سیستم‌های سرمایش و گرمایش در ساختمان‌ها با پیشرفت تکنولوژی دچار تکامل شده‌اند. امروزه انواع مختلف آن‌ها در بازار مشاهده می‌شوند. اسپلیت‌ها و چیلرها دو نوع از سیستم‌های تهویه مطبوع هستند که روز به روز محبوب‌تر شده‌اند. برخی از این سیستم‌ها هم سرمایشی و هم گرمایشی و برخی هم فقط در یک زمینه به کار گرفته می‌شوند. چیلر دو نوع جذبی و تراکمی دارد. چیلرهای جذبی که در این مطلب از بهدی سازه به آن خواهیم پرداخت صراف جهت ایجاد سرمایش استفاده می‌شوند.
انواع چیلر
- چیلر تراکمی
- چیلر جذبی
چیلر جذبی چیست؟
چیلرهای جذبی تفاوت‌های شاخصی با سایر انواع چیلرها دارند. چیلرهای جذبی از نظر اجزای تشکیل دهنده فاقد کپرسور هستند. چیلرهای جذبی به جای انرژی برق از انرژی حرارتی به منظور تولید سرما استفاده می‌کنند. این نوع از چیلرها دارای قطعات متحرک کمتری نسبت به انواع تراکمی هستند. با توجه به عملکرد چرخشی پمپ‌های مورد استفاده در این نوع چیلر، میزان خرابی و هزینه‌های مربوط به تعمیرات آن‌ها کمتر از انواع تراکمی است.
بیشتر بخوانید: سیستم سقف سرد چیست؟ نصب آن در ایران مقرون به صرفه است؟
به بیانی ساده می‌توان چنین عنوان کرد که چیلر جذبی یک دستگاه خنک کننده مرکزی است که در آن با استفاده از فرایند جذب تبرید به کمک ترکیب‌های دوتایی آب – لیتیوم برماید و یا آمونیاک – آب، در چرخه جذبی، آب در گردش در فن کوئل را خنک می‌کند. این فرآیند موجب خنک سازی محیط مورد نظر می‌شود.
اجزای تشکیل دهنده چیلر جذبی
- اواپراتور در واقع با توجه به ساختار متشکل از لوله‌های مسی، سینی، المنتور و نازل‌ها که از آن بهره برده است، آبی که برای خنک سازی ساختمان مورد نیاز است را تحت فرایند سرمایش قرار می‌دهد.
- جاذب که گاهی ابزوربر نیز خوانده می‌شود در واقع به تثبیت فشار اواپراتور در حالت خلأ کمک می‌کند. جاذب برای این کار اقدام به جذب بخار مبرد تبخیر شده در اواپراتور اقدام می‌کند. جذب بخار یک عمل گرمازا است. این گرما از طریق لوله‌های مسی جریان می‌یابد و در داخل جاذب به وسیله پاشیدن محلول مورد نظر بر روی این لوله‌ها، انتقال حرارت تسریع می‌شود.
- ژنراتور از دیگر اجزای چیلر جذبی است که در آن فرآیند غلیظ سازی محلول مورد نظر که عمدتاً لیتیم بروماید است صورت می‌گیرد. حرارت از طریق لوله‌های مسی وارد ژنراتور می‌شود و سپس جدا شدن مبرد از محلول را به دنبال خواهد داشت. سپس وارد کندانسور می‌شود.
- کندانسور وظیفه تبدیل بخاری که از سمت ژنراتور به سمت آن فرستاده می‌شود به مایع را بر عهده دارد. آبی که تقطیر می‌شود در کندانسور در یک مخزن مخصوص جمع می‌شود و سپس از آن جا به سمت اواپراتور جریان می‌یابد.
- مبدل حرارتی از دیگر اجزای چیلرهای جذبی است که در آن میان محلول غلیظ خروجی از ژنراتور و محلول رقیق خارج شده از جاذب و جریان یافته به سمت ژنراتور، تبادل حرارت صورت می‌گیرد. این تبادل حرارت موجب افزایش دمای محلول رقیق می‌شود. از طرفی هم دمای محلول رقیق وارد شده جاذب نیز کاهش می‌یابد. این فرآیند در نهایت موجب بهبود عملکرد چیلرهای جذبی می‌شود.
- پمپ‌ها که دو نوع محلول و مبرد دارند از معدود تجهیزاتی هستند که در این چیلرهای از انرژی برق استفاده می‌کنند. پمپ مبرد آب مقطر را از تشک اواپراتور و از طریق نازل‌هایی مخصوص روی لوله‌های مسی حامل جریان آب سرد شونده می‌پاشد. پمپ‌های محلول نیز در واقع نقش انتقال محلول رقیق از سمت ابزوربر به سمت کندانسور را بر عهده دارند.
چیلر جذبی چگونه کار می‌کند؟
به لحاظ ساختاری، کندانسور و ژنراتور دو بخش اصلی چیلرهای جذبی به شمار می‌روند. این دو بخش قسمت بالایی محفظه جذب را تشکیل می‌دهند. اواپراتور و جاذب هم قسمت پایینی محفظه جذب را شکل داده‌اند. مبدل حرارتی هم در این بین وجود دارد که برای افزایش کارایی سیستم به کار گرفته شده است.
در مرحله اول، یک محلول متشکل از لیتیوم بروماید و آب از طریق مبدل حرارتی در جاذب چیلر پمپ می‌شود. سپس، این محلول به سمت ژنراتور بالا می‌رود. منبع گرما (آب گرم / بخار) از طریق لوله‌ای در مخزن ژنراتور جریان می‌یابد و باعث جدا شدن لیتیم بروماید و آب از یکدیگر می‌شود. آب، تبخیر می‌شود و به سمت کندانسور به سمت بالا حرکت می‌کند.
لیتیوم بروماید هم در مرحله اول به سمت بالا حرکت می‌کند و بعد از آن به دلیل وزن مولکول‌ها به پایین کشیده می‌شود. این پدیده موجب می‌شود غلظت مایع لیتیوم بروماید در پایه ژنراتور بیشتر شود و این جریان از طریق مبدل حرارتی به سمت پایین انتقال یابد و روی جاذب چیلر اسپری شود. در این مرحله مایع لیتیوم بروماید می‌تواند با مولکول‌های آب ترکیب شود.
در همین حال، بخار آب در مایع متراکم می‌شود، زیرا با یک کویل خنک کننده در قسمت کندانسور در تماس است. آب حاصل، از طریق یک لوله آب بندی شده در داخل کندانسور عبور می‌کند تا گرمای بخار آب را از بین ببرد و همین موضوع موجب می‌شود تا چگالی مایع داخل آن افزایش پیدا کند.
سپس این آب مایع در یک قسمت درون خازن جمع می‌شود و از طریق یک لوله به داخل تبخیر کننده منتقل می‌شود. میزان جریان آب از طریق یک دهانه ثابت کنترل می‌شود. اواپراتور در فشار بسیار کمی قرار دارد و در نزدیکی خلأ است و این باعث می‌شود آب به دلیل افت سریع فشار، افت شدید دما نیز داشته باشد. آب دما را تا حدود ۴ درجه سانتی‌گراد کاهش می‌دهد.
خط «آب سرد» از اواپراتور عبور می‌کند؛ دقیقاً مانند چیلر خنک کننده با آب. این خط آب سرد تمامی گرمای ساختمان را حمل می‌کند. خط آب سرد از کندانسور عبور می‌کند و سپس روی سطح اسپری می‌شود تا گرمای ناخواسته، از بین برود. آب سرد در حدود ۱۲ درجه سانتی‌گراد وارد سیم‌پیچ تبخیر می‌شود و با تماس اسپری آب کندانسور سرد با لوله خط آب سرد، انرژی حرارتی از آن خارج می‌شود. به یاد داشته باشید که دو آب هرگز با هم مخلوط نشده و همیشه توسط دیواره لوله از هم جدا می‌شوند.
با انتقال گرما از طریق دیواره لوله و داخل آب کندانسور، در قسمت خارجی لوله‌ها، آب کندانسور به دلیل فشار کم محفظه به داخل تبخیر می‌شود. با تبخیر، انرژی حرارتی ناخواسته را با خود حمل می‌کند. توجه داشته باشید که قبلاً یاد گرفتیم که چگونه آب در دمای کم تحت فشار کم، جوش می‌آید. مدار آب خنک شده در این مرحله گرمای خود را از دست داده و دمای آن در حدود ۷ درجه سانتی‌گراد خواهد بود و برای جمع آوری گرمای بیشتر آماده در اطراف ساختمان پمپاژ می‌شود.
بخار آب یا بخار حاصل از تبخیر کننده جذب می‌شود و به سمت محلول قوی لیتیم بروماید که در جاذب پاشیده می‌شود جذب خواهد شد. این فرآیند مانند یک نیروی مغناطیسی است که ذرات آب مستقیماً به سمت جذب کننده به جریان در می‌آیند تا در کنار لیتیوم بروماید جای گیرند. این جاذبه بین ذرات آب و ذرات لیتیوم بروماید باعث ایجاد خلأ در محفظه می‌شود.
انواع چیلر جذبی
دسته بندی‌های مختلفی از انواع چیلرهای جذبی بر اساس منبع حرارتی مورد استفاده در ژنراتور، بر اساس ماده مبرد و جاذب و بر اساس چرخه تغلیظ جاذب صورت گرفته است که در ادامه هر یک از این دسته بندی‌ها بیشتر باز شده‌اند.
بر اساس منبع حرارتی مورد استفاده در ژنراتور
- چیلر جذبی آب گرم
- چیلر جذبی آب داغ
- چیلر جذبی بخار
- چیلر جذبی شعله مستقیم
بر اساس ماده مبرد و جاذب
- چیلر جذبی لیتیم بروماید
- چیلر جذبی آمونیاک
- چیلر جذبی سیلیکا ژلی
بر اساس چرخه تغلیظ جاذب
- چیلرهای جذبی تک اثره لیتیم بروماید
- چیلرهای جذبی دو اثره لیتیم بروماید
- چیلرهای جذبی سه اثره لیتیم بروماید
- چیلرهای جذبی یک مرحله‌ای آمونیاکی
- چیلرهای جذبی چند مرحله‌ای آمونیاکی
کجاها می‌توان از چیلر جذبی استفاده کرد؟
استفاده از چیلرهای جذبی با توجه به عملکردی که دارند باید تحت شرایط خاصی صورت گیرد. به طور کلی انتخاب استفاده از چیلرهای جذبی در شرایط توجیه‌پذیر خواهد بود.
- در شرایطی که هزینه برق نسبت به سوخت بسیار بیشتر است.
- هنگامی که در منطقه با کمبود انرژی برق رو به رو هستیم.
- دسترسی کافی به آب وجود داشته باشد.
- از نظر اندازه محدودیت نداشته باشیم.
مزایا و معایب چیلرهای جذبی
- چیلرهای جذبی به دلیل عدم استفاده از برق به عنوان انرژی متعاقباً مصرف برق بسیار پایین خواهد بود.
- به طور کلی، سر و صدا و لرزش‌های چیلرهای جذبی نسبت به نوع تراکمی کمتر است.
- مبرد در چیلرهای جذبی آب مقطر است که کاملاً بی خطر بوده و به راحتی می‌توان آن را تهیه کرد. در حالی فریون‌های چیلرهای نوع تراکمی از نوع کلروفلوورکربن‌ها هستند که تأثیرات بسیار منفی این ماده روی محیط زیست بر همه عیان است.
- یکی از نقاط ضعف چیلرهای جذبی این است که به دلیل کمتر بودن ضریب عملکرد نسبت به چیلر تراکمی، راندمان پایین‌تری دارند.
- قیمت اولیه چیلرهای جذبی نسبت به تراکمی کمتر است.
- چیلرهای جذبی به طور کلی به برج خنک کننده نیاز دارند که مصرف آب دارند، بنابراین در مناطق کم آب نمی‌توان از چیلرهای جذبی استفاده کرد.
- از نظر اندازه، چیلرهای جذبی در مقایسه با نوع تراکمی با فرض یکسان بودن ظرفیت، بزرگ‌تر هستند.
سخن آخر
چیلرها روز به روز در حال افزایش استفاده در تهویه مطبوع ساختمان‌هایی با کاربری‌های مختلف هستند. چیلرهای جذبی با ساختار و عملکرد منحصر به فرد خود دارای یک سری معایب و مزایا هستند که در بالا به آن‌ها پرداخته شد. استفاده از چیلرهای جذبی تحت شرایطی خاص باید صورت گیرد.
