Search
Close this search box.

چیلر فری کولینگ چیست؟ اجزا، کاربرد، مزایا و انواع

فری کولینگ به طور کلی به معنی استفاده از هوا یا آب خنک بیرون از ساختمان برای کاهش دمای ساختمان است و چیلر فری کولینگ (Free Cooling Chiller) به چیلری گفته می شود که بدون استفاده از انرژی ورودی در کمپرسور برای فشرده سازی مبرد، هوای داخل ساختمان را خنک می کند.

ترجمه تحت اللفظی چیلر فری کولینگ، چیلر با قابلیت خنک کاری مجانی است. البته چیلرهای فری کولینگ به صورت مجانی خنک کاری را انجام نمی دهند؛ زیرا این چیلرها به هزینه اولیه و هزینه انرژی (هر چند بسیار کمتر از یک چیلر معمولی) نیاز دارند.

نحوه کار چیلر فری کولینگ

فری کولینگ در چیلرهای هوا خنک بیشتر از چیلرهای آب خنک کاربرد دارد. در چیلرهای ها خنک، مکانیسم فری کولینگ ساده تر است و به همین دلیل برای بررسی تمام جزئیات، یک چیلر فری کولینگ آب خنک را انتخاب کرده ایم. در این مقاله نحوه کار چرخه تبرید را بررسی نمی کنیم و مستقیماً به بحث فری کولینگ وارد می شویم. اگر با چرخه این چیلرها آشنایی ندارید، توصیه می کنیم ابتدا مقاله چیلر تراکمی آب خنک چیست و اجزای چیلر آبی را مطالعه کنید.

همان طور که در شکل زیر مشخص است، 255 اسب بخار از حدود 300 اسب بخار انرژی مورد نیاز در چرخه فقط توسط کمپرسور مصرف می شود. تحت شرایط خاصی، می توان کمپرسور را خاموش کرد و به این ترتیب، انرژی مصرفی چیلر به مقدار زیادی کاهش می یابد. دمای آبی که از برج خنک کن باز می گردد، با کاهش دمای حباب تر (Wet-Bulb Temperature) محیط، کاهش می یابد.

زمانی که دمای حباب تر محیط به اندازه کافی پایین باشد، دمای آبی که از برج خنک کن به کندانسور باز می گردد، به اندازه کافی پایین خواهد بود تا نیازهای فرایند یا تهویه مطبوع را برآورده کند. در چنین شرایطی، مدار چیلرهای فری کولینگ تغییر کرده و آب برج خنک کن مطابق با شکل زیر به صورت مستقیم برای خنک کاری استفاده می شود.

چرخه چیلر آب خنک

 

برای استفاده از آب خنک به صورت مستقیم برای خنک کاری، روش های مختلفی وجود دارد که در هر یک از این روش ها، مدار چرخه متفاوت خواهد بود. در بخش بعد، این مدارها را بررسی می کنیم تا با عملکرد چیلرهای فری کولینگ بیشتر آشنا شویم. همچنین برای اطلاعات کلی در مورد چیلر های صنعتی با خواندن چیلر صنعتی چیست و انواع چیلرهای صنعتی بیشتر در مورد آن ها بدانید.

 

انواع چیلر فری کولینگ

چیلر فری کولینگ مستقیم

ساده ترین و کارآمدترین چیلر فری کولینگ از نظر دمایی، نوع مستقیم است اما با وجود این مزایا، استفاده این نوع از چیلرها به هیچ وجه توصیه نمی شود. همان طور که در شکل زیر مشاهده می کنید، یک سیستم بایپس ساده، آب خنک کاری کندانسور و آب خنک کننده را به صورت مستقیم به هم متصل می کند. در این نوع از چیلرهای فری کولینگ، امکان استفاده از تمام ظرفیت برج خنک کن وجود دارد. دلیل کاربرد پایین این نوع از چیلرها، اختلاط آب کثیف کندانسور با آبی است که باید بار را خنک کند و به همین دلیل در این سیستم باید فیلتر نیز نصب شود.

چرخه چیلر فری کولینگ مستقیم

 

چیلر فری کولینگ غیرمستقیم

در چیلر فری کولینگ غیرمستقیم، یک مبدل حرارتی به سیستم اضافه می شود که در حالت فری چیلینگ، جریان آب خنک کن چرخه تبرید بسته شده و این آب از مبدل ذکرشده عبور می کند. همان طور که در شکل زیر مشخص است، از طرف دیگر این مبدل، آب خنک کاری عبور می کند تا این آب بدون تماس مستقیم با آب کثیف برج خنک کن، تمیز باقی بماند.

با وجود این که این نوع چیلر می تواند هزینه نگه داری سیستم را به طور قابل توجهی کاهش دهد، ساعات کاری سیستم را نیز محدود می کند؛ زیرا برای عملکرد صحیح مبدل حرارتی، حداقل اختلاف دمای خاصی نیاز است و به همین دلیل، میزان دمای محیط برای استفاده از این سیستم باید کمتر از دمای موردنیاز برای سیستم فری کولینگ نوع مستقیم باشد.

چرخه چیلر فری کولینگ غیرمستقیم

 

چیلر فری کولینگ با مبرد متحرک

در چیلرهایی با مبرد متحرک در صورتی که حالت فری کولینگ فعال شود، کمپرسور خاموش شده و شیرهای نشان داده شده در شکل زیر باز می شوند تا امکان حرکت آزادانه بخار مبرد از اواپراتور به کندانسور و مبرد مایع از کندانسور به اواپرتور وجود داشته باشد. به دلیل اینکه بار حرارتی این چرخه تنها محدود به تغییر فاز مبرد است، ظرفیت آن به ندرت بالاتر از 35 درصد توان حرارتی برج خنک کن خواهد بود.

چرخه چیلر فری کولینگ با مبرد متحرک

 

 

مزایای چیلر فری کولینگ

مهم ترین مزیت چیلرهای فری کولینگ، کاهش انرژی مصرفی است. این کاهش حتی به بیشتر از 90 درصد نیز می رسد که باعث کاهش شدید هزینه های جاری خواهد شد.

مزیت دوم استفاده از این سیستم، خاموش بودن برخی از تجهیزات پراستهلاک چرخه مانند کمپرسور است که باعث افزایش زمان سرویس و طول عمر چیلر خواهد شد.

علاوه بر موارد فوق، می توان در چیلرهای فری کولینگ با تنظیم سرعت فن ها، میزان بار را کنترل کرد. همچنین می توان چیلرهای فری کولینگ را به همراه سایر چیلرها استفاده کرد که در این حالت، سیال فرایند ابتدا توسط سیستم فری کولینگ و سپس با استفاده از چرخه تبرید، خنک می شود. این روش نیز باعث کاهش هزینه های سیستم خواهد شد. برای خرید سایر چیلر ها و استعلام قیمت چیلر صنعتی و طراحی و تولید چیلرهای صنعتی می توانید به لینک آن مراجعه کنید.

 

کاربرد چیلر فری کولینگ

استفاده از چیلر فری کولینگ وابسته به دما و رطوبت محیط است و این نکته باعث می شود تا در بسیاری از شرایط، نتوان از این سیستم استفاده کرد. میزان دمای محیط برای کاربرد این چیلر، وابسته به دمای مورد نیاز برای تهویه مطبوع یا فرایند موردنظر است اما به طور کلی در صورتی که برای یک فرایند به دمای 6 درجه سلسیوس نیاز است، می توان از این چیلرها در محیطی با دمای پایین تر از 5 درجه سلسیوس استفاده کرد. (مطالعه بیشتر: چیلر تهویه مطبوع)

البته در این دما نیاز به کارکردن چرخه تبرید برای تأمین بخشی از سرما وجود خواهد داشت اما با کاهش بیشتر دمای محیط، می توان کل بار را از روش فری کولینگ تأمین کرد. به طور کلی فقط برای بعضی از روزهای فصل های بهار و پاییز حالت فری کولینگ برای مجموعه های دایم کار و یا حتی فصول سرد سال برای دیتا سنترها قابل اجرا است.

 

سخن آخر

چیلر فری کولینگ یکی از بهترین تجهیزاتی است که برای کاهش انرژی مصرفی و هزینه های جاری وجود دارد اما استفاده از این روش بسیار محدود بوده و تنها در هوای خنک می توان از آن بهره جست. برای دریافت مشاوره تخصصی در این زمینه و ارزیابی امکان استفاده از این چیلرها با کارشناسان فراسرد در ارتباط باشید.

5/5 - (1 امتیاز)

ارسال دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

مقالات مرتبط