چیلر سانتریفیوژ چیست؟

مقدمه

چیلر سانتریفیوژ یکی از انواع چیلرهاست که با بهره گیری از کمپرسور سانتریفیوژ ساخته شده و در بسیاری از پروژه های ساختمانی و صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. علت نام گذاری این چیلر مربوط به نوع کمپرسور این دستگاه می باشد که از نوع سانتریفیوژ است. در چیلر سانتریفیوژ کمپرسور از نوع جابه جایی غیر مثبت است.

بشرط استفاده از چیلر سانتریفیوژ در حالت فول‌بار و نه در حالت بارهای جزیی، راندمان این چیلرها بسیار بالاست. چیلرهای سانتریفیوژ به علت قیمت بالا و نبود متخصص کافی در ایران کمتر مورد استفاده قرار گرفته اند.

در ادامه به شرح کامل عملکرد این چیلرها پرداخته خواهد شد.

کمپرسور سانتریفیوژ چیست ؟

وظیفه کمپرسور افزایش فشار و دمای مبرد می باشد. در کمپرسورهای جابه جایی مثبت مبرد بین دو قطعه مکانیکی گیر افتاده و با نزدیک شدن این دو قطعه به هم گاز به صورت داغ و فشرده درمی آید، اما در یک کمپرسور سانتریفیوژ فشردن مبرد توسط قطعات مکانیکی انجام نمی گیرد. چیلر سانتریفیوژ از کمپرسور سانتریفیوژ بهره می برد که از نوع کمپرسورهای جابه جایی غیر مثبت می باشد و برای استفاده در ظرفیت های بالای سیستم های سرمایشی مورد استفاده قرار می گیرد.

هر کمپرسور سانتریفیوژ شامل ۳ قطعه اصلی به نام های impeller (پروانه)، Diffusser (دیفیوزر) و Volute (خروجی حلزونی) می باشد.

در بعضی موارد با ظرفیت بالا ممکن است تعداد ۲ یا بیشتر پروانه (impeller) و بیشتر از یک مدار در یک دستگاه کمپرسور وجود داشته باشد.

کمپرسورهای سانتریفیوژ معمولا از موتورهای هرمتیک الکتریکی جهت شروع به کار استفاده می کنند، اگرچه در مواردی کمپرسورهای ساتتریفیوژ Open Drive که توسط توربین های بخار، توربین های گازی و…تامین انرژی می کنند، نیز استفاده می شود.

Impeller  یا پروانه یک دیسک دایره ای چرخان است که با پره های به شکل منحنی توسط موتور به سرعت به چرخش درمی آید. زمانی که پروانه به سرعت در حال چرخیدن است مبرد از مرکز به آن وارد شده و سپس با استفاده از نیروی سانتریفیوژ و توسط پره های منحنی از اطراف این دیسک خارج می شود.

کمپرسور سانتریفیوژ چگونه کار می کند ؟

نحوه عملکرد کمپرسور سانتریفیوژ

هنگامیکه مبرد وارد مرکز پروانه می‌شود دارای سرعت کم و در زمان خروج از پروانه سرعتش به شدت بالا می‌باشد. سرعت بالا به معنی فشار استاتیک بالا نیست. برای دستیابی به فشار بالا، سرعت گاز باید گرفته شده و کاهش یابد که به معنی تبدیل انرژی جنبشی به فشار استاتیکی می باشد.

در این مرحله گاز با خارج شدن از پروانه وارد محیط بزرگتری به نام دیفیوزر می شود و با افزایش فضا و ساختار دیفیوزر سرعتش کاهش یافته و فشار استاتیک آن بالا می رود. در بعضی کمپرسورهای سانتریفیوژ، دیفیوزرها دارای تیغه یا لوله‌هایی برای تغییر جهت سیال به منظور کاهش سرعت آن هستند.

در مرحله آخر Volute با جمع آوری سیال فشرده از دیفیوزر آن را به سمت تخلیه کمپرسور هدایت می‌کند.

برای کنترل دبی مبرد، در ورودی کمپرسور یک سری پره های متحرک تعبیه شده است (Guide Vane) تا میزان مبرد ورودی را با بسته و باز شدن خود کنترل می کند. البته در یک کمپرسور سانتریفیوژ تغییر سرعت پروانه (impeller) نیز به منظور کنترل ظرفیت مورد استفاده قرار می گیرد.

چیلر سانتریفیوژ چگونه کار می کند؟

در ابتدا باید بدانیم خروجی هر دستگاه چیلر آب خنک جهت گردش در فن کویل یونیت و هواسازها می باشد. چیلرهای سانتریفیوژ معمولا در ظرفیت های بالا تولید و مورد استفاده قرار می گیرند. در هر دستگاه چیلر ۴ جز اصلی برای خنک کاری آب وجود دارد: کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و شیر انبساط.

نحوه عملکرد سیکل تبرید تراکمی در چیلر سانتریفیوژ

مبرد ابتدا وارد کمپرسور شده و با شرحی که در قسمت بالا داده شد، فشار و دمای آن بالا می‌رود. سپس این مبرد وارد کندانسور می شود. (در چیلر سانتریفیوژ هر دو نوع کندانسور آبی و کندانسور هوایی مورد استفاده قرار می گیرند. اگرچه کندانسور آبی راندمان بسیار بالاتری دارد اما در این چیلر نیاز به دستگاه برج خنک می باشد). در کندانسور گرمای مبرد گرفته شده و حالت آن از گاز داغ پرفشار به مایع پرفشار تبدیل می شود.

پس از این مرحله مبرد وارد شیر انبساط شده و سریعا فشار خود را از دست می دهد. کاهش فشار در شیر انبساط باعث کاهش نقطه جوش مبرد شده و حالا این مبرد فشار پایین وارد اواپراتور می شود. اواپراتور که آب و مبرد را در مجاورت یکدیگر قرار می دهد، باعث می شود که آب خنک شده و مبرد دوباره با گرفتن گرمای آب تبخیر شود.

این مبرد گازی شکل دوباره به کمپرسور برگردانده شده تا این سیکل تکرار شود.

چه زمانی از چیلرهای سانتریفیوژ استفاده می کنیم؟

همانطور که ذکر شد، چیلرهای سانتریفیوژ در ظرفیت های بالا تولید می شوند، پس برای کاربری هایی که نیاز به ظرفیت بالای سرمایش هستند بسیار مناسب می باشند. از جمله این کاربری‌ها می‌توان از هتل‌ها، مال‌ها، دانشگاه‌ها، فرودگاه‌ها و بیمارستان‌های بزرگ نام برد.

امروزه شاید یکی از بزرگ ترین مشتریان این چیلرها، همسایگان ما در خاورمیانه هستند که برای تجهیز پاساژهای بزرگ خرید از این دستگاه ها استفاده می کنند. این نکته حائز اهمیت است که چیلرهای با تک مدار در بارهای جزئی عملکرد مناسبی نداشته و با ایجاد پدیده (Surge) در آن ها باعث تولید سر و صدا و ارتعاش می شوند. پس می توان نتیجه گرفت در کاربری هایی که نیاز به ظرفیت بالای یکپارچه دارند، بسیار مناسب هستند.

مزایا و معایب چیلر سانتریفیوژ:

-چیلرهای سانتریفیوژ در ظرفیت‌های بالا تولید می‌شوند و به علت راندمان بالا مناسب پروژه‌های با ظرفیت بالا می‌باشند.

-تعمیر و نگه‌داری این چیلرها ساده است اما به دلیل رزومه کم در ایران نیروی متخصص کمتر از چیلرهای دیگرست.

-در پروژه هایی که نیاز به یک مقدار ظرفیت بالای پیوسته و در حالت فول بار دارند استفاده از چیلرهای سانتریفیوژ مناسب است زیرا در حالت عملکرد در بارهای جزئی، کمپرسورهای سانتریفیوژ بازدهی خوبی نداشته و با ایجاد پدیده (Surge) در آن ها سروصدا و ارتعاش زیادی تولید می کنند.

-دوام و طول عمر این کمپرسورها به نسبت زیاد است.

-هزینه اولیه برای خرید این چیلرها به نسبت بالا است.

-نوع دور متغیر و یا اینورتور نیز در این کمپرسورها وجود داشته و در صورت استفاده باعث کاهش مصرف برق و هزینه های انرژی می گردد.

-این چیلرها با داشتن ظرفیت بسیار‌بالا و در ابعاد کم، از نظر اشغال‌فضا، نیاز به فضای کمی جهت جانمایی دارند.

جمع بندی:

چیلرها امروزه نقشی اساسی در خنک سازی و تهویه مطبوع پروژه ها دارند. چیلرهای سانتریفیوژ با استفاده از تکنولوژی ساخت بالا و دستیابی به ظرفیت های بالای سرمایشی در ابعاد کوچکتر، بسیار مورد توجه کارفرمایان قرار گرفته اند. اگرچه در ایران استفاده از این نوع چیلرها به دلیل نبود نیروی متخصص و کافی و نداشتن رزومه قوی، کم است ولی در آینده ای نزدیک می توان ورود بیشتر این چیلرها را به دلیل راندمان بالا که بحث اصلی و هدف نهایی جهان در کاهش مصرف انرژی می باشد، پیش بینی کرد‌.