بررسی مینی چیلر و مزایا و معایب آن - الکتروبهمن

بررسی مینی چیلر و مزایا و معایب آن

مینی چیلر چیست؟

مینی چیلر یا چیلر کوچک (Mini chiller) با ظرفیت محدود (معمولا کمتر از 10تن تبرید) است. دستگاهی برای تولید آب سرد که اصلی ترین استفاده آن سرمایش ساختمان های مسکونی است. مینی چیلر در دسته چیلرهای تراکمی قرار می گیرد که به واسطه اهمیت راه اندازی و بهره برداری آسان از سیستم های HVAC، کندانسور مینی چیلرها به شکل هوا خنک طراحی و تولید می شود.

مینی چیلر دستگاهی است که گرما را از طریق سیکل تبرید تراکمی تبخیری و یا جذبی از سیال واسط (معمولا آب) گرفته و از طریق ارسال آن به تجهیزات تهویه مطبوع یا دستگاه ‌ها و قالب ‌های صنعتی تولید برودت و سرمایش می‌ کند.

از مینی چیلر (Mini Chiller) در پروژه ‌های مسکونی، صنعتی و فرآیندی استفاده می ‌شود.

مقاله آموزشی: هزینه ساخت سردخانه چگونه محاسبه می شود؟

ساختار مینی چیلر

بیشتر مینی چیلرهایی که در بازار وجود دارند از نوع تراکمی تبخیری هستند ولی تعداد محدودی شرکت خارجی اقدام به طراحی و تولید مینی چیلر جذبی کرده اند.

مینی چیلرها از چهار قسمت اصلی کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و اکسپنشن ولو (شیر انبساط) تشکیل شده ‌اند.

در ساخت مینی چیلرها علاوه بر قطعات اصلی از قطعات و کنترل‌ آلات دیگری استفاده می ‌شود.

مهم ترین قطعات مينی چيلر:

• کمپرسور به تعداد مورد نیاز به همراه لرزه گیرهای استاندارد

• اواپراتور (Evaporator)

• کویل کندانسور (Condenser) به تعداد مورد نیاز

• تانک ریسیور به تعداد مدار

• فیلتر درایر به تعداد مدار

• شیر شارژینگ به تعداد مدار

• پرشر سوییچ فشار بالا و پایین مدار

• پرشر سوییچ کندانسور به تعداد لزوم

• فن کندانسور به تعداد مورد نیاز

• سنسور دمای آب در ورودی و خروجی اواپراتور

• سنسور یا ترموستات آنتی فریز

ویژگی‌ مهم دستگاه مینی چیلر:

• استقلال واحد ها از هم

• یکپارچگی سیستم تهویه مطبوع ساختمان‌ ها

• عدم نیاز به برج خنک کننده با استفاده از کندانسور هوایی

• مناسب برای تمام اقلیم ‌های آب هوایی

• بدون نیاز به کانال‌ کشی

• نصب سریع و قابل‌حمل و تعمیرات آسان 

• سایز کوچک پمپ Mini chiller به ‌علاوه قدرت مناسب

• کم‌ حجم و با قابلیت نصب در پشت‌ بام و بالکن

• امکان ایجاد استقلال در فضا های داخل واحد با استفاده از فن کویل ها

مقاله آموزشی: کندانسور سردخانه چیست؟

قطعات اصلی مینی چیلر

کمپرسور

در ساخت مینی چیلرها مواردی که بسیار مهم هستند و باید رعایت شوند صدا و لرزش تولیدی کم، ضریب عملکرد بالا و مصرف برق پایین است.

گاهی در ظرفیت‌ های پایین برودتی نیاز است که مینی چیلر با برق تک فاز کار کند.

برای رعایت تمام این موارد باید از کمپرسورهای نوع اسکرال یا روتاری در مینی چیلرها استفاده کرد که صدا و لرزش کم، مصرف پایین و ضریب عملکرد بالا دارند و تا توان  4/5HP نوع تک ‌فاز آن ‌ها موجود است.

اواپراتور

بهترین انتخاب برای اواپراتور مینی چیلر ها اوپراتور نوع صفحه ‌ای است. این نوع اواپراتور دارای راندمان بسیار بالا و اندازه کوچک است.

در اواپراتور صفحه ‌ای بهتر است در مینی چیلر های با ظرفیت نهایتا 10 تن نامی استفاده شود و برای مینی چیلر های بزرگتر از این ظرفیت از اواپراتور پوسته و لوله استفاده شود.

 کندانسور

نوع کندانسور در مینی چیلر می ‌تواند از نوع هوا خنک یا آب خنک باشد ولی به طور معمول برای کوچک کردن و یکپارچه کردن سیستم از کندانسور نوع هوایی در ساخت مینی چیلر استفاده می ‌شود.

اکسپنشن ولو (شیر انبساط)

اکسپنشن ولو (شیر انبساط) در مینی چیلر ها می ‌تواند از نوع ترموستاتیک یا الکترونیکی باشد. بسته به ظرفیت و شرایط پروژه می ‌توان از یکی از این انواع در ساخت مینی چیلر بهره برد.

انواع مینی چیلر

از مینی چیلر معمولا جهت تهویه مطبوع تابستانی مجتمع ‌های مسکونی، ویلا ها، ساختمان‌ های اداری و تجاری استفاده می ‌شود ولی از مینی چیلر می ‌توان جهت کاربری ‌های صنعتی استفاده کرد.

ظرفیت پایین، سهولت در جا به جایی، مصرف پایین برق و تولید سرما تا دما ‌های پایین گاها تا زیر صفر استفاده از آن‌ ها را در صنایع به شدت گسترش داده است.

از مینی چیلر در صنایع دارویی، تزریق پلاستیک، شیمیایی، لیزر برش، غذایی، عصاره‌ گیری، بهداشتی و … جهت سرمایش ‌های فرآیندی، خنک کاری تجهیزات و قالب ها و کاربری ‌های متنوع دیگر استفاده می ‌شود.

مقاله آموزشی: آشنایی با انواع سردخانه کانکسی

مزایای مینی چیلر ها

1)مینی چیلر ها به دلیل طراحی جمع و جور، به فضای کمتری برای نصب نیاز دارند. این ویژگی مینی چیلر ها فضای مناسب جهت اضافه کردن دیگر تجهیزات مورد نیاز را در اختیار شما می‌ گذارد.

2)مقدار مبرد مورد استفاده در مینی چیلر در مقایسه با دیگر سیستم ‌های تبرید مستقیم اندک است.

3)در واقع مینی چیلر ها نسبت به دیگر سیستم‌ های سرمایشی انبساط مستقیم بیشتر دوست دار محیط زیست هستند.

4)استفاده از برج ‌های خنک ‌کننده ضرورتی ندارد

5)استفاده از آب به عنوان سیال خنک ‌کننده باعث می‌ شود بارگذاری بسیار خوبی با حداقل پیچیدگی در سیستم در برابر سیستم ‌های معادل VRV و VRF داشته باشد.

6)امکان داشتن مسافت طولانی لوله کشی

7)مستقل بودن سیستم تهویه و تبرید

معایب مینی چیلر

مینی چیلرها قابلیت ایجاد و تولید رطوبت را ندارند، در نتیجه هوای خروجی خشک است.

باتوجه اینکه مینی چیلرها علاوه بر سرمایش، قابلیت گرمایش هم دارند؛ به هنگام تغییر فصل، راه اندازی مجدد و تغییر کارکرد موردنظر، برای جلوگیری از اشتباه و خرابی دستگاه بهتر است که از متخصصین کمک بگیرید.

مینی چیلرها برای ظرفیت های پایین و حداکثر تا 5 تن مورد استفاده قرار می گیرند و به همین خاطر استفاده از آن ها به عنوان چیلر خانگی و یا چیلر آپارتمانی رایج است.

سرمایش و گرمایش توسط مینی چیلر به چه صورت است؟

زمانی که آب سرد تولیدی از مینی چیلر وارد فن کویل ها می شود، فرآیند سرمایش اتفاق می افتد. ولی برای ایجاد گرمایش در فصل های سرد سال، باید متعاقبا جریان آب گرم را به سمت فن کویل ها هدایت کرد. اگر مینی چیلر به صورت هیت پمپ طراحی و تولید شود، قادر خواهد بود آب گرم مورد نیاز جهت گرمایش را تأمین کند. ولی از یک طرف به دلیل اقلیم سرد بیشتر شهرهای ایران، مکانیزم هیت پمپ نمی تواند آب گرم چندان مناسبی تولید کند و از طرف دیگر تولید آب گرم توسط این چیلر کوچک، همراه با مصرف برق خواهد بود. بهتر است آب گرم فن کویل ها از طریق پکیج یا دیگ آبگرم در موتورخانه تولید شود.

مبرد:

در مینی چیلر ها از مبرد های مختلفی استفاده می ‌شود ولی عمده مبرد هایی که در مینی چیلر ها استفاده می‌ شوند عبارتند از R22 و R407c و R410a.

نوع مبرد در فشار کاری و راندمان مینی چیلر بسیار موثر است.

با توجه به فشار کاری هر مبرد نوع کمپرسور، روغن، ابعاد کندانسور و اواپراتور آن متفاوت است.

به طور مثال فشار کاری در مینی چیلری که مبرد آن R410a است بیشتر از مبرد های دیگر است در نتیجه نوع کمپرسور، اندازه و جزئیات کندانسور و نوع اکسپنشن ولو (شیر انبساط) آن متفاوت است.

مصرف برق مینی چیلر

مصرف برق در مینی چیلر ها بسته به ظرفیت برودتی، نوع کمپرسور، تعداد فن، سه فاز یا تک فاز بودن آن ها متفاوت است.

به خاطر ضریب عملکرد بالای کمپرسور های نوع اسکرال یا روتاری که از آن‌ ها در ساخت مینی چیلر ها استفاده می ‌شود مصرف برق و جریان نامی که چیلر مصرف می ‌کند کم است.

استفاده از مخزن ذخیره آب سرد، تعداد روشن و خاموش شدن کمپرسور را کاهش داده و در نتیجه مصرف برق و جریان مصرفی تا حد قابل توجهی کاهش پیدا می کند.

استفاده از Speed controller برای کنترل فن کندانسور تاثیر بسزایی در مصرف برق فن‌ ها دارد.

راه کار های متنوع و متعدد دیگری برای کاهش مصرف برق و جریان مصرفی مینی چیلر همچون استفاده از کمپرسور مجهز به اینورتر، استفاده از درایو اینورتر فن و ... وجود دارد. که به دلیل افزایش غیر موجه قیمت مینی چیلر بخاطر استفاده از این قطعات و تجهیزات تولید کننده ‌ها و خریداران اقبال کمتری برای استفاده از آن‌ ها نشان می‌ دهند.

مقاله آموزشی: آشنایی با سردخانه متحرک

عملكرد ميني چيلر چگونه است؟

گاز مبرد توسط کمپرسور چیلر هواخنک متراکم می شود. گاز متراکم شده با فشار و درجه حرارت بالا وارد کندانسور می شود. با آب یا هوا سرد می شود و به صورت مایع در می آید. این سیال مبرد با عبور از شير انبساط که فشار سیال را می شکند؛ دمای خود را از دست می دهد تا بعد از ورود به سیم پیچ اواپراتور؛ آب گرم درون اواپراتور را جذب کند.

به دلیل فشار کمتر اواپراتور نسبت به کندانسور، مایع مبرد بخار می شود. گرمای مورد نیاز برای تبخیر توسط آبی تامین می شود که در سیستم تهویه هوا در داخل اواپراتور در حال گردش است. آب سیستم تبرید در داخل اواپراتور خنک می شود؛ توسط سیستم پمپ در گردش به یک سیم پیچ آب خنک در فن کویل ها و واحد انتقال هوا منتقل می شود تا هوای خنک در محل مورد نظر ایجاد شود. بعد از این فرآیند، گاز تبخیر با قدرت مکش به کمپرسور بر می گردد و چرخه ادامه می یابد.

ضریب عملکرد

مینی چیلر ها به دلیل نوع کمپرسور و اواپراتور شان دارای ضریب عملکرد مناسبی هستند.

کمپرسور های اسکرال و روتاری که در ساخت مینی چیلرها از آن ‌ها استفاده می ‌شود دارای ضریب عملکرد (COP) بالا و مصرف برق پایینی هستند.

از طرفی اواپراتور صفحه ‌ای به دلیل راندمان بالا تاثیر بسزایی در افزایش ضریب عملکرد مینی چیلر دارد.

استفاده از Speed controller و مخزن ذخیره آب سرد از دیگر مواردی هستند که در بالا بردن ضریب عملکرد مینی چیلر و در نهایت راندمان برودتی آن موثر هستند.

به صورت کلی مینی چیلرها به دلیل مصرف برق پایین، ابعاد و اندازه کوچک، صدا و لرزش کم، ضریب عملکرد بالا و استفاده از آب جهت انتقال سرما به فن‌ کوئل ‌ها و هواساز، گزینه مناسب‌تری نسبت به داکت اسپلیت‌ ها جهت واحد های مسکونی، آپارتمان ‌ها و واحد های اداری – تجاری می ‌باشد. استفاده از مینی چیلر ها در صنایع مختلف، امکان تقسیم ‌بندی بار برودتی را روی چند دستگاه میسر می ‌سازد.

استفاده از مینی چیلر های تولید داخل به دلیل وجود قطعات یدکی و خدمات فنی در دسترس، هزینه ‌های نگهداری و تعمیرات آن مقرون به صرفه ‌تر از تولیدات خارجی است.