سیستم خنک کننده، امروزه بخش جدا نشدنی از منازل مسکونی، خودروها و صنایع است. خنک کنندهها یا هوای مطبوعی را برای ساکنین ایجاد میکنند و یا کمک میکنند تا دستگاهها بیش از اندازه گرم نشده و در بهترین راندمان، وظیفه خود را انجام دهند. از کولر ماشین تا کولرهای گازی، از کولرهای آبی تا چیلر، همه سیستمهایی هستند که هر روزه با آنها سر و کار داریم. سیستمهای خنک کننده یا با خنک کردن آب یا مایعاتی مثل روغن و یا با استفاده از گازها به وظیفه خود میپردازند. در برخی از سیستمها نیز با ترکیب چند نوع از موارد گفته شده خنک کاری انجام میشود. در این مطلب به بررسی عملکرد چیلرها، گاز مبرد، انواع و دلایل تفاوت در قیمت گاز چیلر پرداخته خواهد شد.
چیلر چیست و چگونه کار میکند؟
چیلرها را میتوان یکی از مهمترین و معروفترین سیستمهای خنک کننده دانست. این دستگاه با استفاده از سیکل ترمودینامیکی، گرمای سیال مبرد را گرفته و در مرحله بعد سیال خنک کننده آب را سرد میکند. در واقع چیلر با استفاده از روش تراکمی و یا جذبی مثل یک پمپ، گرما را از مادهای (گاز مبرد چیلر) خارج کرده و به ماده یا مکان دیگری که اصولا هوای خارجی است تخلیه میکند.
آبی که توسط سیستم چیلر و با جذب گرمای آب توسط گاز چیلر خنک شدهو بهصورت معمول به خنکی دمای 7 درجه سانتیگراد رسیده است به دستگاههای خنک کننده هوا مثل فن کوئل یا هواسازها منتقل میشود تا هوای مطبوعی را ایجاد کند. همانطور که گفته شد، چیلر هم بهعنوان یک خنک کننده صنعتی و هم بهعنوان بخشی از خنک کنندههای سیستمهای تهویه مطبوع کاربرد دارند. در صنایع نیز آبی که گرمای خود را به گاز مبرد چیلر داده و خنک شده است، برای خنک کاری دستگاهها استفاده میشود.
به زبان سادهتر میتوان گفت، آب گرم شده به داخل چیلر وارد میشود، در این مرحله گاز چیلر که ماده سردکننده است و به آن گاز مبرد نیز گفته میشود، در مجاورت آبی که گرم شده حرکت میکند و گرمای آب را به خود جذب و آب را تا دمای هفت درجه سانتیگراد خنک میکند. آبی که توسط گاز خنک کننده چیلر سرد شده است، در صنایع به داخل دستگاههایی که نیاز به خنککاری دارند وارد شده و در سیکل جذب گرمایی که ممکن است بهصورت مستقیم، رادیاتوری و یا کویلی باشد، خنک کاری دستگاه را انجام میدهد.
اما در تهویه مطبوع، آب سردشده در چیلر به داخل سیستم خنک کننده بعدی که میتواند فن کویل، هواساز، ایرکولر یا موارد مشابه باشد منتقل شده و توسط عبور جریان هوا بر روی شبکهای مسی که به آن کویل گفته میشود، هوا سرد شده و این هوای خنک توسط فنها به داخل محیط دمیده میشود. در این روش از خنککاری هوا مانند اسپیلتها رطوبت هوا گرفته نمیشود.
به همین دلیل پیشنهاد میشود در محیطهایی که هوای گرم و خشک دارند، سیستم چیلر بهجای کولرهای گازی استفاده شود تا با جذب رطوبت توسط کولر گازی، خشکی هوا بیشتر نشود. از طرفی چون چیلر مانند کولرهای آبی رطوبت اضافی به هوا تزریق نمیکند، گرمای پنهان در هوا را نیز جذب کرده و خنکای مطلوبی را ایجاد میکند. اهمیت خرید گاز چیلر در همین نکته است که اگر گاز خنک کننده چیلر کیفیت مطلوب را نداشته باشد، عملا چیلر کاربرد خود را از دست خواهد داد. به یاد داشته باشید که هیچ وقت در زمان خرید گاز چیلر، کیفیت را فدای قیمت گاز چیلر نکنید.
همانطور که گفته شد؛ گاز چیلر که گاز مبرد چیلر نیز نامیده میشود، گرمای آب را به خود جذب میکند. گاز چیلر گرم شده توسط چیلر باید دوباره خنک شود تا کاربرد خود را از دست ندهد. این کار توسط کمپرسور و کندانسور چیلر با تغییر فشار در گاز خنک کننده چیلر انجام میشود.
انواع چیلر
چیلرها به دو دسته کلی چیلرهای تراکمی و چیلرهای جذبی تقسیم میشوند. به دلایل مختلفی مثل محدودیتهایی که در چیلر جذبی وجود دارد، استفاده از چیلرهای تراکمی کاربرد بیشتری را در ایران و حتی در سطح جهان دارند. در چیلرهای جذبی کمپرسور وجود ندارد. در این نوع از چیلرها با استفاده از ماده شیمیایی لیتیوم بروماید و با استفاده از انرژی گرمایی، تغییراتی شیمیایی انجام شده و گرمای آب گرفته میشود. چیلرهای جذبی به دو نوع تک اثره و دو اثره دسته بندی میشوند.
اما در چیلرهای تراکمی همانطور که از نام آن مشخص است، خنک کردن گاز مبرد در این سیستم از طریق ایجاد تراکم در گاز چیلر توسط ترکیب عملکرد چهار قطعه اصلی این دستگاه یعنی کمپرسور، کندانسور، شیر انبساط و اواپراتور انجام میشود. گاز مبردی که آب را سرد کرده و گرمای آب را در خود جذب کرده است وارد کمپرسور میشود.
کمپرسور فشار و دمای گاز چیلر را بهصورت همزمان افزایش میدهد. گاز فشرده شده وارد کندانسور میشود تا حرارت خود را از دست داده و به حالت مایع تغییر کند. گاز خنک کننده چیلر پس از کندانسور از مسیر شیر انبساط عبور میکند و بهصورت ناگهانی دچار افت فشار میشود. گازی که افت فشار پیدا کرده و به حالت ترکیبی از گاز و مایع درآمده است به اواپراتور منتقل میشود تا دوباره سیکل جذب گرما از آب و خنک کنندگی آب را شروع کند.
انواع چیلر تراکمی
چیلرهای تراکمی جدای از ظرفیت آنها، دو نوع دسته بندی کلی دارند. این دستگاهها را میتوان با توجه به نوع کمپرسوری که در آنها استفاده میشود و یا نوع کندانسوری که دارند دسته بندی کرد.
انواع چیلر تراکمی با توجه به نوع کمپرسور:
در واقع کمپرسور قلب و مرکز عملکرد چیلر است. همانطور که گفته شد، این دستگاه تغییر فشار گاز چیلر را مدیریت و اجرا میکند. از آنجایی که چیلرهای تراکمی در تهویه مطبوع و خنک کنندههای صنعتی پرکاربرد هستند، تکنولوژیهای متفاوتی برای ساخت کمپرسورهای این دستگاهها توسط کارخانجات بزرگ ارائه شده است. امروزه پنج نوع کمپرسور در چیلرهای تراکمی استفاده میشود که هرکدام مزایا و معایب خاص خود را داشته و بر همین اساس انتخاب کمپرسور مناسب یکی از مهمترین نکات در خرید چیلر است.
استفاده از هر نوع کمپرسور به کاربردی که از چیلر انتظار میرود، شرایط اقلیمی محیط استفاده از چیلر، ظرفیت مورد نیاز و مواردی از این دست وابسته است. کمپرسور روتاری که امروزه کمتر استفاده میشود و کمپرسور اسکرال در تهویه مطبوع و برای چیلرهای کوچک بیشتر استفاده میشوند.
کمپرسورهای پیستونی یا رفت و برگشتی و اسکرو رایجترین کمپرسور برای استفاده در چیلر است که هم کاربرد تهویه مطبوع داشته و هم در کاربردهای صنعتی استفاده میشوند. در کمپرسورهای اسکرو که به آنها بدلیل نوع کارکردشان مارپیچی هم گفته میشود، میتوان ظرفیت عملکرد را بهصورت متناوب تغییر دارد و این قابلیت کمپرسور از اتلاف انرژی و استهلاک دستگاه جلوگیری میکند.
کمپرسورهای سانتریفیوژ نیز در پروژههای تهویه مطبوع بزرگ و همچنین در صنایع استفاده میشوند. این کمپرسور نیز امکان تغییر ظرفیت متناوب را دارد اما برای چیلر با ظرفیتهای کم، به دلیل راندمان نامناسب استفاده نمیشوند.
انواع چیلر تراکمی با توجه به نوع کندانسور:
کندانسور یکی از دو مبدل چیلر تراکمی است که برای گرفتن گرما از مبرد چیلر کاربرد دارد. این عمل به دو روش هوایی یا آبی انجام می شود. در واقع کندانسور وظیفه دارد تا انتقال گرما بین گاز مبرد و آب و یا بین گاز چیلر و هوا را انجام دهد. انتخاب نوع کندانسور به آب و هوای محل نصب چیلر و موارد دیگری بستگی دارد که این انتخاب باید توسط متخصص انجام شود.
کندانسور هوا خنک چیست؟
در کندانسور هوا خنک که کندانسور هوایی نیز گفته میشود، خنک کردن گاز مبرد چیلر توسط هوای آزاد انجام میشود. در این سیستم گاز چیلری که گرم شده است از داخل لولههایی با قابلیت انتقال سریع حرارت عبور داده میشود. دمندههایی در کندانسور هوا خنک قرار داده میشود تا جریان هوا را شدت بخشیده و باد ایجاد شده گرمای گاز چیلر را گرفته و در نتیجه مبرد چیلر خنک میشود.
در واقع در این نوع کندانسور، برج خنک کننده و سیکل آبی کندانسور آب خنک حذف شده و فنهای دمنده جایگزین آنها میشود. در مناطقی که سنگینی آب زیادی دارند، این کندانسور بیشتر پیشنهاد میشود. اما انتخاب نوع کندانسور و همچنین کمپرسور باید توسط متخصص انجام شود تا بهترین راندمان را برای مصرف کننده بههمراه داشته باشد.
کندانسور آبی چگونه کار میکند؟
کندانسور آبی که به آن کندانسور آب خنک هم گفته میشود، مبدلی از نوع پوسته و لوله است. در این کندانسور مبردی که گرم است داخل لولههای نازکی که حرارت را بهراحتی منتقل میکنند حرکت داده میشود. آب خنک در اطراف این لولهها جریان داشته و با جذب گرمای گاز چیلر، این مبرد را خنک میکند.
البته آبی که گرما جذب کرده است نیز نیاز به خنک شدن دوباره دارد. این آب که در یک سیکل بسته جریان دارد، پس از گرم شدن به برجهای خنک کننده آب منتقل شده و خنک میشود. برجهای خنک کننده با اسپری آب بر روی صفحات داخلی خود، گرمای آب را جذب میکنند.
نگهداری از چیلر تراکمی
چیلر تراکمی دستگاهی گرانقیمت و پرمصرف است که نگهداری صحیح از آن میتواند عمر دستگاه را بسیار طولانی و عدم رعایت نکاتی ساده میتواند هزینههای گزافی را تا حد نیاز به تعویض کامل چیلر، برای مصرف کننده به همراه داشته باشد. سرویس دورهای، خرید گاز چیلر با کیفیت برای شارژ دورهای چیلر از مهمترین نکات نگهداری چیلر تراکمی است.
کنترل سختی آب
در چیلرهای تراکمی، آب بهصورت مداوم در حال گردش است. در چیلرهای تراکمی که با استفاده از آب به خنک کردن مبرد پرداخته میشود، سیکل آب دیگری نیز در جریان است. لولههایی که آب در آنها جریان دارد قطر بسیار کمی دارند و رسوبات آب میتواند به آنها آسیب رساند. تبخیر آب در این مسیرهای باریک رسوباتی را بهوجود میآورد، این رسوبات و خوردگیهای احتمالی باعث میشوند تا فشار آب در لولهها کاهش یافته و حتی در برخی موارد باعث بسته شدن کامل آنها شود. این اتفاقات، خنک کنندگی سیستم را کاهش داده و در نتیجه علاوه بر افزایش استهلاک سیستم خنک کننده، راندمان عملکرد چیلر را نیز کاهش خواهد داد.
به همین دلیل در بسیاری مواقع در مسیر آب چیلر و برج خنک کننده، سختیگیر آب نصب میشود. اگر چیلر شما مجهز به سختیگیر نیست باید به صورت دورهای سختی آب داخل چیلر و برج خنک کننده را کنترل کنید.
کنترل سرعت آب
کاهش سرعت آب در لولههای چیلر، راندمان این سیستم خنک کننده را کاهش میدهد. همچنین افزایش غیرمنطقی این سرعت نیز علاوه بر ایجاد سر و صدای اضافی، به چیلر آسیب خواهد زد. سعی کنید سرعت آب عبوری در چیلر بر روی سه فوت بر ثانیه تنظیم شده باشد.
گازهای غیر قابل تقطیر
به دلایل متفاوتی ممکن است هوا یا بخار آب وارد چرخه گاز مبرد چیلر شود. این گازها خلوص مبرد را کاهش داده و تقطیر بهصورت صحیح انجام نمیشود. مشخص است که این موضوع دلیلی برای کاهش راندمان چیلر خواهد شد.
استفاده از گاز چیلر نامعتبر که ممکن است ناخالصی داشته باشد نیز همین خطر را برای سیستم خنک کننده ایجاد خواهد کرد. در نتیجه در زمان خرید گاز چیلر فقط به قیمت گاز چیلر دقت نکنید و در ابتدا، خلوص و کیفیت آنرا در نظر داشته باشید.
بررسی قطعات الکترونیکی
قطعات و سنسورهای الکترونیکی در چیلر، دستورهای لازم را به قطعات مکانیکی ارسال میکنند. معیوب بودن هریک از این قطعات میتواند در کاهش راندمان دستگاه موثر باشد. دستورهای اشتباه حاصل از معیوب بودن سنسورها میتواند آسیبهایی را به سایر قطعات چیلر نیز وارد کند. بررسی دورهای سیمکشی چیلر هم در حفظ سلامتی چیلر، اهمیت بسیاری دارد.
موتورها و پروانهها
تمیز کردن موتورها و پروانهها از آلایندههای محیطی مثل روغن و گرد و غبار در عملکرد بهتر آنها نقش پررنگی دارد. بالانس نبودن پروانهها علاوه بر آلایندگی صوتی و کاهش راندمان آنها، لرزشهای زیادی نیز در دستگاه ایجاد خواهد کرد. باتوجه به ساعات کار زیاد موتورها، سیستم خنک کننده هر موتور را بررسی کنید تا از سوختگی موتور به دلیل حرارت بیش از حد جلوگیری شود.
کنترل روغن کمپرسور
تقریبا تمامی کمپرسورها روغن خاصی استفاده میکنند که این روغن نباید کیفیت خود را از دست بدهد. آزمایش دورهای کیفیت روغن کمپرسور و در صورت نیاز تعویض این روغن، اهمیت فراوانی در کاهش هزینه تعمیرات احتمالی خواهد داشت.
ثبت عملکرد
اگر بتوانید بهصورت روزانه یا حداقل بهصورت دورهای عملکرد دستگاه چیلر خود را ثبت کنید، این تاریخچه در زمانی که مشکلی برای دستگاه ایجاد شود کمک میکند تا فرد متخصص راحتتر مشکل را پیدا کرده و دلیل بروز این مشکل را تشخیص دهد تا بتوان از تکرار آن جلوگیری کرد.
شارژ گاز چیلر تراکمی
سرمایش تولید شده توسط چیلر به سطح مبرد موجود در کمپرسور وابسته است. خرید گاز چیلر و شارژ مبرد به اندازه مشخصی که کمپرسور نیاز دارد، باعث خواهد شد تا کمپرسور فشار کمتری را تحمل کرده و سرمای بهتری را تولید کند. هرچقدر کمتر به کمپرسور فشار وارد کنید، طول عمر این قطعه گرانقیمت افزایش پیدا میکند. فراموش نکنید که قیمت گاز چیلر در برابر هزینه تعمیر و یا خرید مجدد کمپرسور مبلغ ناچیزی است.
دقت کنید که این آب خنک کننده با آبی که در چیلر خنک میشود متفاوت است. دو سیکل بسته متفاوت آبی در چیلر آب خنک وجود دارد. سیکل آبی که گرمای مبرد را به خود جذب میکند و سیکل آبی دیگری که توسط مبرد به دمای هفت درجه رسیده و خنکای لازم برای تهویه مطبوع یا کاربرد صنعتی را تامین میکند.
گاز مبرد چیلر
گاز مبرد چیلر مهمترین عامل این سیستم خنک کننده است. همانطور که کاهش حجم این مبرد میتواند به کمپرسور و سایر قطعات چیلر آسیب وارد کند، اگر سطح گاز خنک کننده چیلر از حد معمول بالاتر باشد و فشار بیش از اندازهای داشته باشد، برای کمپرسور و مابقی قطعات این سیستم خنک کننده آسیبزا خواهد بود.
اما این گاز مبرد چیست؟ وقتی برای خرید گاز چیلر اقدام کنید، جدای از مارکهای متفاوت و تفاوت در انواع قیمت گاز چیلر، مدلهای متفاوتی از این مبرد را خواهید دید. به خانواده گازهای مبرد، گازهای فرئون گفته میشود. گازهای فرئون به هفت دسته قابل تقسیم است که هرکدام ممکن است در دستگاه سردکننده خاصی استفاده شود.
اولین گازی که سالهای متمادی در صنعت تهویه مطبوع و برای چیلرها استفاده شده است، گاز فرئون R404 است. این گاز که از ترکیبی هیدروکربنی تهیه میشود، امروزه کاربرد کمتری برای چیلرها دارد. قیمت گاز چیلر R404 امروزه به همین دلیل به اندازه سایر گازها افزایش نیافته است. این گاز راندمان بالایی نداشته و همچنین به دلیل اثرات گلخانهای مخربی که دارد کمتر استفاده میشود.
گاز فرئون R407C یکی دیگر از این خانواده است که با استفاده از سه گاز سردکننده غیر فرئونی ساخته میشود. گاز R32 ظرفیت گرمایی لازم برای این گاز را بهوجود میآورد. گاز R125مسئولیت کاهش فشار را برعهده داشته و گاز R134 امکان اشتعال گاز R407C را به حداقل میرساند. البته قیمت گاز چیلر R407C زیادتر از سایر گازها بوده و به همین دلیل در چیلرها کمتر استفاده میشود. مبرد گازی R11، بو یا رنگ خاصی ندارد و اشتعالزا نیز نیست. این گاز فرئون را بیشتر برای چیلرهایی با فنآوری گریز از مرکز پیشنهاد یا استفاده میکنند. قیمت گاز چیلر R11 تقریبا بیشتر از سایر گازهای مبرد پر مصرف در صنایع برودتی است.
سایر توضیحات درباره گاز مبرد چیلر
گاز فرئون R12 را که اکثرا با سیستم خنک کننده در خودروها میشناسیم نیز گازی بدون رنگ و غیر اشتعالزا است. دلیل استفاده این گاز در خودروها همین عامل غیر اشتعالزایی این گاز مبرد است. اما از آنجایی که این گاز نیز مخرب لایه ازون شناخته شده است، در صنعت تهویه مطبوع کمتر استفاده میشود.
مراکزی که میتوانید از آنها خرید گاز چیلر را انجام دهید، گاز فرئون دیگری نیز با نام R134A عرضه میکنند. این گاز در واقع جایگزین R717 آمونیاکی که سمی بود شده است. این مبرد برای سردخانهها و یخچالها کاربرد بیشتری داشته و در موارد معدودی در چیلرها نیز استفاده میشود.
طرفدار محیط زیست در خانواده گازهای مبرد فرئون، گاز R507 است. این گاز ساختار پایداری نسبت به سایر گازهای مبرد دارد و آسیبی برای لایه ازون ایجاد نمیکند.
اما پرکاربردترین گاز در صنعت برودتی، برای تهویه مطبوع یا خنک کنندگان دستگاههای صنعتی، گاز مبرد فرئون R410 است. اگر برای خرید گاز چیلر مراجعه کنید متوجه میشوید که قیمت گاز چیلر R410 مناسب بوده و همچنین راندمان بالایی مخصوصا در چیلرهای اینورتردار یا کممصرف دارد.
البته توجه داشته باشید که شما به سادگی نمیتوانید به خرید گاز چیلر متفاوتی نسبت به گازی که در حال حاضر در چیلر استفاده میشود اقدام کنید و نوع گاز مبرد خود را تعویض کنید. گذشته از اینکه تعویض نوع گاز مبرد چیلر نیازمند اقدامات تخصصی و خاصی است، برخی از کمپرسورها فقط براساس گاز خاصی طراحی شدهاند و یا بهترین راندمان خود را فقط براساس نوع خاصی از گازها ارائه میکنند. حتما قبل از خرید گاز چیلر، نوع گاز مبردی که مناسب شما خواهد بود را از متخصصین بپرسید و فقط براساس قیمت گاز چیلر یک نوع خاصی از این مبردها را خریداری نکنید.
یکی از نکات دیگری که باید در زمان خرید گاز چیلر به آن توجه شود، معتبر بودن برند تولید کننده گاز است. تولیدکنندگانی که نامعتبر یا شناخته نشده هستند ممکن است قیمت گاز چیلر را کمتر اعلام کنند اما این امکان هم وجود دارد که گاز مبردی که خریداری میکنید خلوص و کیفیت مورد نیاز را نداشته باشد. این موضوع خرید گاز چیلر را کاری سخت خواهد کرد چون برخی از تولیدکنندگان یا فروشندگان برندهای معتبر را جعل کرده و گازهای بیکیفیت را با قیمت گاز چیلر باکیفیت ارائه میکنند که برای تشخیص این مورد نیاز به تخصص است.
گاز چیلر
البته خرید گاز چیلر از فروشندگان معتبر بهترین راه برای رفع این نگرانی است. هرچند قیمت گاز چیلر تقلبی نسبت به اصلی تفاوت چشمگیری دارد، اما وجود رطوبت در این گازها آسیب شدیدی به چیلر خواهد رساند. یادآور میشود که قیمت گاز چیلر نسبت به سایر قطعات مهمی مثل کمپرسور، بسیار ارزانتر بوده و استفاده از گاز نامطلوب به دلیل قیمت گاز چیلر، ریسک بزرگی برای افزایش هزینههای احتمالی بعدی است.
چگونه گاز مبرد را مجددا شارژ کنیم؟
شارژ اولیه چیلر روش متفاوتی دارد که اصولا توسط نصابان شرکت سازنده چیلر انجام میشود. اما برای استانداردسازی سطح گاز مبرد چیلر، از مدار مکش استفاده میشود. پس از خرید گاز چیلر و آمادهسازی، شلنگ گیج مانیفولد را باید هواگیری کرده و به کپسول مبرد و شیر مکش متصل کرد.
پس از آنکه مطمئن شدید، هوایی در شلنگها وجود ندارد، ابتدا شیر کپسول گاز مبرد و سپس شیر گیج را باز کرده و کمپرسور را روشن کنید. دقت کنید، کپسول گاز در زمان تخلیه با کم شدن فشار مواجه شده و بدنه کپسول سرد خواهد شد. کپسول را میتوانید در تشتی از آب گرم قراردهید تا دمای گاز افزایش پیدا کرده و تخلیه مبرد بهتر انجام شود. این آب گرم بهتر است در دمای حدود چهل درجه سانتیگراد باشد.
در زمان شارژ دستگاه خنک کننده، سایت گلاس را زیر نظر داشته باشید. وقتی حبابی در سایت گلاس دیده نشد، یعنی گاز کمپرسور شارژ شده است و شیر کپسول را بسته و سپس شلنگها را جدا کنید. یادتان باشد، همانطور که شارژ کم گاز خنک کننده چیلر میتواند به دستگاه آسیب وارد کند. شارژ بیش از اندازه نیز میتواند به چیلر آسیب برساند. همینطور فراموش نکنید که استفاده و خرید گاز چیلر با کیفیت، مهمتر از توجه به قیمت گاز چیلر است.