چیلرهای آب خنک از پرکاربردترین سیستم‌های خنک‌کننده هستند که برای تامین سرمایش در ساختمان‌ها و صنایع استفاده می‌شوند. ساختار چیلر آب خنک تقریبا با چیلرهای هوا خنک مشابه هستند، اما با یک تفاوت عمده: در چیلرهای آب خنک، از کندانسور آبی برای خنک کردن سیال مبرد استفاده می‌شود. در ادامه، به بررسی دقیق اجزای چیلر آب خنک، نحوه عملکرد آن و مزایا و معایب استفاده از آن خواهیم پرداخت.
ساختار چیلر آب خنک
ساختار چیلر آب خنک۱ کمپرسور چیلر آب خنک
کمپرسور قلب چیلر تراکمی است و مسئول فشرده‌سازی سیال مبرد در سیستم است. در بیشتر چیلرهای آب خنک، از کمپرسورهای اسکرو (پیچی) استفاده می‌شود. کمپرسورهای اسکرو به دلیل سر و صدای کمتر و کنترل دقیق‌تر بر ظرفیت خنک‌سازی، محبوبیت بیشتری دارند. همچنین، برخی سیستم‌ها از کمپرسورهای رفت و برگشتی استفاده می‌کنند، اما استفاده از کمپرسورهای اسکرو معمول‌تر است.
چیلرهای تراکمی آب خنک معمولاً دارای چند کمپرسور به صورت موازی هستند. این طراحی چند مرحله‌ای به چیلر اجازه می‌دهد که بر اساس نیاز، ظرفیت سرمایش را تنظیم کند. مثلاً، اگر نیاز به کاهش ظرفیت باشد، می‌توان یکی از کمپرسورها را از مدار خارج کرد تا مصرف انرژی کاهش یابد. همچنین، در صورتی که یکی از کمپرسورها خراب شود، سایر کمپرسورها به عملکرد خود ادامه می‌دهند، که این موضوع باعث افزایش پایداری سیستم می‌شود.
۲٫ اواپراتور در چیلر آب خنک
اواپراتور وظیفه انتقال حرارت بین آب و سیال مبرد را بر عهده دارد. این بخش از چیلر به صورت یک مبدل حرارتی پوسته-لوله طراحی می‌شود. در اواپراتور، سیال مبرد در داخل لوله‌ها جریان دارد و آب در اطراف این لوله‌ها در گردش است. سیال مبرد در تماس با آب، حرارت را از آن جذب می‌کند و باعث کاهش دمای آب می‌شود. سپس آب سرد شده از اواپراتور به سیستم‌های تهویه مانند فن‌کویل‌ها یا هواسازها فرستاده می‌شود تا فرآیند خنک‌سازی در ساختمان یا تجهیزات صنعتی انجام گیرد.
۳٫ کندانسور آبی در چیلر آب خنک
کندانسور یکی دیگر از اجزای حیاتی چیلر است که به صورت مبدل حرارتی پوسته-لوله طراحی شده است. در چیلر آب خنک، کندانسور با استفاده از آب عملیات خنک‌سازی سیال مبرد را انجام می‌دهد. سیال مبرد که از کمپرسور وارد کندانسور می‌شود، دما و فشار بالایی دارد. وقتی سیال مبرد از داخل لوله‌های کندانسور عبور می‌کند، آب خنک جریان یافته در اطراف این لوله‌ها، گرمای سیال را جذب کرده و دمای آن را کاهش می‌دهد.
آب مورد نیاز برای خنک‌سازی در کندانسور به وسیله یک برج خنک‌کننده تأمین می‌شود. این نوع کندانسور به‌دلیل استفاده از آب برای خنک‌سازی، به نام کندانسور آبی شناخته می‌شود و در مقایسه با کندانسورهای هوایی (هوا خنک) عملکرد بهتری در مناطق با دمای بالا و محیط‌های مرطوب دارد.
۴٫ برج خنک‌کننده
برج خنک‌کننده یکی از اجزای مکمل چیلر آب خنک است. این سیستم به خنک‌سازی آبی که از کندانسور عبور کرده است، کمک می‌کند. پس از عبور آب گرم از کندانسور، این آب به برج خنک‌کننده منتقل می‌شود. در داخل برج، آب به صورت قطرات ریز به پایین پخش می‌شود و هوا از پایین برج به بالا جریان پیدا می‌کند. این جریان متقابل هوا و آب باعث می‌شود که حرارت آب کاهش یابد و آب سرد شده مجدداً به کندانسور بازگردانده شود.
مزایا و معایب چیلر آب خنک
مزایا:
- ظرفیت سرمایشی بالا: چیلرهای آب خنک به دلیل استفاده از برج خنک‌کننده و آب برای دفع حرارت، می‌توانند ظرفیت سرمایشی بیشتری نسبت به چیلرهای هوا خنک داشته باشند. این ویژگی باعث می‌شود که این چیلرها در پروژه‌های بزرگ‌تر مانند مراکز تجاری، بیمارستان‌ها و کارخانه‌ها بسیار پرکاربرد باشند.
- کارایی بالا در مناطق گرم: برخلاف چیلرهای هوا خنک که به شدت تحت تأثیر دمای محیط قرار دارند، چیلرهای آب خنک به دلیل استفاده از آب برای خنک‌سازی، عملکرد بهتری در دماهای بالا دارند. آب به عنوان یک مایع با ظرفیت گرمایی بالاتر از هوا، قادر است گرمای بیشتری را جذب و دفع کند.
- طول عمر بیشتر سیستم: سیستم‌های چیلر آب خنک به دلیل استفاده از آب برای خنک‌سازی، به طور کلی در دماهای پایین‌تری کار می‌کنند. این امر باعث کاهش فشار بر قطعات مختلف سیستم می‌شود و به افزایش عمر مفید دستگاه کمک می‌کند.
معایب:
- نیاز به مصرف آب بالا: از مهم‌ترین معایب چیلرهای آب خنک، مصرف بالای آب است. در مناطقی که کمبود منابع آبی وجود دارد، استفاده از این نوع چیلر ممکن است چالش‌برانگیز باشد. همچنین، در شرایطی که هزینه تأمین آب زیاد باشد، هزینه‌های جاری سیستم افزایش می‌یابد.
- هزینه نصب و نگهداری بالاتر: نصب چیلر آب خنک معمولاً هزینه‌های بالاتری دارد. این سیستم‌ها نیاز به برج خنک‌کننده و شبکه لوله‌کشی برای انتقال آب دارند. همچنین، نگهداری سیستم شامل هزینه‌های شستشو و تعمیر برج خنک‌کننده، کنترل کیفیت آب و جلوگیری از تشکیل رسوبات است.
- فضای مورد نیاز بیشتر: برج‌های خنک‌کننده و تجهیزات مرتبط با چیلر آب خنک نیاز به فضای بیشتری نسبت به چیلرهای هوا خنک دارند. این موضوع می‌تواند چالش‌هایی برای نصب در مکان‌های با فضای محدود ایجاد کند.
محل نصب چیلر آب خنک
چیلرهای آب خنک برخلاف چیلرهای هوا خنک که نیاز به جریان هوای آزاد دارند، می‌توانند در فضاهای بسته مانند موتورخانه‌ها نصب شوند. این ویژگی باعث می‌شود که این نوع چیلرها برای ساختمان‌هایی که محدودیت فضایی دارند یا نمی‌خواهند ظاهر ساختمان تحت تأثیر نصب چیلرهای هوا خنک قرار گیرد، مناسب‌تر باشند. همچنین، دسترسی به چیلرهای نصب شده در موتورخانه‌ها برای نگهداری و تعمیرات آسان‌تر است.
جمع‌بندی
چیلرهای آب خنک با استفاده از سیستم تبرید تراکمی و به کمک آب و برج خنک‌کننده، توانایی تولید سرمایش بالا را دارا هستند. این سیستم‌ها به دلیل عملکرد بهتر در دماهای بالا، طول عمر بیشتر و ظرفیت سرمایشی بالا، به‌طور گسترده در پروژه‌های بزرگ و صنعتی استفاده می‌شوند. با این حال، نیاز به مصرف آب فراوان و هزینه‌های بالای نصب و نگهداری از معایب این سیستم‌ها به شمار می‌آید.
