تفاوت چیلر و مینی چیلر در چیست ؟

همانطور که در مقالات قبلی هم گفته شد چیلر نوعی سیستم سرمایشی است که با جذب گرمای آب و یا هوا و سپس انتقال گرما به واحد خنک کننده  باعث تعدیل و تنظیم دمای آب یا هوا می شود  .چیلر علاوه بر خنک کردن محیط ساختمان ، تنظیم رطوبت هوا را نیز بر عهده دارد . این نوع سیستم تهویه مطبوع در ساختمان های صنعتی ، تجاری ، سالن های اجتماعات، محیط های ورزشی و اداری که ممکن است بر اثر دلایل مختلف، رطوبت محیط دچار تغییر شود استفاده می شود و بسیار پر کاربرد است . کارکرد

مینی چیلرهم مشابه چیلر می باشد این دستگاه‌ها فقط توسط کندانسور هوا را خنک می‌سازند. در نتیجه نیازی به برج خنک‌کن ندارند. این چیلرهای کوچک به طور کلی جمع و جور هستند و بدون نیاز به موتورخانه در اماکن مورد نیاز نصب می‌شوند.

چیلر و مینی چیلر هر دو دارای فرآیند و سیکل مشابهی هستند هر دوی این سیستم های تبرید دارای یک کمپرسور، کندانسور و اواپراتور هستند که عملیات مشابهی با یکدیگر را صورت می دهند. همچنین عملیات منبسط کردن مایع مبرد خروجی از کندانسور را از طریق یک نوع شیر انبساط انجام می دهند. . چیلرها و مینی چیلرها بهترین گزینه برای استفاده در دستگاه‌هایی هستند که به کنترل دقیق دما نیاز دارند.

اما تفاوت هایی را می توان برای این دو سیستم سرمایشی در نظر گرفت در ادامه به برخی تفاوت های چیلر و مینی چیلر اشاره می شود .

1- تفاوت چیلر و مینی چیلر از نظر اندازه ( تناژ تبرید )

اولین و مهم ترین تفاوت چیلر و مینی چیلر یا دستگاه خنک کننده ی خانگی در اندازه و ظرفیت آنهاست . تناژ این سیستم ها میزان خنک کاری آنها را مشخص می کند .  مینی چیلرها با ظرفیت، توان و تناژهای پایین برای خنک سازی فضای های محدودتری مثل ساختمان های مسکونی نسبت به چیلر استفاده می شود . مینی چیلرهابرای ظرفیت حداکثر 10 تن تبرید و چیلر ها برای ظرفیت 10 تن به بالا با قابلیت خنک کنندگی فوق العاده استفاده می شود که می تواند فضای ساختمانهای بزرگ تجاری ، اداری و … را خنک نماید .

2- تفاوت چیلر و مینی چیلر از نظر نوع کمپرسور

در مینی چیلرها به دلیل اینکه تناژ کمتری دارند از کمپرسورهای نوع اسکرال و در شرایط خاص آب و هوایی (گرم و مرطوب) از نوع پیستونی است. کمپرسور های اسکرال از کم استهلاک ترین و پرکاربردترین انواع کمپرسورها می باشند.از ویژگی های دیگر کمپرسور نوع اسکرال نسبت به انواع دیگر کمپرسور صدا، لرزش و قیمت بسیارکمتر می باشد .  از این کمپرسور برای مکان‌های دارای حجم تراکم گاز زیاد استفاده می‌شود. در این کمپرسورها اتلاف انرژی کمتری اتفاق می‌افتد و به دلیل ساختار ساده‌تر و استفاده از قطعات کمتر دارای قابلیت اطمینان بالاتری هستند. گاز در این نوع کمپرسور به صورت دائمی و یکنواخت تخلیه می‌شود، به همین دلیل در هنگام استفاده لرزش و صدای کمتری تولید می‌کنند.هم چنین کمپرسور اسکرال دارای بازده بالا و طول عمر زیادی نیز می باشد ؛ اما در چیلرها از کمپرسور پیستونی، اسکرال، اسکرو و سانتریفیوژ استفاده می‌شود که باید هر کدام از آن‌ها با توجه به محیط و نوع کاربردی که برای چیلر تعیین شده است، انتخاب شوند .

در سیکل تبرید کمپرسور در انواع چیلر با تمامی کمپرسور ها توسط موتور الکتریکی یا توسط موتور احتراق داخلی و یا توسط موتور بخار و یا دوربین به گردش در می‌آید. در کمپرسورهای چیلر هر چه دمای تقطیر پایین ترطراحی گردد توان برودتی افزایش بیشتری خواهد داشت .

انواع کمپرسور چیلر:

به طور عمده ۴ نوع کمپرسور در چیلر تراکمی مورد استفاده قرار می گیرد که عبارتند از:

1- کمپرسور اسکرال(حلزونی)

2- کمپرسور اسکرو(مارپیچی)

3- کمپرسور سانتریفیوژ(گریز از مرکز)

4- کمپرسور پیستونی(رفت و برگشت)

-کمپرسور اسکرال(حلزونی)

این نوع از کمپرسور توسط  دو قطعه حلزونی یا مارپیچ بیرونی ( اسکرال) ثابت و دیگری متحرک یا مارپیچ درونی ( در حال دوران ) باعث تراکم گاز شده و فشار و دمای آن را بالا می  برد این قطعه به موتور متصل می‌شود. سپس بخار مبرد سرد به داخل مارپیچ ثابت کشیده شده و بین دو مارپیچ متراکم شده و در نهایت از وسط مارپیچ ثابت به طور یکنواخت خارج می‌شود. . استفاده از کمپرسورهای اسکرال در مواقعی که در چیلرها و یا سردخانه ها نیاز به ظرفیت بالایی نداریم، متداول است. همچنین در مواقعی که در طراحی یک فرایند نیاز به حجم بیشتری از هوای متراکم داشته باشیم، استفاده از کمپرسور اسکرال می تواند جایگزین خوبی برای کمپرسورهای روتاری و پیستونی باشد.

هر سیکل کمپرسور اسکرال شامل سه مرحله مکش، تراکم و تخلیه می‌شود. در برخی کمپرسورهای “دور ثابت”، با بلند کردن و یا جابجا کردن یکی از مارپیچ‌ها از محل نرمالشان، ظرفیت برودتی کنترل می‌شود. کاهش بار باعث جدا باقی ماندن مارپیچ ها و در نتیجه متراکم نشدن مبرد می‌شود.

کمپرسورهای دیجیتال به این طریق ظرفیت کمپرسور را تغییر می‌دهند. این روش از روش تغییر دور موتور کم بازده‌تر است.

نکتۀ مهم دربارۀ کمپرسور اسکرال وجود دارد، این است که جریان گاز منقطع نبوده و ورود و خروج گاز به صورت پیوسته در کمپرسور انجام می شود.

کمپرسورهای اسکرال در مقایسه با کمپرسورهای رفت و برگشتی به دلیل عدم وجود سوپاپ های رانش و مکش و قطعات متحرک کمتر، همچنین عدم وجود فضای مرده و مقاوم درمقابل برگشت مایع، از مزایای بیشتری برخوردار بوده و بیش از15سال است که این نوع کمپرسور در صنعت چیلرسازی و صنایع برودتی مورد استفاده قرار می گیرند .

 کمپرسور اسکرال  درسیستم های تبرید سنگین و سبک از نوع خانگی و تجاری به طور گسترده مانند چیلر و مینی چیلر و نیز هیت پمپ های سرمایشی و گرمایشی ، اسپلیت ها و…  مورد استفاده قرار می‌گیرند.

–  کمپرسور اسکرو(مارپیچی)

اصول کلی کمپرسور جابجایی چرخشی با پیستون مار پیچی شکل (Screw compressors)، در سال‌های دههٔ ۱۹۳۰ توسعه یافت، و این زمانی بود که یک کمپرسور چرخشی با ظرفیت بالا و جریانی ثابت در شرایط متفاوت، مورد نیاز بود. اجزاء اصلی هواساز کمپرسور شامل روتورهای نر و مادگی می‌باشد، که مادامی که به طرف یکدیگر حرکت می‌کنند، حجم بین آن‌ها و محفظه کاهش می‌یابد. هر هواساز مارپیچ دارای نسبت فشار ثابتی است که به طول مارپیچ، فاصله میان دنده‌های مارپیچ و شکل مجرای تخلیه آن بستگی دارد. برای بدست آوردن بهترین راندمان، نسبت فشار باید با فشار کاری مورد نیاز تطبیق داده شود. کمپرسور مارپیچی دارای سوپاپ نبوده و هیچ نیروی مکانیکی ندارد که باعث عدم تعادل شود. این بدین معنی است که این نوع کمپرسور با ابعاد بیرونی کوچک می‌تواند با سرعت میله گردنده بالائی کارکند و جریان عظیمی را ترکیب نماید. یک نیروی محوری فعال که به اختلاف فشار بین ورودی و خروجی بستگی دارد بر یاتاقان‌ها وارد می‌گردد. مارپیچ، که در اصل متقارن بود، هم‌اکنون در طرح‌های مختلف به صورت اشکال حلزونی توسعه یافته‌است.

از ویژگی های مهم این کمپرسورها قابلیت کنترل ظرفیت راندمان بالا نسبت به کمپرسور های رفت و برگشتی ، جریان راه اندازی پایین ، تعداد قطعات کم و… است.

این کمپرسور در مقایسه با کمپرسور های پیستونی در مصرف انرژی حدود 25 تا 30 درصد بازدهی بیشتری از خود نشان می دهد. در واقع در مقایسه مصرف انرژی یکسان این کمپرسور فعالیت بیشتری خواهد داشت. همچنین نوع طراحی کمپرسور مارپیچی اسکرو به صورتی است که نسبت به سایر نمونه ها از لرزش کمتری برخوردار است و در داخل دستگاه فضای کمتری اشغال می کند. قطعات کمپرسور اسکرو بیشتر به صورت ثابت طراحی شده اند و کمترین قطعات متحرک در این کمپرسور دیده می شود. در این نوع کمپرسور روغن نقش حامل هوا را خواهد داشت. بیشترین استفاده از این کمپرسو ها در حجم های مختلف برای صنایع بزرگ گازی و نقل وانتقالات مواد در صنایع شیمیایی است.در ساخت کمپرسور اسکرو به جهت استفاده از سیستم خلاص و زیر بار کمپرسور زمانی که حجم مخرن به حداقل میزان برسد کمپرسور توقف نمی کند، یعنی با میزان کم مواد در مخزن کمپرسور می تواند فعالیت کند. دستگاه در این حالت کاملا توقف نمی کند اما به حالت بی باری وارد می شود و با پایین آمدن میزان مواد اولیه در مخزن  از حالت بی باری خارج می شود در نتیجه فرایند تولید نخواهد داشت و هوا تولید می کند. لذا برای این دستگاه ها به دلیل استفاده از حداقل میزان بار می توان از مخازن کوچک تر استفاده کرد.در صورتی که در سیستم کمپرسور رفت و برگشتی اسکرو دستگاه را خاموش کنید برای به حداقل رساندن میزان برق مصرفی و جلوگیری از روشن و خاموش شدن دائمی دستگاه باید از مخازن با ظرفیت بالا استفاده شود و متعاقبا برای کاربران شامل هزینه بالاتر می شود. کیفیت و کارایی این دستگاه زمانی مشخص می شود که در دستگاه هایی استفاده شوند که به طور کلی دارای مخازن بزرگ هستند و نمی توان مخازن آنها را به مخازن کوچک تغییر داد. استفاده اصلی از کمپرسور پیستونی اسکرو با ظرفیت بالا در صنایع بزرگ است. استفاده از این کمپرسور در دستگاه هایی که  دارای مخازنی با ظرفیت 2000 لیتر بر دقیقه به بالا هستند هزینه نگهداری کمپرسور را به شدت کاهش می دهد.

– کمپرسور سانتریفیوژ(گریز از مرکز)

 یکی از انواع چیلرهای تراکمی چیلر سانتریفیوژ است که به دلیل نوع طراحی و کارکرد کمپرسور ها و نحوه سیکل تبرید متفاوتی که در قیاس با سایر چیلرها دارد و دارای ضریب عملکرد(cop) و راندمان کاری بالاتری است معمولا وقتی از کمپرسورهای سانتریفیوژ استفاده می شود که حجم بخار ورودی به کمپرسور خیلی زیاد باشد به عبارت دیگر کمپرسورهای گریز از مرکز از نوع ماشین های با ظرفیت بالا و از نظر ساختمان مشابه پمپ های سانتریفیوژ است و بر اساس نیروی گریز از مرکز کار می کند. از مهمترین مزایای این دسته از چیلرها تامین بارهای سرمایشی زیاد با استفاده از یک  چیلر ، ضریب عملکرد و راندمان بالا ، سر و صدای بسیار کم  ، لرزش پایین ، هزینه تعمیرات و نگهداری پایین به دلیل تکنولوژی بالا و عدم خرابی زودهنگام ، اشغال فضای کمتر در ظرفیت های بالا در مقایسه با سایر انواع چیلر ، قابلیت ارائه در دماهای کارکرد متفاوت ، کنترل پذیری خطی و در نهایت مصرف انرژی پایین است.

از جمله ویژگی‌های کمپرسور گریز از مرکز، جریان رانش شعاعی آن است. گاز با استفاده از پره‌های شعاعی وارد مرکز چرخ پروانه می‌شود و توسط نیروهای گریز از مرکز به سوی محیط چرخ پروانه به بیرون پرتاب می‌شود. قبل از اینکه گاز به مرکز چرخ پروانه بعدی رانده شود، از یک پخش کننده(Diffuser) و یک محفظه حلزونی(Volute) عبور می‌کند، که در این محفظه انرژی جنبشی به فشار استاتیک تبدیل می‌شود.

نسبت فشار هر مرحله، نسبت فشار کلی کمپرسور را مشخص می‌کند. همچنین بعد از هر چرخ پروانه سرعت گاز به‌طور چشمگیری افزایش می‌یابد. دمای هوا در قسمت ورودی هر یک از مراحل نقش مهمی در مقتضیات توان کمپرسور دارد و به همین دلیل است که خنک کاری بین مراحل نیاز می‌شود. کمپرسورهای گریز از مرکز با بیش از ۶ مرحله و فشاری تا ۲۵ بار نیز وجود دارند. چرخ پروانه می‌تواند دارای طرح باز یا بسته باشد. طرح باز در کاربردهای هوا رایج تر است. از طرح باز در کمپرسورهای گاز نیز استفاده می‌شود. پروانه دوار معمولاً از آلیاژ فولاد ضدزنگ یا آلومینیوم ساخته می‌شود. سرعت این کمپرسور در مقایسه با کمپرسورهای دیگر خیلی بالا است، حدود ۱۵۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰۰ دور بر دقیقه کاملاً رایج می‌باشد.

-کمپرسور پیستونی(رفت و برگشت)

امروزه در صنعت تبرید بیشتر از کمپرسورهای پیستونی استفاده می شود . در این نوع کمپرسور ها نیز از حرکت رفت و آمدی پیستون سیال را متراکم می نمائیم .

این نوع کمپرسور اغلب در سیستم تبرید مورد استفاده قرار می گیرد و ممکن است قدرت آنها از چند دهم اسب تا چند صدم اسب باشد.که می تواند  از یک سیلندر ویا چند سیلندر تشکیل شده باشد . سرعت دورانی محور کمپرسور ممکن است از ۲ تا ۶ ( r . s -۱ ) تغییر نماید . در کمپرسور ها ممکن است موتور و کمپرسور از هم جدا بوده که کمپرسورهای باز نامیده می شوند . ( Hermiticaly Compressor ) که بیشتر در یخچالهای منزل که موتور کوچکی دارند از این نوع کمپرسورها استفاده می شود .

کمپرسورهای باز با قدرت های بالا غالباً افقی بوده و ممکن است دو عمله نیز باشند . در حالی که کمپرسورهای بسته معمولاً عمودی و یک مرحله می باشند .

یک کمپرسور پیستونی همزمان با رفت و برگشت، عمل مکش و دهش را نیز انجام می‌دهد. حرکت پیستون از طریق حرکت دوار موتور و به کمک یک میل لنگ انجام می‌گیرد.

هر سیکل شامل سه عملیات می‌شود: مکش ـ تراکم ـ تخلیه. حرکت گاز در سیکل کمپرسور منقطع است که این امر منجر به لرزش در کمپرسور می‌شود. حجم مبرد جابجا شده تابع حجم سیلندر و تعداد سیلندر و سرعت دوران موتور است. و عواملی همچون میزان نسبت تراکم و میزان مقاومت شیر تخلیه و نشتی بین سیلندر و پیستون هم بر این مقدار تاثیر کمی دارند.

بسته به موقعیت مبرد در اطراف پیستون، کمپرسورها به تک مرحله‌ای و دو مرحله ای تقسیم بندی می‌شوند. به این معنی که اگر مبرد فقط در یک طرف پیستون فشرده شود به کمپرسور تک مرحله ای گفته می‌شود و در صورتی که پیستون پس از تراکم در سمت اول به سمت دوم پیستون فرستاده شود و دوباره در آنجا متراکم شود، به ان کمپرسور دو مرحله‌ای گفته می‌شود.

کاربرد کمپرسور پیستونی

با توجه به ویژگی‌های کمپرسور پیستونی، در موارد زیر می‌توان از آن استفاده نمود:

– یخچال و فریزر خانگی

– تهویه تجاری و مسکونی و سردخانه

طراحی سیلندر در کمپرسورهای پیستونی از نظر تعداد و نحوه آرایش سیلندرها و دوطرفه یا یک طرفه بودن آنها(پیستون دو سره یا یکسره) متفاوت است کمپرسورهای پیستونی را با یک سیلندر با ۱۶ سیلندر میسازند و نحوه آرایش سیلندر در آنها بر حسب نیاز به صورتهای جناقی ، جفت جناقی و شعاعی و ستاره ای است . به سه دسته هرمتیک ، نیمه هرمتیک  سیستم باز تقسیم‌بندی می‌شوند.

هرمتیک به این معنی میباشد که محفظه ای که در آن مبرد متراکم می شود به طور کامل جوشکاری شده است و امکان دسترسی به سیلندرها و بازرسی وجود ندارد.

 صدای کارکرد کمپرسور نسبت به دیگر کمپرسور ها بیشتر می باشد ولی اگر چیلر در موتورخانه و یا فضای بیرون از ساختمان مانند پشت بام نصب شود صدای کارکرد آن در داخل ساختمان منتقل نمی شود.

در این کمپرسورها از پیستون‌هایی استفاده می‌شود که توسط یک میل‌لنگ به حرکت در می‌آیند. این نوع کمپرسورها در گونه‌های ثابت و قابل حمل و یک مرحله ای یا چندمرحله ای موجود هستند. محرک این کمپرسورها می‌تواند موتور الکتریکی یا موتورهای احتراق داخلی باشد. کمپرسورهای رفت‌وبرگشتی خیلی کوچک در محدوده ۵ تا ۳۰ اسب‌بخار، در صنعت خودرو بسیار متداول هستند که معمولاً برای کارکرد ۲۴ ساعته مناسب نیستند. کمپرسورهای رفت‌وبرگشتی بزرگ‌تر، در محدوده بالای ۱۰۰۰ اسب‌بخار، در صنایع بزرگ‌تر و پتروشیمی متداول هستند. فشار دَهش (Discharge Pressure) در این کمپرسورها از مقادیر کم تا فشارهای خیلی بالا (بیشتر از ۱۸۰۰ بار) متغیر است. در کاربردهای خاصی مانند کمپرسورهای هوا، کمپرسورهای رفت و برگشتی چندمرحله ای دو اثره به عنوان بهینه‌ترین انتخاب شناخته می‌شوند و معمولاً بزرگتر و گران‌قیمت تر از واحدهای دورانی مشابه هستند.

3-  تفاوت چیلر و مینی چیلر از نظر قطعات

با وجود اینکه تقریبا تعداد زیادی از قطعات بکار رفته در چیلر و مینی چیلر به یکدیگر شباهت های زیادی دارند و درآن ها مشترک هستند ولی باز هم تفاوت هایی را می توان در آنها پیدا کرد .یکی از این تقاوت ها در دو قطعه ی حیاتی پمپ آب سرد و منبع انبساط می باشد . در چیلر این دو قطعه جدای از دستگاه نصب می شوند در حالیکه در مینی چیلر در خود سیستم جاسازی ، نصب و به صورت یک پک کامل ساخته می شوند .

4-تفاوت چیلر و مینی چیلر از نظر نوع کندانسور

مینی چیلرها اکثرا دارای کندانسور هوا خنک هستند ( کندانسور مبدل حرارتی است برای تبدیل حالت ماده مبرد از گاز به مایع در سیکل‌های تبرید مورد استفاده قرار می‌گیرد. گاز گرم و پرفشار خروجی از کمپرسور وارد لوله‌های کندانسور می‌شود و گرمای خود را از دست می‌دهد و درنهایت به مایع تبدیل می‌شود. ) وبوسیله ی فن خنک می شوند ولی کندانسور چیلرها می تواند هوا خنک  وآب خنک باشد بطوری که توسط فن و یا آب برج خنک کننده ، خنک کاری شود بنابراین می توان گفت مینی چیلر و چیلر تراکمی  از نوع هوا خنک ( چیلر هوایی ) نیازی به برج خنک کننده  ندارند و مصرف آب در آنها وجود ندارد ولی چیلر تراکمی آب خنک ( چیلر آبی ) به برج خنک کننده و آب نیاز دارد .

5- مقایسه چیلر و مینی چیلر از نظر اتصال به هواساز و فن کویل

چیلر و مینی چیلر از نظر اتصالشان به یونیت های داخل ساختمان نیز با یکدیگر متفاوتند . ( اگر به عنوان سیستم سرمایشی ساختمان استفاده شود . ) در کل هوای سرد ویا گرم به دو روش درساختمان توزیع می گردد . در روش اول یک دستگاه هواساز به صورت مرکزی نصب شده وبا کانال کشی به اتاق ها ، سالن ها ، و واحدهای مختلف یک ساختمان متصل می شود . و در روش دوم در هر اتاق سالن یا قسمتی از ساختمان یک فن کویل نصب می گردد . آب سرد شده توسط چیلر ویا مینی چیلر  ( و یا اب گرم توسط پکیج یا بویلر ) با پمپ به لوله های متعدد هواساز یا فن کویل ها ارسال شده و در آنجا به گردش در می آید تا فن با دمیدن هوا از اطراف لوله ها هوای سرد را در داخل ساختمان توزیع کند