چیلر فلودد چیست+ اجزا، انواع و مزایای آن

در جهان پیشرفته امروز، سامانه‌های تهویه مطبوع و برودتی نقشی بی‌بدیل در بهبود کیفیت زندگی انسان‌ها ایفا می‌کنند. در این میان، چیلرهای فلودد به‌عنوان یکی از پیشرفته‌ترین فناوری‌های سرمایشی، با بهره‌گیری از طراحی خاص و کارایی بالای خود، توانسته‌اند جایگاهی ویژه در صنعت بیابند.

این دستگاه‌ها با بهینه‌سازی فرآیند انتقال حرارت، نه‌تنها بهره‌وری انرژی را افزایش می‌دهند، بلکه در کاهش هزینه‌های عملیاتی نیز موثرند. اگر می‌خواهید بدانید چیلر فلودد چگونه به این دستاوردها می‌رسد و چرا انتخابی هوشمندانه برای پروژه‌های صنعتی و ساختمانی است، همراه ما باشید.

آشنایی با چیلر فلودد

تمام سیستمهای تهویه مطبوع و سردخانه از جزئی به نام اواپراتور بهره می برند. اواپراتور در شکل های مختلفی از قبیل اواپراتور صفحه ای، پوسته لوله و کویلی موجود است که هر یک بسته به نوع سیالات در تبادل حرارت و مقدار کارایی مورد نیاز در سیستم های مختلف استفاده می شوند. مبدل های کویلی در کولرهای گازی رایج بوده و اواپراتورهای پوسته لوله و صفحه ای در انواع چیلرها به کار می روند.

بیشتر بخوانید: انواع مبدل حرارتی | نقش مبدل های حرارتی در سیستم سرمایشی

در چیلرهای معمولی آب در پوسته و ماده مبرد در لوله های اواپراتور جریان داشته و تبادل حرارت می کنند، حال اگر جای این دو عوض شده و مبرد در پوسته و آب در لوله ها جریان یابد آنگاه لفظ فلودد به اواپراتور و چیلر مربوطه اتلاق می شود.

تفاوت چیلر فلودد چیست

مبرد در چیلر فلودد پوسته را پر کرده و لوله هایی که آب از آن ها می گذرد درون پوسته پر از مبرد قرار می گیرند و مقدار آن نسبت به انواع انبساط مستقیم افزایش قابل توجهی دارد که موجب افزایش حجم و وزن آن ها می شود. در این حالت با افزایش حجم مبرد، انتقال حرارت افزایش یافته و در خروجی این نوع اواپراتور 50 تا 80 درصد مبرد به صورت گاز است.

در چیلرهای انبساط مستقیم برای اطمینان از عدم آسیب به کمپرسور، لازم است تا از عدم ورود هر گونه مایع اطمینان حاصل شود که برای این امر لازم است تا به مبرد تا حدی گرما داده و آنرا به بخار سوپرهیت تبدیل می کنند که فرآیندی نیازمند صرف انرژی بین 10 تا 30 درصد از کل انتقال حرارت درون اواپراتور بوده و از بازدهی سیستم می کاهد در حالیکه در چیلر فلودد نیاز به سوپرهیت کردن مبرد وجود ندارد و دمای تبخیر افزایش و در نهایت مقدار انتقال حرارت نیز افزایش می یابد.

بیشتر بخوانید: محاسبه سوپرهیت و محاسبه سابکول در سیکل تبرید

چیلر فلودد؛ بازدهی بالا در کنار کاهش اختلاف دما

با زیاد شدن دمای تبخیر، اختلاف فشار بین اواپراتور و کندانسور کاهش یافته که در نتیجه آن کار کمتری در کمپرسور نیاز است، همچنین اختلاف دمای آب خروجی اواپراتور با دمای اشباع مبرد هر چه پایین تر باشد نرخ انتقال حرارت و موثر بودن آن بیشتر است که در اواپراتورهای انبساط مستقیم بین 3 تا 5 درجه سانتی گراد بوده اما در حالت فلودد بین 0 تا 2 درجه سانتی گراد است که نشان می دهد اختلاف دما بین آب خروجی سیستم و مبرد به حداقل رسیده و انتقال حرارت حداکثر و در نتیجه این دو مصرف انرژی کاهش می یابد.

همچنین بخوانید: تفاوت اواپراتور و کندانسور + کارکرد و کاربرد هرکدام

افزایش مقدار مبرد در چیلر فلود قابل توجه بوده و نیاز است تا به نحوی جلوی این افزایش را با تغییر در سطح لوله ها جبران نمود بنابراین در بسیاری از موارد روی لوله های آب گذر پره هایی ایجاد می کنند تا سطح انتقال حرارت افزایش یابد.

مقدار مبرد درون پوسته اواپراتور به عوامل متعددی بستگی داشته ولی معمولاً 50 الی 65 درصد از پوسته را با مبرد پر می کنند که هزینه بالایی دارد.

بنابراین اگر چه این نوع چیلرها از منظر مصرف انرژی و بازدهی بسیار موثر هستند اما هزینه اولیه و نگهداری بالایی داشته و برای تناژ های بالا توصیه می شوند تا بازگشت سرمایه مناسبی را فراهم کنند.

مزایای چیلرهای فلودد

1) نرخ ضریب عملکرد و نسبت بازدهی انرژی بسیار بالاتری نسبت به چیلرهای مرسوم داشته به نحوی که ضریب عملکرد آن ها حداقل 5.2 و بالاتر می باشد.

2) نرخ انتقال حرارت و ضریب کلی انتقال حرارت در چیلرهای فلودد به مراتب بالاتر از چیلرهای رایج می باشد که در نتیجه آن مصرف انرژی کاهش می یابد.

3) شیر انبساط نیاز به تنظیم نداشته چرا که به دلیل دارا بودن تانک دو فازی و ماهیت کاری چیلر فلودد همواره خروج گاز مبرد از بالای آن به سمت کمپرسور برقرار می باشد.

بیشتر بخوانید: شیر انبساط (اکسپنشن ولو) | اهمیت آن در چیلر

4) عدم نیاز به سوپرهیت در اواپراتور سبب شده تا سایز کمپرسور نسبت به انواع رایج اواپراتورهای انبساط مستقیم کاهش پیدا کند.

5) در انواع ترموسیفون در صورت دارا بودن هد استاتیکی و اختلاف ارتفاع کافی بین اواپراتور و تانک، هزینه اولیه و نگهداری سیستم مقرون به صرفه خواهد بود.

بررسی اوپراتور ترمو سیفون و جریان واداشته

در ادمه به بررسی اواپراتورهای مورد بررسی در چیلر فلودد بخواهیم پرداخت؛

1) اواپراتور ترمو سیفون:

پدیده ترموسیفون هنگامی اتفاق می افتد که یک سیال بدون نیاز به نیروی پمپ مکانیکی یا برقی، درون یک سیکل به گردش درآید و براساس اختلاف چگالی جای سیالات درون سیستم مرتباً تغییر کند.

در چیلر فلودد علاوه بر اجزای مرسوم چیلر از قبیل اواپراتور، کمپرسور، کندانسور و شیر انبساط، یک جز به نام دریافت کننده یا تانک(شماره 1) دو فاز نیز موجود است که در شکل زیر نمایش داده شده است.

در ابتدا مقداری از مبرد مایع به درون اواپراتور(شماره 2) رفته و بخار می شود و مقداری از آن نیز در حالت مایع باقی می ماند، آن مقدار که به صورت مایع بوده مجدد به درون تانک برگشته و در سیستم گردش می کند درحالیکه بقیه مبرد که به حالت گازی درآمده و از بالای مبدل حرارتی به سوی کمپرسور(شماره 3) رفته و با افزایش فشار و سپس طی فرآیند چگالش همانند سیکل مرسوم در کندانسور(شماره 4) و کاهش فشار در شیر انبساط(شماره 5) در فاز مایع به تانک بازگردانده می شود.

2) اواپراتور جریان واداشته

در اواپراتورهای جریان واداشته(اجباری) اجزای سیستم ترموسیفون و سیکل تکرار شده و تنها یک پمپ در ورودی اواپراتور قرار داده می شود. همانطور که پیش تر گفته شد پدیده ترموسیفون یک پدیده طبیعی بوده که برای رخ دادن آن اختلاف چگالی مشخصی مدنظر می باشد و در صورتیکه امکان جابجایی مبرد به دلیل عدم وجود اختلاف چگالی و عدم امکان ایجاد اختلاف ارتفاع کافی بین اواپراتور و تانک برقرار نباشد، آنگاه لازم است تا پمپ وارد عمل شده و مبرد را به حرکت وادار کند.

با در نظر گرفتن هزینه پمپ قطعاً در حالت دوم هزینه افزایش می یابد اما باید توجه نمود که در مواردی امکان تغییر در اختلاف ارتفاع بین اواپراتور و تانک وجود نداشته بنابراین کاربر ناگزیر به استفاده از پمپ خواهد بود، به علاوه اگر چه مقدار مبرد در گردش ثابت است اما تعداد دفعات گردش مبرد در زمان یکسان نسبت به اواپراتور ترموسیفون بالاتر رفته و کارایی سیستم افزایش می یابد.

سوالات متداول