در این مقاله به مقایسه چیلر آب خنک با چیلر هوا خنک می‌پردازیم که بر اساس گزارش فنی است که توسط گروه مهندسی شرکت تهویه نوین ایرانیان تهیه شده است. هدف از انجام این تحقیق تحلیل اقتصادی و فنی مابین چیلر آب خنک و چیلر هوا خنک می‌باشد.
چیلر هوا خنک
چیلرهای هوا خنک بر اساس نوع کمپرسور دسته‌بندی می‌شوند:
چیلر مدولار اسکرال هوا خنک
این نوع چیلر هوا خنک با کمپرسور اسکرال مجهز شده است و عموماً 2 یا بیشتر از 2 کمپرسور در سیکل تبرید این نوع چیلرها به کار رفته است. به‌طور مثال در چیلرهای مدولار هوا خنک در ظرفیت 20 تن 2 کمپرسور اسکرال، در ظرفیت 40 تن 4 کمپرسور و در ظرفیت 57 تن 6 کمپرسور اسکرال به کار رفته است که کمپرسورهای اسکرال در دو نوع Fix speed و Digital speed موجود می‌باشند.
کمپرسورهای fix به‌صورت صفر و یک کار می‌کنند. یعنی یا روشن هستند با تمام ظرفیت و یا خاموش، اما کمپرسورهای نوع Digital در 4 مرحله زیر بار می‌روند: 25 درصد، 50 درصد، 75 درصد و 100 درصد. یعنی اگر یک چیلر مدولار با دو کمپرسور Digital موجود باشد، این چیلر توانایی زیر بار رفتن در 8 مرحله را دارد، می‌توان گفت بهترین مدیریت مصرف انرژی.
کمپرسورهای اسکرال از ظرفیت 1 تن تا 20 تن تبرید به‌طور معمول مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در این نوع چیلر در صورت معیوب شدن یک یا دو چیلر، چیلرهای بعدی میتوانند در مدار باقی بمانند تا قسمتی از بار سرمایشی را تأمین کنند.
بیشتر بخوانید: چیلر های برند تهویه نوین
چیلر آب خنک
نوعی از چیلر های تراکمی بوده که اساس کارکرد آن بر مبنای سیکل تبرید تراکمی بخار می باشد. این دستگاه به وسیله آب خنک تولیده شده در کولینگ تاور یا برج خنک کننده، عملیات خروج حرارت در کندانسور را انجام می دهد.
مزایای چیلر آب خنک
چیلر آب خنک نسبت به چیلر هوا خنک در سرمایش بازدهی بیشتری داشته و از لحاظ مصرف انرژی نیز نسبت به چیلر هوا خنک مصرف کمتری دارد زیرا برای جذب گرما از تبخیر آب استفاده می کند. همین طور به سبب ظرفیت گرمایی بالای آب خنک سازی با چیلر آب خنک از چیلر هوا خنک راحت تر می باشد.
از دیگر مزایای چیلر آب خنک عمر بالای آن می باشد زیرا داخل ساختمان قرار می گیرد و از باران و برف و نور مستقیم خورشید دور است.
معایب چیلر آب خنک
- عدم امکان استفاده در در مناطق مرطوب و رطوبت بالا.
- هزینه نصب این سیستم و نگهداری آن معمولا زیاد می باشد.
- صدا و ارتعاش زیاد این سیستم به سبب نصب در داخل ساختمان ممکن است آزار دهنده باشد.
- اشغال فضای زیاد به سبب نیاز به موتورخانه، برج خنک کننده و تعداد پمپ بیشتر به سبب تصفیه آب.
- نیاز به برج خنک کننده و جران مداوم آب از معایب چیلر آب خنک می باشد زیرا در صورت قطع شدن آب کارکرد آن قطع می شود.
چیلر یکپارچه‌ی اسکرو هوا خنک
این نوع از چیلرهای هوا خنک معمولاً از ظرفیت 60 تن به بالا موجود می‌باشند که تا ظرفیت 80 تن نیز تک کمپرسورِ مورد استفاده قرار می‌گیرد و از 80 تن به بالا دو کمپرسور استفاده می‌شود. در این نوع چیلر مدیریت مصرف انرژی به قدرت چیلرهای اسکرال نیست، چرا که نهایتاً دو کمپرسور در مدار وجود دارد و فقط می‌توان 50 درصد ذخیره‌ی انرژی داشت و در صورت معیوب شدن سیستم تبرید، کل ساختمان بدون بار سرمایشی خواهد بود.
بیشتر بخوانید: روش های افزایش راندمان چیلر
تشابه چیلرهای هواخنک وآب خنک
هردو نوع چیلر میتوانند از کمپرسورهای مشابه استفاده نمایند.
روش خنک کردن کندانسور
- در چیلر هوا خنک جهت خنک کردن کندانسور از هوا استفاده می شود بدین صورت که با تعبیه فن در مجاورت کویل؛ گردش اجباری هوا از روی سطح کویل ایجاد می شود.
- در چیلر آب خنک کندانسور توسط آب خنک میگردد این آب مصرفی بوده و هیچ نوع ارتباط فزیکی بین این آب وآب در گردش درون فن کوئل ها وجود ندارد.
- نحوه خنک کردن کندانسور درچیلرهای آب خنک به این صورت می باشد که، کندانسور چیلرآب خنک به برج خنک‌کننده متصل میگردد تا کندانسور خنک شود.
- برج خنک‌کن هر چیلر آب خنک به ازای هر تن تبرید به‌صورت حدودی 3.5 GPM آب نیاز دارد. یعنی یک برج خنک‌کننده 60 تن، 210GPM آب در گردش نیاز دارد. یکی از مشکلات اساسی برج‌های خنک‌کننده تبخیر ساعتی آب است (همان‌طور که اطلاع دارید سیکل کارکرد کندانسور با برج خنک‌کننده، یک سیکل باز محسوب می‌شود.) به‌صورت تقریبی یک درصد آب در گردش در برج‌های خنک‌کننده تبخیر می‌شود. به‌طور مثال برای یک برج 60 تن 7.9 لیتر در دقیقه تبخیر آب وجود دارد.
- مصرف برق چیلرهای آب خنک و هوا خنک تا ظرفیت 30 تن تقریباً برابر است. از ظرفیت 30 تا 50 تن مصرف برق چیلر هوا خنک بیشتر میگردد، اما قابل ملاحظه نیست. از ظرفیت 50 تن به بالا اختلاف مصرف برق چیلر آب خنک و هوا خنک زیاد میگردد.
مقایسه فنی کندانسور آب خنک و هوا خنک
همان‌گونه که اطلاع دارید چیلرهای تراکمی به جهت کاهش دمای ماده مبرد نیاز به انتقال حرارت از مبرد به محیط بیرون دارد.
در حال حاضر این عمل به دو طریق صورت می‌گیرد.
- انتقال توسط عبور جریان هوا
- انتقال توسط جریان آب
مشخصاً گرمای ویژه آب و قدرت انتقال حرارت آن از هوای در جریان بیشتر می‌باشد، منتهی درواقع عوامل مختلفی در این جریان دخیل می‌باشند، که به تفصیل به آن‌ها خواهیم پرداخت.
جانمایی
به لحاظ چیدمان چیلر با کندانسور هوا خنک و آب خنک اختلافاتی هست که بنا به شرایط محلی و معماری هر پروژه بستگی دارد.
چیلرهای با کندانسور آب خنک بایستی در فضای موتورخانه نصب شوند و جهت نصب برج خنک‌کننده نیاز به فضای باز دارند.
چیلرهای با کندانسور هواخنک به صورت یکپارچه می‌باشند و نیاز به فضای باز دارند.
وابستگی به منابع انرژی
- در مورد تمامی دستگاه‌های مکانیکی وابستگی به منابع انرژی مثل آب؛ برق به‌عنوان نقطه ضعف به شمار می‌آید، بنابراین سعی تمامی کاربران بر کاهش این وابستگی می‌باشد.
- تولید سرمایش در چیلرهای تراکمی هوا خنک تنها به انرژی برق وابسته است و در واقع به هیچ گونه عاملی به جز انرژی برق مصرفی وابستگی ندارند.
- تولید سرمایش در چیلرهای تراکمی آب خنک علاوه بر وابستگی به انرژی برق به عواملی چون آب، پمپ سیر کوله برج خنک‌کننده و رسوبات حاصل از آب وابستگی دارد.
- امروزه مصرف آب یکی از بحرانی‌ترین مباحث جامعه بشری بوده، تا حدی که در برخی از فصول سال با جیره‌بندی آن مواجه می‌شویم.
- بنابراین علاوه بر بحث مصرف آب آشامیدنی در شرایط بحرانی آن و نیاز شدید جامعه به آب شیرین، می‌توان پیش‌بینی کرد که در تمامی شرایط کمبود یا عدم وجود آب کل سیستم تهویه مختل شود.
- با توجه به ورود دائم آب به سیستم سیر کوله برج خنک‌کننده با پدیده رسوب‌گیری شدید سیستم و افت بازدهی آن مواجه می‌شویم.
- بنابراین نیاز شدید سیستم آب خنک به واحد تعمیر و نگهداری لاجرم می‌باشد.
هزینه جاری
- هزینه مصرف آب نیز در چیلرهای آب خنک عدد قابل توجهی می باشد.
- هزینه نگهداری چیلر آب خنک نیز به مراتب بیشتر از چیلر هواخنک می باشد.
- نکته قابل توجه اینجاست که تنها نبایست به مصرف برق خود دستگاه توجه کرد.
- با فرض ثابت بودن مصرف انرژی کمپرسور، تنها به مصرف انرژی در بخش خنک‌سازی مبرد می‌پردازیم.
- شایان ذکر است مصرف آب برج خنک‌کننده به میزان %1 آب در گردش آن بوده بنابراین بسیار قابل توجه می‌باشد.
- در چیلر با کندانسور هوایی مصرف برق نسبت به چیلر آب خنک بیشتر می باشد هرچقدر ظرفیت چیلر بیشتر باشد تفاوت مصرف بیشتر می شود.
- در دستگاه‌های آب خنک مصرف پمپ سیر کوله گردش آب سیستم برج خنک‌کننده به‌علاوه مصرف موتور فن برج نیز به سیستم اضافه میگردد.
- در پایان شاهد آن بودیم که علی‌رغم بزرگ‌تر بودن عدد گرمای ویژه آب نسبت به جریان هوا انتخاب سیستم هوا خنک روش بهینه تر و حرفه‌ای‌تری نسبت به سیستم آب خنک می‌باشد.