چیلرهای مسکونی
یکی از وسایل سرمایشی پرکاربرد در صنعت تهویه مطبوع چیلر مسکونی است که آب سرد مورد استفاده در سیستم سرمایشی ساختمان را تولید میکند. چیلرها قابلیت استفاده در ساختمان های مسکونی، تجاری، اداری، ویلاها و… دارند. استفاده از چیلر در آپارتمان ها و سایر ساختمان هایی که دارای واحدهای جداگانه هستند میتواند به دو صورت مرکزی یا مستقل انجام گیرد.
در صورت استفاده از سیستم سرمایش مرکزی باید از چیلرهای نسبتاً بزرگ استفاده کرد که توان تولید سرمایش کافی برای کل واحدهای ساختمان را داشته باشند. اما نوع دیگری از چیلرها، چیلرهای مسکونی یا مینی چیلرها هستند که در ظرفیت های نسبتاً پایین (کمتر از 20 تن تبرید) تولید میشوند و برای سرمایش در ساختمان های کوچک یا سرمایش مستقل هر واحد به کار میروند.
جالب است بدانید که چیلر ها میتوانند به صورت پمپ حرارتی نیز طراحی شده و دارای قابلیت گرمایش باشند، اما به دلیل پایین بودن کارایی گرمایشی آنها در روزهای بسیار سرد و همچنین در دسترس بودن سوخت گاز در مناطق مختلف کشور معمولاً از آنها برای گرمایش استفاده نمیشود.
امروزه افراد تمایل بیشتری به استفاده از چیلرهای مسکونی برای سرمایش منزل خود در ماه های گرم سال نشان می دهند و این تمایل را می توان ناشی از مزیت های بسیار زیاد چیلر ها دانست از این رو در این مقاله می خواهیم به طور کامل شما را با مشخصات، مزایا و نحوه خرید آن آشنا کنیم.
آشنایی با اجزای چیلر مسکونی
برای تهویه محیط خانه و همچنین افزایش دما و یا کاهش آن از سیستم های مختلفی استفاده می شود که هر کدام از آنها مزایا و معایب خاص خود را دارد، با این حال مینی چیلرها یا چیلرهای کوچک که با نام چیلر مسکونی و یا چیلر خانگی نیز در بازار شناخته می شوند توانسته اند نظر افراد زیادی را به خود جلب کنند؛ به طوری که در سال های اخیر میزان فروش این نوع چیلر ها به صورت قابل توجهی افزایش یافته است. (مطالعه بیشتر: مینی چیلر چیست؟ انواع مینی چیلر و مزایا ، معایب و نحوه نصب)
نقش چیلر در سیستم سرمایش و تهویه ساختمان دریافت حرارت جذب شده از محیط ساختمان و انتقال آن به محیط بیرون است. این کار با استفاده از یک سیکل تبرید انجام میگیرد. در چیلرهای مسکونی مشابه کولرهای گازی معمولاً از سیکل تبرید تراکمی استفاده میشود، اما چیلر بر خلاف کولر گازی مستقیماً هوای ساختمان را خنک نمیکند. در واقع یک سیستم سرمایشی مبتنی بر چیلر دارای یک سیکل آب سرد نیز هست. این سیکل از یک پمپ، لوله های آب و تعدادی فن کویل یا هواساز تشکیل میشود. آب سرد خروجی از چیلر با استفاده از این سیکل وارد هواساز یا فن کویل شده و با جذب حرارت از هوای داخل ساختمان، دمای آن افزایش مییابد. سپس مجدداً وارد چیلر شده و با از دست دادن گرما خنک میشود. بنابراین وظیفه چیلر در سیستم سرمایشی تولید آب سرد است.
اجزای چیلر تبرید کدام اند؟
هر چیلر تبرید تراکمی دارای چهار جزء اصلی است: کمپرسور، کندانسور، شیر انبساط و اواپراتور. این چهار جزء اصلی در کنار اجزاء دیگر مثل لوله ها، سنسورها، تجهیرات برقی و … یک سیستم کامل را تشکیل میدهند.
کمپرسور:
کمپرسور یکی از اجزای اصلی چیلر های خانگی محسوب می شود، به طوری که برخی به آن لقب قلب تپنده چیلر را داده اند. نقش کمپرسور در سیستم تبرید تراکمی بالا بردن فشار مبرد گازی خروجی از اواپراتور و به جریان انداختن مبرد در سیستم تبرید است. در مینی چیلرها معمولاً از کمپرسورهای اسکرال یا اسکرو استفاده می شود چرا که آنها در مقایسه با کمپرسور های دیگر سر و صدای کمتری از خود تولید می کنند و نحوه نگهداری از آنها نیز آسان تر است.
کندانسور:
به طور کلی در چیلرها از دو نوع کندانسور آب خنک یا هواخنک استفاده میشود ولی کندانسور چیلرهای خانگی یا مینی چیلرها معمولاً از نوع هواخنک یا هوایی است. کندانسورهای هوایی از فن و لوله های پره داری که مبرد از داخل آنها عبور میکند تشکیل میشوند و حرارت را از مبرد به هوای محیط منتقل میکنند. بدین ترتیب، مبرد گازی با عبور از کندانسور گرمای خود را از دست داده و به حالت مایع از کندانسور خارج میشود.
شیر انبساط:
مبرد پس از کندانسور از یک شیر انبساط عبور میکند. شیر انبساط فشار مبرد را تا حد فشار اواپراتور کاهش میدهد که در نتیجه ی آن دمای مبرد نیز کاهش یافته و حالت آن از مایع به مخلوط مایع و بخار اشباع تغییر پیدا میکند. علاوه بر این، شیر انبساط دبی مبرد در سیکل تبرید را نیز کنترل میکند.
اواپراتور:
در اواپراتور، تبادل حرارت بین سیکل آب خنک و سیکل تبرید اتفاق میافتد. آب گرم خروجی از هواساز یا فن کویل ها وارد اواپراتور شده و با از دست دادن گرما، مجدداً خنک میشود. این گرما توسط مبرد خنک جذب شده و حالت مبرد از مخلوط مایع و بخار اشباع به بخار سوپرهیت (Superheat) تغییر میکند (مطالعه بیشتر: محاسبه سوپرهیت و محاسبه سابکول در سیکل تبرید). معمولاً در ساخت اواپراتور از لوله های مسی استفاده میشود که دلیل آن بالا بودن ضریب هدایت حرارتی این لوله ها است.
چهار بخش شرح داده شده در بالا، مهم ترین اجزای چیلر مسکونی و البته هر وسیله سرمایشی که از سیکل تبرید تراکمی استفاده میکند هستند.
مزایای استفاده از چیلر مسکونی
مینی چیلرها یا چیلرهای مسکونی کوچک گرچه بازدهی کمتری نسبت به چیلرهای بزرگتر دارند، دارای مزایای متعددی هستند که استفاده از آنها را در بسیاری از ساختمان ها خصوصاً ساختمان های کوچک توجیه پذیر میکند.
برخی از مزایای چیلرهای مسکونی در مقایسه با سایر سیستم های سرمایشی عبارت اند از:
· کنترل بیشتر
در یک سیستم سرمایش مرکزی هر واحد به طور جداگانه امکان کنترل عملکرد چیلر را ندارد اما با استفاده از مینیچیلر برای سرمایش مستقل، هر واحد ساختمانی امکان کنترل چیلر مطابق نیاز خود را خواهد داشت. همچنین در صورت استفاده از فن کویل، امکان کنترل دمای هر اتاق به طور جداگانه وجود دارد.
· هزینه کمتر نسبت به کولر گازی
به طور کلی نصب مینیچیلر نسبت به کولر گازی سادهتر است چرا که نیازی به لوله کشی نسبتاً طولانی سیستم تبرید بین کندانسور (یونیت خارجی) و یونیت داخلی نیست و سرمای تولید شده در چیلر از طریق لوله کشی آب به فن کویل یا دستگاه هواساز منتقل میشود. به همین دلیل هزینه نصب مینیچیلر از کولر گازی کمتر است.
· فضای اشغال شده کمتر داخل ساختمان
لوله کشی آب و فن کویل ها بین سیستم سرمایش و گرمایش مشترک هستند، در حالی که یونیت های کولر گازی یا کانال های کولرهای آبی مختص سیستم سرمایشی بوده و فضایی جدای از سیستم گرمایشی اشغال میکنند.
· مناسب برای استفاده در تمامی شهر های ایران
یکی دیگر از مزایای چیلرها آن است که در شرایط آب و هوایی مختلف از گرم و خشک تا گرم و مرطوب قابل استفاده هستند. این در حالی است که سیستم های سرمایشی تبخیری مثل کولرهای آبی و ایرواشر در مناطق با آب و هوای شرجی (شمال و جنوب کشور) کارایی مناسبی ندارند.
· نصب آسانتر نسبت به چیلرهای بزرگ
انتقال مینی چیلرها به محل نصب نسبت به چیلرهای بزرگ آسان تر انجام میگیرد و از طرف دیگر برای راه اندازی نیاز به تجهیزات اضافه مانند برج خنک کن نخواهند داشت. به همین خاطر با سرعت بیشتری عمل نصب آنها به پایان خواهد رسید.
انتخاب چیلر مسکونی
اولین گام در انتخاب یک چیلر مناسب ارزیابی شرایط ساختمان و محیط اطراف آن است. مرحله دوم محاسبه بار برودتی ساختمان بر اساس شرایط موجود است. در آخرین مرحله، چیلر با ظرفیت مناسب مطابق محاسبات انجام گرفته در مرحله دوم انتخاب میشود. لذا در ادامه، مراحل مذکور به طور خلاصه شرح داده شده اند:
ارزیابی شرایط محیط و ساختمان
برای محاسبه بار برودتی و انتخاب تجهیزات سرمایشی از جمله چیلر لازم است که ابتدا شرایط محیط و ساختمان ارزیابی شود. برخی از مهم ترین پارامترهایی که باید مورد بررسی قرار گیرند عبارتند از:
- شرایط آب و هوایی منطقه
- شرایط داخل ساختمان و تعداد افراد حاضر در آن با توجه به نوع کاربری آن
- مصالح به کار رفته در ساخت ساختمان
- وضعیت تابش خورشید بر ساختمان
- مشخصات وسایل برقی و حرارتی داخل ساختمان
- وضعیت ساختمان از نظر فضا و شرایط لازم برای نصب تجهیزات
محاسبه بار برودتی
پس از بررسی وضعیت ساختمان و تعیین شرایط طراحی سیستم سرمایشی، نوبت به محاسبه بار برودتی ساختمان میرسد. در هر ساختمان مسکونی منابع مختلف تولید حرارت وجود دارند که موجب افزایش دمای محیط داخل ساختمان میشوند. این منابع عبارتند از:
- تابش خورشید بر پنجره ها
- تابش خورشید بر سقف و دیوارها
- هوای گرم بیرون ساختمان
- نفوذ هوا از بیرون
- تهویه ساختمان (تأمین هوای تازه)
- حضور افراد
- دستگاه های الکتریکی اعم از چراغها، تلویزیون، یخچال و …
- وسایل حرارتی مثل اجاق گاز، آب گرمکن و …
- بارهای متفرقه ناشی از اتلاف حرارت در کانال های هوا، نشتی هوا در کانال ها، فن دستگاه و …
یک پارامتر مهم در محاسبه بارهای برودتی، دمای هوای بیرون است که در طول سال و در ساعتهای مختلف شبانه روز تغییر میکند. به همین دلیل بار برودتی بر اساس دمای محیط معینی که دمای طرح نامیده میشود محاسبه میگردد. انجمن مهندسین گرمایش، سرمایش و تهویه آمریکا (ASHRAE) سه معیار 0.4، 1 و 2 درصد را برای تعیین دمای طراحی سیستم سرمایشی در هر منطقه جغرافیایی ارائه کرده است.
این اعداد نشانگر درصد زمانهایی از یک سال هستند که بر اساس میانگین سی ساله، دمای هوای محیط در منطقه مورد نظر بیشتر از دمای طراحی است. برای مثال اگر دمای طراحی 0.4 درصد (سختگیرانهترین حالت) در نظر گرفته شود، بر اساس میانگین سی ساله ی منطقه جغرافیایی مورد نظر، انتظار میرود که تنها در حدود 35 ساعت از کل زمان یک سال، دمای محیط بیشتر از دمای طراحی باشد.
همچنین محاسبه بار برودتی ناشی از هر یک از عوامل فوق بر اساس روابط و معادلات استانداردی انجام میگیرد که در مراجع مختلف طراحی سیستم های تهویه مطبوع ارائه شده اند. بار برودتی در سردخانه ها نیز محاسبه می شود که شما میتوانید برای خواندن مطالب بیشتر در مورد آن به مقاله محاسبه بار برودتی سردخانه مراجعه کنید.
نحوه انتخاب چیلر مناسب
انتخاب چیلر بر اساس بار برودتی ساختمان در نقطه طرح و همچنین در نظر گرفتن چند پارامتر دیگر انجام میگیرد. این پارامترها عبارتند از:
الف) ظرفیت سرمایشی چیلر
ظرفیت سرمایشی چیلر معمولاً بر حسب تن تبرید یا بی تی یو بر ساعت (Btu/hr) بیان میشود. حداقل ظرفیت سرمایشی چیلر مناسب برای ساختمان برابرست با:
Qch = ضریب اطمینان × (بار برودتی ساختمان + اتلاف انرژی در لوله ها)
در رابطه بالا Qch ظرفیت سرمایشی چیلر بر حسب Btu/hr است. هر Btu/hr 12000 معادل یک تن تبرید است. همچنین عدد 1.1 معمولاً برای ضریب اطمینان مناسب است.
ب) دمای آب خنک خروجی از چیلر
معمولاً 42 تا 46 درجه فارنهایت (5.5 تا 7.5 درجه سانتی گراد) در نظر گرفته میشود.
ج) دبی آب خنک خروجی از چیلر
برای تعیین دبی آب خنک که از چیلر خارج و به هواساز یا فن کویل ها ارسال میشود از رابطه زیر استفاده میگردد:
در این معادله، m دبی جرمی آب خنک (lbm/hr)، C گرمای ویژه آب (Btu/lbm.°F) و دلتای t اختلاف دمای آب خنک ورودی و خروجی چیلر(°F) است. گرمای ویژه آب برابر Btu/lbm.°F 1 است.
همچنین در صورتی که دبی حجمی آب مد نظر باشد میتوان آن را با استفاده از دبی جرمی و رابطه زیر محاسبه کرد:
در معادله بالا، V دبی حجمی آب (ft3/hr) و ρ چگالی آب (برابر lbm/ft3 62.4) است. همچنین با توجه به این که هر فوت مکعب معادل 7.48 گالن است میتوان دبی حجمی آب خنک بر حسب گالن بر دقیقه (gpm) را نیز محاسبه نمود. بنابراین خواهیم داشت:
از طرف دیگر اختلاف دمای آب خنک در ورودی و خروجی چیلر معمولاً برابر 10 درجه فارنهایت در نظر گرفته میشود. در این صورت معادلات فوق به صورت زیر ساده میشوند:
در رابطه بالا TR ظرفیت سرمایشی بر حسب تن تبرید است. در صورتی که میخواهید در مورد تن تبرید بیشتر بدانید خواندن مقاله تن تبرید چیست و نحوه محاسبه واحد تن تبرید توصیه می شود.
د) مصرف برق چیلر
میزان مصرف برق چیلر (I) بر حسب کیلووات را میتوان بر اساس ظرفیت سرمایشی آن از طریق رابطه زیر تخمین زد:
بنابراین انتخاب چیلر از کاتالوگ آن بر اساس پارامترهای مورد اشاره انجام میگیرد.
محل نصب چیلر مسکونی
به طور کلی محل نصب چیلرها بستگی به نوع آن ها دارد. چیلرهای آبی را میتوان در زیر زمین یا فضاهای بسته دیگر نیز نصب نمود و تنها برج خنک کن آنها باید الزاماٌ در فضای آزاد نصب شود. اما همان طور که گفته شد مینی چیلرها معمولاً از نوع چیلرهای هوایی هستند. این چیلرها به شکل یک سیستم یکپارچه عرضه میشوند و از آن جا که کندانسور هواخنک باید در فضای آزاد قرار گیرد، کل سیستم باید در فضای آزاد نصب گردد.
در ساختمان های مسکونی، اداری، تجاری و امثال آنها معمولاً پشت بام ساختمان برای نصب چیلرهای مسکونی در نظر گرفته میشود، با این حال به دلیل ابعاد نسبتاً کوچک مینی چیلرها امکان نصب آن ها در تراس نیز وجود دارد. لذا هنگام انتخاب چیلر باید به ابعاد آن و همچنین میزان فضای در دسترس پشت بام یا هر محل دیگری که برای نصب چیلر در نظر گرفته شده است نیز توجه کرد.
خرید چیلر مسکونی
با توجه به مطالب ارائه شده در این مقاله و مزایای مختلف چیلر مسکونی (مینی چیلرها)، این چیلرها می توانند گزینه مناسبی برای سرمایش واحدهای مسکونی، اداری، تجاری، آموزشی و … به خصوص در ساختمان های کوچک باشند.
شرکت فراسرد برای فراهم کردن آسایش بیشتر خریداران خود امکان خرید به صورت اینترنتی و بدون نیاز به حضور فیزیکی را نیز میسر ساخته است بنابراین از این پس می توانید به راحتی با مراجعه به سایت فراسرد و انجام تحلیل های لازم، خرید چیلر مسکونی مورد نیاز خود را با توجه به محیط خانه و… انجام دهید. همچنین برای خرید چیلر دامداری ، گرفتن قیمت چیلر دارویی و شیمیایی و یا خرید و دیدن مشخصات چیلر دستگاه تزریق پلاستیک میتوانید به سایت فراسرد و بخش محصولات آن مراجعه کنید.