چیلر ها از نظر کاربرد به دو نوع کلی تقسیم میشوند. چیلر های تهویه مطبوع و چیلر صنعتی. این دو نوع چیلر استفاده عمده ای در صنایع، ساختمان ها، بیمارستان ها و ... دارند. در این مقاله از مجله ایران فریون به توضیحات مختصری در مورد چیلر صنعتی میپردازیم.
همانطور که گفته شد، چیلر صنعتی یا چیلر فرایندی یکی از نمونه های چیلر با کاربرد بسیار فراوان است. چیلر صنعتی به نوعی از چیلر تراکمی گفته میشود که مختص فرایند های خاص طراحی و تولید شده است. این نوع چیلر در صنایع مختلف غذایی، پزشکی، تولیدی و ... کاربرد دارد. چیلر های صنعتی در ظرفیت های 1/4 تن تبرید تا 200 تن تبرید ساخته و تولید میشوند.
یک چیلر صنعتی دارای چهار جزء اصلی بوده که در یک فراید ترمودینامیکی گرمای سیال خنک شونده را به بیرون(محیط اتمسفر) انتقال میدهند. چیلر صنعتی در چهار مرحله زیر سیال خنک شونده(معمولا آب ) را خنک میکند. لازم به ذکر است در ادامه نحوه کار چیلر تراکمی هوا خنک معمولی بیان میشود.
- مرحله یک: اواپراتور چیلر صنعتیگرمای سیال فرایندی را جذب کرده و به مبرد داخل سیکل چیلر میدهد. با جذب گرما از سیال فرایندی، دمای محلول خنک کننده پایین آمده و به دمای ایده آل برای فرایند صنعتی، پزشکی، غذایی و ... میرسد. سپس گرمای فرایند مبرد را به جوش میآورد و مبرد درون اواپراتور از یک مایع کم فشار به گاز کم فشار تبدیل میشود.
- مرحله دوم: گاز فشار پایین به سمت کمپرسور حرکت کرده و وارد کمپرسور میشود. در کمپرسور این گاز با افزایش فشار و دما، متراکم شده و به سمت کندانسور حرکت میکند. گاز فشار بالا دما بالا وارد کندانسور یا واحد تقطیر کننده میشود.
- مرحله سوم: در این مرحله فن های کندانسور هوای محیط را که خنک تر است از روی کندانسور عبور میدهند. با عبور این هوای خنک، گاز دمای بالای درون کندانسور کاهش دما داده و شروع به تقطیر میکند.
- مرحله چهارم: در این آخرین مرحله خنک سازی در چیلر صنعتی، مبرد مایع شده در کندانسور، به سمت شیر انبساط حرکت میکند. در شیر انبساط یک افت فشار زیاد ایجاد میشود. این افت فشار بالا باعث تبخیر شدن مبرد مایع در خروجی شیر انبساط میگردد. با توجه به گرماگیر بودن فرایند تبخیر، دمای اواپراتور پایین آمده و مراحل سیکل از ابتدا مجددا آغاز میشود.
در بخش قبل، به طور مختصر به اجزای اصلی یک چیلر صنعتی اشاره شد. یک چیلر صنعتی برای کارکرد بدون مشکل و با راندمان بالا، به اجزای بیشتری نیاز دارد. در ادامه به معرفی مختصر این اجزا میپردازیم.
- کمپرسور: کمپرسور در سیکل تبرید با متراکم کردن گاز مبرد، گاز مبرد خروجی از اواپراتور را به سمت کندانسور میفرستد. کمپرسور در سیکل تبرید بین اواپراتور و کندانسور قرار دارد.
- کندانسور: وظیفه تقطیر گاز مبرد و دفع گرمای تراکم کمپرسور و گرمای جذب شده از اواپراتور را به عهده دارد.
- شیر انبساط:شیر انبساط یا اکسپنشن ولووظیفه افت فشار شدید مبرد مایع شده در کندانسور را دارد. مبرد مایع توسط شیر انبساط به بخار تبدیل شده و وارد اواپراتور میشود. شیر انبساط در چیلر صنعتی ممکن است از نوع الکتریکی یا معمولی باشد. در برخی از چیلر های صنعتی نیز ممکن است از لوله مویین به عنوان شیر انبساط استفاده شده باشد.
- اواپراتور: اواپراتور مابین شیر انبساط و کمپرسور قرار گرفته است. در اواپراتور گرمای سیال فرایندی( آب ) گرفته شده و به مبرد داده میشود. اواپراتور انواع مختلف صفحه ای، پوسته و لوله، دو لوله ای، آیس بانکی و ... دارد.
- تابلو برق:تابلو برق چیلر صنعتی وظیفه کنترل دقیق پارامتر های دستگاه، هماهنگی بین اجزا، و توزیع انرژی الکتریکی فن های کندانسور، پمپ آب و کمپرسور را دارد.
- پمپ آب: پمپ آب چیلر صنعتی آب یا سیال فرایندی را از اواپراتور چیلر مکش کرده و به سمت دستگاه مد نظر فرایند مورد نیاز ما پمپ میکند.
- فن های کندانسور: فن های کندانسور وظیفه عبور اجباری هوا از روی کندانسور چیلر صنعتی را به عهده دارند.
- پرشر سوییچ: در کنترل فن های کندانسور، کنترل فشار پایین سیکل چیلر، کنترل فشار بالای مبرد در چیلر و ... به کار میروند.پرشر سوییچها نیز انواع مختلف دارند.
- گیج فشار: برای سهولت در نگهداری دستگاه و نمایش فشار بخش فشار پایین و فشار بالا در چیلر صنعتیتعبیه میشوند.
- رسیور: مخزن تجمع مایع مبرد است که بعد از کندانسور نصب میشود. مایع خروجی از کندانسور برای اطمینان از ورود مایع 100 درصدی به شیر انبساط وارد رسیور میشود. رسیور در چیلر صنعتی همچنین در تعمیرات، برای جمع آوری گاز مبرد و خارج نشدن مبرد کاربرد داشته و هزینه تعمیرات احتمالی دستگاه را کاهش میدهد.
- اویل سپراتور: کاربرد این تجهیز در تمام چیلر های صنعتی خیلی متداول نیست. اویل سپراتور وظیفه جمع آوری روغن خارج شده از کمپرسور را داشته و از آسیب های احتمالی ناشی از عدم برگشت به کمپرسور جلوگیری میکند.
- شیر برقی: در خط مایع و مابین رسیور و شیر انبساط نصب میشود. این تجهیز در روشن و خاموش شدن سیستم، جمع آوری گاز سیستم، کنترل کمپرسور و همچنین محافظت از کمپرسور نقشی حیاتی دارد.
- فیلتر درایر: فیلتر درایر در چیلر وظیفه جمع آوری ذرات بر جای مانده ناشی از جوشکاری دستگاه، رطوبت و دیگر ذرات را دارد. فیلتر درایر معمولا در خط مایع و در خروجی رسیور نصب میشود.
- سایت گلاس یا شیشه رویت: از سایت گلاس در خط مایع و قبل از شیر برقی استفاده میشود. معمولا این تجهیز میزان رطوبت در سیکل برودتی، و دوفازی بودن مبرد را نمایش میدهد. سایت گلاس در نگهداری و تعمیرات چیلر صنعتی نقشی کاربردی و اساسی دارد.
در صورت نیاز به اطلاعات بیشتر در مورد اجزای چیلر صنعتی به مقاله اجزای چیلر تراکمی مراجعه نمایید.
همانطور که اشاره شد، چیلر صنعتی عمدتا از نوع تراکمی است. چیلر تراکمی انواع مختلفی دارد. چیلر های آب خنک و هوا خنک معمولا دو نوع عمده چیلر های تراکمی هستند. عمدتا در چیلر های فرایندی و صنعتی، از چیلر های هوا خنک استفاده میشود. تفاوت این دو نوع چیلر در نوع خنک شدن مبرد در کندانسور است. در چیلر آب خنک، مبرددر کندانسور توسط آب و برج خنک کننده به صورت غیر مستقیم تبدیل به مایع میشود. چیلر های هوا خنک اما از کندانسور هوایی و فن جهت تقطیر مبرد استفاده میکنند.
جهت اطلاعات بیشتر راجع به انواع چیلر تراکمی به مقاله ای با همین عنوان در مجله ایران فریون مراجعه کنید.
چیلر های صنعتی کاربرد های مختلفی دارند. در ادامه به بخشی از کاربرد های چیلر صنعتی میپردازیم.
- چیلر لیزر: امروزه لیزر ها نقشی اساسی در زندگی ما دارند. ماشین کاری لیزری، حکاکی روی سطوح مختلف، ایجاد بافت های مختلف بر روی سطوح، سوراخ کاری و برش کاری، جوش و اتصال دقیق، کاربرد در صنایع الکترونیک، عملیات حرارتی، صنایع نیمه هادی ها و ... بخشی از کاربرد های لیزر در صنایع است. لیزر همچنین در پزشکی نیز کاربرد های ویژه ای دارد. لیزر ها به دلیل گرمایی که ایجاد میکنند نیاز به خنک شدن توسطچیلر لیزر دارند.
- چیلر صنایع غذایی: چیلر های صنعتی در صنایع غذایی نیز کاربرد های ویژه ای دارند. از چیلر های در صنایع غذایی معمولا برای فرایند ها و دستگاه های مختلف مانند خنک سازی غلطک ها استفاده میشود. خنک سازی شیر بعد از پاستوریزه شدن، نگهداری مخمر، ساخت خمیر، خنک کردن نوشیدنی قبل از گاز زنی، فرایند های تولید روغن خوراکی، تولید رب، تولید بستنی، و ماشین آلات بسته بندی نیز از دیگر کاربرد های چیلر صنعتی در صنایع غذایی است.
- صنایع نظامی: با توجه به پیشرفت روز افزون تکنولوژی در صنایع نظامی، چیلر های صنعتی نیز به صنایع نظامی راه پیدا کرده اند. استفاده از چیلر صنعتی در سیستم دفاعی موشکی پاتریوت نمونه ای از کاربرد های چیلر صنعتی در صنایع نظامی است.
- تست نیمه هادی ها: تست نیمه هادی ها در صنایع دیجیتال مانند تولید موبایل ها، لپ تاپ ها تلوزیون های هوشمند و ... کاربرد ویژه ای دارد. از چیلر های صنعتی در تست نیمه هادی ها استفاده میشود.
- تولید آبجو: تولید شراب و آبجو نیازمند استفاده از چیلر های صنعتی و فرایندی دارد.
- تصویر برداری پزشکی: از چیلر های صنعتی در تصویر برداری های پزشکی مانند MRI، CT، PET و ... نیز استفاده میشود. چیلر های فوق الذکر، از جمله چیلر های پزشکی محسوب میشوند.
- مخابرات: در برخی از تجهیزات مخابراتی از چیلر های صنعتی مختلف در تناژ برودتی مختلف استفاده میشود. استفاده از چیلر های صنعتی با کیفیت موجب کاهش هزینه های تعمیرات و افزایش راندمان این تجهیزات میشوند.
- مراکز ارتباطی و مراکز داده: امروزه مراکز داده بیش از پیش گسترش پیدا کرده اند. با توجه به نیاز روز افزون و شدید به مراکز داده و ارتباطات و ایجاد گرمای زیاد توسط این مراکز، از چیلر صنعتی برای کاهش دمای این مراکز استفاده میشود.
- زیبایی: چیلر های صنعتی در کلینیک های زیبایی نیز به کار میروند. حذف موهای زائد و کلینیک های زیبایی مربوط به آن بخشی از کاربرد های چیلر صنعتی در این بخش است.
- تزریق پلاستیک: در فرایند های تولید پلاستیک و تزریق پلاستیک نیز از چیلر صنعتی استفاده میشود. در صورت نیاز به مطالعه بیشتر و عمیق تر در این خصوص به چیلر صنعتی دستگاه تزریق پلاستیک رجوع کنید.
در پاسخ به این سوال که چیلر صنعتی چه تفاوتی با چیلر تهویه مطبوع دارد، میتوان به داده های زیر اشاره کرد:
- ساعت کار سالانه: چیلر های تهویه مطبوع معمولا حدود 1080 ساعت در سال کار میکنند. چیلر های صنعتی با کارکرد بیش از 2900 ساعت در سال، باید دوام بیشتری نسبت به چیلر های تهویه مطبوع داشته باشند.
- فشار کاری پمپ آب: در چیلر های تهویه مطبوع اختلاف دهش و مکش پمپ بین 20PSI تا 50PSI است. این اخلاف فشار در چیلر های صنعتی ممکن است بین 10 الی 150PSI نیز باشد.
- هزینه خاموشی و خرابی: هزینه های خرابی و خاموشی چیلر تهویه مطبوع صرفا به خاطر تعمیر خود دستگاه است اما در چیلر های صنعتی هزینه توقف فرایند تولی، تصویر برداری پزشکی و ... نیز افزوده میشود.
- عمر کاری: عمر کاری مورد انتظار در چیلر های تهویه مطبوع معمولا 10-15 سال و در چیلر های صنعتی بین 20-25 سال است.
- نیاز به ضد یخ: در چیلر های تهویه مطبوع نیاز به ضدیخ چیلر کمتر احساس میشود اما در چیلر های صنعتی به دلیل کارکرد دو فصل و شبانه روز چیلر، نیاز بیشتری به استفاده از ضدیخ احساس میشود.
- لرزش و صدای ایجاد شده: معمولا چیلر های مورد استفاده در تهویه مطبوع، از عایق های صوتی مختلف استفاده کرده و میزان نویز صدا در این دستگاه ها اهمیت ویژه ای دارد. در صنعت به دلیل ماهیت پر سر و صدای محیط صنعتی، استفاده از عایق های صوتی در چیلر از اهمیت کمتری برخوردار است.
جهت نصب صحیح و استاندارد چیر صنعتی باید به کاتالوگ سازنده توجه کرد. حمل، نصب و راه اندازی چیلر باید حتما مطابق کاتالوگ سازنده انجام شود. در غیر این صورت ممکن است خسارت های زیادی به دستگاه وارد شود. حمل غیر اصولی و ناصحیح دستگاه علاوه بر مشکلات و خسارات مالی، برای جان افراد نیز خطر آفرین است.
در ادامه به نکات حمل، نصب و راه اندازی یکی از چیلر های هوا خنک شرکت دایکین اشاره خواهد شد.
نکات ایمنی نصب چیلر صنعتی
- دستگاه را حتما از طریق نقاط مشخص شده در کاتالوگ حمل کنید.
- قبل از اتصال برق دستگاه از قطع بودن کلید ایزولاتور و فیوز های دستگاه اطمینان حاصل کنید.
- در هنگام اتصال برق دستگاه حتما نکات ایمنی مربوط به برق را رعایت کرده و ابزار و دستکش های عایق داشته باشید. در صورتی که فضای کاری خیس یا مرطوب است، کار را به تعویق بیندازید.
- در کندانسور و قطعات داخلی دستگاه ممکن است لبه های تیزی وجود داشته باشند که موجب آسیب شوند. در هنگام نصب دستگاه حتما از وساط حفاظت فردی استفاده کنید.
فونداسیون دستگاه:
- جهت نصب دستگاه روی زمین، فونداسیونی به حداقل ضخامت 25 سانتی متر و عریض تر از اندازه های دستگاه نیاز است.
- دستگاه باید روی لرزه گیر های مخصوص لاستیکی یا فنری نصب شود. به تراز بودن دستگاه دقت شود.
- قبل از راه اندازی دستگاه باید تراز بودن فونداسیون و دستگاه با استفاده از ابزار هایی مثل تراز لیزری سنجیده شود. ناترازی دستگاه نباید بیش از 5 میلیمتر برای دستگاه های تا طول 7 متر باشد. همچنین برای دستگاه های با طول بیش از 7 متر، ناترازی نباید بیش از 10 میلیمتر باشد.
- اگر دستگاه در ممحلی نصب میشود که حیوانات و افراد غیر متخصص ممکن است به آن دسترسی داشته باشند، دور دستگاه باید با وسایلی مثل فنس پوشیده شود.
برای اطمینان از بهترین کارایی دستگاه بعد از نصب، باید به نکات زیر توجه کرد:
- از نصب دستگاه در جایی که ممکن است هوای خروجی فن های کندانسور مجددا به کندانسور باز گردند، جلوگیری کنید.
- مطمین شوید دستگاه در جایی نصب است که مانعی برای جریان هوای فن ها وجود ندارد.
- از نصب دستگاه در محیط های بسیار خاکی تا حد امکان جلوگیری کنید.
- آب دستگاه باید کاملا تمیز بوده و از روغن و دیگر ناخالصی های مضر عاری باشد. یک فیلتر آب باید در مسیر آب ورودی به دستگاه نصب شود.
حداقل فضای مورد نیاز
در نصب دستگاه و فضای مورد نظر برای دستگاه باید به نکات زیر توجه شود:
- باید از بازگشت دوباره هوای گرم خروجی از کندانسور به ورودی آن جلوگیری شود.
- حجم هوای کافی باید برای مکش فن های کندانسور دستگاه فراهم شود.
در صورتی که این دو پیش شرط رعایت نشود، فشار کندانسور افزایش پیدا میکند. شکل زیر حداقل فضای مورد نیاز را نمایش میدهد. هوای خروجی از فن های کندانسور نباید با مانعی برخورد کند.
- اگر دستگاه با مانعی مثل دیوار در اطراف پوشیده شده باشد، باید توجه کرد که در صورتی که ارتفاع دیوار های اطراف دستگاه معادل یا بیشتر از ارتفاع دستگاه است، دستگاه باید حداقل 2.2 متر فاصله از دیوار های جانبی داشته باشد.
- در مواردی که دو چیلر از جانب درکنار هم نصب میشوند، حداقل فاصله دو چیلر باید 3600 میلیمتر یا سه متر و شصت سانتی متر باشد.
- اگر دو چیلر به صورت پشت سر هم از سمت غیر جانب ( سمت عرض کمتر دستگاه) در کنار یکدیگر نصب میشوند، حداقل باید 1.5 متر فاصله بین دستگاه ها رعایت شود.
- در نصب چیلر باید به نگهداری و تعمیرات و دسترسی آسان به بخش های مختلف چیلر توجه کرد.
- اگر نکات ذکر شده رعایت نشود، ظرفیت دستگاه افت شدید خواهد کرد.
توجه به جهت باد در نصب چیلر صنعتی
- باید توجه کرد چینش دستگاه ها به صورتی باشد که باد غالب منطقه کمترین تاثیر را بر چیلر ها و کارایی آنها داشته باشد.
- شکل زیر این نکته را نشان میدهد. در مورد اول توجه نکردن به باد غالب موجب افزایش دمای کاری و فشار کندانسور در چیلر های دو و سه میشود. این افزایش دما ممکن است عملکرد چیلر را با اختلال مواجه کرده و یا عمر دستگاه را به واسه کارکرد بیشتر دستگاه کاهش دهد. اما در چینش اصلاح شده مشاهده میشود که جهت باد غالب، کمترین اثر را بر روی کارکرد چیلر ها خواهد داشت و اختلالی در عملکرد دستگاه ها ایجاد نمیکند.
لوله کشی آب چیلر صنعتی
- لوله کشی آب دستگاه باید به صورتی باشد که حداقل زانو و فیتینگ و تغییر مسیر در مسیر لوله کشی استفاده باشد.
- شیر های قطع و وصل در ورودی و خروجی آب دستگاه باید نصب شوند.
- فلوسوییچ وظیفه حفاظت از چیلر در قبال یخ زدگی را دارد. این تجهیز باید کاهش جریان آب را اگر کمتر از 50 درصد حجم اولیه و استاندارد شد، تشخیص داده و یک سیگنال هشدار کاهش جریان آب ب تابلو برق کنترلی چیلر بفرستند. نصب فلوسوییچ در مسیر آب اواپراتور چیلر صنعتی الزامی است. لازم به ذکر است نصب فلوسوییچ باید مطابق کاتالوگ سازنده انجام شود. نصب غیر اصولی فلوسوییچ میتواند عملکرد این تجهیز را مختل کند.
- نصب یک شیر هواگیری خودکار یا دستی در بالاترین نقطه لوله کشی.
- نصب یک تجهیز که سیستم لوله کشی را تحت فشار مورد نیاز قرار دهد.( مانند منبع انبساط)
- یک فیلتر یا تجهیزی که ذرات جامد آب را گرفته و فیلتر کند. فیلتر باید در نزدیکترین حالت به چیلر نصب شود. استفاده از فیلتر در مسیر آب چیلر، عمر دستگاه را افزایش میدهد. اندازه مش فیلتر توصیه شده بین 0.87 میلیمتر تا 1.2 میلیمتر است.
- اواپراتور باید مجهز به سنسور آنتی فریز باشد.
- تمام سیستم لوله کشی و دستگاه چیلر باید در قبال یخ زدگی محافظت شوند.
- اگر دستگاه در زمستان نیز کار میکند، باید توجه به یخ زدگی آب دستگاه داشت. استفاده از ضد یخ چیلر میتواند از یخ زندگی تجهیزات و لوله کشی دستگاه در زمستان جلوگیری کند.
- در دستگاه هایی که از ضدیخ چیلر در سیکل آب آنها استفاده میشود، راندمان کلی دستگاه کاهش یافته و افت فشار افزایش مییابد.
- قبل از نصب لوله کشی به دستگاه، سیستم لوله کشی را از نظر نشتی تست کرده و جامدات باقی مانده درون سیستم لوله کشی را تخلیه کنید.
کیفیت آب چیلر صنعتی
کیفیت آب دستگاه باید مرتبا بررسی شود. آب سخت میتواند منجر به جمع شدن ناخالصی ها در اواپراتور دستگاه شده و ظرفیت دستگاه را کاهش دهد. افزایش افت فشار در اواپراتور نیز از دیگر اثرات ناخالصی ها در آب چیلر است. آب سالم سختی گیری شده در دستگاه میتواند ریسک خوردگی، فرسایش و آسیب های این چنینی را کاهش دهد. معمولا آسیب های رسیده به دستگاه بر اثر آب بی کیفیت شامل گارانتی نشده و شرکت سازنده قبول دار خرابی های ناشی از کیفیت نامناسب آب نخواهد بود. بنابر این توجه به کیفیت آب در چیلر صنعتی بسیار مهم است.
جدول زیر، مشخصات آب قابل قبول در چیلر را نشان میدهد.
قیمت چیلر صنعتی
قیمت چیلر صنعتی به پارامتر های بسیاری بستگی دارد. نوع چیلر، دمای کاری چیلر، نوع اواپراتور، برند قطعات چیلر، نوع و برند کمپرسور، نوع کندانسور، ضخامت فین کندانسور، لوله استفاده شده در سیکل مبرد دستگاه، تجهیزات استفاده شده در سیکل، کنترل و تابلو برق چیلر صنعتی، کیفیت، ضخامت ورق، ضخامت رنگ بدنه دستگاه، نوع، برند و مدل فن دستگاه و ... تنها بخشی از پارامتر های مهم در قیمت نهایی دستگاه هستند.
باید توجه داشت قیمت خرید اولیه در چیلر، تنها 10درصد از هزینه های چیلر صنعتی در عمر کاری خود است. هزینه انرژی با 32 درصد، هزینه نگهداری و تعمیرات با 20 درصد، هزینه نصب، 9 درصد، بهره برداری 9 درصد، هزینه زمان خاموشی دستگاه 9 درصد، و هزینه های زیست محیطی 7 درصد از کل هزینه های دستگاه را شامل میشوند.
در مورد نکات خرید و عوامل موثر بر قیمت چیلر صنعتی، در مقاله ای با عنوان نکات خرید چیلر صنعتی به این موضوع پرداخته ایم.
پیدا کردن سازنده متخصص و متعهد در زمینه طراحی، مشاوره و فروش چیلر صنعتی در بازار کاری دشوار است. با توجه به هزینه های ذکر شده در بخش قبلی، هزینه خرید اولیه دستگاه نباید ملاک عمل در خرید دستگاه باشد. طراحی نامناسب و غیر استاندارد یک دستگاه میتواند منجر به خسارات ناشی از تعمیرات زود هنگام، توقف تولید و تعطیل شدن موقت کارگاه و هزینه های دیگر شود. لذا دقت به کیفیت ساخت، نوع متریال و برند قطعات مصرفی، سابقه تولید کننده، خدمات پس از فروش و گارانتی دستگاه باید مورد توجه قرار گیرد.
جهت طراحی، مشاوره و تولید انواع چیلر صنعتی در ظرفیت های مختلف با کارشناسان ما تماس بگیرید.