نحوه عملکرد مینی چیلر

معرفی مینی چیلر

امروز می خو.اهیم درباره طرز کار مینی چیلر اطلاعات کسب کنیم. با سرما مارکت همراه باشید!

مینی چیلرها یکی از سیستم هایی هستند که می توانند حرارت را از محیطی به محیط دیگر منتقل کند و باعث خنک کردن محیط های مختلفی مانند ساختمان های اداری، تجاری، مسکونی و . . . می شوند. یکی از دستگاه هایی که می تواند آب مورد نیاز فن کویل ها را تامین کند مینی چیلر ها می باشند.

به این صورت که مینی چیلر یا از طریق یک سیکل تبرید آب موجود در یک چرخه‌ لوله کشی را سرد می کند و به یونیت های فن کویل در ساختمان می فرستد تا حرارت را از هوای درون ساختمان جمع کرده و به مبرد درون مینی چیلر تحویل دهد یا اینکه مستقیما از طریق یک سیکل تبرید و بدون واسطه‌ ماده ای دیگر، ولی به کمک فن کویل ها گرما را از درون ساختمان جذب کرده و به چیلر می برد تا در آن جا دفع شود. در حالت اول مبرد ثانویه می تواند به جای آب، یک سیال دیگر، مثل گلایکول باشد.

مینی چیلرها در واقع چیلرهای کوچک هستند. چیلرهای معمولی یا بزرگ علاوه بر خنک کردن ساختمان ها برای مصارف صنعتی مثل خنک کردن تأسیسات یا مایعات داغ صنعتی نیز مورد استفاده قرار می گیرند.

به طور کلی دو نوع سیستم چیلر وجود دارد: چیلر هوا خنک و چیلر آب خنک. سیستم های هوا خنک حرارتی را که از درون ساختمان جذب کرده اند مستقیما به هوای محیط خارجی می دهند، ولی سیستم های آب خنک این حرارت را ابتداد به آب می دهند و آب نیز آن را در برج های خنک کننده به هوا می دهد.

طراحی هوا خنک بیشتر مخصوص چیلرهای بزرگ و صنعتی است و فضای و تأسیسات زیادی نیاد  دارد و بنابراین اکثر مینی چیلرها، سیستم هایی هوا خنک و کامپکت اما قوی هستند.

طرز کار مینی چیلر

مینی چیلر برای این طراحی شده است که از طریق سیکل تبرید حرارت را از درون ساختمان بیرون بکشد و آن را خنک کند. اما سیکل تبرید چیست؟

سیکل تبرید به مجموعه از از فرایندها گفته می شود که طی آن ها ماده ای خنک کننده به نام مبرد، مطابق قانون ترمودینامیکی گازها، به تبدیل شدن به گاز تحت حرارت و فشار کم و تبدیل شدن به مایع تحت فشار بالا و خنک شدگی، حرارت از جایی به جای دیگر منتقل می کند.

گازهای مبرد موجود در مینی چیلرها ممکن است گازی هایی خطرناک برای محیط زیست باشند و به لایه‌ی اوزون جو زمین آسیب بزنند ولی انواعی از این گازها مثل R410 امروزه در مینی چیلرهای پیشرفته مورد استفاده قرار می گیرند که هیچ آسیبی برای محیط زیست ندارد.

مبادله کننده ی حرارتی

برای توضیخ چرخه ی تبرید در مینی چیلر هایی که از سیکل تبرید غیرمستقیم برای خنک کردن ساختمان ها استفاده می کنند، از قطعه ای به نام مبادله کننده ی حرارتی یا کویل تبخیری شروع می کنیم.

کویل یا مبادله گر حرارتی به وسیله‌ای گفته می شود که تبادل حرارت بین دو سیال را ممکن می سازد. به طور کلی دو نوع کویل وجود دارد: کویل های پره-لوله (fin-tube) و کویل های پوسته-لوله (shell-tube). کویل ها معمولا از جنس موادی با هدایت حرارتی بالا مثل مس هستند.

ساختار کویل های پره-لوله به این صورت است که دارای مجموعه ای از پره‌های پهن و نازک هستند که به صورت موازی و با اندکی فاصله کنار هم دیگر چیده شده اند. مجموعه ای از لوله ها نیز این پره ها را به هم دیگر وصل کرده اند.

تبادل حرارتی بین سیال درون پره ها و هوا

یک سیال از درون لوله ها و درون پره ها جریان میابد و سیال دوم که در این نوع کویل ها معمولا هوا است، با فشار از میان پره ها عبور داده می شود و بنابراین تبادل حرارتی بین سیال درون پره ها و هوا انجام می گیرد. کویل های موجود در فن کویل ها و کویل یونیت داخلی اسپلیت ها از این نوع مبادله گر حرارتی هستند.

کویل های پوسته – طرز کار مینی چیلر

کویل های پوسته-لوله کویل هایی هستند که معمولا برای تبادل حرارت بین دو مایع مورد استفاده قرار می گیرد. ساختار این کویل ها به صورت دسته ای از لوله ها است که در موازات هم دیگر قرار دارند ولی فاصله‌ای اندک بین آن ها بر قرار است.

این دسته از لوله ها درون یک استوانه قرار دارند که پوسته نامیده می شود. یکی از سیال ها درون این استوانه و لا به لای لوله ها جریان دارد و سیال دوم درون لوله هایی که به موازات هم قرار دارند، در جریال است. در نتیجه تبادل حرارتی بین سیال اول و سیال دوم انجام می شود.

مبادله گر حرارتی تبخیری در مینی چیلر های دارای سیکل تبرید غیر مستقیم معمولا از نوع پوسته-لوله است. بنابراین به این شکل عمل می کند که مایع مبرد سرد از درون لوله های کویل عبور کرده و در عین حال، آب نیز از درون پوسته عبور می کند و با انجام تبادل حرارتی، مایع مبرد گرم و آب سرد می شود.

آبی که سرد می شود توسط یک پمپ آب که معمولا جزء مینی چیلر است، به حرکتش در سیستم لوله کشی ادامه می دهد و با عبور از فن کویل ها هوای درون ساختمان را سرد کرده و خودش پس از گرم شدن مجددا به کویل تبخیری باز می گردد تا دوباره خنک شود.

تبخیر کننده

مایع مبرد داغ شده به بخشی به نام تبخیر کننده منتقل می شود. تبخیر کننده محیطی است با فشار پایین که مایع مبرد داغ در آنجا به راحتی تبخیر شده و به گازی که همچنان گرم است تبدیل می شود.

قطعه بعدی در سر راه این گاز مبرد، کمپرسور است که با فشار دادن گاز به سمت جلو، سبب حرکت گاز در سیستم سیکل تبرید می شود. کمپرسورهای مختلفی موجود هستند. به طور کلی می توان کمپروسرها را به انواع رفت و برگشتی، کمپرسور های کمپرسورهای اسکرو روتاری، کمپرسورهای اسکرال و کمپرسورهای سانتریفیوژی تقسیم بندی کرد.

کمپرسورهای رفت و برگشتی معمولا برای چیلرهای بزرگ استفاده می شوند و همانند سیستم موتور خودرو عمل می کنند. به این صورت که مجموعه‌ای از سیلندرها و سوپاپ ها دارند که سوپاپ های آن ها به یک شفت مرکزی متصل هستند. با عمل موتور کمپروسور، شفت می چرخد و سوپاپ ها بالا و پایین می شوند و گاز مبرد را فشار کرده و به جریان می اندازند.

کمپروسورهای اسکرو به این شکل عمل می کنند که درون یک استوانه دو پیچ به موازات هم قرار دارند، به طوری که رزوه های یکی درون شیارهای دیگری است. با چرخش این دو پیچ در خلاف هم، گاز مبرد، از لای آن‌ها به جلو رانده می شود.

کمپرسورهای اسکرال

کمپرسورهای اسکرال دارای یک سیستم نر و ماده هستند و یک قطعه با گردن درون قطعه‌ مادگی گاز مبرد را به انتهای آن فرستاده و از خروجی انتهای مادگی خارج می کند.

در کمپرسورهای کمپرسورهای سانتریفیوژی گاز مبرد از یک سو وارد یک ساختار سانتریفیوژی می شود که با چرخش و اعمال نیروی گریز از مرکز آن را فشرده و به سمت خروجی هدایت می کند.

بعد از اینکه گاز گرم با فشار از کمپرسور خارج شد، وارد کویل کندانسر می شود و در آن جا تحت فشار زیاد به مایع تبدیل شده و حرارتش را به هوای محیط خارجی می دهد. معمولا این کویل از نوع پره-لوله است و یک فن بزرگ هوا را با فشار از میان پره های آن عبور می دهد تا خنک شود. گاز با تبدیل به مایع کاملا سرد می شود و به سمت کویل تبخیری حرکت می کند تا این چرخه دوباره از سر گرفته شود.

در مینی چیلرهایی که از سیکل تبرید مستقیم برای خنک کردن ساختمان ها استفاده می کنند، سیال دومی در کار نیست و مایع مبرد سرد مستقیما به یونیت های فن کویل منتقل می شود و در آن جا پس از عبور از کویل های فن کویل ها که معمولا از نوع پره-لوله می باشند و با عمل فن ها که هوای درون ساختمان را از میان پره های کویل ها عبور می دهند، حرارت را از هوا جذب کرده و به چیلر باز می گردانند تا به محیط دفع کند.