چیلر هوا خنک یا همان چیلر هوایی (Air cooled chiller) نوعی چیلر تراکمی به شمار می رود که نحوه کارکرد آن، سیکل تبرید تراکمی بخار بوده و فرایند دفع حرارت در کندانسور آن به کمک هوای محیط صورت می گیرد.
در واقع چیلرهوا خنک، سیستم سرمایشی است، که برای خنک کاری آب و پمپاژ آن به هواساز ها و فن کویل های داخل فضا های تجاری، مسکونی، اداری و غیره (جهت کم کردن دمای هوا و رطوبت زدایی) به کاربرده می شود و همچنین کاربرد های صنعتی برای خنک کردن فرآیندها، دستگاه ها و ماشین آلات صنعتی(با آب سرد) دارد.
چیلر هوایی
بخش های اصلی چیلر:
بخش های اصلی چیلر تراکمی هوا خنک شامل: کمپرسور و موتور الکتریکی کویل شده به آن، کندانسور هوا خنک، شیر انبساط، اواپراتور، مواد و لوله های انتقال دهنده مبرد و آب. این چیلر به این دلیل عنوان تراکمی را به خد اختصاص داده است که فرآیند سرمایش بر اساس متراکم کردن مبرد توسط کمپرسور را انجام می دهد.
نحوه عملکرد چیلر هوا خنک:
چیلر تراکمی هوا خنک حرارت محیط و دستگاه را جذب کرده و سپس این گرما را به محیط بیرون انتقال می‌دهد. گاهی اوقات گرمای گرفته شده از محیط را بازیافت کرده و سیستم مورد استفاده را بهینه می کند. سیکل تبرید چیلر تراکمی هواخنک از اواپراتور شروع می‌شود. مبرد بعد از گرفتن گرما و انتقال آن به کمپرسور، به صورت فشرده در می‌آید.
پس از کمپرسور، این مبرد که به صورت گاز فشار بالا می‌باشد وارد کندانسور می شود. کندانسور چیلر تراکمی هواخنک به وسیله انتقال گرما به محیط باعث چگالش مبرد می شود. پس از آن مبرد با عبور از شیر انبساط و با از دست دادن فشار وارد اواپراتور می‌شود. این چرخه در یک چیلر تراکمی هوا خنک دائما تکرار می‌شود.
ویژگی های چیلر هوا خنک:
نصب در کلیه فضا ها بسته به نوع انتخاب
عدم نیاز به برج خنک کننده مجزا
امکان نصب در فضاهای باز
یکپارچه بودن کل سیستم
مناسب برای مناطق گرم و خشک
قابل استفاده در ظرفیت های پایین
مدیریت مصرف برق در نمونه های پیشرفته
کنترل کلیه قسمت ها به وسیله دستگاه های الکترونیکی
استفاده از بخشی از ظرفیت دستگاه و مصرف انرژی کمتر
صرفه جویی در هزینه به وسیله حذف لوله کشی و هزینه های مربوط به کندانسور آبی
انواع کمپرسور
انواع کمپرسور در چیلر های هوا خنک:
کمپرسور روتاری (Rotary):
یکی از گزینه های انتخابِ کمپرسور در مینی چیلرها، کمپرسور های روتاری هستند که در پروژه های تهویه مطبوع با ظرفیت خیلی پایین به کار برده می شوند. کارکرد این کمپرسور ها شبیه به کمپرسور های پیستونی است و از قطعاتی مثل میل لنگ، پیستون، پره و … تشکیل شده اند.
کمپرسور پیستونی (Reciprocating):
در ظرفیت های میانی چیلر های هوا خنک معمولا از کمپرسور های پیستونی استفاده می شود. اما در واقع این روزها بیشتر از تهویه مطبوع، در پروژه های برودت صنعتی به کار گرفته می شوند. این کمپرسور ها شامل قطعات متحرک متعددی از جمله میل لنگ، شاتون، پیستون، سوپاپ و … تشکیل شده اند.
کمپرسور اسکرال (Scroll):
معمولاً در چیلر های هوا خنک با ظرفیت پایین از کمپرسور های اسکرال استفاده می شود که اغلب در پروژه های تهویه مطبوع به کار برده می شوند. کمپرسور هایی با دو مارپیچ حلزونی یا همان اسکرال که به منظور افزایش فشار گاز مبرد به کار گرفته می شوند.
کمپرسور اسکرو (Screw):
اغلب اوقات در پروژه های تهویه مطبوع از کمپرسور های اسکرو استفاده می شود که در برودت صنعتی با ظرفیت های بالا مورد استفاده قرار می گیرند. این کمپرسور ها از دو مارپیچ دوار اسکرو یا (نر و ماده) برای ایجاد تراکم در گاز مبرد بهره می گیرند.
کمپرسور سانتریفیوژ (Centrifugal):
معمولاً در ظرفیت های خیلی بالا و برای پروژه های بزرگ تهویه مطبوع و برودت صنعتی از کمپرسورهای سانتریفیوژ یا همان گریز از مرکز به علت حجم جا به جایی زیادی که دارند، استفاده می شود. این کمپرسور ها از طریق افزایش انرژی جنبشی گاز مبرد، فشار آن را بالا می برند. تنها کمپرسوری که بدون روغن کار می کند، کمپرسور سانتریفیوژ است.
در مجموع معمولاً در چیلر هوا خنک استفاده کمتری از کمپرسور های سانتریفیوژ می شود، چراکه نسبت تراکم تولیدی این کمپرسور ها برای چیلر های هوا خنک چندان مناسب نمی باشد. لذا، عمدتاً در چیلر های آب خنک از کمپرسور های سانتریفیوژ استفاده می گردد.
هرچند که می توان از نوع دو مرحله ای آن ها که قادرند نسبت تراکم بیشتری تولید کنند، در چیلر های هوا خنک نیز استفاده نمود. در تصویر زیر می توانید نمونه ای از کندانسور هواییِ به کار رفته در چیلر هوا خنک (دو پارچه) را مشاهده کنید.
طراحی چیلر
چیلرهای هوا خنک به دو شکل مختلف طراحی و تولید می شوند:
چیلر هوا خنک یک پارچه (Packaged)
درچیلر های یکپارچه، دستگاه به سادگی، تنها به وسیله یک انشعاب آب و برق از ساختمان، قابل راه اندازی خواهد بود،زیرا تمامی متعلقات چیلر درون یک یونیت قرار گرفته اند و این نوع از چیلر، به واسطه مکانیزم کاری کندانسور هوایی، باید حتماً در محوطه آزاد نصب شود.
چیلر هوا خنک دو پارچه (Split)
در چیلر های دو پارچه، کندانسور هوایی در یونیتی مجزا ساخته شده و مجموعه کمپرسور، شیر انبساط و اواپراتور در یونیت دیگری قرار داده می شوند. در این صورت می توان محل نصب یونیت دوم را جدای از کندانسور و در موتورخانه در نظر گرفت. چنین روشی در پروژه هایی لحاظ می گردد که بام ساختمان توانایی تحمل وزن چیلر یکپارچه را نداشته و فضای دیگری هم برای قراردادن دستگاه وجود نداشته باشد. در غیر این صورت، به علت وجود دلایلی از جمله افزایش هزینه تولید، افت فشار ایجادشده در بخار مبرد ورودی به کندانسور، کاهش راندمان دستگاه و … نمی توان به کارگیری این چیلر ها را ایده مناسبی دانست. هرچند که برخی از تکنسین ها، به علت دسترسی ساده تر به موتورخانه، چیلر های هوا خنک دو پارچه را انتخاب مناسب تری می دانند.
چیلر هوا خنک بسته بندی شده با هوای سرد ACMR از کمپرسورهای پیمایش و R410A استفاده کرده و متناسب با نیاز مشتری طراحی شده است. این چیلرها با حداقل سر و صدا و لرزش، در یک ساخت و ساز مناسب در نظر گرفته شده اند.
چیلرهای ACMR (چیلر هوا خنک) طراحی متناسبی دارند. به طوری که طیف وسیعی از استفاده های کاربردی مانند فروشگاه ها، مراکز خرید، ویلا، بالای ساختمان های بلند و … را در بر می گیرند.
تمام چیلرهای ACMR به گونه ای طراحی شده و تولید می شوند تا بهترین عملکرد و راندمان ها را ارائه دهند. همچنین قابلیت پاسخگویی به شرایط اقلیمی مختلف از جمله شرایط اقلیمی خلیج فارس را دارا هستند.
درچیلرهای مونتاژ شده ACMR سیم داخلی و شارژ کامل با مبرد R410A درهر واحد کاملاً آزمایش شده و آماده نصب می شوند.
امروزه چیلر های سری ACMR دارای ساختار متناسب تری برای نیاز کمتر به فضا، سبک تر از نظر وزن هستند همچنین با به حداقل رساندن بار ساختاری در ساختمان ها وحداقل صدا و ارتعاش گزینه مناسبی برای محیط های حساس به صدا هستند و به همین جهت می توانند پاسخگوی خوبی برای نیاز مراکز مسکونی و تجاری باشند.
از چیلر های هوایی سری ACMR می توان به چند مورد زیر اشاره کرد:
این چیلر ها دارای بخش های مکانیکی مختلفی هستند که در ادامه به چند مورد آن اشاره می کنیم.
از برند های معتبر اروپایی می توان به کمپرسور اسکرال Hermetic Scroll مناسب کار با گاز R410a اشاره کرد.
کمپرسورها دارای پمپ سانتریفیوژ روغن هستند که به همراه فیلتر مربوطه تعبیه شده اند.
لوله کشی مدارات سرمایشی با راندمان بالا (ACR Grade) از لوله های مسی ساخته شده اند.
اواپراتور ها دارای عایقی ازنوع Flexible Closed Cell به ضخامت 1 اینچ (K Factor 0.28 Btu.in/ft².hr.°F) می باشند.
کمپرسورها جهت مدار رانش به چک والو (Disc Type) و جهت جلوگیری از افزایش ویسکوزیته روغن داخل کمپرسور ازهیتر کارتر (Crankcase Heater) مجهز می باشند.
شیرآلات و تجهیزات مدارسرمایشی شامل مارک های معتبر مانند (Alco، Danfoss و ..)می باشند:
شیر انبساط الکترونیکی (Electronic Expansion valve) جهت مدلهای ACMR-5024 تا ACMR-5240
فیلتر درایر جهت رطوبت زدایی مدار مبرد
شیر برقی (Solenoid valve) جهت کنترل جریان گاز مبرد
شیر سرویس مدار مبرد (Shut off valve)
تجهیزات برقی چیلر هوا خنک شامل:
کلیدهای حفاظتی به منظور قطع جریان برق کمپرسور و الکتروموتورهای کندانسوردرصورت جریان های اضافی بیش از حد مجاز و یا اتصال کوتاه از مارک های معتبر اروپای غربیABB ، اشنایدر ، زیمنس و …
کنتاکتورهای مدار قدرت و فرمان و رله های صنعتی از انواع برند های معتبر اروپای غربی (دانفوس , اشنایدر , زیمنس و …)
تایمر از مارک های معتبرجهان از جمله : ICM امریکا ، زیمنس و …
کنترل فاز (Voltage Monitoring Module) جهت قطع جریان برق در شرایط نوسان یا دو فاز شدن
تابلو برق:
با درجه حفاظتی IP54 طبق استاندارد IEC-529 وWiring داخلی تابلو طبق استاندارد NEC-430 & 440 مجهز به کنترلر میکروپروسسوری و تجهیزات ابزار دقیق جهت کنترل و حفاظت های زیر:
سنسور دمای آب برگشت به اواپراتور جهت کنترل ظرفیت چیلر
سنسور آنتی فریز جهت جلوگیری از یخ‌زدگی آب خروجی از اواپراتور
فلوسوئیچ جهت کنترل جریان آب سرد خروجی از اواپراتور که به همراه دستگاه ارسال می گردد.
کنترل فشار مکش و رانش کمپرسور
سیستم Automatic Changeover برای کمپرسورها
میکروپروسسور مجهز به صفحه گرافیکی 2.8 اینچی (LCD) جهت نمایش:
دمای آب ورودی و خروجی اواپراتور
نمایش وضعیت آلارم‌های دستگاه و کلیه Set Point ها
وضعیت کارکرد چیلر
فشار مکش و رانش هر مدار مبرد
وضعیت کارکرد کمپرسورها وفن‌های کندانسور
میزان ساعت کارکرد کمپرسور
چیلر
کندانسور هوایی متناسب با ظرفیت چیلر هوا خنک :
کویل کندانسور دارای سطح حرارتی بالا و ضریب انتقال حرارتی بالا ساخته شده توسط پیشرفته ترین ماشین آلات تمام اتوماتیک و با استفاده از تکنولوژی فین صفحه ای آلومینیومی با موج ها و شیارهای مخصوص و یکپارچه شده با لوله های مسی بدون درز با راندمان بالا (Fin Plate Expanded Tube) می باشند. (کویلهای کندانسور در مواد شیمیایی کاملا شستشو و چربی گیری شده و در فشار 450 Psi از نظر نشتی تست می گردند.)
کویل های کندانسور ساخت شرکت SKM دارای AHRI Certificate می باشد.
فن کندانسور با پره های آلومینیومی از نوع Axial و بالانس استاتیکی و دینامیکی به همراه توری گارد محافظ با پوشش Acrylic مجهز به الکتروموتور(Direct Drive) با درجه حفاظتی IP55 و کلاس F ) V/3PH/50HZ 380 ~ 400)
سری های جدید چیلر هوایی APCN-S (چیلر هوا خنک) با قابلیت انطباق پذیری با محیط زیست آخرین نوآوری SKM هستند که طراحی و تولید شده با حداکثر توان اجرایی و با عملکرد عالی، کارایی بالا قابلیت اطمینان، دوام طولانی، انطباق پذیری با انواع آب و هوا و متناسب با نیاز مشتریان می باشند. چیلر های سری APCN-S سر و صدای کمی دارند و با حداقل لرزش، برای طیف وسیعی از برنامه ها شامل : هتل ها، ساختمان های مرتفع، فروشگاه ها، بیمارستان ها و … ایده آل می باشند.
در چیلر های مونتاژ شده APCN-S سیم داخلی و شارژ کامل با مبرد R-134a درهر واحد کاملاً آزمایش شده و آماده نصب می شوند.این واحد ها که در کارخانه ها منتاژ می شوند، نشتی دستگاه چک و تخلیه می شوند. هر واحد قبل از ارسال و رسیدن به دست مشتری، کاملا چک می شوند و آماده نصب هستند.
چیلر هوایی
از چیلر های هوایی (چیلر هوا خنک) سری APCN-S می توان به چند مورد زیر اشاره کرد:
چیلر هوایی مدل (مدل S5425)، (مدلS 5050)، (مدل s 5425)، (مدل s 5365) و…
این چیلر ها دارای بخش های مکانیکی مختلفی هستند که در ادامه به چند مورد آن اشاره می کنیم.
کمپرسورها مجهز به سایت گلاس و شیر سرویس روغن، شیر سرویس جهت مدار مکش و رانش و هیتر روغن کمپرسور کمپرسور از نوع Insertion type oil heater، فیلتر ساکشن در مدار مکش و چک والو جهت مدار رانش می باشد.
کمپرسور اسکرو از نوع نیمه بسته (Semi Hermetic Compact Screw) مارک Bitzer آلمان با درجه حفاظتی IP54 مناسب کار با گاز R134a و شرایط (380~400 V/3PH/50HZ)
اواپراتور از نوع پوسته و لوله(Shell & Tube) ساخت Alfa Laval / Onda ایتالیا، پوسته از جنس لوله فولادی و لوله های مسی با راندمان بالا (ACR Grade) مجهز به بافل های گالوانیزه
لوله کشی مدارات مبرد از لوله مسی با راندمان بالا (ACR Grade)
چیلر هوایی سری APCN-S
تجهیزات برقی شامل:
تایمر از برند های معتبر (ICM امریکا ، زیمنس و ..)
کلید های حفاظتی جهت قطع جریان برق کمپرسور و الکتروموتورهای کندانسور درصورت جریان‌های اضافی بیش از حد مجاز یا اتصال کوتاه از مارک های معتبر اروپای غربی (ABB ، اشنایدر ، زیمنس و …)
کنترل فاز (Voltage Monitoring Module) جهت قطع جریان برق در شرایط نوسان یا دو فاز شدن
کنتاکتور های مدار قدرت و فرمان و رله های صنعتی از انواع مارک های معتبر اروپای غربی (دانفوس , اشنایدر , زیمنس و …)
کندانسور هوایی متناسب با ظرفیت چیلر شامل:
کویل کندانسور دارای سطح حرارتی و ضریب انتقال حرارتی بالا ساخته شده با پیشرفته ترین ماشین آلات تمام اتوماتیک با استفاده از تکنولوژی فین صفحه ای آلومینیومی با موج ها و شیار های مخصوص و یکپارچه شده با لوله های مسی بدون درز با راندمان بالا (Fin Plate Expanded Tube) (کویل های کندانسور در مواد شیمیایی کاملا شستشو و چربی گیری شده و در فشار 450 Psi از نظر نشتی تست می گردند).
فن کندانسور با پره های آلومینیومی از نوع Axial و بالانس استاتیکی و دینامیکی به همراه توری گارد محافظ با پوشش Acrylic مجهز به الکتروموتور (Direct Drive) با درجه حفاظتی IP55 و ﮐﻼس F ( 380˜400 V/3PH/50Hz )
در تعریف چیلر هوا خنک می توان گفت: چیلر تراکمی هوا خنک چیلری است، بر مبنای چرخه تبرید تراکمی که به این نوع چیلر، چیلر هوایی نیز گفته می‌شود. کندانسور چیلر هوایی، از فن‌هایی تشکیل شده است که هوا را با شدت حول لوله‌های حامل گرمای اتلافی عبور می‌دهد و با این کار گاز مبرد را تبدیل به مایع می‌کند. این نوع از چیلرها نیازی به برج خنک کن ندارند.
نحوه عملکرد چیلر هوا خنک
طرز کار چیلر تراکمی هوا خنک بر اساس چرخه تبرید تراکمی بوده و نیازمند کمپرسور می‌باشد. با توجه به نوع کمپرسور استفاده شده در چیلر تراکمی، می‌توان چیلر هوا خنک را به انواع مختلفی تقسیم کرد که در ادامه به آن ها اشاره می کنیم.
انواع چیلر تراکمی هوا خنک
چیلر تراکمی سانتریفیوژ
چیلر تراکمی اسکرو (Screw)
چیلر تراکمی اسکرال (Scroll)
چیلر تراکمی پیستونی
مزایای چیلرهوا خنک
مزایای چیلر هوا خنک سری APCY-H
با توجه به کم بودن تعداد تجهیزات، هزینه نصب چیلر تراکمی کمتر است.
چیلر هوایی سری APCY-H در مقایسه با چیلر آب خنک نگهداری راحتی دارد، زیرا از قطعات کمتری تشکیل شده است.
سیستم چیلر هوا خنک بسیار ساده بوده و نیازی به پمپ دیگر برای کندانسور ندارد.
چیلر هوایی به دلیل قرار گرفتن بر روی سقف، به فضای کمتری نیاز دارد و نیازی به موتورخانه ندارد و به همین جهت فضای بیشتری از ساختمان را می توان استفاده کرد.
معایب چیلر هوا خنک سری APCY-H
چیلر های تراکمی به دلیل قرار گرفتن در مقابل آفتاب، باران، رطوبت، برف، باد و … آسیب پذیر هستند. از این رو معمولا عمر کمتری نسبت به چیلر آب خنک دارند.
ممکن است چیلر هوا خنک دچار مشکلات خرابی و انسداد شود.
چیلر هوا خنک در بیرون ساختمان نصب می‌شود و فن و کمپرسور نویز زیادی خواهند داشت.
بخش های مکانیکی شامل:
کمپرسور ها مجهز به سایت گلاس و شیر سرویس روغن، شیر سرویس جهت مدار مکش و رانش و هیتر روغن کمپرسور
اواپراتور از نوع پوسته و لوله (Shell & Tube) ساخت Alfa Laval / Onda ایتالیا، پوسته از جنس لوله فولادی و لوله های مسی با راندمان بالا (ACR Grade) مجهز به بافل های گالوانیزه
لوله کشی مدارات مبرد از لوله مسی با راندمان بالا (ACR Grade)
کمپرسور اسکرو از نوع نیمه بسته (Semi Hermetic Compact Screw) مارک Comer ایتالیا با درجه حفاظتی IP54 مناسب کار با گاز R134a و شرایط (380˜400 V/3PH/50Hz)
اواپراتور ها مجهز به عایق ازنوع Flexible Closed Cell به ضخامت 1 اینچ (K Factor 0.28 Btu.in/ft².hr.°F)
تجهیزات برقی شامل:
کنتاکتور های مدار قدرت و فرمان و رله های صنعتی از انواع مارک های معتبر اروپای غربی (دانفوس , اشنایدر , زیمنس و …)
کنترل فاز (Voltage Monitoring Module) جهت قطع جریان برق در شرایط نوسان یا دو فاز شدن
کلید های حفاظتی جهت قطع جریان برق کمپرسور و الکتروموتور های کندانسور درصورت جریان‌های اضافی بیش از حد مجاز یا اتصال کوتاه از مارک های معتبر اروپای غربی (ABB ، اشنایدر ، زیمنس و …)
تایمر از مارک های معتبر (ICM امریکا ، زیمنس و ..)
چیلر هوا خنک
میکروپروسسور مجهز به صفحه گرافیکی 2.8 اینچی (LCD) جهت نمایش:
وضعیت سوپر هیت مدار مکش و رانش
میزان ساعت کارکرد کمپرسور و تعداد دفعات استارت هر کمپرسور
وضعیت کارکرد چیلر و جریان مصرفی کمپرسور ها
نمایش وضعیت آلارم های دستگاه و کلیه Set Point ها
دمای آب ورودی و خروجی اواپراتور
وضعیت کارکرد کمپرسور ها و فن های کندانسور
کاربرد چیلر تراکمی هوا خنک سری APCY-H در اماکن قابل استفاده
از کاربرد های چیلر هوا خنک می توان به موارد زیر اشاره کرد:
تهویه مطبوع واحد های آپارتمانی (امکان قرارگیری درپشت بام )
خنک کردن قالب های صنعتی در واحد های صنعتی
صنعت داروسازی
خنک کردن محصولاتی که به صورت مایع تولید می شوند مانند: نوشابه های گازدار، آبمیوه، شیر، رب گوجه فرنگی، کنسانتره میوه، گلاب و … در صنعت تولید موادغذایی
اماکن اداری و عمومی
کارخانه جات ریخته گری و فولاد سازی
صنایع نفت و گاز و پتروشیمی
سالن های پرورش قارچ
کارخانه جات نساجی
نصب چیلر هوا خنک
محل نصب چیلرهای هوا خنک
به طور معمول چیلر های هوا خنک در اتاق های تجهیزات مکانیکی یا در منطقه ای از ساختمان که نزدیک به محلی است که خنک می شوند قرار دارند. در بعضی از تنظیمات صنعتی، خنک کننده ها درست در همان منطقه ای که خنک می شوند نگه داشته می شوند. این موضوع بستگی به اندازه چیلر و کمپرسور دارد. برخی اوقات چیلرها در فضای بیرون قرار می گیرند.
چند نکته مهم در نصب چیلر تراکمی
این دستگاه ها به دلیل داشتن قطعات و تجهیزات حساس، راه اندازی آن ها باید توسط کارشناسان فنی انجام گیرد.
تعیین منبع تغذیه چیلر با توجه به مدل دستگاه و ظرفیت تهویه ای آن انجام می شود.
تولید صدا یا ارتعاش در چیلرها نیز باید در این حالت لحاظ گردد.
فاصله استاندارد برای قرار دادن چیلر از کف و دیوارهای ساختمان باید رعایت شود.
لوله کشی ها یا کابل ها به هیچ عنوان با سایر تجهیزات تأسیساتی در ساختمان تداخلی نداشته باشد.
توجه به منبع برق یا مسیر نصب کابل ها و سیم ها بسیار پراهمیت می باشد.
