برای سیستم های خنک کننده تهویه مطبوع، چند مؤلفه اساسی وجود دارد که آن را قادر می سازد در صورت نیاز ، سرمایش و گرمایش را انجام دهد. این مؤلفه ها به شرح ذیل می باشند:
به عنوان موتور سیستم تهویه مطبوع شناخته می شود. کمپرسور با مبرد کار می کند که می تواند به راحتی از گاز به یک مایع تبدیل شود. وظیفه اصلی کمپرسور تبدیل گاز کم فشار به گاز فشار قوی است که دارای درجه حرارت بالایی نیز می باشد. از اینجا ، گاز یا مبرد از کمپرسور خارج می شود تا وارد کندانسور شود.
به طور عمده 4 نوع کمپرسور در سیستم های HVAC مورد استفاده قرار میگیرد که عبارتند از:
- کمپرسور پیستونی
- کمپرسور اسکرو
- کمپرسور اسکرال
- کمپرسور سانتریفیوژ
- کمپرسورهای سیلندر پیستونی ( Reciprocating Compressors):
کمپرسور پیستونی یا رفت و برگشتی یکی از پرکاربردترین کمپرسورها در صنعت تبرید است و به سه دسته بسته (Hermetic)، نیمه بسته (Semi-Hermetic) و باز تقسیم می شود.
در کمپرسورهای بسته محفظه آن جوشکاری و کاملا آب بندی می شود و امکان دسترسی به سیلندرها و بازرسی و تعمیر وجود ندارد.
در کمپرسورهای نیمه بسته موتور و کمپرسور در دو قسمت به هم مرتبط قرار دارند و به قسمتهای مختلف با باز کردن پیچ و مهره، می توان دسترسی داشت.
در کمپرسورهای باز(open) ، الکتروموتور و کمپرسور کاملا از هم جدا هستند و به وسیله کوپلینگ و یا تسمه به یکدیگر متصل می شوند. در کل طول عمر کمپرسورهای باز بیشتر است و نیاز به مراقبت کمتری دارند و راندمان بالاتری نیز دارند.
کمپرسورهای بسته در کاربردهای با ظرفیت پایین کاربرد زیادی دارند.
کنترل ظرفیت کمپرسورهای سیلندر پیستونی با استفاده از روشن و خاموش کردن و یا بی بارکننده(unloader) انجام می شود.
فاکتور اصلی که این کمپرسورها را جذاب کرده قیمت تمام شده آنها می باشد. امتیاز دیگر آنها استفاده از چند کمپرسور در کنار هم برای تامین بار برودتی ساختمان است. چیلرهای چند کمپرسوره انعطاف پذیری بالایی در کارکرد تحت بارهای مختلف را دارا هستند و اگر به درستی استفاده شوند امکان ذخیره انرژی بالایی را دارا هستند. همچنین این نوع کمپرسور ها ساختار ساده و قابلیت تعمیر در صورت فرسوده شدن را دارند.
نقطه ضعف آنها صدا و لرزش این کمپرسورهاست . صدای کارکرد این نوع کمپرسورها نسبت به انواع دیگر بیشتر است ولی از آنجایی که سیستم تهویه (کندانسینگ یونیت ، چیلر، پکیج پشت بامی) در موتور خانه و یا فضای بیرون و پشت بام نصب می شود، صدای کارکرد به داخل ساختمان منتقل نمی شود و اهمیت چندانی در کاربری های صنعتی ندارد.
- کمپرسور های اسکرو (Screw Compressors)
کمپرسورهای اسکرو همانند سیلندرپیستونی جزو کمپرسورهای جابجایی مثبت طبقه بندی می شوند. کمپرسورهای اسکرو در طرح های مختلفی طراحی می شوند که شامل اسکرو تکی و دوتایی می باشند.
کنترل ظرفیت این کمپرسورها توسط دریچه متحرکی که باز و بسته می شود، اسلاید ولو (slide valve)،انجام می گیرد.
چیلرهای اسکرو در ظرفیت های 20 تا 1000 تن تبرید موجود می باشند و حتی توسط بعضی از تولید کنندگان در ظرفیت های بالاتر نیز ساخته می شوند.
مزایای این کمپرسورها شامل ابعاد کوچک، وزن کم، صدای کم و لرزش کم و راندمان انرژی بالا در کارکرد تحت بارهای کم و زیاد است.
معایب این کمپرسور هزینه بالای آن است. در بارهای کم، کمپرسورهای سیلندر پیستونی هزینه کمتری دارند.
- کمپرسورهای اسکرال (Scroll Compressors)
کمپرسورهای اسکرال در چیلرهایی که ظرفیت آنها کمتر از 30 تن تبرید باشد مورد استفاده قرار می گیرند. در این سایزهای پایین هزینه تمام شده آنچنان مهم نمی باشد.
کمپرسورهای سانترفیوژ را به عنوان کمپرسورهای با قابلیت تغییر دور نیز طبقه بندی می کنند. همانند کمپرسورهای سیلندر پیستونی در دو نوع بسته و باز وجود دارند. کنترل ظرفیت این چیلرها با استفاده از پره ها (impeller) که در برابر جریان مبرد مقاومت می کنند انجام می پذیرد.
فاکتور اصلی که کمپرسورهای سانترفیوژ را جذاب می کند، راندمان بالای آنها در حداکثر بار است و کم جا و در ظرفیت های بالا در دسترس می باشند.
نقطه ضعف این چیلرها عدم کارکرد در بارهای کم است و نقطه ضعف دیگر آنها عدم توانایی در کارکرد با کندانسورهای هوایی است و نیاز به برج خنک کننده جهت خنک کردن کندانسور دارند.
مقایسه بین کمپرسورهای مختلف
هزینه تمام شده پارامتر مهمی برای انتخاب کمپرسورها می باشد اما گاهی پارامترهای دیگری غیر از هزینه نیز در انتخاب تاثیر گذار هستند:
- هزینه های اصلی: کمپرسورهای سیلندر پیستونی از کمپرسورهای سانترفیوژ ارزانتر هستند و کمپرسورهای اسکرو 10 تا 15% گرانتر از کمپرسورهای سانترفیوژ در ظرفیت یکسان می باشند.
- راندمان: راندمان کمپرسورهای اسکرو و سیلندر پیستونی در ظرفیت های کم تفاوت زیادی ندارد. در حالت کلی راندمان کمپرسور بین 0.7 ~ 0.8 kw به ازای هر تن تبرید است و کمپرسورهای اسکرو نسبت به سیلندر پیستونی دارای راندمان بیشتر می باشند.
- هزینه کارکرد در راندمان بارهای پایین: راندمان کارکرد در بارهای پایین پارامتر بسیار مهمی برای آنالیز می باشد. در طول کارکرد کمپرسور، زمانهای زیادی از کارکرد را بارهای کم تشکیل می دهد.
- کمپرسورهای اسکرو توانایی کارکرد در بارهای 0 تا 100% را دارا می باشند که به آنها اجازه می دهد ظرفیت بالاتری نسبت به کمپرسورهای دیگر داشته و راندمان آنها نیز بیشتر باشد.
- کمپرسورهای سیلندرپیستونی بهترین کارکرد را در بارهای کم دارند و قابلیت کنترل ظرفیت خوبی را دارا می باشند.
- قابلیت تعمیر در محل: کمپرسورهای اسکرو نسبتا دارای ساختار ساده ای می باشند و چنین قابلیتی را دارا می باشند.کمپرسورهای سیلندر پیستونی دارای قطعات زیادی می باشند ولی دارای قابلیت تعمیر در محل می باشند.
- قابلیت دسترسی به قطعات یدکی: بیشتر تولید کنندگان کمپرسورهای اسکرو قطعات کمپرسورهای خود را در بازار عرضه می کنند. تامین قطعات اکثر کمپرسورهای سیلندر پیستونی معمولا ساده می باشد.
برای شرایط آب و هوای حاره ای ( مناطق گرم و مرطوب) استفاده از کمپرسور نوع پیستونی توصیه می گردد زیرا قابلیت تحمل فشار بالا در اثر افزایش درجه حرارت محیط را دارند. این در حالی است که اگر از کمپرسورهای اسکرال یا اسکرو استفاده گردد،کمپرسور پس از مدتی دچار آسیب می گردد زیرا قابلیت تحمل فشار و دمای بالا را ندارند.
کمپرسورهای پیستونی در سه کلاس طراحی و تولید می گردند:
- Motor Version 1: برای تبرید در دمای بالا استفاده می شوند.
- Motor Version 2: برای تبرید در دمای متوسط و کم استفاده می شوند.
- Motor Version 3: برای تبرید در دمای کم استفاده می شوند.
