استفاده از تجهیزات سرمایشی و گرمایشی به منظور تامین هوای مطبوع و آب مصرفی در اماکن مختلف ضروری است. مینی چیلرها به عنوان دستگاه‌های خنک کننده آب کاربرد گسترده‌ای در مصارف خانگی و صنعتی دارند. در این مقاله علاوه بر معرفی مینی چیلر به عنوان یکی از اصلی‌ترین تجهیزات برودتی، نوع کاربرد این سیستم را توضیح داده و مزایای استفاده از آن را عنوان می‌کنیم.
مینی چیلر چیست؟
مینی چیلر با قابلیت سرد کنندگی آب، قادر است بعد از کاهش دمای آب، آب خنک تولید شده را به واسطه پمپ برای مصارف سرمایشی پمپاژ نماید. مینی چیلر تامین کننده آب سرد در ساختمانها، آب خنک را به فن کویل‌ها یا هواسازهای داخل ساختمان پمپاژ کرده و سپس فرایند سرمایش هوا صورت می‌گیرد. چنانچه مینی چیلر به عنوان دستگاه برودتی صنعتی مورد استفاده قرار گیرد، ورود آب سرد تولید شده در مبدل حرارتی یا دستگاه صنعتی با کاهش دما همراه خواهد بود.
مینی چیلر تراکمی هوا خنک پرکاربردترین و پرفروش‌ترین نوع مینی چیلر محسوب می‌شود. در مینی چیلر هوا خنک، کندانسور دستگاه متشکل از لوله‌های مسی فین دار بوده و به کمک فن خنک می‌شود. این دستگاه بر خلاف سایر نمونه‌ها هیچ نوع مصرف آبی ندارد. بنابراین کندانسور بدون نیاز به برج خنک کننده و سایر سیستم‌های مربوطه خنک خواهد شد.
کارکرد مینی چیلر تراکمی همانند چیلر تراکمی بر اساس سازوکار چرخه تبرید تراکمی (کمپرسور ، اواپراتور ، کندانسور، شیر انبساط و مبرد) صورت می‌گیرد. به عبارت دیگر این دستگاه‌ها به منظور سرمایش آب در گردش سیستم‌هایی مانند هواساز و فن کویل یا در فرآیندهای صنعتی، کارخانه‌ها و کارگاه‌ها مورد کاربری قرار می‌گیرند. در این دستگاه عملیات خنک کنندگی در مدار بسته انجام می‌شود.
مینی چیلر در قیاس با چیلرها ابعاد کوچک‌تر و ظرفیت پایین‌تری (کمتر از 20 تن تبرید) دارند. پایین بودن ظرفیت این دستگاه‌ها باعث می‌شود از آن‌ها در محیط‌هایی کم وسعت مثل مجتمع های مسکونی کوچک، ویلاها، کارگاه‌ها، صنایع کوچک و … استفاده شود. در این شرایط سیستم مینی چیلر به شکل مستقل و بدون نیاز به موتورخانه مرکزی مورد کاربری قرار گرفته و می‌توان آن را در تراس، حیاط و یا پشت بام (با قابلیت جابجایی مناسب جریان‌های هوا با توجه به هوا خنک بودن مینی چیلر) نصب کرد.
کاربرد مینی چیلر چیست؟
مینی چیلرها به صورت عمده هم در صنعت و هم در مصارف روزانه ساختمان‌های مسکونی، اداری و تجاری کاربرد گسترده‌ای دارند. در ادامه به معرفی کاربرد مینی چیلرها در مصارف ساختمانها و مصارف صنعتی می‌پردازیم.
کاربرد مینی چیلر در ساختمانها
مینی چیلرها به عنوان یکی از مهم‌ترین و اصلی‌ترین تجهیزات برودتی نقش بسزایی در تهویه انواع ساختمان‌های مسکونی، اداری و تجاری دارند. در بخش‌های مختلف ساختمان ممکن است از یک یا چند فن کویل در انواع مدل‌های سقفی ، دیواری، زمینی و … استفاده شود. مینی چیلر آب را خنک کرده و آن را به سمت فن کویل‌ها پمپاژ می‌کند. به این ترتیب فرایند سرمایش هوا با قدرت و سرعت لازم انجام می‌شود. تامین گرمایش کافی و پایدار در این ساختمانها نیز به شیوه مشابه و بدون نیاز به آب سرد صورت می‌گیرد. به این ترتیب آب گرم تامین شده توسط پکیج دیواری یا زمینی گازسوز و یا یک بویلر موتورخانه ای به سمت فن کویل‌ها هدایت می‌شود.
یاید توجه داشت که مینی چیلرها عمدتا در ساختمان‌هایی با مساحت نسبتا کوچک مانند آپارتمان‌ها، ویلاها، واحدهای اداری، تالارها و رستوران‌های کوچک که به منظور سرمایش یا گرمایش آب در گردش تجهیزات HVAC یگری از قبیل فن کویل و هواساز استفاده می‌شوند. مینی چیلرهای مورد استفاده در ساختمانها دارای ظرفیت 2 تا 20 تن تبرید هستند. در تعیین ظرفیت مینی چیلرها باید به 4 مولفه مهم یعنی وسعت و بار برودتی محل، میزان دمای آب ورودی به دستگاه، درجه دمای آب خروجی از دستگاه و دبی آب در گردش توجه نمود.
آیا از مینی چیلر به عنوان سیستم گرمایشی نیز استفاده می‌شود؟
در پاسخ به این سوال باید اظهار کرد که مینی چیلرها در صورت نصب و جاگیری تجهیزات و قطعات خاص (تجهیزات موتورخانه مثل دیگ و مشعل یا سیستم هیت پمپ به صورت روف تاپ پکیج) قادر به گرم کردن آب در فصل‌های سرد سال نیز هستند و می‌توانند علاوه بر تامین آب خنک در روزهای گرم، به تولید آب گرم در روزهای سرد پرداخته و آب گرم تولید شده را به فن کویل‌ها منتقل کنند.
با استفاده از سیستم پمپ (معکوس سیکل تبرید)، امکان استفاده گرمایشی از مینی چیلرها فراهم می‌شود. به این شکل که با ورود آب گرم به کویل‌های فن کویل یا هواساز، جریان‌های هوای گرم توسط فن در محیط توزیع می‌شود. با این وجود باید توجه نمود که استفاده از مینی چیلرها به عنوان سیستم گرمایشی در کشور ما به لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نخواهد بود.
از آنجایی که در کشور ما گاز طبیعی ارزان قیمت همیشه در دسترس بوده است. نیازی به روشن کردن کمپرسورهای مینی چیلر و مصرف انرژی الکتریکی برای گرم کردن آب احساس نمی‌شود. زیرا از این طریق ضمن افزایش هزینه‌های ناشی از مصرف انرژی، استهلاک دستگاه نیز بیشتر شده و طول عمر سیستم کاهش خواهد یافت. از این رو به طور معمول با استفاده از یک پکیج یا دیگ موتورخانه آب را گرم کرده و به سوی فن کویل‌ها هدایت می‌کنند.
کاربرد مینی چیلر در صنعت
مینی چیلرها علاوه بر ساختمان در صنایع مختلف نیز مورد استفاده قرار گرفته و به عنوان دستگاه خنک کننده جهت تامین آب و تهویه مطبوع مورد توجه است. در صنایع گوناگون و بخش‌های مختلف صنعتی مانند کارخانه های داروسازی، صنایع تولید فراورده‌های غذایی، صنعت نساجی، صنایع تولید فلز و پلاستیک سازی، صنایع بهداشتی و … در پروسه تولید حرارت بسیار بالایی به وجود می‌آید.
علاوه بر این، فعالیت پیوسته خط تولید نیز گرمایش زیادی (حتی در فصل‌های سرد سال) تولید می‌نماید. از این رو حجم حرارت تولیدی باید به طریقی دفع شود تا بالا بودن دمای محیط علاوه بر کاهش آسایش افراد، باعث ایجاد آسیب در تجهیزات و قطعات صنعتی نشده و به گسترش هزینه‌های ناشی از تعمیر و تعویض قطعات و سیستم‌ها نینجامد. بنابراین از تجهیزاتی جهن خنک کردن فضاهای صنعتی استفاده می‌شود که مینی چیلر صنعتی از پرکاربردترین دستگاه‌ها در این زمینه است.
آب سرد خارج شده از مینی چیلر به مجرای ورودی یک مبدل شل اند تیوب وصل می‌شود. سپس این آب در مبدل به گردش در آمده و حرارت اضافی ناشی از اسید سولفوریک داغ جذب خواهد شد. این آب مجددا به سیستم مینی چیلر باز می‌‌گردد تا خنک شده و به سوی مبدل هدایت شود. این چرخه به همین شکل ادامه می‌یابد تا سرمایش و آب سرد مصرفی به میزان لازم تامین شود. مینی چیلرها به عنوان پرکاربردترین دستگاه‌های سرد کننده در بخش‌های مختلف صنعت که به ایجاد سرمایش نیاز باشد حضور دارند.
مهم‌ترین قطعات و تجهیزات تشکیل دهنده سیستم مینی چیلر تراکمی هوا خنک
در این بخش اصلی‌ترین قطعات و سیستم‌های تشکیل دهنده مینی چیلر تراکمی هوا خنک را معرفی می‌نماییم.
کمپرسور
اصلی‌ترین بخش در میان تجهیزات سازنده مینی چیلر، کمپرسور آن است. مینی چیلرها معمولا به کمپرسورهایی از نوع اسکرال مجهز شده و در شرایط کارکرد خاص مانند نواحی گرم و مرطوب یا حاره‌ای دارای کمپرسور از نوع پیستونی هستند. ساختار کمپرسورهای اسکرال در مقایسه با سایر کمپرسورها ساده‌تر است. علاوه بر این، کمپرسورهای اسکرال روند استهلاک کندتری داشته و به افزایش دوام و طول عمر دستگاه کمک می‌کنند. مزایای این نوع کمپرسور باعث افزایش راندمان عملکرد دستگاه می‌شود. با افزایش ظرفیت دستگاه، به جای استفاده از یک کمپرسور (یک چرخه تبریدی) از دو کمپرسور (دو چرخه تبریدی) استفاده می‌شود.
مزیت دستگاه‌هایی با دو مدار تبریدی این است که ضمن بهینه سازی میزان مصرف انرژی الکتریکی با توجه به این که بر مبنای نوع نیاز کاربران کمپرسورها یکی یکی و به صورت مرحله‌ای فعالیت خود را آغاز می‌کنند، در صورت به وجود آمدن نقص یا خرابی در یکی از کمپرسورها یا مدارها، سیستم قادر خواهد بود تا با 50 درصد توان باقی مادا خود به فعالیت ادامه دهد. به این ترتیب تا زمان رفع ایرادات به وجود آمده در مدار معیوب، کارکرد دستگاه متوقف نخواهد شد و این موضوع ضریب اطمینان دستگاه را نیز ارتقا می‌دهد.
کندانسور
کندانسور نوعی مبدل حرارتی از نوع هوا خنک (خنک شونده توسط فن) و آب خنک (خنک شونده توسط آب) است که حرارت غیر استاندارد مبرد (گاز R134 یا R22 و …) را دفع می‌کند تا شرایط لازم برای کارکرد مستمر سیکل کاری دستگاه فراهم‌شود. این دستگاه دارای کویل مسی با فین‌هایی از جنس فلز آلومینیوم است که در قسمت بالایی آن یک یا چند فن به منظور دمیدن هوا از بین کویل تعبیه شده است. کندانسور آب خنک طراحی شده برای مینی چیلر از نوع پوسته و لوله یا Shell and Tube است و جهت‌ایجاد سرمایش مستلزم وجود برج خنک کننده است. با این وجود استفاده از نوع آب خنک خصوصا در ظرفیت های کم (زیر 50 تن تبرید) به دلیل مصرف آب، هزینه نگهداری بالا و مشکلات بهداشتی پیشنهاد مناسبی محسوب نمی‌شود.
اواپراتور
اواپراتور طراحی شده برای مینی چیلر غالبا از نوع شل اند تیوب متشکل از پوسته فولادی و لوله‌های مسی است. در موارد کاربری ویژه، این اواپراتور از نوع صفحه‌ای (پلیتی) است که با قابلیت کاهش دمای آب تا درجه لازم، امکان خنک سازی را فراهم می‌کند. اواپراتور دارای لوله ورودی و خروجی برای مبرد و همچنین لوله ورودی و خروجی برای آب و سایر سیالات است که باید سرد شود. پوسته بیرونی اواپراتور با استفاده از فوم مخصوص عایق می‌شود تا ضمن افزایش بازدهی به وسیله کاهش هدررفت انرژی، از شکل گرفتن قطرات آب در نتیجه تقطیر بخار آب موجود در هوا بر سطح سرد ممانعت شود. وجود اواپراتور شل اند تیوب در مینی چیلر باعث کاهش بهای دستگاه شده و نوع صفحه‌ای آن نیز دارای ابعاد و اندازه کوچک‌تر و کاربردی‌تر است.
مبرد
مبرد موجود در سیکل تبریدی مینی چیلر از نوعR22، R134 ،R407 است و برای خنک کردن آب و هوا ضروری محسوب می‌شود.
تابلو برق
تابلو برق به کنترل عملکرد مینی چیلر کمک می‌کند. همه تجهیزات کنترل کننده الکتریکی بر روی تابلو برق تعبیه شده است. در کاربردهای ویژه نیز از سیستم PLC برای تنظیم عملکرد سیستم بهره می‌گیرند.
تجهیزات جانبی
شیر انبساط مکانیکی یا الکترونیکی، شیر سرویس، شیرهای برقی، پمپ آب، محفظه عایق کاری شده با اتصالات (پر کننده و تخلیه)، سایت گلاس، انواع گیج‌های نمایش دهنده فشار کاری سیستم ، سیستم محافظ ضد یخ، محافظ ولتاژ، محافظ جریان آب و … از قطعات و تجهیزات جانبی سیستم مینی چیلر محسوب می‌شوند.
استفاده از مینی چیلر چه مزایایی دارد؟
در ادامه به مهم‌ترین مزایای استفاده از مینی چیلر اشاره می‌کنیم.
- قابلیت پمپاژ در روزها و هفته‌های گرم سال (یا آب گرم موتورخانه یا پکیج در روزها و هفته‌های سرد سال) با لوله کشی به تمام فن کویل‌ها
- قابلیت تنظیم و کنترل درجه دمای مستقل به واسطه فن کویل و ترموستات در اتاق‌های مجزا
- مستقل بودن دستگاه در زمان خرابی و قابلیت برآورد هزینه‌های ناشی از مصرف برق به شکل مجزا
- قابلیت مدولار شدن و افزایش تدریجی (مرحله به مرحله) ظرفیت برودتی در هر مینی چیلر
- بی‌نیاز از برج خنک کننده و عدم مصرف پیوسته آب با توجه به هواخنک بودن مینی چیلر
- ابعاد و حجم کاربردی به منظور اشغال کمترین فضا و حمل و جابجایی راحت
- عدم نیاز به نصب در محیط موتور خانه و قابل نصب در محیط تراس، حیاط و پشت بام
- مجهز به کمپرسور اسکرال با استهلاک، صدای تولیدی و قیمت پایین‌تر
- امکان استفاده از لوله‌کشی بسیار ساده و کم هزینه آب
- اجرای ارزان‌تر نسبت به اجرای تجهیزاتی مانند اسپلیت (کولر گازی) یا داکت اسپلیت
- امکان اتصال لوله فن کویل‌ها در زمستان به آب گرم پکیج گرمایشی یا موتورخانه (کاربری گرمایشی) در کنار کاربری سرمایشی
- قابل استفاده در شرایط اقلیمی مختلف
جمع بندی
مینی چیلر از جمله پرکاربردترین دستگاه‌های برودتی است که ضمن کاربری صنعتی، در ساختمان‌های مختلف مسکونی، اداری و تجاری نیز به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. سیستم مینی چیلر علاوه بر برخورداری از قابلیت سرمایشی، با اتصال به تجهیزات خاص قادر به گرمایش آب و محیط نیز خواهد بود. در این مقاله علاوه بر معرفی کامل مینی چیلر، شما را با کاربرد این دستگاه در زمینه صنعتی و سایر زمینه‌ها آشنا نموده، تجهیزات تشکیل دهنده این سیستم‌ها را عنوان نموده و مزایای استفاده از مینی چیلر را ذکر کردیم. در هنگام خرید این دستگاه لازم است با توجه به وسعت و شرایط محیط بهره برداری، به تعیین ظرفیت دستگاه بپردازید.