بهطور ساده، چیلر دستگاهی است که آب را سرد میکند؛ بعد همین آبِ سرد در کویل فنکویلها، هواسازها یا فرآیندهای صنعتی میچرخد و گرمای آنها را میگیرد.در یک تعریف مهندسی، چیلر بخشی از سیستم تهویه مطبوع یا برودت صنعتی است که با کمک چرخه تبرید، گرما را از آب (یا محلول آب–گلیکول) گرفته و آن را به هوای بیرون یا برج خنککن منتقل میکند. در ارتباط با اینکه چیلر چیست و چگونه کار میکند؟ در یک راهنمای تخصصی چیلر در سایت Alpine Intel توضیح داده میشود که:
چیلر از نظر نقش کلی شبیه سایر انواع سیستم های تهویه مطبوع است، با این تفاوت که «گرما را از فضایی که باید خنک شود میگیرد، اما بهجای جابجایی مستقیم هوا، از آب یا محلول آب برای حمل سرما استفاده میکند»؛ این همان چیزی است که ما در ساختمان به آن سیستم آبسرد میگوییم.
کاربردهای اصلی چیلر
چیلرها در سه حوزه مهم استفاده میشوند:
-
تهویه مطبوع ساختمانها (HVAC):
برجهای اداری، مجتمعهای تجاری، هتلها، بیمارستانها، فرودگاهها و مراکز داده بزرگ معمولاً از چیلر آبسرد برای تولید آب سرد استفاده میکنند. -
برودت صنعتی و فرایندی:
صنایع پلاستیک، داروسازی، غذایی، فولاد، چاپ، تزریق پلاستیک، کارخانه نوشیدنی و… برای خنک کردن قالبها، مخازن و تجهیزات از چیلر فرایندی استفاده میکنند. -
کاربردهای خاص:
اتاق سرور، دستگاه MRI، لیزر صنعتی، خطوط تولید حساس و حتی گلخانه و دیتاسنترهای پیشرفته.
منبع تخصصی waterchillers.com که در حوزه چیلرهای صنعتی فعالیت دارد، توضیح میدهد که:
سیستم چیلر با فراهمکردن جریان پیوسته سیال خنککار در سمت سردِ یک مدار آبِ فرایندی و استفاده از چرخه تبرید تراکمی یا جذبی، گرما را از فرایند گرفته و سپس آن را در نقطهای دیگر به محیط دفع میکند»؛ یعنی چیلر در اصل یک پمپ گرما با جهت معکوس است.
چیلر چگونه کار میکند؟ (چرخه تبرید تراکمی به زبان ساده)
بیشتر چیلرهایی که در ساختمانها و صنعت میبینیم، از چرخه تبرید تراکمی بخار استفاده میکنند. این چرخه چهار جزء اصلی دارد:
۱. اواپراتور (Evaporator)
۲. کمپرسور (Compressor)
۳. کندانسور (Condenser)
۴. شیر انبساط (Expansion Valve)
در کنار اینها، پمپ آب چیلد واتر و برج خنککن (در چیلرهای آبخنک) هم وجود دارد.
مرحلهبهمرحله:
۱. آب گرم از ساختمان به چیلر برمیگردد
آب بعد از عبور از کویل فنکویلها و هواسازها، حدوداً با دمای ١٢ تا ١٦ درجه سانتیگراد به چیلر برمیگردد.
-
انتقال گرما در اواپراتور
اواپراتور یک مبدل حرارتی است؛ در یک سمت آن آب در گردش است و در سمت دیگر مبرد (Refrigerant).
مبرد در فشار پایین در حال جوشیدن است و گرمای آب را میگیرد، بخار میشود و در نتیجه دمای آب به حدود ٦ تا ٨ درجه میرسد. این همان آب سردی است که دوباره به فنکویلها و هواسازها میرود. -
فشردهسازی در کمپرسور
بخار سردِ کمفشار از اواپراتور وارد کمپرسور میشود. کمپرسور آن را به گازی داغ و پرفشار تبدیل میکند. این کار باعث میشود مبرد آماده دفع گرما در کندانسور شود. -
دفع گرما در کندانسور
در کندانسور، مبرد داغِ پرفشار گرمای خود را به محیط میدهد و به مایع تبدیل میشود.-
اگر چیلر هواخنک باشد، چند ردیف کویل و فن وظیفه خنککردن گاز را دارند.
-
اگر چیلر آبخنک باشد، گرما به آب برج خنککن منتقل میشود.
-
-
انبساط و افت فشار در شیر انبساط
مایع پرفشار از شیر انبساط عبور میکند، دچار افتفشار ناگهانی میشود و بخشی از آن به صورت مخلوط مایع–گاز سرد وارد اواپراتور میشود؛ چرخه دوباره تکرار میشود.
این چرخه تا زمانی که دمای آب سرد به «ستپوینت» تنظیمشده برسد، ادامه دارد.
چیلر چیست و چگونه کار میکند؟ معرفی اجزای اصلی
یک جدول خلاصه برای درک سریع اجزای کلیدی:
| جزء اصلی چیلر | وظیفه |
|---|---|
| اواپراتور | گرفتن گرما از آب و تبخیر مبرد |
| کمپرسور | فشردهکردن بخار مبرد و بالا بردن دما و فشار آن |
| کندانسور | دفع گرمای مبرد به هوا یا آب برج خنککن |
| شیر انبساط | کاهش ناگهانی فشار و دمای مبرد قبل از ورود به اواپراتور |
| پمپ چیلد واتر | گردش آب سرد بین چیلر و فنکویلها/هواسازها |
| پمپ کندانس | گردش آب برج خنککن در چیلرهای آبخنک |
| برج خنککن | دفع گرما از مدار کندانسور به هوای آزاد |
انواع اصلی چیلر از نظر منبع دفع گرما
۱. چیلر هواخنک (Air-Cooled Chiller)
-
کندانسور، کویل فیندار بههمراه فن است.
-
گرما مستقیماً به هوای بیرون منتقل میشود.
-
بدون برج خنککن کار میکند.
-
برای ساختمانهای کوچکتر، پشتبامها و مناطقی که آب گران یا محدود است بسیار متداول است.
-
هزینه اولیه کمتر، اما در هوای خیلی گرم راندمان پایینتر نسبت به آبخنک دارد.
۲. چیلر آبخنک (Water-Cooled Chiller)
-
کندانسور پوسته–لوله یا صفحهای است که توسط آب برج خنککن سرد میشود.
-
راندمان بالاتر، مناسب پروژههای بزرگ (مالها، برجها، بیمارستانها).
-
نیاز به برج خنککن، پمپ کندانس و تاسیسات بیشتر دارد.
-
برای شهرهای گرم و مرطوب، معمولاً گزینه حرفهایتر در سیستمهای مرکزی است.
چیلر در سیستم تهویه مطبوع ساختمان چه نقشی دارد؟
در یک سیستم آبسرد متعارف:
١. چیلر، آب را تا حدود ٦–٧ درجه سانتیگراد سرد میکند.
٢. این آب سرد با پمپ به فنکویلها و هواسازها میرود.
٣. هوا در تماس با کویلِ حاوی آب سرد، خنک و در صورت لزوم رطوبتگیری میشود.
٤. آب گرمشده به چیلر برمیگردد تا دوباره سرد شود.
به این ترتیب، چیلر قلبِ سیکل برودت در بسیاری از انواع سیستم های تهویه مطبوع مرکزی است؛ چیزی شبیه یونیت خارجی در کولر گازی، اما در مقیاس بسیار بزرگتر و بر پایه آب سرد.
چیلر جذبی چیست و چه فرقی دارد؟
در چیلرهای تراکمی، کمپرسور با برق کار میکند و مبرد فشرده میشود.
در چیلر جذبی:
-
منبع انرژی اصلی گرما است (بخار، آبداغ، گاز).
-
بهجای کمپرسور، از جفت سیال «مبرد + جاذب» مثل آب و لیتیوم بروماید استفاده میشود.
-
برق کمتری مصرف میکند، اما نیازمند منبع حرارتی پایدار و سیستم کنترلی دقیق است.
این نوع چیلر در پروژههایی که حرارت تلفشده (بخار برگشتی، گاز ارزان، آب داغ صنعتی) دارند، توجیه اقتصادی خوبی پیدا میکند.
نکات مهم در انتخاب چیلر مناسب
۱. ظرفیت برودتی موردنیاز (تن تبرید یا کیلووات)
۲. اقلیم و وضعیت آب و برق (هوای گرم و مرطوب، کمبود آب، قیمت انرژی)
۳. کاربری ساختمان یا فرایند (بیمارستان، دیتاسنتر، کارخانه، برج اداری و …)
۴. نوع شبکه توزیع (فنکویل، هواساز، کویلسقفسرد)
۵. هزینه اولیه در برابر هزینه بهرهبرداری و نگهداری
۶. دسترسی به خدمات پس از فروش و قطعات کمپرسور و کنترلرها
جمعبندی: چیلر چیست و چگونه کار میکند؟
-
چیلر چیست؟ دستگاهی که با استفاده از چرخه تبرید، آب یا سیال دیگری را سرد میکند تا برای تهویه مطبوع یا خنککاری صنعتی به کار برود.
-
چگونه کار میکند؟ با چهار جزء اصلی (اواپراتور، کمپرسور، کندانسور، شیر انبساط) و با جابهجایی پیوسته گرما از آب به مبرد و در نهایت به محیط.
-
چه انواعی دارد؟ از نظر منبع دفع گرما به دو گروه بزرگ هواخنک و آبخنک، و از نظر منبع انرژی به تراکمی و جذبی تقسیم میشود.
-
چرا مهم است؟ چون در قلب بسیاری از سیستمهای تهویه مطبوع مرکزی و نیز بینهایت فرایند صنعتی قرار دارد و انتخاب درست آن، روی مصرف انرژی، آسایش حرارتی و هزینههای عملیاتی تأثیر مستقیم میگذارد.
