انتخاب یک چیلر مناسب بر اساس استانداردهای جهانی

اگر مقالات قبلی لوگرانو را دنبال کرده باشید به خاطر دارید که موارد مهمی در رابطه با چیلر و همچنین مبرد چیلر و کمپرسورها و نکات مهم‌ آنها را بیان کردیم. در این مقاله نیز قصد داریم به یک جمع بندی در رابطه با مجموعه دستورالعمل‌های که به شما کمک خواهد کرد تا یک چیلر مناسب را انتخاب کنید، بپردازیم. با لوگرانو همراه باشید.

تولید کنندگان و سازندگان انواع چیلر را با توجه به نوع کمپرسور تقسیم بندی و تولید می‌کنند. در ‏صورتیکه عواملی از جمله ظرفیت چیلر، ‏ESEER و EER‎ نوع کمپرسور، مصرف برق، صدای چیلر، ابعاد و وزن آن را ‏براساس کاربری یک پروژه اولویت‌بندی نماییم، به این نتیجه خواهیم رسید که هر نوع چیلر برای پروژه‌ای خاص و با ظرفیت متناسب با آن، دارای الویت انتخاب است.

بنابراین تجارب، استفاده از مینی چیلر با کمپرسورهای اسکرال، چیلرهای اسکرال ‏یکپارچه تا ظرفیت ۱۵۰ تن تبرید، چیلرهای اسکرو از ظرفیت ۱۵۰ تن تبرید تا ۳۰۰ تن تبرید و چیلرهای سانتریفیوژ از ‏ظرفیت ۳۰۰ تن به بالا در جهان مورد استفاده قرار می‌گیرد که باتوجه به موضوع تامین برق در ایران، می‌توان از چیلرهای جذبی استفاده نمود. البته باید اشاره کرد که کلیت استفاده از چیلرهای جذبی زمانی مناسب بود که هزینه‌های آب و گاز این دستگاه نیز بسیار پایین و موجه بود.

در ادامه به صورت اجمالی انتخاب چیلرهای تراکمی را با توجه ‏به اجزای اصلی تشکیل دهنده سیکل تبرید در آنها بررسی می‌نماییم:

• کمپرسور:

کمپرسور اسکرال باتوجه به کنترل ظرفیت ‏مناسب درتعداد کمپرسور بیشتر، ابعاد کوچک‌تر، صدای کمتر، قابلیت اعتماد و دوام بالاتر بهترین گزینه انتخاب چیلر در ‏ظرفیت‌های ۵ تا ۱۵۰ تن تبرید و در بعضی پروژه‌ها تا ۲۰۰ تن تبرید است. همچنین استفاده از نوع مدولار آنها حداکثر تا ۳ ‏مدول قابل توجیه است که مشکلات سیستم کنترلی و برقی درتعداد بیش از ۳ مدول این سیستم را از توجیه خارج می‌نماید. ‏

چیلرهای اسکرال یکپارچه با‎ IPLV ‎و‎ ESEER ‎بسیار بالا فقط در برخی کارخانجات آمریکایی و اروپایی ساخته می‌شود. از مزایای ‏این چیلرها می‌توان به تعدادبالای کمپرسور باکنترل ظرفیت چیلر در بارهای جزئی، صدای پایین‌تر در مقایسه با چیلرهای اسکرو‏، مصرف برق مناسب خصوصاً در ظرفیت‌های ۲۰ تا ۱۵۰ تن تبرید و همچنین تعداد مداراهای بیشتر در چیلر جهت مدیریت ‏کنترل ظرفیت و امکان ایجاد مدار‎ stand by ‎اشاره نمود.

ESEER: European seasonal energy efficiency ratio
IPLV: Integrated Part Load Value

همچنین چیلرهایی با کمپرسور اسکرو بهترین گزینه در ظرفیت‌های ‏‏۲۰۰تن تا ۴۰۰تن می‌باشند. از ظرفیت ۴۰۰ تن تا ۶۰۰ تن تبرید از هر دو گزینه چیلر اسکرو و سانتریفیوژ استفاده می‌گردد و ‏بالاتر از ۶۰۰ تن چیلر سانتریفیوژ را می‌توان بهترین گزینه از جمع‌بندی کلی نامبرد.

• کندانسور:

درحالت کلی از چیلرهای آبی ‏درسه نوع کندانسور‎ shell & Tube ‎و‎ Plate ‎و‎ Tube & Tube ‎استفاده می‌شود. کندانسورهای‎ Tube & Tube ‎به دلیل راندمان ‏پایین امروزه کمتر استفاده قرار می‌گیرند. همچنین نزول کیفیت آب به دلیل قرارگرفتن ایران در مناطق خشک و نیمه خشک جهان ‏مشکلات رسوب‌گیری کندانسور در مبدل‌های صفحه‌ای را ایجاد نموده و جهت کاهش هزینه‌های رسوب زدایی بهتر است از ‏کندانسورهای پوسته و لوله (‎Tube & shell) ‎استفاده گردد.

به دلیل ایجاد جریان‌های گردابی در کندانسورهای صفحه‌ای‎ (plate) ‎راندمان آنها بالاتر بوده و در صورتیکه بتوان مشکلات رسوب‌گیری را برطرف نمود، الویت انتخاب با کندانسور ‏صفحه‌ای است. به طور خلاصه می‌توان گفت در مناطق با کیفیت آب مناسب کندانسور صفحه‌ای و با کیفیت آب نامناسب ‏کندانسور پوسته و لوله دارای ارجحیت است.

همچنین در مناطق مرطوب با دمای مرطوب بالاتر از ۷۶F (Wet-bulb temperature>76)درجه بهتر ‏است از چیلر با کندانسور هوایی استفاده نمود که مشکلات استفاده از چیلر تراکمی آبی و همچنین چیلر جذبی در این مناطق به ‏توضیحات بیشتر نیازمند است.‎

پیشنهاد می‌شود در مناطقی که با کمبود آب یا کیفیت بسیار پایین آب مواجه هستند از چیلر تراکمی هوایی (هواخنک) استفاده شود.

• اواپراتور:

اوپراتورها نیز مانند کندانسورها نوعی مبدل حرارتی بوده و مشابه ‏آنها دسته‌بندی می‌گردند با این تفاوت که اوپراتور در تمامی چیلرها تأمین آب سرد مورد نیاز فن کویل‌ها یا هوارسان‌ها که ‏عمدتاً دمای آب سرد مصرفی آنها بین‎ (۵-۷°C) ‎تنظیم می‌شود را بر عهده دارند. در تقسیم بندی اوپراتوری چیلر می‌توان به ‏سه نوع اواپراتور:

1. فلودد (Flooded‎)
2. پوسته و لوله (‎Tube & shell)
3. صفحه یا پلیتی (plate) ‎

‎اشاره نمود که البته خود اوپراتور‎ Flooded ‎از لحاظ دسته بندی در ‏زیر مجموعه اوپراتورهای‎ Tube & shell ‎تقسیم بندی می‌شود. این سه اوپراتور دارای ‏بالاترین میزان و راندمان (به ترتیب نام برده شده) می‌باشند. استفاده از حجم مبرد بیشتر و ساختمان خاص مبرد Flooded موجب ‏گردیده که راندمان چیلرهایی با این مبرد به بالاتر از عدد ۶ (cop>6) ‎برسد‎ که البته میتوان گفت با توجه به تأثیر مستقیم نوع ‏اوپراتور در راندمان دستگاه، انتخاب اواپراتور به کاربری پروژه و راندمان مورد نظر در یک پروژه مرتبط است.

• شیر انبساط:

در ‏چیلرهای ظرفیت بالا عمدتاً از دو نوع شیر انبساط ترموستاتیکی و شیر انبساط الکترونیکی استفاده می‌گردد.

شیر انبساط‌های ‏الکترونیکی به دلیل کنترل بهتر و پاشش یکسان مبرد، قطع نمودن مدار چیلر و جلوگیری از یخ‌زدگی اوپراتور پس از قطع شدن برق، به همراه بودن‎ sight glass ‎در شیر انبساط و ‏مزایای دیگر نسبت به شیر انبساط ترموستاتیکی دارای الویت انتخاب می‌باشند.

امروزه توصیه می‌گردد به جهت مزیت‌های ‏فراوان شیر انبساط الکترونیکی از این نوع شیر در چیلر استفاده شود که البته بسیاری از شرکت‌های معتبر به صورت استاندارد ‏از این نوع شیر انبساط در چیلرهای خود استفاده می‌نمایند.

از عوامل تعیین کننده دیگر انتخاب چیلر می‌توان به نوع ‏کاربری پروژه، ساعت کارکرد چیلر، آب و هوای منطقه‌ای که چیلر در آن نصب می‌گردد اشاره نمود. در پایان به راندمان ‏چیلر و بار جزئی که امروزه مهمترین گزینه تصمیم گیری در انتخاب چیلر در کشورهای توسعه یافته است، اشاره می‌گردد.

یکی ‏از مهمترین عوامل تعیین کننده برای انتخاب چیلر در اروپا و آمریکا میزان راندمان در بار جزئی است که بر اساس دو عدد IPLV و‎ ‎ ESEER ‎تعین می‌گردد. هر دو مفهومIPLV ‎   و‎ ESEER ‎تعاریف مشابهی دارند با این تفاوت که‎ IPLV ‎بیشتر در کاتالوگ شرکت‌های آمریکایی و‎ ‎ESEER ‎در شرکت‌های اروپایی به کار می‌روند. در پایان مقایسه‎ IPLV ‎و‎ ESEER ‎نشان دهنده آن است که محاسبه راندمان در ‏فرمول‎ ESEER ‎سختگیرانه‌تر از IPLV‎‎ است.

المان‌های تعیین کننده رابطه مصرف برق در حالت کامل (full load) ‎ ٪ ۷۵و‎ ٪ ۵۰ ‎و ۲۵ ٪ در ‏چیلر است که بر اساس آزمایشات صورت گرفته میزان زیر بار رفتن چیلر اثر وزنی کارکرد در آن درصد زیر بار رفتن را را نشان می‌دهد. ‎

همینطور که در روابط بالا مشاهده می‌فرمایید و  همچنین بر اساس تمامی استانداردهای تهویه مطبوع این موضوع مشخص است که هر چیلر در ‏طول زمان کارکرد خود ۳ ٪ بر اساس رابطه‎ ESEER ‎و ۱ ٪ رابطه‎ IPLV ‎در‎ full load ‎کار می‌کند. که توجه به این نکته نشان دهنده آن است که انتخاب ‏چیلر با توجه به‎ EER ‎و یا‎ COP ‎می‌تواند امری اشتباه باشد.

عمده اثر وزنی کارکرد چیلر در بارهای ۵۰ ‏‏٪ تا ۷۵ ٪ است که در واقع ۷۴ ٪ زمان کارکرد چیلر بر اساس‎ ESEER ‎و ۸۷ ٪ زمان کارکرد بر اساس‎ IPLV ‎موید این مطلب است، که به دلیل کارکرد چیلر در بیشتر زمان‌ها در بار جزئی توجه به عدد‎ ESEER ‎امری ضروری و اجتناب ناپذیر است.

رابطه فوق اثر وزنی کارکرد چیلر را در میزان مصرف برق نشان می‌دهد، حال آنکه زمان کارکرد چیلر در بارهای مختلف بر ‏اساس‎ ESEER ‎به شرح ذیل است:

1. کارکرد در حالت ‎ full load(‎‏۱۰۰‏‎٪) ‎فقط حدود ۱‏‎٪ زمان کارکرد چیلر
2. کارکرد در بار (۷۵٪) به ‏میزان ۲۰٪ زمان کارکرد چیلر
3. کارکرد در بار (۵۰٪) به میزان ۳۷٪ زمان کارکرد چیلر
4. کارکرد در بار (۲۵ ٪) به ‏میزان ۴۲٪ زمان کارکرد چیلر

موارد فوق نشان دهنده آن است که نه تنها هیچ چیلری تقریباً در طول عمر کارکرد خود ‏در حالت‎ full load ‎نخواهد بود بلکه بیش از ۷۹٪ از زمان کارکرد چیلر در ۵۰٪ بار و کمتر از آن است. توجه به موارد ‏فوق نشانگر آن است که در بسیاری از پروژه‌های مسکونی، اداری و تجاری بهترین گزینه جهت انتخاب چیلر، پیشنهاد اقتصادی است که این مسئله هم از لحاظ تجربی به اثبات رسیده است و هم در نرم افزار انتخاب چیلر بسیاری از ‏شرکت‌های معتبر همواره گزینه‌های اول پیشنهاد اقتصادی و حتی کمتر از ظرفیت درخواستی است.

متأسفانه در بسیاری از ‏پروژه‌های کشور چیلرهای انتخابی ظرفیتی بیش از نیاز پروژه را در بر می‌گیرند که علاوه بر هزینه اولیه بالاتر هزینه‌های ‏جاری بسیاری به کاربران تحمیل خواهد شد. توجه به عدد‎ ESEER ‎راندمان چیلر در بار جزئی و همچنین میزان زمان کارکرد چیلر ‏موجب شده است که امروزه تا ظرفیت‌های ۲۰۰ تن تبرید و حتی بالاتر چیلرهای تراکمی با کمپرسور اسکرال مورد توجه قرار ‏گیرند.

از دلایل آن می‌توان به امکان تأمین کمپرس Stand by‎ در داخل چیلر، زمان کمتر هر کمپرسور در مقایسه با چیلر اسکرو و ‏سیلندر پیستونی، قرار داشتن بخشی از بار مورد نیاز چیلر به نسبت کمپرسورها در مدار و زمان کافی جهت امور تعمیر و ‏نگهداری چیلر اشاره نمود.

‎پس استفاده از کمپرسور مناسب در چیلرهای تراکمی بر اساس ظرفیت چیلر و نوع ‏کاربردی مورد استفاده امری ضروری بوده و موجب بهینه سازی مصرف انرژی و کاهش هزینه‌های اولیه و جاری یک پروژه ‏خواهد شد.