهش پیدا می‌کند، اما سیستم به طور کامل قطع نمی‌شود.
این کمپرسور فاقد سوپاپ دهش و مکش است و از دو صفحه چرخشی متحرک و ثابت تشکیل شده و پس از ورود گاز از دو طرف صفحات به سمت مرکز آن هدایت شده و متراکم میگردد و از وسط صفحه خارج میگردد. این کمپرسورها قابل تعمیر نمیباشند و همچنین جهت چرخش در این کمپرسورها نیز بسیار مهم است.
از جمله ویژگی کمپرسورهای چیلر تراکمی اسکرال:
- ارتعاش نسبتا کم قطعات متحرک کم و کارکرد آرام، بدون صدا و لرزش
- داشتن جریان مبرد یکنواخت
- دارای بازده بالا و جریان برق کمتر
- قیمت پایین
- ضریب عملکرد بالاتر نسبت به کمپرسور پیستونی
- طول عمربالا، نگهداری آسان و دارای کمترین نرخ خرابی به دلیل گشتاور استارت پایین
- دارای کمترین تعداد قطعات متحرک
- مقاوم در برابر بازگشت مایع
کمپرسور سانتریفیوژ
در کمپرسور گریز از مرکز از دو دمنده یا پروانه استفاده میشود که می‌توانند حجم زیادی از گاز را فشرده کنند. این کمپرسورها جزو دسته کمپرسورهای دینامیکی محسوب می‌شوند چرا که اساس کار آنها، تغییر انرژی جنبشی گاز است. سپس با استفاده از یک دیفیوزر، این انرژی جنبشی به فشار استاتیکی یا انرژی پتانسیل تبدیل میشود. با استفاده از پره‌های ورودی می‌توان ظرفیت این نوع از کمپرسور را تغییر داد. همچنین می‌توان از یک درایو فرکانس متغییر (VFD) برای تغییر سرعت پروانه کمپرسور استفاده کرد و به این ترتیب می‌توان ظرفیت کمپرسور را افزایش یا کاهش داد.
این کمپرسور برای کاربردهایی که در آن چیلر مجبور است در تمام ساعات کارکرد خود با حداکثر توان کار کند مناسب است.
جدول زیر مشخصات و ویژگی‌های انواع کمپرسور را با هم مقایسه نموده است:
کندانسور
کندانسور یکی از تجهیزات اصلی چیلر میباشد که بعد از کمپرسور نصب شده و مبرد سوپرهیت وارد آن می شود و به حالات مایع سابکول خارج میشود. در کندانسور مبرد در فشار ثابت تقطیر می گردد. چیلر بسته به نوع کندانسور خود به دو دسته چیلر با کندانسور آبی و هوایی (چیلر تراکمی آب خنک و چیلر تراکمی هوا خنک) تقسیم می شوند.
اواپراتور
اواپراتور به معنای تبخیر کننده است که در دستگاه برودتی با تبخیر مبرد گرمای آب را می گیرد و باعث خنک شدن آب چیلر می گردد.
مبدل های اواپراتور مورد استفاده در چیلرهای شرکت زاگرس کمپرسور ایرانیان از نوع پوسته لوله بوده و در ساخت آنها از لوله های پر بازده استفاده شده است. استفاده از این لوله ها منجر به کاهش طول کلی مبدل و وزن آن میشود. استفاده از درپوش های قابل جدا شدن در ساخت این مبدل ها موجب دسترسی آسان به لوله ها جهت تمیز کاری و تعمیرات احتمالی شده است.
شیر انبساط
آخرین جزء اصلی از اجزای سیستم چیلر تراکمی، شیر انبساط می باشد. وظیفه اول این شیر افت فشار وبه تبع آن افت دمای مبرد است و باعث می شود که سیستم برودتی در دمای مورد نیاز از اواپراتور دمای آب را بگیرد، وظیفه دوم تنظیم مقدار مبرد عبوری از اواپراتور براساس مقدار سوپرهیت گاز خروجی از اواپراتور می باشد.