چیلر چیست؟

        برای دانستن طرز کار چیلر تراکمی ابتدا باید با چیلر آشنا باشیم. کلمه چیلر به معنای لغوی سرد کننده را شاید بتوان برای انواع یخ سازها، تجهیزات سردخانه و... به کار برد اما هیچ کدام از این تجهیزات چیلر خوانده نمی‌شوند. ما به تجهیزات مرکزی که عموما آب را خنک می‌کنند و آب خنک شده را در تهویه مطبوع و کاربردهای صنعتی و... به کار می‌بریم، چیلر می‌گوییم.

        در این مطلب از مجله ایران فریون به توضیح و بررسی مختصر طرز کار چیلر تراکمی می‌پردازیم. در ادامه به صورت خیلی ساده و ابتدایی با لزوم بخش های مختلف چیلر تراکمی و معرفی چهار بخش اصلی چیلر تراکمی یعنی کمپرسور، اواپراتور، کندانسور و شیر انبساط می‌پردازیم.

به طور کلی چیلرها به دو نوع اصلی چیلر جذبی و چیلر تراکمی تقسیم می‌شوند.
در این مطلب ما به اصول اولیه کارکرد و نحوه کار چیلر تراکمی خواهیم پرداخت:

چیلر تراکمی:
        با این پیش زمینه که می‌دانیم تبخیر یک عمل گرماگیر است، فرض می‌کنیم گازی را به صورت مایع در آورده و در کپسول دخیره کرده ایم. بدیهی است که فشار داخل کپسول از فشار جو بالاتر است. چنانچه شیر کپسول را باز کنیم به محض باز شدن شیر، سیال داخل سیلندر تجزیه شده و به گاز تبدیل می‌شود. بدیهی است فشار داخل سیلندر نیز کاهش یافته و بدنه سیلندر سرد می‌شود. (تصویر شماره 1)

        حالا یک مبدل را مانند تصویر شماره 2 به سیلندر وصل می‌کنیم. از داخل پوسته مبدل، سیال داخل کپسول و از داخل لوله آن آب را عبور می‌دهیم. اکنون با باز شدن شیر، مبرد از فضای پر فشار داخل سیلندر به داخل مبدلی که فشاری معادل فشار جو دارد راه می‌یابد. در اثر تغییر فشار، سیال داخل سیلندر به سرعت تبخیر شده و گرمای لازم برای تبخیر را از محفظه مبدل و آب داخل آن می‌گیرد. به این محفظه اواپراتور می‌گوییم. با این روش می‌توان مقداری آب را سرد کرد. اما در این صورت بعد از خروج سیال از سیلندر، سیال هدر رفته و چرخه خنک کاری ادامه پیدا نمی‌کند.

    جهت جلوگیری از هدررفت سیال، می‌توان آن را به درون محفظه ای بسته برگرداند، اما وجود گاز در این فرآیند هیچ کمکی به خنک سازی آب نمی‌کند. زیرا عمل خنک کاری به واسطه گرماگیری فرآیند تبخیر صورت می‌گیرد. بنابراین لازم است گاز داخل محفظه دوباره به مایع تبدیل شود. جهت تقطیر مجدد گاز می‌توان مبدلی ساخت تا گاز داخل محفظه را توسط آب یا هوا خنک کرد. این محفظه را کندانسور یا Condenser می‌نامیم. حال می‌توان بعد از شارژ این سیکل از گاز، کپسول را حذف کرد. ظاهرا چرخه سرمایش کامل شده، اما چنین چرخه ای کارآمد نخواهد بود. زیرا به همان اندازه که از آب عبوری اواپراتور Evaporator گرما گرفته شده، به همان اندازه نیز باید آب عبوری از Condenser را سرد کرد تا بتوانیم گاز داخل سیکل را تقطیر کنیم و سیال نیز به راحتی بین دو مبدل جریان نخواهد داشت. بنابراین برای تکمیل این چرخه باید راهکاری یافت.

اگر گاز خروجی از Evaporator را تا حد امکان متراکم کنیم، با افزایش فشار، ملکول های گاز به هم نزدیک شده و آمادگی مایع شدن در در دمای بالاتر را پیدا می‌کنند. در این صورت دمای مورد نیاز جهت تقطیر گاز در کندانسور، به مراتب بیشتر از دمای آب سرد خروجی از اواپراتور خواهد شد. بنابراین افزودن کمپرسور به سیستم، علاوه بر ایجاد اختلاف فشار لازم در دو سمت کندانسور و اواپراتور و تسهیل حرکت سیال در سیکل، به فرآیند تبدیل گاز به مایع(تقطیر) کمک کرده و با مکش گاز از اواپراتور منجر به کاهش فشار اواپراتور می‌شود. با کاهش فشار در اواپراتور تبخیر مایع در آن بیشتر و بهتر صورت می‌گیرد.

        علاوه بر این در سیکل چیلر تراکمی از یک لوله مویین یا یک شیر که موجب کاهش فشار شود، در ورودی اواپراتور استفاده می‌کنیم. وجود این وسیله در ورودی اواپراتور به کم شدن فشار داخل اواپراتور کمک کرده و موجب تبخیر مبرد در دمای کمتری می‌شود. پیشنهاد می‌شود بعد از مطالعه این مقاله به مطلب شیر های انبساط در مجله ایران فریون نیز مراجعه کنید.

    چیلر تراکمی را می‌توان به دو قسمت فشار بالا و فشار پایین تقسیم کرد که در بخش فشار بالا، تقطیر و در بخش فشار پایین، تبخیر صورت می‌گیرد. در این سیستم گرما در بخش فشار پایین از سیالی مانند آب یا هوا گرفته شده و در بخش فشار بالا به آب یا هوا منتقل می‌شود. همانطور که در تصاویر بالا مشاهده می‌کنید، گرما در بخش کندانسور به آب منتقل می‌شود. در تصویر پایین نیز گرما به هوا انتقال می‌یابد. به چیلر هایی که گرمای کندانسور را به آب منتقل می‌کنند، چیلر آبی و به چیلر هایی که گرمای کندانسور را به هوا منتقل می‌کنند چیلر هوایی می‌گویند. گاز داخل کپسول و سیکل نیز همان گاز مبرد است. برای شناخت بیشتر مبرد ها می‌توانید مقاله مبرد چیست را در مجله ایران فریون مطالعه کنید.

       اکنون می‌توان این سیکل را چیلر تراکمی خواند. آب داخل اواپراتور گرمای خود را به واسطه گاز مبرد به کندانسور منتقل می‌کند. آب سرد شده می‌تواند جهت سرمایش ساختمان و کاربردهای گوناگون صنعتی و مسکونی به کار رود. در کاربرد های مسکونی آب خنک شده توسط چیلر، به واسطه دستگاه های توزیع، دمای محل مورد نظر را پایین می‌آورد. فن کویل و هواساز دو نوع از دستگاه های توزیع در ساختمان محسوب می‌شوند. در چیلر های آبی یا جیلر های آب خنک، گرمای کندانسور به واسطه آب و یک برج خنک کننده به محیط انتقال پیدا می‌کند.

در این مقاله خرد، به طرز کار چیلر تراکمی پرداختیم. در صورت تمایل می‌توانید دیگر مقاله های تخصصی بلاگ ایران فریون را مطالعه کنید.