مقایسه چیلر تراکمی و چیلر جذبی

از مهمترین مسائل در زمان طراحی و انتخاب تجهیزات در زمینه سیستم های سرمایش و تهویه مطبوع ، انتخاب فیمابین چیلر تراکمی و چیلر جذبی به عنوان مهمترین بخش تولید برودت سیستم های کولینگ و سرمایش است. هر دو دستگاه برودتی، دارای مزایای و معایب بسیاری هستند و براساس الزامات و نیازهای پروژه ساختمانی و یا صنعتی می توان تصمیم گرفت که کدامیک از این دستگاه ها، اولویت بالاتری در خرید نهایی را دارا است.

چالشی که عموماً توسط خریداران و بهره برداران با آن مواجه می شوند، این است که چیلر تراکمی انتخاب مناسب تری است یا چیلر جذبی! چه تفاوتهایی با یکدیگر دارند و براساس الزامات بهره برداری و مصارف انرژی آب، برق و گاز در زمان بهره برداری، کدام یک انتخاب مناسب تری می تواند باشد.

چیلر تراکمی یا چیلر جذبی، مولفه های موثر بر انتخاب

امروزه، در صنعت سیستم های تهویه مطبوع و ایرکاندیشن، انواع متفاوتی از دستگاه ها، سیستم های برودتی و ماشین آلات سرمایش گوناگون برای انتخاب و خرید وجود دارند. از مرسوم ترین انواع سیستم های تهویه مطبوع و تولید آب چیلد که در گذشته مورد استفاده قرار می گرفت، چیلر جذبی در انواع تک اثره و دو اثره دایرکت فایر بود. اما پس از هدفمندی یارانه ها در سال 1390 و تغییرات تعرفه های مصارف گاز طبیعی، استفاده از چیلر جذبی تک اثره و دایرکت فایر رو به کاهش است. دستگاه چیلر اصولاً ماشینی در سیستم های تهویه مطبوع و سرمایش است که گرما از آب خنک در گردش در داخل فن کویل ها و هواسازهای ساختمان می گیرد و پس از انجام یکسری فرآیند ها، گرما را به محیط بیرون از ساختمان منتقل می کند.

در واقع، چیلر جذبی و چیلر تراکمی با گرفتن گرما از آب چیلد و خنک نمودن آن، آب چیلد را تولید می کند و پس از انتقال به داخل کویل هواساز یا فن کویل های سیستم تهویه مطبوع، عملیات سرمایش و خنک سازی فضای داخل ساختمان را تکمیل می کند. البته از چیلرهای تراکمی و چیلرهای جذبی در سیکل های سرمایش صنعتی نیز به کرات استفاده می شود. به عنوان نمونه از چیلر جذبی در سیکل های CCHP و از چیلرهای تراکمی در خنک کاری فرآیندهای صنعتی ، تهویه اتاق تمیز، کولینگ دیتاسنتر، صنایع تزریق پلاستیک و فرآیندهای نفت، گاز و پتروشیمی به کرات استفاده می شود.

سیکل تبرید تراکمی بخار در چیلرهای تراکمی

چیلر تراکمی بر مبنای سیکل تبرید تراکمی بخار تولید سرمایش می کند. سیکل تبرید تراکمی بخار که معکوس سیکل کارنو است، از چهار بخش کلی کمپرسور، واحد دفع حرارت یا کندانسور، واحد جذب حرارت یا اواپراتور و واحد اختناقی یا شیر اکسپنشن تشکیل شده است. سیکل ترمودینامیکی تبرید تراکمی بخار از طریق گردش سیال مبرد  R22، R407C، R134a، R410A، به عنوان یک سیال واسطه انتقال حرارت، گرما را از سیال اولیه که عموماً آب و یا آب-ضدیخ است، جذب می کند و در محیط دیگری که عموماً هوای محیط بیرون است، تخلیه می کند. نحوه عملکرد کلی سیکل تبرید تراکمی بخار به شرح ذیل است:

مرحله اول : در مرحله اول سیکل کارکرد چیلر تراکمی هوا خنک یا چیلر تراکمی آب خنک، مبرد در فاز گازی و به صورت کم فشار وارد لوله مکش کمپرسور چیلر می شود و در داخل فضای کمپرسور فشرده می شود و فشار و دمای مبرد گازی افزایش می یابد. پس از خروج مبرد پر فشار با دمای بالا از کمپرسور، به منظور دفع حرارت مبرد به سمت کندانسور منتقل می شود.

مرحله دوم : در داخل کندانسور چیلر تراکمی هواخنک با انتقال حرارت بین هوای بیرون و مبرد در فشار درون لوله های مسی، ابتدا دمای گاز مبرد در فشار کاهش می یابد و در ادامه با از دست دادن حرارت بیشتر در داخل کندانسور به مایع تبدیل می شود.

مرحله سوم : پس از خروج مایع مبرد پرفشار از کندانسور، مبرد مایع از اریفیس شیر انبساط عبور می کند و با افت فشار ناشی از فرآیند اختناق یا خفگی، به مخلوط دو فازی مایع-گاز کم فشار تبدیل می شود و براساس اصل ژول تامسون دراثر این کاهش فشار، دمای آن به شدت کاهش می یابد و به سمت اواپراتور حرکت می کند.

مرحله چهارم : مبرد مایع-گازی کم فشار که با دمای بسیار پایین وارد اواپراتور می شود و با جذب گرمای آب در گردش در پوسته اواپراتور، آب را سرد می کند. مبرد مایع که حرارت آب را به خود جذب کرده است، کاملاً تبخیر و به فاز گازی تبدیل می شود و مجددا وارد لوله ساکشن کمپرسور چیلر می شود.

تقسیم بندی چیلر تراکمی بر اساس نوع کندانسور

انتخاب نوع کندانسور چیلر تراکمی به پارامترهای متعددی مانند شرایط اقلیمی محل نصب چیلر تراکمی، وضعیت تامین انرژی آب و الکتریکسیته، میزان سطح اشغال تجهیزات سیستم سرمایش و امکانات نگهداری تجهیزات تهویه مطبوع در محل بهره برداری چیلر تراکمی بستگی دارد.

به طور کلی، دو نوع کندانسور در چیلرهای تراکمی مورد استفاده قرار می گیرد. کندانسور نوع اول که با هوا خنک میشود و به چیلر تراکمی با هوا خنک شناخته میشود و کندانسور نوع دوم که با آب خنک کولینگ تاور خنک میشود و به چیلر تراکمی آبی یا آب خنک شناخته میشود.

چیلر تراکمی آب خنک (Water cooled chiller)

در چیلر تراکمی آب خنک یا  Water Cooled، کندانسور به صورت مبدل پوسته و لوله Shell & Tube تولید می شود و از طریق تبادل انرژی حرارتی با آب برج خنک کن، گاز مبرد پرفشار با دمای بالا را خنک و به مایع مبرد پرفشار با دمای بالا تبدیل می کند.

چیلر تراکمی هوا خنک  (Air cooled chiller)

در چیلرهای تراکمی هوا خنک یا Air Cooled، کندانسور به صورت کویل های فین پلیت تیوب یا صفحه لوله ای تولید می شود و حرارت مبرد داغ پر فشار از طریق تبادل انرژی بین مبرد داخل لوله های مسی کویل کندانسور و هوای محیط بیرون جذب و به مایع پرفشار تبدیل می شود.

چیلر تراکمی یکپارچه و دو پارچه

چیلر تراکمی هوا خنک به دو شکل کلی یکپارچه (Packaged) و دو پارچه(Split)   طراحی و تولید شود. در چیلر های تراکمی دو پارچه یا دو تکه، کندانسور چیلر تراکمی بر روی یک شاسی جداگانه ساخته می شود و سایر قطعات سیکل تبرید چیلر تراکمی هوایی بر روی یک شاسی ساخته می شود و در نهایت توسط لوله های مسی و کابل های قدرت و فرمان به یکدیگر متصل می گردد.

در چیلرهای تراکمی که اصطلاحا یکپارچه نامیده میشوند، تمامی قطعات چیلر تراکمی مانند کندانسور، کمپرسور، اواپراتور و تابلو برق بر روی یک شاسی فلزی طراحی و تولید می شود و به صورت پکیج چیلر یکپارچه به محل نصب و راه اندازی انتقال می یابد. در واقع کلیه قطعات چیلر یکپارچه تراکمی در یک یونیت قرار دارد و به صورت مجتمع بر روی یک شاسی قرار داده میشود.

تقسیم بندی چیلر تراکمی بر حسب کمپرسور

اگر بخواهیم چیلرهای تراکمی را از لحاظ نوع کمپرسور و فرآیند واحد تراکم سیکل تبرید تراکمی بخار دسته بندی کنیم، می توانیم چیلرهای تراکمی را به چهار دسته تقسیم کنیم.

چیلرهای تراکمی با کمپرسور اسکرال

در چیلرهای تراکمی با کمپرسور اسکرال، هر کمپرسور ظرفیت برودتی به میزان 5-100 کیلووات دارد و کاربرد آن عموما در سیستم های تهویه مطبوع یا ایرکاندیشن مانند مینی چیلر آپارتمانی الیماکول است. این نوع کمپرسور آلودگی صوتی بسیار کمی دارد و هزینه نگهداری آن از سایر انواع چیلرهای تراکمی کمتر است. همچنین چیلرهای تراکمی با کمپرسور اسکرال ضریب عملکرد خوبی در حالت کم باری و میان باری دارند.

چیلرهای تراکمی با کمپرسور پیستونی

کمپرسورهای پیستونی ظرفیتی به اندازه 2-210 کیلووات به ازای هر واحد کمپرسور را دارا هستند و در تهویه مطبوع یا ایرکاندیشن و برودت صنعتی از این کمپرسورها استفاده میشود. از این نوع از کمپرسورها عموماً در مناطق شرجی و مرطوب مورد استفاده قرار می گیرند و ضریب عملکرد COP آن نسبت به چیلر تراکمی با کمپرسور پیستونی یا رفت و برگشتی کمتر است. هزینه اولیه خرید چیلر های پیستونی نسبت به دیگر انواع چیلر تراکمی مقداری بیشتر است و به همین دلیل امروزه از چیلر پیستونی کمتر از سایر انواع چیلر تراکمی استفاده می شود.

چیلرهای تراکمی با کمپرسور اسکرو

کمپرسورهای این دسته از چیلرهای تراکمی آب خنک و یا هواخنک ظرفیتی به اندازه 70-1070 کیلووات به ازای هر کمپرسور را دارا هستند و در تهویه مطبوع و برودت صنعتی از آنها استفاده میشود. این کمپرسور آلودگی صوتی بسیار کمتری در مقایسه با چیلر با کمپرسور پیستونی دارد و ابعاد و وزن آن نسبت به دیگر چیلرهای تراکمی کوچکتر است. هزینه سرویس و نگهداری چیلر اسکرو کمتر از سایر انواع چیلر است و راندمان قابل قبولی دارد.

چیلرهای تراکمی با کمپرسور سانتریفیوژ

چیلرهای تراکمی با کمپرسور سانتریفیوژ یکی از انواع کمپرسورهایی است که در چیلرهای تراکمی با ظرفیت برودتی و سرمایشی خیلی بالا کاربرد دارد. ظرفیت این کمپرسورها از 300 تا 5000 کیلو وات متغیر است و کاربرد اصلی چیلر سانتریفیوژ آب خنک در تهویه مطبوع و برودت صنعتی در ظرفیت های سرمایشی خیلی بزرگ است.

دلیل تنوع موجود در کمپرسور چیلرهای تراکمی، شرایط پروژه و ظرفیت برودتی که در پروژه مورد نیاز است، نوع مبرد، و شرایط محل استفاده از چیلر می¬باشد. علاوه بر این موارد چیلرهای تراکمی از نظر نوع کندانسور نیز به سه دسته کلی تقسیم می شوند.

 سیکل تبرید جذبی

سیکل تبرید جذبی، از دو سیال مبرد و جاذب تشکیل شده است. مبرد و ماده جاذب به کمک دفع حرارت در Absorber (محفظۀ جاذب)، محلول مایعی را تشکیل می دهند که از طریق پمپ محلول یا سولوشن به سمت ژنراتور چیلر جذبی جریان می یابد. با جذب گرما در ژنراتور، آب تبخیر میشود و محلول رقیق می شود. به این ترتیب از یک طرف بخار مبرد جهت تقطیر به سمت کندانسور هدایت می شود و از سمت دیگر مادۀ جاذب که عموماً لیتیوم بروماید است و در ژنراتور باقی مانده است، به ابزوربر باز می گردد. مبرد در ادامۀ فرآیند سرمایشی سیکل همانند سیکل تبرید تراکمی بخار به شکل مایع از کندانسور چیلر جذبی خارج شده و پس از کاهش دما و فشار طی فرآیند اختناق یا throttling، وارد اواپراتور می شود. در اواپراتور، مبرد با جذب حرارت از آب چیلد، تبخیر می شود و مجددا به ابزوربر باز می گردد.

چیلر جذبی بر اساس تعداد ژنراتور دستگاه های چیلر جذبی

چیلر جذبی تک اثره

چیلر جذبی تک اثره قدیمی ترین و اولین نسل چیلر جذبی در صنعت تهویه مطبوع می باشد. اما مهمترین اشکال این نوع از چیلرهای جذبی تک اثره، راندمان یا COP بسیار پایین در مقایسه با سایر چیلرهای جذبی است.  چیلر جذبی تک اثره در میان کلیه مدل های چیلر جذبی حتی با بهترین طراحی های مدارات سیکل تبرید جذبی، دارای ضریب عملکرد 0.6 می باشد که بسیار پایین می باشد. در حالیکه در چیلر جذبی شعله مستقیم یا دایرکت فایر ضریب عملکرد 1.2 می باشد که نشان دهنده مصرف انرژی کمتر می باشد. در چیلر جذبی فرآیند تغلیظ ابزوربر در یک مرحله انجام می شود و دارای یک ژنراتور است. منبع انرژی در چیلر های جذبی تک اثره، آب گرم، آب داغ و بخار آب کم فشار است.

چیلر جذبی دو اثره یا دو مرحله ای

1. دو اثره با تغذیه بخار
2. دو اثره با شعله مستقیم

ضریب عملکرد چیلر جذبی دو اثره (دارای دو ژنراتور دما بالا و دما پایین) تقریبا دو برابر ضریب عملکرد چیلر جذبی تک اثره است. چیلرهای دو مرحله Double Effect یا دو اثره دارای دو ژنراتور دما بالا و ژنراتور دما پایین است. ژنراتور اولیه یا دما بالا با دمای بالاتری کار می کند و ژنراتور ثانویه، که با استفاده از انرژی ناشی از تبخیر مبرد در اواپراتور باعث گرم شدن محلول رقیق می شود. حرارتی که توسط برج خنک کن در این نوع از چیلر های جذبی دو اثره به محیط بیرون داده می شود کمتر می باشد و مصارف آب این نوع از چیلرها کمتر می باشد. ضمنا در انواع چیلرهای جذبی دو اثره که نیاز به منبع تولید حرارت دارند، به دلیل راندمان بالاتر چیلر جذبی دو اثره، دیگ بخار کوچکتر و میزان بخار کمتری نیز مورد نیاز است.

طراحی چیلرهای ابزوربشن گازسوز شعله مستقیم یا دایرکت فایر برای اولین بار در کشور ژاپن انجام شده است. در این نوع چیلر های جذبی، حرارت حاصل از احتراق گاز و یا سوخت مایع باعث گرم شدن محلول مبرد و لیتیم بروماید و در نهایت تغلیظ محلول در دو مرحله می گردد.

به دلیل ساختار چیلر جذبی شعله مستقیم یا دایرکت فایر، در این چیلر دیگر نیازی به دیگ بخار و یا بویلر آب گرم و یا آب داغ و منابع تولید حرارت برای راه اندازی چیلر جذبی نمی باشد. حذف این بویلرها و دیگ ها، کاهش زیادی در سرمایه گذاری اولیه، بهینه سازی فضای موتورخانه و در نهایت کاهش هزینه های تعمیرات و نگهداری را در پی خواهد داشت. از مهمترین ویژگی های چیلرهای دایرکت فایر، امکان استفاده از چیلر جذبی در تابستان به عنوان منبع تولید سرمایش و به عنوان منبع تولید حرارت یا به بیانی دیگر دیگ آبگرم در زمستان است. البته این امر از دیدگاه اقتصاد مهندسی بهینه نمیباشد، چراکه با توجه به قیمت بالای دستگاه، استهلاک دستگاه و کاهش عمر چیلر جذبی دایرکت فایر بهتر است که در زمستان این چیلر خاموش شود و توسط بویلرهای مجزا، گرمایش مورد نیاز پروژه تامین گردد. چیلرهای گازسوز با مصرف برق ناچیز جایگزین بسیار مناسبی برای چیلرهای تراکمی با مصرف برق بسیار بالا در مناطقی هستند که تهیه انشعابات برق و تامین جریان برق بسیار سخت و پرهزینه می باشد.

چیلرهای دایرکت فایر جذبی جدیدترین تکنولوژی چیلر های جذبی هستند و دارای سیکل تبرید بهینه تر و با راندمان بالاتری در مقایسه با چیلر جذبی تک اثره‌ هستند. چیلرهای دو مرحله ای دو ژنراتور دارد. ژنراتور اولیه با دمای بالاتری کار می کند و ژنراتور ثانویه، که با استفاده از انرژی ناشی از تبخیر مبرد در اواپراتور باعث گرم شدن محلول رقیق می شود. حرارتی که توسط برج خنک کن در این سیستم به محیط داده می شود کمتر می باشد، به علاوه در این سیستم دیگ بخار کوچکتری نیز مورد نیاز است.

مقایسه چیلر تراکمی و جذبی

حال که با انواع چیلر های جذبی و چیلرهای تراکمی اشنا شدیم، براساس ویژگی های مختلف، این دو نوع چیلر را مقایسه می کنیم.

ضریب عملکرد (COP) چیلر تراکمی و جذبی

ضریب عملکرد چیلر (Coefficient Of Performance) که در واقع نشان دهندۀ راندمان مصرف انرژی چیلر است، یکی از مهمترین پارامترهای ارزیابی کارایی و کیفیت چیلرهای جذبی و تراکمی در صنعت تهویه مطبوع محسوب می شود. نسبت انرژی حرارتی دریافتی از آب در اواپراتور چیلر ( برودت تولیدی سیکل تبرید) به مجموع انرژی الکتریکی در مصرف کننده های چیلر تراکمی و انرژی الکتریکی و حرارتی چیلر جذبی ( انرژی ورودی سیکل تبرید)، به صورت ضریب عملکرد چیلر COP تعریف می شود .

چیلر جذبی عموماً ضریب عملکرد بسیار پایینی در مقایسه با چیلر تراکمی هوایی و آبی دارند. بهترین چیلر جذبی دو اثره دایرکت فایر دارای ضریب عملکرد 1.2 و چیلر تراکمی هواخنک دارای ضریب عملکرد 2.5 می باشد.

مصرف آب چیلرهای تراکمی و جذبی

به این دلیل که در چیلرهای جذبی علاوه بر کندانسور آب خنک، برای دفع حرارت در ابزوربر چیلر جذبی نیز از آب خنک تولیدی در کولینگ تاور استفاده می شود، به میزان دبی بیشتری از آب برج خنک کن نیاز است. در صورتی که در چیلرهای تراکمی به دلیل ضریب عملکرد بسیار بالاتر، دبی آب مورد نیاز در چیلر تراکمی آب خنک بسیار کمتر است. عموماً می توان میزان مصرف آب را در حدود کمتر از نصف چیلر جذبی در نظر گرفت. در چیلرهای تراکمی هوا خنک، آب جهت خنک کاری کندانسور نیاز نمی باشد و لذا مصرف آب چیلر تراکمی هواخنک تقریبا صفر است.

مصرف انرژی در چیلرهای تراکمی و جذبی

چیلر جذبی دارای ضریب عملکرد بسیار کمتری در مقایسه با چیلرهای تراکمی است. لذا در ظرفیت سرمایش و کولینگ برابر، مصارف انرژی حرارتی و الکتریکی چیلر جذبی از چیلر تراکمی بیشتر است. البته جهت مقایسه صحیح تر و بهینه تر بهتر است که از معیار IPLV استفاده شود. هرچند که به دلیل اینکه چیلرهای جذبی عموماً قابلیت کنترل ظرفیت مناسبی ندارند و در معیار IPLV نیز همچنان شرایط به نفع چیلر تراکمی است.

استفاده از چیلر های جذبی در موقعیت هایی مناسب است که دارای حرارت مازاد یا بخار آب اتلافی هستند. لذا با توجه به هدفمندی یارانه ها، میزان فروش چیلرهای جذبی به شدت کاهش پیدا کرده است و به دلیل کم آبی نیز استفاده از چیلرهای تراکمی هواخنک، رو به گسترش است.

هزینه خرید و سرمایه گذاری اولیه در چیلرهای تراکمی و جذبی

هزینه سرمایه گذاری اولیه تهیه و بهره برداری چیلر جذبی تک اثره و دایرکت فایر در مقایسه با چیلرهای تراکمی بسیار بیشتر است. تجربیات شرکت الیماکول نشان می دهد که هزینه خرید چیلر تک اثره آبگرم در حدود 1.5 برابر و چیلر جذبی دایرکت فایر حدود 2.5 برابر چیلر تراکمی آب خنک با ظرفیت برودتی مشابه است. همچنین چیلرهای جذبی دارای هزینه های جانبی بسیار زیاد مانند هزینه های نگهداری در مقایسه با چیلر های تراکمی هستند. از جمله این هزینه ها، هزینه های مربوط به نصب و راه اندازی، ساخت شاسی و فونداسیون سنگین تر و نیز اختصاص دادن فضایی نسبتا بزرگ در موتورخانه دارای چیلر جذبی جهت نصب تجهیزات سیکل تبرید جذبی هستند.

نکته بسیار مهم در این بین این است که سوزاندن سوخت های فسیلی مانند گاز طبیعی جهت تامین منبع حرارتی ژنراتور چیلر جذبی، علاوه بر انتشار مواد آلایندۀ بسیار در محیط زیست شهری، می تواند هزینۀ مضاعفی را بواسطۀ تبدیل سوخت و افت راندمان ناشی از مشعل ها، بویلرها و پمپ های خاص جهت انتقال آب داغ به پروژه  بهره برداران تحمیل نماید.

هزینه های نگهداری در چیلرهای تراکمی و جذبی

هزینه های نگهداریِ چیلرهای جذبی بعلت وجود تجهیزات بیشتر، بزرگتر و حساس تر به مراتب در مقایسه با چیلرهای تراکمی (بخصوص هواخنک) بالاتر است. از جمله حساسیت های فرآیند سرویس و نگهداری در چیلرهای جذبی، ناشی از وجود فشار منفی (خلاء) در سیستم می باشد؛ زیرا لیتیوم بروماید به عنوان مادۀ جاذب و یا آمونیاک به عنوان مادۀ مبرد، خاصیت خورندگی داشته و در صورت نشتی و ورود هوا به داخل سیستم، روند خوردگی لوله ها و تعدادی از قطعات با شدت بیشتری آغاز شده و ادامه می یابد.

هزینه تعمیرات چیلرهای تراکمی و جذبی

هزینۀ تهیه و شارژ مجدد جاذب چیلرهای جذبی که محلول لیتیوم بروماید است، بسیار سنگین است. اما در چیلرهای تراکمی از مبرد استفاده می شود که به میزان بسیار کمتری هزینه برای بهره برداران به همراه دارد. همچنین به دلیل پیچیدگی تعمیرات چیلرهای جذبی در مقایسه با چیلر های تراکمی، هزینه های تعمیر و شارژ جاذب و آب مقطر بسیار بیشتر است.

قابلیت های بهره برداری در چیلرهای تراکمی و جذبی

اغلب چیلرهای تراکمی هوایی و آبی برای بالا بردن قابلیت کارکرد به صورت دو مداره برودتی و یا چهار مداره برودتی طراحی و تولید میشوند. که این ویژگی قابلیت اطمینان سیستم تهویه مطبوع را از نقطه نظر بهره برداری دو چندان می کند؛ بدین دلیل که در صورت خرابی یک مدار سرمایشی و یا نیاز آن به تعمیرات و خارج شدن از سرویس دهی، همچنان بخشی از ظرفیت سرمایشی و برودتی دستگاه چیلر تراکمی هوایی و یا آبی در دسترسی یخواهد بود. این در شرایطی است که در چیلرهای جذبی، تنها یک مدار برودتی دارد و در صورت خرابی، عملا کل ظرفیت دستگاه از دسترس خارج است و به همین دلیل بسیاری از مهندسین، دو چیلر با ظرفیت کمتر پیشنهاد می دهند که عملا هزینه های سرمایه گذاری را افزایش قابل ملاحظه می دهد.

طول عمر مفید چیلرهای تراکمی و جذبی

ماده جاذب لیتیوم بروماید که در چیلرهای جذبی مورد استفاده قرار می گیرد، در واقع نوعی نمک مایع یا کریستال جامد است. کلیه بخش های چیلرهای جذبی در خلا نسبی کار میکنند و. هیچکونه هوا و اکسیژنی در داخل چیلر جذبی وجود ندارد. در صورتی که به هر دلیل منافذی ایجاد شود که منجر به نشتی و ورود هوا به داخل مبدل های چیلر جذبی شود، واکنش های شیمیایی رخ می دهد که منجر به خوردگی و پوسیدگی شدید قطعات فلزی داخلی چیلرهای جذبی به ویژه قطعات فولادی مبدل ها می شود و به چیلر جذبی آسیب جدی وارد می شود. البته باید در نظر داشت که در شرایط معمول نیز لیتیوم بروماید ماده ای خورنده است و این خوردگی در طول زمان می تواند باعث افزایش استهلاک چیلر حذبی و کاهش عمر مفید چیلرهای جذبی شود.

رسوب گذاری ناشی از آب برج خنک کن در کندانسور چیلر جذبی نیز از دیگر عوامل کاهش طول عمر مفید چیلرهای جذبی می باشد. به دلیل گردش آب بیشتر در چیلرهای جذبی نسبت به چیلرهای تراکمی آب خنک، میزان رسوبات در کندانسور چیلر جذبی به شدت بیشتر است.

ابعاد و وزن چیلرهای تراکمی و جذبی

تفاوت بسیار اساسی دیگر فیمابین چیلر تراکمی و جذبی از نظر میزان فضای مورد نیاز جهت نصب این دستگاه ها است. چیلرهای جذبی در ظرفیت سرمایشی و برودتی برابر با چیلرهای تراکمی هواخنک و آب خنک، حدود ۴۰ تا ۶۰ درصد به فضا و سطح اشغال بیشتری جهت نصب نیاز دارند. دلیل آن حجم بزرگ تجهیزات چیلر جذبی نسبت به چیلر تراکمی هواخنک و یا چیلر تراکمی آب خنک در ظرفیت برودتی برابر است. علاوه بر بیشتر بودن سطح اشغال چیلر جذبی ، ارتفاع دستگاه چیلر جذبی نیز حدود یک الی دو متر بلندتر از چیلر تراکمی است و برای نصب آن باید فضای موتورخانه دارای ارتفاع کافی جهت نصب چیلر جذبی و لوله کشی های فوقانی چیلر جذبی باشد.

این بخش برای بسیاری از سازندگان ساختمان ها در محاسبه هزینه های تمام شده ساختمان بسیار مهم است. بدین علت که جهت در نظر گرفتن فضای مناسب موتورخانه از دو بعد سطح مفید و ارتفاع، سازندگان مجبور هستند که از فضاهای مفید ساختمان مانند پارکینگ و انباری کسر کرده و به موتورخانه اختصاص دهند که قیمت هر متر مربع آن مبلغ ریالی بالایی را برای سازندگان می شود.

چیلرهای جذبی به علت بزرگتر و سنگین تر بودن معمولا در چند مرحله و با تجهیزات مجزا از یکدیگر از کارخانه تا محل نصب حمل می شوند و سیال مبرد و جاذب آن نیز در محل نصب و پس از مونتاژ کردن تجهیزات ، درون چیلر شارژ می شود. ولی در چیلر های تراکمی به صورت یکپارچه و با حمل و نصب آسان تر نسبت به چیلر جذبی جذبی، به محل مورد نظر حمل و در نهایت با سرعت بالاتر نصب می شود.

سطح صدا و لرزش دستگاه در چیلرهای تراکمی و جذبی

میزان صدا و لرزش تولیدی در چیلرهای جذبی بعلت وجود قطعات متحرک و مکانیکی کمتر، نسبت به چیلرهای تراکمی پایین تر می باشد. در واقع بخش مهمی از صدا و لرزش ایجاد شده در چیلرهای تراکمی هواخنک و آب خنک، ناشی از کارکرد کمپرسور آنهاست که در چیلرهای جذبی مطلقا وجود ندارد.

البته به دلیل بزرگتر بودن برج خنک کننده یا کولینگ تاور در انواع گوناگون چیلرهای جذبی در مقایسه با چیلرهای تراکمی آب خنک، سطح صدای ناشی از الکتروفن های برج های خنک کننده تا حدی بیشتر است. البته در سال های اخیر با استفاده از ژاکت یا سایلنسر برای کمپرسورها، سطح صدای تولیدی کمپرسورهای چیلرهای تراکمی کاهش یافته است

اثرات شرایط اقلیمی در چیلرهای تراکمی و جذبی

با توجه به الزام استفاده از کولینگ تاور یا برج خنک کننده برای چیلر جذبی، استفاده از این سیستم برودتی در مناطق مرطوب و شرجی تقریبا منتفی می باشد . اساس کارکرد برج های خنک کننده، فرایند سرمایش تبخیری می باشد و در شرایط آب و هوایی نزدیک به شرایط اشباع و هوای مرطوب نمی توان آب خنک با شرایط مناسب طراحی چیلر جذبی را برای خنک کاری کندانسور چیلر جذبی مورد استفاده قرار داد. هرچند در این مناطق استفاده از چیلر تراکمی هواخنک با راندمان بسیار مناسب، انتخاب بسیار خوبی خواهد بود و به دلیل وجود رطوبت در هوا، عموماً خنک کاری کندانسور چیلر تراکمی هواخنک به خوبی صورت می پذیرد.

مخاطرات زیست محیطی چیلرهای تراکمی و جذبی

از نظر مبرد مصرفی، چیلرهای تراکمی از موردهایی استفاده می کنند که دارای مشکلات عدیده ای برای لایه ازن و گرمایش زمین است. هرجند براساس چروتکل مونترال، بخشی از انواع مبردهای چیلرهای تراکمی از جمله مبرد R22 ممنوع شده است، اما سایر مبردها نیز دارای اثرات زیست محیطی هستند. اما در چیلرهای جذبی از مبرد آب که دوستدار محیط زیست است استفاده می شود .

از طرف دیگر، برای راه اندازی چیلرهای جذبی، نیاز به منبع حرارتی است که برای تهیه ا«، نیاز به سوزاندن سوخت فسیلی از حمله گاز طبیعی است. که این بخش به دلیل اثرات دمایی و تولید دی اکسید کربن و گازهای نسوخته، اثرات زیست محیطی شدیدی به همراه دارد. . از طرف دیگر تولید برق در نیروگاه های فعلی ایران، به کمک سوزاندن سوخت های فسیلی انجام می شود؛ بنابراین مصرف برق بیشتر در چیلرهای تراکمی، بطور غیر مستقیم منجر به آلودگی محیط زیست نیز می شود.

لذا شاید نتوان به صورت دقیق مشخص کرد که کدامیک از انواع چیلرهای تراکمی و چیلرهای جذبی تولید آلودگی بیشتر و خطرات زیست محیطی بیشتری دارند. اما به طور قطع به یقین می توان گفت که سوزاندن گاز شهری در داخل موتورخانه ها جهت راه اندازی چیلرهای جذبی، منجر به تولید و گسترش آلودگی در شهرها می شود. در حالی که در چیلرهای تراکمی، این آلودگی ناشی از سوزاندن سوخت فسیلی در داخل نیروگاه قابل کنترل و مدیریت است.

امکان تولید آب مادون سرد در چیلرهای تراکمی و جذبی

تولید آب مادون سرد ( کمتر از 7 درجۀ سانتی گراد ) در چیلرهای تراکمی هواخنک و چیلرهای تراکمی آب خنک، به سادگی و بعضاً با انتخاب مبرد و کمپرسورهای ویژه زیر صفری به راحتی امکان پذیر است. چنانکه حتی به کمک چیلرهای تراکمی آب خنک، می توانیم تا دمای 40- درجۀ سانتیگراد نیز آب مادون سرد تولید نمود.

اما در چیلرهای جذبی به دلیل پدیده کریستالیزاسیون و کریستال شدن محلول غلیظ لیتیوم بروماید، تولیدکنندگان و طراحان چیلرهای جذبی پیشنهاد میکنند از این سیکل برای تولید آب مادون سرد استفاده نشود. هرچند که در مراکز تحقیقاتی و بخشهایی از شرکتهای صنعتی، با کمک سامانه های کنترلی و نرم افزار پیشرفته، تا حدی از وقوع این پدیده جلوگیری نموده اند، اما به دلیل خطرات بسیار بالای این پدیده در دماهای بسیار سرد، عموم مهندسین از چیلر جذبی برای تولید آب مادون سرد استفاده نمی کنند.

 امکان تولید آب گرم توسط چیلرهای تراکمی و جذبی

تولید آب گرم توسط چیلرهای جذبی دو اثره، به راحتی و با کیفیت مطلوب امکان پذیر است. در چیلرهای تراکمی نیز می توان با معکوس کردن سیکل برودتی آب گرم تولید نمود که بجای چیلر، از عنوان هیت پمپ برای این تجهیز استفاده می کنند، اما به سه دلیل کلی، معمولاً این ایده جذاب در ایران مورد استقبال قرار نمی گیرد:

1. وابستگی راندمان و دمای آب گرم تولیدی هیت پمپ به دمای محیط و مخصوصا در زمستان
2. تولید آب گرم توسط کمپرسور و مصرف انرژی گران قیمت برق در مقایسه با انرژی ارزان قیمت گاز طبیعی
3. استهلاک بیشتر و در نتیجه کاهش طول عمر مفید دستگاه هیت پمپ گرانقیمت

تولید آب گرم در چیلرهای جذبی نیز، بمنزلۀ استهلاک بیشتر این چیلرها بوده و طبیعتاً در کاهش طول عمر مفید آنها هم موثر خواهد بود. بهمین علت غالباً ترجیح داده می شود که آب گرم مورد نیاز یک ساختمان بوسیلۀ دیگ جداگانه ای که در مقایسه با چیلر جذبی قیمت بسیار پایین تری دارد، تولید گردد. همچنین امنیت بهره برداری از سیستم گرمایشی هم بالاتر خواهد بود.

جدول مقایسه فنی و عملکردی چیلر تراکمی و چیلر جذبی

با توجه به مقایسه ای که در جدول فوق از زوایای گوناگون بین چیلرهای تراکمی و چیلرهای جذبی صورت پذیرفته است، به راحتی می توان به این سوال پاسخ مستدل و فنی داد که کدام یک از انواع چیلر جذبی یا تراکمی با توجه به شرایط پروژه انتخاب مناسب تری است. به نظر می رسد با توجه به شرایط کشور و پارامترهای فوق، چیلر تراکمی هواخنک و چیلر تراکمی آب خنک برتری محسوسی نسبت به چیلر جذبی دارد و به همین علت کاربرد آن در صنعت تهویه مطبوع و صنایع دیگر نسبت به جذبی گسترده تر و مرسوم تر است.

البته در زمانی که یک منبع حرارتی اتلافی مانند گرمای بازیافت شده از یک فرآیند در موقعیتی در دسترس باشد و در صورت عدم استفاده توسط چیلر جذبی، از دست خواهد شد، می توان با نصب چیلر جذبی و تزریق حرارت اتلافی به سیکل تبرید چیلر جذبی و راه اندازی آن ، انرژی حرارتی در حال اتلاف را به انرژی سرمایشی و برودتی قابل استفاده تبدیل نمود و عمل سرمایش را به کمک آن انجام داد. در سایر حالات با قاطعیت می توان گفت که استفاده از چیلر تراکمی از جهات گوناگون نسبت به چیلر جذبی بهینه تر و انتخابی اقتصادی تر خواهد بود. همچنین در محل هایی که نمی توان انشعاب برق به میزان کافی را تامین نمود و یا تامین آن با مشکلات فراوانی همراه خواهد بود، استفاده از چیلر جذبی به جای چیلر تراکمی می تواند به عنوان یک گزینه بسیار مهم در نظر گرفته شود. البته باید در نظر داشت که تامین آب جهت خنک کاری کندانسور چیلر جذبی نیز امری اجتناب ناپذیر خواهد بود.

در این مقاله، به طور جامع مشخصات و انواع چیلر تراکمی و چیلر جذبی شرح داده شد و مقایسه ای بین آنها صورت پذیرفت و تلاش شد تا با بیان نحوه عملکرد و ویژگی چیلرهای جذبی و چیلرهای تراکمی به جمع بندی کاملی درباره این نوع از سیستم های تهویه مطبوع و سرمایشی برسیم. در صورتی که همچنان سوالی برای شما باقی مانده است، می توانید با بخش فنی و و مهندسی شرکت الیماکول تماس بگیرید.