شماره تماس: 021-66903810-11

محاسبه ظرفیت اسمی و واقعی چیلر

ظرفیت اسمی چیلر چیست؟ ظرفیت اسمی چیلر با ظرفیت واقعی چیلر چه تفاوتی دارد؟ چه فاکتورهایی در تعیین ظرفیت واقعی چیلر موثر است؟ برای فهمیدن پاسخ این سوالات با ما همراه باشید.

تعریف ظرفیت اسمی چیلر یا ظرفیت نامی چیلر

ظرفیت اسمی چیلر یا به عبارت دیگر ظرفیت نامی چیلر به ظرفیتی از چیلر گفته می شود که دستگاه تحت شرایط خاص و استانداردی که معمولاً بهترین شرایط برای عملکرد دستگاه ساخته شده است، مورد آزمایش و تحت تست قرار گرفته و معمولاً داده های خروجی این آزمایش ها در کاتالوگ ها و بروشورهای مربوط به دستگاه درج می شود و این ظرفیت با ظرفیت واقعی چیلر که ظرفیت دستگاه در شرایط آب و هوایی خاص عملکرد است، متفاوت است. حتی شرایط تست دستگاه ها در کشورهای مختلف نیز متفاوت در نظر گرفته شده است.

برای مثال شرایط تست نامی در کشور ایالات متحده شامل دمای محیط ۳۵ درجه سلسیوس، دمای آب ورودی ۱۳ درجه سلسیوس و دمای آب خروجی ۷ درجه سلسیوس است. در کشورهای اروپایی این شرایط شامل دمای محیط ۲۵ درجه سلسیوس، دمای آب ورودی ۲۰ درجه سلسیوس و دمای آب خروجی ۱۵ درجه سلسیوس می شود. به طور کلی ظرفیت نامی چیلر بر اساس استانداردهایی مانند AHRI ، ANSI و … که تحت شرایط خاصی تست می شوند، تعیین می گردد. برای مثال در استاندارد AHRI دمای هوای محیط ۳۵ درجه سانتی گراد، دمای حباب خشک ۲۷ درجه سانتی گراد و دمای حباب تر ۲۰ درجه سانتی گراد در نظر گرفته می شود.

در حالی که اگر همین چیلرها در شرایط محیطی غیر از شرایط فوق مورد بهره برداری قرار گیرند، ظرفیت واقعی کارکرد آن ها می تواند کمتر یا بیشتر از ظرفیت نامی آن ها باشد. ابتدا توصیه می شود برای فهم بیشتر در مورد ظرفیت چیلر، در مورد نحوه محاسبه واحد تن تبرید مطالعه کنید.

در مورد کمتر یا بیشتر بودن ظرفیت نامی، به طور مثال، یک چیلر با ظرفیت نامی 4 تن تبرید که در شرایط آزمایشگاهی اروپایی (دمای محیطی ۲۵ درجه سانتی گراد، دمای آب ورودی ۲۰ درجه سانتی گراد و دمای خروجی ۱۵ درجه سانتی گراد) طراحی، ساخته و آزمایش می شود، با فرض بهره برداری و عملکرد این چیلر در شرایط واقعی در محیطی با دمای ۳۵ درجه سانتیگراد کار کند و دمای آب ورودی به آن ۱۳ درجه سانتیگراد و دمای آب خروجی از آن ۷ درجه سانتیگراد باشد، ظرفیت واقعی آن 3 تن تبرید خواهد بود و این یعنی این که چیلر اشاره شده با حدودا 75 درصد ظرفیت نامی خود کار خواهد کرد که در این شرایط بازدهی کمتر از بازدهی مورد انتظار و در نتیجه خروجی نامطلوب خواهد بود.

با توجه به این که ظرفیت واقعی چیلر در شرایط عملکردی متفاوت مختلف است، باید در تعیین ظرفیت واقعی چیلر چندین فاکتور اساسی مد نظر قرار داده شود که مهم ترین آن ها عبارتند از حداکثر دمای محیط، دمای آب ورودی به چیلر، غلظت محلول گلیکول در آب و ارتفاع از سطح دریا که در ادامه این موارد بررسی خواهند شد.

 

عوامل اساسی در تعیین ظرفیت واقعی چیلر

1.     دمای محیطی

فرض کنید ظرفیت اسمی چیلر تراکمی با کندانسور هواخنک 8 تن تبرید باشد. برای بدست آوردن و مقایسه ظرفیت واقعی چیلر، یک بار این چیلر در شهر سردسیر و یک بار هم در شهر گرمسیر نصب می شود. شاید در ابتدا این تصور به وجود آید که در هر دو شرایط چیلر باید بتواند با حداکثر ظرفیت خود که 8 تن است خروجی داشته باشد ولی در عمل این اتفاق نمی افتد.

در واقع هر چه دمای هوای محیط افزایش می یابد، راندمان کندانسور (قسمتی از چیلر که وظیفه دفع حرارت به بیرون را داراست) کمتر می شود و این اتفاق موجب کاهش ظرفیت واقعی چیلر نسبت به حالت نامی می شود و برعکس هر چه دمای محیط خنک تر باشد، عمل انتقال حرارت در کندانسور بهتر انجام شده و بازدهی افزایش می یابد و در نتیجه حداکثر ظرفیت چیلر نیز افزایش پیدا می کند. حتی این امکان وجود دارد که در محیطی که دمای آن کمتر از دمای محیط آزمایشگاهی و شرایط استاندارد است، ظرفیت واقعی چیلر بیشتر از 8 تن تبرید شود. برای مطالعه بیشتر در مورد ظرفیت چیلر تراکمی، میتوانید به مقاله محاسبه ظرفیت چیلر تراکمی و جذبی + فرمول مراجعه کنید.

2.     تاثیر ارتفاع از سطح دریا بر ظرفیت واقعی چیلر

هر چه ارتفاع از سطح دریا بالاتر باشد، در شرایط دمایی یکسان به علت کاهش غلظت هوای جو اطراف، میزان انتقال حرارت در کندانسور چیلر کاهش می یابد در نتیجه در دو شهر با شرایط دمایی یکسان که ارتفاع آن ها از سطح دریا با یکدیگر متفاوت است، ظرفیت واقعی چیلر در شهری که ارتفاع بالاتری دارد، نسبت به شهر دیگر کمتر خواهد بود.

3.     دمای آب ورودی به چیلر

هر چه دمای آب ورودی به چیلر کاهش پیدا کند، ظرفیت واقعی چیلر نیز کمتر می شود. چیلری با ظرفیت نامی 5 تن را در نظر بگیرید که این ظرفیت در شرایطی به دست آمده باشد که در شرایط آزمایشگاهی دمای آب ورودی به آن 17 درجه سانتی گراد باشد.

اگر در حالت بهره برداری واقعی دمای آب ورودی به آن 14 درجه سانتیگراد شود، ظرفیت واقعی چیلر نسبت به حالت ماکزیمم کاهش یافته و از 5 تن تبرید کمتر می شود. علت این اتفاق این است که از میزان تبادل حرارت بین مبرد و آب در اواپراتور کاسته می شود و این موضوع اثر منفی بر بازدهی دستگاه داشته و باعث کاهش ظرفیت آن می شود.

4.     نوع گاز مبرد

یکی دیگر از عوامل موثر بر ظرفیت نامی چیلرها نوع گاز مبرد مورد استفاده در چرخه آن است. برای مثال اگر یک چیلر با ظرفیت واقعی 40 تن تبرید مورد نیاز باشد و گاز مبرد مورد استفاده در آن گاز R22 باشد، می بایست ظرفیت نامی چیلر طراحی شده برابر با 50 تن تبرید و اگر از مبرد R134a در چرخه آن استفاده شود (با توجه به شرایط نصب و بهره برداری) باید چیلر مورد نظر با ظرفیت اسمی مثلا 70 تن تبرید طراحی و ساخته شود.

5.     غلظت گلیکول

برای جلوگیری از انجماد آب موجود در مدار چیلر در شرایط محیطی سرد باید مقداری ماده ضد یخ یا گلیکول به آن افزوده شود تا دمای نقطه انجماد آب پایین تر بیاید. علاوه بر این برخی از گلیکول های صنعتی دارای مواد ضد خوردگی نیز هستند و این امر به جلوگیری از خوردگی لوله ها نیز کمک می کند.

از آنجایی که گلیکول ظرفیت گرمای ویژه کمتری نسبت به آب دارد، محلول گلیکول و آب انتقال حرارت کمتری نسبت به آب خالص دارد. به ازای افزودن هر ۱۰ درصد گلیکول به آب حدودا ۱ درصد از ظرفیت واقعی چیلر کاسته می شود. یعنی مثلا اگر مقدار آب 20 گالن باشد و 4 گالن گلیکول به آن اضافه کنیم، حدودا 4 درصد ظرفیت اسمی چیلر بالاتر در نظر گرفته می شود تا در شرایط واقعی بهره برداری، کاهش ظرفیت اتفاق نیفتد.

 

استاندارد چیلر در ایران برچه اساسی است؟

در کشور ما معمولاً مقادیر دمای آب ورودی و خروجی را به ترتیب برابر با 12 و 7 درجه سانتی گراد در نظر می گیرند که این مقادیر با استاندارد آمریکایی برابر و یکسان است بنابراین استاندارد اندازه گیری ظرفیت اسمی چیلر در ایران مطابق با استاندارد آمریکایی است.

نحوه محاسبه ظرفیت واقعی چیلر

قبل از شروع تعیین ظرفیت واقعی چیلر باید اطلاعات مربوط به سه داده زیر در دسترس باشند.

  1. دمای آب ورودی به چیلر
  2. دمای آب مورد نیاز و خروجی از چیلر
  3. شدت جریان آب

در مرحله بعد، باید مراحل ذکر شده در ادامه به ترتیب طی شوند:

  1. محاسبه اخلاف درجه حرارت آب ورودی و خروجی
  2. محاسبه ظرفیت برودتی چیلر بر حسب Btu/hr با استفاده از فرمول Q = Cp × p × V × dT که در این فرمول، Cp ظرفیت گرمایی ویژه آب، p چگالی آب، V شدت جریان حجمی آب و dT اختلاف دمای ورودی و خروجی می باشد. (مطالعه بیشتر: بی تی یو BTU چیست؟ )
  3. محاسبه ظرفیت چیلر تراکمی یا جذبی بر حسب تن تبرید: با تقسیم مقدار عددی Btu/hr بر عدد ۱۲۰۰۰ ظرفیت برودتی چیلر بر حسب تن تبرید به دست می آید.
  4. در نظر گرفتن اورسایز (Oversize) چیلر به مقدار مورد نیاز: با توجه به کاربری های مختلف ممکن است مقدار اورسایز کمتر یا بیشتر از ۲۰ درصد در نظر گرفته شود.
  5. در مرحله آخر، سایز اسمی نزدیک به استاندارد موجود به عنوان سایز نهایی انتخاب خواهد شد.

پس از بررسی نحوه محاسبه ظرفیت واقعی چیلر و آشنایی با فرمول های مربوط به آن، نوبت به بررسی نحوه محاسبه ظرفیت نامی چیلر می رسد.

 

نحوه محاسبه ظرفیت اسمی چیلر

به طور کلی و در اکثر موارد (به جز حالات خاص) پس از محاسبه ظرفیت واقعی چیلر، با افزایش ظرفیت به دست آمده از محاسبات به میزان 20 درصد ظرفیت اسمی چیلر بدست می آید. در واقع ظرفیت اسمی چیلر ۲۰ درصد بالاتر از واقعی در نظر گرفته می شود تا با در نظر گرفتن شرایط دمایی خاص و با اعمال تمام فاکتورهایی که در متن فوق گفته شد، دستگاه بتواند حداکثر سرمایش مورد نیاز را تامین کند.

در این نوشتار سعی شد تا خواننده با ظرفیت اسمی و واقعی چیلر آشنا شود و در مورد تفاوت های آن ها و هم چنین نحوه محاسبه آن ها صحبت شد.

5/5 - (1 امتیاز)

ارسال دیدگاه