چیلر تراکمی چیست؟ بررسی مزایا و قیمت

تعریف چیلر تراکمی

همه چیلر های تراکمی، از واحد های کوچک و کم ظرفیت گرفته تا خنک کننده های تراکمی پر ظرفیت مرکزی، دارای سه بخش اصلی کمپرسور، کندانسور و اواپراتور هستند.

در چیلر های تراکمی ماده مبرد در فضای کم فشار اواپراتور تبخیر شده و گرمای تبخیر را از آب یا هوایی که در تماسی غیر مستقیم با آن قرار دارد می گیرد و موجب گاهش دکای هوا یا آب عبوری می شود.

ماده مبرد پس از تبخیر به وسیله ی کمپرسور مکیده شده و با فشار به سمت کندانسور رانده می شود تا در کندانسور و در مجاورت غیر مستقیم با آب یا هوای خنک بار دیگر تقطیر شده و برای تبخیر مجدد و تولید سرما روانه اواپراتور گردد و چرخه ی سرمایش تراکمی را کامل کند.

رایج ترین روش طبقه بندی چیلرهای تراکمی بر اساس کمپرسور و کندانسور صورت می گیرد؛ اما از نظر اواپراتور، نوع ماده مبرد و مرکزی یا محلی بودن واحد خنک کن، نیز می توان گروه بندی های دیگری برای آن قائل شد که در اینجا به همه ی آن ها نخواهیم پرداخت.

همه ی سیستم های تراکمی دارای کندانسور هستند ولی کندانسور آن ها ممکن است با آب خنک شود و یا با هوا

کندانسورهای آبی نیازمند اتصال به برج خنک کننده هستند تا آب خنک ارسالی از سوی برج موجب تقطیر ماده مبرد شود.

اما در همه موارد از جمله مواردی که قرار است چیلر تراکمی در منطقه ای مرطوب نصب شود، امکان استفاده از برج خنک کننده برای خنک سازی کندانسور وجود ندارد، زیرا همان گونه که پیش از این گفته شد برج خنک کن به عنوان مولدی تبخیری بازده مناسبی در اقلیمهای مرطوب ندارد، بنابراین تحت این شرایط می باید از کندانسورهایی که به طور مستقیم با جریان هوا خنک شده و کندانسور هوایی خوانده میشوند استفاده کرد.

در مواردی که تجهیزات تراکمی نسبتاً کم ظرفیت بوده و به صورت محلی به کار گرفته میشوند نیز از کندانسور هوایی استفاده میشود.

در ظرفیتهای سرمایشی زیاد و در شرایطی که منطقه نصب مرطوب نباشد استفاده از کندانسور آبی که با کمک برج خنک کننده عمل تقطیر را انجام میدهد رایج تر از کندانسور هوایی است.

اواپراتور

همان گونه که کندانسورها ممکن است با آب یا هوا خنک شوند اواپراتورها هم ممکن است از نوع آبی یا هوایی باشند.

اواپراتور تجهیزات کم ظرفیت محلی به طور معمول هوا را خنک میکنند و اواپراتور چیلر های تراکمی مرکزی آب را خنک میکنند.

در نوع اول، هوای خنک بدون واسطه در اختیار فضای مورد نظر قرار میگیرد، بنابراین چیلر های تراکمی محلی با اواپراتور هواخنک (فارغ از این که نوعی مولد محسوب میشوند) وسیله ی تبادل حرارت

مستقیم نیز قلمداد میشوند؛ اما گروه دوم آب را خنک نموده و آن را در اختیار تجهیزات متعدد تبادل حرارت مانند فن کویل و هواساز که در سطح ساختمان به صورت پراکنده نصب شده اند قرار می دهند

و از اینجا به بعد وظیفه این تجهیزات تبادل حرارت است که به کمک آب سرد جاری در کویل خود، هوای فضای مورد نظر را خنک کنند.

برخی از چیلر های تراکمی محلی یک تکه و برخی دیگر دوتکه هستند. در تجهیزات یک تکه هر سه جزء اصلی کمپرسور، کندانسور و اواپراتور در کنار یکدیگر و بر روی یک شاسی و قاب قرار میگیرند.

از رایج ترین این دستگاه ها میتوان کولر پنجره ای یا کولر گازی را نام برد که به صورت محلی در دیوار یا پنجره فضای مورد نظر نصب میشود و کندانسور و اواپراتور آن از نوع هوایی است.
برخی از این گونه واحدها که دارای ظرفیتهای بیشتر از ۳ تن تبرید یا ۳۶۰۰۰ بی تی یو در ساعت هستند به صورت یکپارچه در فضای آزاد نصب شده و هوای خنک آنها به وسیله کانال به فضای مورد تهویه رسانده می شود.

نمونه ی رایج چنین تجهیزاتی، واحد تراکمی پشت بامی است که بر روی بام فضای مورد نظر نصب می شود این تجهیزات هم مانند کولرهای گازی دارای کندانسور و اواپراتور هوایی هستند.

این گونه تجهیزات به دلیل این که بی نیاز از تجهیزات تبادل حرارت و برج خنک کننده هستند، واحدهای یک تکه یا یکپارچه خودکفا نیز خوانده می شوند برخی از تجهیزات یکپارچه تراکمی که در ظرفیت های بسیار بیشتری تا ۱۰۰ تن تبرید مورد استفاده قرار میگیرند و مانند واحدهای پشت بامی در هوای آزاد نصب می شوند، دارای اواپراتور آبی و کندانسور هوایی هستند.

این گروه برخلاف دو گونه کولرگازی و واحد پشت بامی بی واسطه با محیط مورد نظر در ارتباط قرار نمی گیرند بلکه برای استفاده از آب سرد تولید شده توسط آنها باید از تجهیزات تبادل حرارتی مانند فن کویل و هواساز استفاده کرد بنابراین چنین تجهیزاتی با این که یک تکه هستند لزوماً به عنوان واحدی محلی مورد استفاده قرار نمی گیرند و میتوان آنها را به صورت مرکزی نیز به کار برد و چندین مکان متفاوت را تغذیه کرد.
نوع دیگری از واحدهای یک تکه تراکمی نه تنها دارای اواپراتور آبی بلکه دارای کندانسور آبی نیز هستند و نه در فضای باز بلکه در فضای سرپوشیده که همان موتورخانه است نصب میشوند و واحدی کاملاً مرکزی محسوب میشوند.

عنوان چیلر تراکمی بیشتر برای این نوع خنک کن تراکمی مورد استفاده قرار میگیرد این واحدها پرظرفیت ترین واحدهای خنک کن تراکمی محسوب می شوند و در صورت استفاده از کمپرسور گریز از مرکز تا ۷۰۰ تن تبرید بار سرمایش را تأمین میکنند در صورت استفاده از کمپرسورهای سیلندر - پیستونی حداکثر ظرفیت ۲۰۰ تن تبرید خواهد بود.

انواع خنک کن یک تکه و چند تکه

برخی از گروههای چهارگانه ای که به عنوان واحدهای خنک کن یک تکه معرفی شدند با بعضی تفاوت ها میتوانند دو تکه نیز باشند اما تمامی واحدهای دوتکه دارای کندانسور هوایی هستند در واحدهای دوتکه کم ظرفیت مانند کولرهای گازی کمپرسور و کندانسور بر روی یک شاسی قرار گرفته و در فضای آزاد نصب میشوند و اواپراتور به عنوان تکه ای دیگر در داخل فضای مورد نظر نصب می شود.

تکه ی مرکب کندانسور و کمپرسور گاهی واحد بیرونی یا کندانسینگ یونیت نیز خوانده می شود در برخی موارد و برای تأمین ظرفیت های بیش از ۳ تن تبرید از اواپراتور به عنوان کویل یک هواساز استفاده می شود، تحت این شرایط نوعی سیستم تراکمی محلی دوتکه که کمپرسور و کندانسور آن در فضای بیرون نصب شده و هواساز در فضای داخل قرار می گیرد پدید می آید.

برخی از فن کویل ها نیز از چنین ساز و کاری برخوردارند که در مورد هر دوی این تجهیزات بهتر است به جای استفاده از عنوان هواساز یا فن کویل از عنوان واحدهای داخلی استفاده نمود این گونه واحدهای داخلی گاهی هواساز یا فن کویل انبساط مستقیم نیز خوانده می شوند؛ زیرا عمل تبخیر و انبساط ماده مبرد به طور مستقیم در کویل هواساز یا فن کویل اتفاق می افتد در برخی موارد اواپراتور و فن گریز از مرکز این واحدها در کابینتی مجزا نصب میشود که در این صورت واحد تراکمی کابینتی خوانده می شوند.

گروه پرظرفیتی از تجهیزات دو تکه ی تراکمی که با نام چیلر تراکمی با کندانسور هوایی معروف هستند نه به صورت محلی بلکه به صورت مرکزی مورد استفاده قرار می گیرند.

در این گروه برخلاف سایر تجهیزات، دوتکه اواپراتور و کمپرسور بر روی یک شاسی و در داخل موتورخانه نصب شده و کندانسور هوایی در فضای باز قرار میگیرد.

در تمامی سیستم های دوتکه ارتباط بین واحدهای داخلی و خارجی برای جریان مبرد به وسیله لوله کشی برقرار می شود که می باید معابر مناسب این لوله ها با توجه به موقعیت استقرار هر یک از واحدهای داخلی یا خارجی در محل مناسب پیش بینی شود.

انواع چیلر های تراکمی

با توجه به موارد فوق میتوان انواع چیلر های تراکمی را از جنبه مرکزی و محلی بودن و یک تکه یا دوتکه بودن به صورت خلاصه شده زیر برشمرد.

1. تجهیزات خنک کننده تراکمی یک تکه با کندانسور و اواپراتور هوایی از نوع محلی که در فضای مورد نظر نصب میشود مانند کولر گازی
2. تجهیزات خنک کننده تراکمی یک تکه با کندانسور و اواپراتور هوایی از نوع محلی با قابلیت محدود کاربری به صورت مرکزی که در فضای باز نصب می شود مانند واحدهای پشت بامی
3. تجهیزات خنک کننده تراکمی یک تکه با کندانسور هوایی و اواپراتور آبی از نوع مرکزی که در فضای باز نصب می شوند و به واحد یکپارچه تراکمی یا پکیج یونیت سرمایی معروف هستند
4. تجهیزات خنک کننده تراکمی یک تکه با کندانسور و اواپراتور آبی از نوع مرکزی که در موتورخانه نصب می شوند و چیلر تراکمی خوانده می شوند
5. تجهیزات خنک کننده تراکمی دوتکه با کندانسور و اواپراتور هوایی از نوع محلی با ظرفیت کم مانند کولرهای گازی دوتکه
6. تجهیزات خنک کننده تراکمی دوتکه با کندانسور و اواپراتور هوایی از نوع محلی با قابلیت محدود کاربری به صورت مرکزی که ممکن است اواپراتور آن در تجهیزاتی همچون هواساز یا فن کویل نصب شوند و یا در کابینتی مجزا که مجهز به کویل اواپراتور و فن گریز از مرکز است قرار گیرد مانند واحدهای کابینتی
7. تجهیزات خنک کننده تراکمی دوتکه با کندانسور هوایی و اواپراتور آبی از نوع مرکزی که اواپراتور و کمپرسور آن بر روی یک شاسی در فضای موتورخانه نصب می شود این نوع تجهیزات نیز چیلر تراکمی با کندانسور هوایی نامیده میشوند.

یکی از مزایای مهم چیلر های تراکمی همین تنوع و گوناگونی است که امکان کاربری گسترده ای را به آنها داده است و ناگفته نگذریم که این طبقه بندی تنها گویایی بخشی از تنوع تجهیزات تراکمی است که از منظر معماری اهمیت دارد.

زیرا این دسته بندی در برگیرنده چگونگی نصب است بنابراین از چیلر های تراکمی میتوان در اقلیم های متفاوت و شرایط کاربری مختلف استفاده کرد ضریب کارآیی نسبتاً خوب واحدهای تراکمی از جمله دیگر مزایای مهم آنها محسوب می شود.

عیب این سیستم

بزرگترین عیب چیلر های تراکمی مصرف نسبتاً زیاد برق آنهاست که موجب افزایش قابل توجه سرمایه گذاری اولیه و هزینه های دورهی راهبری می شود.

چیلر های تراکمی، به ویژه انواعی که دارای کمپرسور سیلندر - پیستونی هستند، ضمن استهلاک زیاد تجهیزاتی پر سروصدا نیز محسوب می شون.

آسیب های زیست محیطی در صورت استفاده از فرئون ها به عنوان مبرد از دیگر معایب تجهیزات چیلر تراکمی است.

زمینه های کاربری چیلر های تراکمی

.1چیلر های تراکمی به دلیل تنوع زیاد، محدودیت چندانی برای کاربری های مختلف تحت شرایط اقلیمی متفاوت ندارند مگر این که استفاده از آنها از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نباشد.

.2پروژه های که دارای تجهیزات تبادل حرارت دو فصلی مانند فن کویل و هواساز هستند و بنا به شرایط اقلیمی نتوان از چیلرهای جذبی در آنها استفاده کرد.

.3اماکنی که نیازمند تجهیزات سرمایشی مستقل در فصول غیرگرم سال هستند مانند مراکز کامپیوتر، مخابرات و از این قبیل

.4اماکن کوچکی که بنا به دلایل مختلف مانند شرایط اقلیمی و یا لزوم رطوبت در آنها نتوان از خنک کننده های تبخیری استفاده کرد.

ملاحظات معماری

ملاحظات معماری مربوط به تجهیزات تراکمی مرکزی تابعی از شرایط کلی تجهیزات نصب شده در موتورخانه هاست که در ادامه به آن پرداخته خواهد شد؛

اما سطح محل نصب، وزن، سروصدا، لرزش فضای سرویس و تأثیرات دیداری تجهیزاتی که خارج از موتورخانه نصب می شوند می باید مورد توجه معمار قرار گیرد.

بنابه یک اصل کلی، بهتر است که فاصله ی تجهیزات دو تکه نسبت به یکدیگر بیش از ۱۵ متر نباشد و در عین حال برای رعایت این اصل نباید مزاحمت های ناشی از کارکرد این تجهیزات نادیده گرفته شود.

امروزه کاربرد کولر های دوتکه تراکمی بسیار رایج شده است، اما اغلب نصب این تجهیزات به بدترین شکل ممکن و بدون رعایت کیفیت ظاهری و اصول فنی انجام می شود بهترین حالت برای نصب واحد بیرونی این گونه دستگاه ها استفاده از بام بالکن یا حیاط خلوت است.

چنین فضاهایی برای سرویس و نگهداری بسیار مناسب هستند و امکان پنهان سازی این تجهیزات را نیز فراهم می کنند در هر حال می باید امکان دسترسی مناسب و ایمن به واحدهای بیرونی تجهیزات دوتکه تراکمی مهیا شود.

ملاحظات مربوط به واحدهای کابینتی تراکمی یا هواساز های انبساط مستقیم مشابه سایر هواساز ها است.

تخمین ابعاد و وزن چیلرهای تراکمی

پس از تخمین بار سرمایی پروژه میتوان با مراجعه به کاتالوگ سازندگان ابعاد و وزن دقیق چیلر یا سایر چیلر های تراکمی مانند کولرگازی واحدهای یکپارچه کابینتی یا پشت بامی و کندانسورهای هوایی را تعیین کرد در غیر این صورت برای واحدهای یکپارچه تراکمی کابینتی میتوان شرایط هواساز یک منطقه ای را در نظر گرفت ،ارتفاع عرض و طول تقریبی چیلرهای تراکمی تا ظرفیت ۱۶۰ تن تبرید که در موتورخانه مرکزی نصب میشوند به ترتیب ۲۲۰ ، ۱۰۰ و ۳۵۰ سانتیمتر تخمین زده میشود.
وزن چیلر تراکمی با کندانسورآبی در حدود ۳۰ کیلوگرم به ازای هر تن تبرید است و وزن چیلر تراکمی بدون کندانسور آبی تقریباً ۲۰ کیلوگرم به ازای هر تن تبرید برآورد می شود.