چیلر جذبی یا چیلر ابزوربشن (Absorption Chiller) یک دستگاه خنک کننده است که با استفاده از گرما به عنوان منبع انرژی، می تواند سیال سرد تولید کند. چیلر جذبی یا چیلر ابزوربشن یکی از دو نوع چیلری است که در صنایع و تجهیزات مختلف استفاده می شود و پس از چیلر تراکمی (Compression Chiller)، چیلر جذبی محبوب ترین وسیله برای تولید سرما است.
چیلرهای جذبی سرما را در چرخه ای پیچیده تولید می کنند و از آن ها برای تهویه مطبوع و فرایندهای صنعتی مختلف استفاده می شود.
نحوه ی کار چیلر جذبی
ساده ترین نوع چیلر جذبی دارای بخش های زیر است:
- ژنراتور (Generator)
- کندانسور (Condenser)
- جذب کننده (Evaporator)
- مبدل حرارتی (Heat exchanger)
- پمپ مبرد (Refrigerant Pump)
- پمپ محلول (Solution pump)
- جاذب (absorbent)
- مبرد (refrigerant)
- سیستم تخلیه ناخالصی (purge)
- کنترل های چیلر
در شکل زیر نمودار چرخه ی تبرید جذبی را مشاهده می کنید. برای شرح عملکرد این چرخه، وظیفه ی هر یک از دستگاه ها را بررسی می کنیم. میتوانید برای مطالعه بیشتر مقاله ی سیکل تبرید چیست را مطالعه کنید.
انواع چیلرهای تبرید جذبی
انواع مختلفی از چیلرهای جذبی وجود دارند اما تمام این چیلرها با اصول یکسانی کار می کنند. در چیلرهای جذبی، در یک سیستم با فشار پایین، سیال جذبی یا مبرد داخل چرخه، بخار شده و باعث سرمایش می شود. در ادامه به بررسی انواع مختلف چرخه های تبرید جذبی می پردازیم.
چیلر جذبی تک اثره
در چیلرهای جذبی تک اثره، آب خروجی از اواپراتور یا همان آب خنک شده تنها یک بار در اواپراتور کاهش دما را تجربه می کند. تمام مراحل عملکرد چیلرهای جذبی تک اثره در بخش قبلی توضیح داده شد. ضریب عملکرد این چیلرها بین 0.6 تا 0.7 است.
چیلر جذبی دواثره
چیلر جذبی دواثره شباهت زیادی به چیلر تک اثره دارد اما دارای یک ژنراتور، کندانسور و مبدل حرارتی اضافی است که در دمای بالاتری کار می‌کنند و به ترتیب به‌عنوان مرحله اول نامیده می‌شوند، در حالی که سایر بخش‌ها مرحله دوم هستند.
بخار مبرد تولید شده در ژنراتور مرحله اول در کندانسور مرحله اول به مایع تبدیل شده و گرمای آزاد شده در این کندانسور، برای تبخیر مبرد در ژنراتور مرحله دوم استفاده می‌شود. این فرایند باعث افزایش ظرفیت اواپراتور بدون افزایش مصرف انرژی حرارتی شده و در نتیجه ضریب عملکرد چیلر دواثره (حدود 1.2) بالاتر از چیلر تک اثره است.
مقاله پیشنهادی: محاسبه ظرفیت چیلر تراکمی و جذبی + فرمول
چیلر جذبی سه اثره
یکی از پیشرفت های اخیر درزمینه ی چیلرهای جذبی، تولید تجاری چیلرهای جذبی سه اثره است. در این چیلرها، یک کندانسور، ژنراتور و مبدل حرارتی میانی به چیلرهای دواثره اضافه می شوند.
انرژی حرارتی ورودی بخش میانی، گرمایی است که از کندانسور مرحله ی اول خارج می شود و انرژی حرارتی مرحله ی دوم، گرمایی است که از کندانسور میانی خارج می شود. ضریب عملکرد چیلرهای جذبی سه اثره، از چیلرهای جذبی دواثره نیز بالاتر است.
کاربرد چیلرهای جذبی در صنایع مختلف
معمولاً چیلرهای تبرید جذبی در کاربردهایی استفاده می شوند که دسترسی به برق با مشکل روبه رو است. این چیلرها در صورت فراهم بودن انرژی گرمایی مانند انرژی خورشیدی گزینه ای ایده آل به حساب می آیند. چیلرهای جذبی لیتیوم برماید به صورت گسترده در کاربردهای تهویه مطبوع با ظرفیت بالا استفاده می شوند. همچنین از این چیلرها برای خنک سازی آب و انواع نوشیدنی ها استفاده می شود.
مزایای چیلرهای تبرید جذبی
- در چیلرهای تبرید جذبی، تنها قطعه ی متحرک، پمپ ها هستند که توان بسیار پایینی نیاز دارند. به همین دلیل، عملکرد این چیلرها بسیار کم صدا بوده و سایش بسیار پایینی در این سیستم ها وجود دارد. درمجموع می توان گفت که طول عمر چیلرهای تبرید جذبی بسیار بالا است. در مقابل، چیلرهای تراکمی به دلیل داشتن کمپرسور، صدای زیادی داشته و همچنین استهلاک بالاتری دارند.
- چیلرهای جذبی از انرژی گرمایی به عنوان انرژی ورودی چرخه استفاده می کنند. در مقابل، در چیلرهای تراکمی بخار، از انرژی مکانیکی برای این کار استفاده می شود. ازنظر کیفیت انرژی، انرژی گرمایی پایین ترین کیفیت و انرژی مکانیکی یا الکتریکی بالاترین کیفیت را دارد. به عبارت دیگر، تولید یک ژول انرژی مکانیکی، نیاز به مقدار بیشتری از انرژی گرمایی دارد. به همین دلیل چیلرهای جذبی ازنظر نوع انرژی مصرفی، نسبت به چیلرهای تراکمی برتری دارند.
- چیلرهای جذبی بخار می توانند از هر نوع انرژی گرمایی در دسترس برای تولید سرما استفاده کنند. به طور نمونه، از بخار کوره ها و انرژی خورشیدی می توان بدین منظور استفاده کرد؛ بنابراین می توان چیلرهای جذبی را در شرایطی که دسترسی به انرژی الکتریکی وجود ندارد، به کار گرفت.
- در سیستم هایی که از چرخه ی تبرید جذبی استفاده می کنند، می توان با افزایش فشار بخار گرم (منبع گرما) در ژنراتور، فشار و دمای کاری اواپراتور را کاهش داد و در این فرایند، ظرفیت چرخه تنها مقدار کمی کاهش می یابد. در مقابل، با کاهش فشار اواپراتور در سیستم های تبرید تراکمی، ظرفیت چرخه به میزان زیادی کاهش می یابد.
- تغییرات بار، عملکرد چیلرهای تبرید جذبی را تحت تأثیر قرار نمی دهد. کنترل تغییرات بار با کنترل میزان انرژی حرارتی ورودی به چرخه و میزان آب سرد خروجی از چیلر انجام می شود. در مقابل، درصورتی که بار چیلرهای تراکمی کمتر از بار نامی باشد، عملکرد آن ها ضعیف خواهد بود.
- مبردی که به صورت مایع از اواپراتور خارج می شود، در چیلر جذبی تأثیر منفی به غیراز کاهش ظرفیت سرمایش ندارد اما در چیلرهای تراکمی به هیچ وجه نباید مایعی که از اواپراتور خارج می شود، به کمپرسور وارد شود. در غیر این صورت، کمپرسور آسیب خواهد دید.
- چیلرهای جذبی را می توان در ظرفیت های مختلفی ساخت. این ظرفیت، می تواند بالاتر از 1000 تن تبرید باشد که بیشترین ظرفیت برای یک چیلر تبرید تراکمی با یک کمپرسور است.
- فضای موردنیاز و سیستم کنترلی برای چیلرهای تبرید جذبی با دمای بسیار پایین اواپراتور، بهینه تر از چیلرهای تراکمی است.
معایب چیلرهای تبرید جذبی
- ضریب عملکرد چیلرهای جذبی پایین تر از چیلرهای تراکمی است. ضریب عملکرد در چیلرهای جذبی در محدوده ی 0.6 تا 1.2 و در چیلرهای تراکمی در محدوده ی 3 تا 7 است. البته این نکته تنها بدون درنظر گرفتن نوع انرژی صادق است. چنانچه نوع انرژی و کیفیت آن درنظر گرفته شود، ضریب عملکرد چیلرهای جذبی بالاتر از چیلرهای تراکمی خواهد بود.
- در مقایسه با چیلرهای تبرید تراکمی، چیلرهای جذبی به زمان بیشتری برای تأمین سرمایش نیاز دارند.
- فضای موردنیاز برای چیلرهای جذبی با ظرفیت پایین، بزرگتر از چیلرهای تراکمی است.
- چیلرهای جذبی نیاز به پمپ هایی با قیمت بالا دارند.
- در صورت استفاده از نفت برای تأمین انرژی گرمایی در ژنراتور، بوی بدی به وجود می آید.