مقدمه

چیلرها از جمله تجهیزات بسیار مهم در سرمایش هستند که به طور کلی می توان آنها را به دو دسته چیلرهای تراکمی و چیلرهای جذبی تقسیم کرد. به طور کلی چیلرهای تراکمی از انرژی الکتریکی و چیلرهای جذبی از انرژی حرارتی به عنوان منبع اصلی برای ایجاد سرمایش استفاده می کنند.

فناوری تبرید جذبی روشی عالی برای تهویه مطبوع مرکزی در تأسیساتی است که ظرفیت دیگ اضافی داشته و می توانند بخار یا آب داغ مورد نیاز برای راه اندازی چیلر را تأمین نمایند. چیلر های جذبی ظرفیت بین 25 تا 1200 تن برودتی را براحتی تأمین می کنند. البته قابل ذکر است که برخی از تولید کنندگان ژاپنی موفق شده اند چیلرهای جذبی با ظرفیت معادل5000 تن نیز تولید کنند. در سیستمهای جذبی غالباً از آب به عنوان مبرد استفاده می شود. گرمای مورد نیاز برای کارکرد این چیلرها به طور مستقیم از گاز طبیعی یا گازوئیل تأمین می گردد. منابع غیر مستقیم گرما در چیلرهای جذبی عبارتند از آب داغ بخار پر فشار و کم فشار. بر این اساس تولید کنندگان مختلف در جهان سه نوع اصلی چیلر جذبی ارائه می نمایند که عبارتند از : شعله مستقیم ، بخار و آب داغ.

در یک تقسیم بندی عمومی می توان چیلرهای جذبی را در دو دسته چیلرهای جذبی آب و آمونیاک و چیلرهای جذبی لیتیوم بروماید و آب طبقه بندی نمود . در واقع در هر سیکل تبرید جذبی یک سیال جاذب و یک سیال مبرد وجود دارد که تقسیم بندی فوق بر این مبنا انجام شده است. در سیستم آب و آمونیاک ، سیال مبرد آمونیاک وسیال جاذب آب است. در سیستم لیتیوم بروماید و آب ، سیال مبرد آب و سیال جاذب ، محلول لیتیوم بروماید است.

اما بر حسب اجزای سیستم هم می توان تقسیم بندی های دیگری ارائه کرد مثلاً می توان سیکل های تبرید جذبی را به سیکل های تبرید یک اثره ، دو اثره و سه اثره طبقه بندی کرد. امروزه سیکل های تبرید جذبی تک اثره و دو اثره در مقیاس بسیار وسیع و در اشکال متنوع ساخته می شوند و سیکل های سه اثره همچنان در دست مطالعه می باشند.

اصول كار چیلر جذبی

در چیلرهای جذبی مایع مبرد آب است برای آب گرمای نهان تبخیر در 100 درجه سانتیگراد برابر 525 کیلوکالری بر کیلوگرم است . دمای جوش آب را می توان پایین آورد اگر فشار در سطح  آب را پایین بیاوریم ، مثلا اگر فشار مطلق آب 0.5 اتمسفر صنعتی باشد ، دمای جوش 81 درجه سانتیگراد و در یکصدم اتمسفر، آب در 4.5 درجه سانتیگراد می جوشد . به عکس هر چه فشار بیشتر شود ، درجه حرارت جوش نیز زیادتر می شود، مثلا اگر فشار به 3.5 اتمسفر برسد، آب در 147 درجه سانتیگراد می جوشد . در چیلرهای جذبی مایع دیگری نیز به عنوان ابزور بر ( جذب کننده ) برای جذب بخارهای آب وجود دارد که بیشتر از محل لیتم برماید  برای این منظور استفاده می شود. زیرا این محلول دارای قدرت جذب بخار آب زیاد است و سمی و قابل انفجار نیست و همچنین ایجاد ترکیبات مضر نمی کند .

برای درک بهتر کار این نوع چیلرها مراحل مختلف تشریح می شود :

اگر دو ظرف داشته باشیم که در یکی آب و در دیگری محلول لیتم برماید باشد و فرض کنیم که هوا بوسیله پمپ خلاء هوا از این ظروف تخلیه شده باشد ، ظرفی که آب در آن است تبخیر کننده (اواپراتور) و ظرفی که در آن لیتم برماید است ابزوربر می رود و به وسیله محلول لیتم برماید جذب می شود.

از طرفی در نتیجه ی تبخیر قسمتی از آب در اواپراتور ، درجه حرارت آب باقی مانده کاهش می یابد برای اینکه از سرمای حاصله در اواپراتور استفاده شود ، یک کویل که در آن جریان دارد.

آب وارد کویل می شود و پس از طرف دیگر خارج می شود . آب سرد شده برای خنک کردن ساختمان موردنظر به کار می رود .

حال برای بهتر کردن کیفیت کار وراندمان سیستم ، دو پمپ به شرح زیر اضافه می کنیم :

پمپ مایع مبرد : این پمپ آب را روی کویل می ریزد و شدت تبخیر آب را زیاد می کند .

پمپ ابزوربر : این پمپ محلول لیتیم بروماید را به صورت اسپری در ابزوربر می پاشد و در نتیجه قدرت جذب آنرا بالا می برد .

اضافه کردن این دو پمپ ، راندمان سیستم را بالا می برد، اما دو اشکال اساسی باقی می ماند :

یکی این که محلول لیتیم بروماید مرتبا بخار آب را جذب می کند و رقیق می شودو در نتیجه قدرت جذب کنندگی خود را از دست میدهد . برای رفع این مشکل، به سیستم یک ژنراتور و یک پمپ اضافه می کنیم و محلول لیتیم بروماید به ویسله این پمپ به ژنراتور می رود و به وسیله بخار حرارت داده می شود و در اثر حرارت، آبی را که جذب کرده است ، به صورت بخار خارج می شود و محلول مجددا غلیظ میشود و به ابزوربر بر می گردد .

برای رفع مشکل دوم ، به سیستم اخیر یک کندانسور ( تقطیر کننده ) اضافه می کنیم تا بخار آبی که از ژنراتور خارج می شود به کندانسور برود و به مایع تبدیل شود و دوباره به اواپراتور بر گردد و در نتیجه یک مدار بسته تشکیل می شود.

حال برای تکمیل سیستم و بالا بردن راندمان کار ، یک مبدل حرارتی بین ژنراتور و ابزوربر قرار می دهیم تا از یکطرف محلول رقیقی را که از ابزوربر به ژنراتور می رود، گرم کند و از طرف دیگر محلول غلیظی را که از ژنراتور به ابزوربر بر می گردد ، خنک کند .

با توجه به این که هر چه درجه حرارت محلول لیتیم بروماید پایین تر باشد، می تواند آب بیشتری جذب کند، بنابراین برای خارج کردن گرمای حال از انحلال در ابزوربر و بالا بردن قدرت جذب لتیتیم برماید ، یک کویل در ابزوربر قرار می دهیم که داخل آن آب سرد ( از برج خنک کننده ) جریان یابد .

در بعضی از مدل ها پمپ ابزوربر را حذف می کنند و جریان محلول در اثر اختلاف فشار انجام می گیرد.

نکته قابل ذکر این است که محلول حاصل در ژنراتور، تحت نیروی جاذبه و اختلاف فشار، از مبدل حرارتی عبور می کند ( به وسیله محلول رقیق سرد می شود ) و به وسیله یک ادوکتور ( که نوعی مخلوط کن است ) با محلول رقیق مخلوط می شود محلول مخلوط را تشکیل میدهد و این مخلوط به افشانک های ابزوربر می رود.

فشار مطلق کندانسور و ژنراتور تقریبا مساوی وبرابر یک دهم اتمسفر است که معمولا در یک پوسته قرار می گیرند و فشار اواپراتور و ابزوربر حدود یک صدم اتمسفر است و در یک پوسته قرار داده می شودبا توجه به فشار موجود در اواپراتور ، آب در 4.5 درجه سانتیگراد می جوشد و در نتیجه درجه حرارت آب سرد تا حدود 7 درجه سانتیگراد می رسد.

اصطلاحات فنی رایج در چیلر جذبی

ژنراتور
 ژنراتور معمولاً در محفظه بالایی چیلرهای جذبی قرار داشته و وظیفه تغلیظ محلول لیتیوم بروماید رقیق و جدا سازی آب مبرد را بر عهده دارد.
  جذب کننده
 جذب کننده معمولاً در پوسته پایینی چیلرهای جذبی قرار داشته و وظیفه جذب بخار مبرد تولید شده در محفظه اواپراتور را بر عهده دارد.
  اواپراتور
 اواپراتور معمولاً در پوسته پایین چیلرهای جذبی قرار می گیرد. مایع مبرد در اواپراتور به لحاظ فشار پایین محفظه (خلأ نسبی) تبخیر شده و باعث کاهش درجه حرارت آب سرد تهویه درون لوله های اواپراتور می گردد.
 کندانسور
 کندانسور معمولاً در پوسته های بالایی چیلرهای جذبی واقع شده است و وظیفه تقطیر مبرد تبخیر شده توسط ژنراتور را بر عهده دارد. بخار مبرد در برخورد با لوله های حاصل از آب برج ، تقطیر شده و به تشتک اواپراتور سرریز می شود.
  محلول جاذب
 این محلول در سیکل های پروژه حاضر محلول لیتیوم بروماید و آب است.
  مایع مبرد
 مایع مبرد در چیلرهای جذبی پروژه حاضر آب خالص (آب مقطر) می باشد که به جهت فشار پایین محفظه اواپراتور در اثر تبخیر خاصیت خنک کنندگی خواهد داشت.
 کریستالیزه شدن
 محلول لیتیوم بروماید در غلظت معمولی به صورت مایع است ، ولی چنانچه تغلیظ اولیه بیش از حد ادامه یابد حجم بلورهای ریزی که در آن تشکیل می شوند ، بزرگتر شده و ممکن است باعث مسدود شدن کامل مسیر عبور محلول شود. به این پدیده کریستالیزه شدن گویند.
 ضریب عملکرد
 پارامتر ضریب عملکرد در دستگاههای برودتی از جمله چیلرهای جذبی شاخصی از بازدهی دستگاه می باشد. مقادیر بالاتر این پرامتر نشان دهنده مصرف بهینه انرژی حرارتی می باشد
.

      مقایسه چیلرهای جذبی و تراکمی

چیلرهای جذبی از بعضی لحاظ شبیه چیلرهای تراکمی عمل می کنند که مهمترین این شباهتها عبارتند از: الف - در اواپراتور از گرمای آب تهویه ساختمان برای تبخیر یک مبرد فرار در فشار پایین استفاده می گردد.

ب - گاز مبرد فشار پایین از اواپراتور گرفته شده و گاز مبرد فشار بالا به کندانسور فرستاده می شود.

ج - گاز مبرد در کندانسور تقطیر می گردد.

د - مبرد در یک سیکل همواره در گردش است.

تفاوتهای اصلی چیلرهای جذبی وتراکمی عبارتند از :

الف - چیلرهای تراکمی برای گردش مبرد از کمپرسور استفاده می کنند در حالی که چیلرهای جذبی فاقد کمپرسور بوده و به جای آن از انرژی گرمایی منابع مختلف استفاده کرده و غلظت محلول جاذب را تغییر می دهند ، همچنان که غلظت تغییر می کند ، فشار نیز در اجزای مختلف چیلر تغییر می کند. این اختلاف فشار باعث گردش مبرد در سیستم می گردد.

ب - ژنراتور و جذب کننده در چیلرهای جذبی جانشین کمپرسور در چیلرهای تراکمی شده است.

ج - در چیلرهای جذبی از یک جاذب استفاده می شود که عموماً آب یا نمک لیتیوم بروماید است.

د - مبرد در چیلرهای تراکمی یکی از انواع کلروفلئوروکربن ها یا هالوکلروفلئوروکربن ها است در حالی که در چیلرهای جذبی مبرد معمولاً آب یا آمونیاک است.

ه - چیلرهای تراکمی انرژی مورد نیاز خود را از انرژی الکتریکی تأمین می کنند در حالی که انرژی ورودی به چیلرهای جذبی از آب گرم یا بخار وارد شده به ژنراتور تأمین می شود. گرما ممکن است از کوره هوای گرم یا دیگ آمده باشد. در بعضی اوقات از گرمای سایر فرایندها نیز استفاده می شود مانند بخار کم فشار یا آب داغ صنایع ، گرمای باز گرفته شده از دود خروجی توربین های گازی و یا بخار کم فشار از خروجی توربین های بخار.

 مهمترین مزایای چیلرهای جذبی نسبت به چیلرهای تراکمی عبارتند از:

 الف - صرفه جویی در مصرف انرژی الکتریکی :
 همانطور که گفته شد چیلرهای جذبی از گاز طبیعی ، گازوئیل یا گرمای تلف شده به عنوان منبع اصلی انرژی استفاده می کنند و مصرف برق آنها بسیار ناچیز است. به میزان مصرف برق ، مقایسه و تحلیل های کمی در فصول بعدی اشاره خواهد شد.

ب - صرفه جویی در هزینه خدمات برق :
 هزینه نصب سیستم شبکه الکتریکی در پروژه ها بر اساس حداکثر توان برداشت قابل تعیین است. یک چیلر جذبی به دلیل اینکه برق کمتری مصرف می کند ، هزینه خدمات را نیز کاهش می دهد. در اکثر ساختمان ها نصب چیلرهای جذبی موجب آزاد شدن توان الکتریکی برای مصارف دیگر می شود.

 ج - صرفه جویی در هزینه تجهیزات برق اضطراری :
 در ساختمانهایی مانند مراکز درمانی و یا سالن های کامپیوتر که وجود سیستمهای برق اضطراری برای پشتیبانی تجهیزات خنک کننده ضروری است ، استفاده از چیلر های جذبی موجب صرفه جویی قابل توجهی در هزینه این تجهیزات خواهد شد.

د - صرفه جویی در هزینه اولیه مورد نیاز برای دیگ ها :
 برخی از چیلرهای جذبی را می توان در زمستان ها به عنوان هیتر مورد استفاده قرار داد و آب گرم لازم برای سیستم های گرمایشی را با دماهای تا حد 203 تأمین نمود. در صورت استفاده از این چیلرها نه تنها هزینه خرید دیگ کاهش می یابد بلکه صرفه جویی قابل ملاحظه ای در فضا نیز بدست خواهد آمد.

 ه - بهبود راندمان دیگ ها در تابستان :
 مجموعه هایی مانند بیمارستان ها که در تمام طول سال برای سیستمهای استریل کننده ، اتوکلاوها و سایر تجهیزات به بخار احتیاج دارند مجهز به دیگ های بخار بزرگی هستند که عمدتاً در طول تابستان با بار کمی کار می کنند. نصب چیلرهای جذبی بخار در چنین مواردی موجب افزایش بار و مصرف بخار در تابستان ها شده و در نتیجه کارکرد دیگ ها و راندمان آنها بهبود قابل توجهی خواهد یافت.

 و - بازگشت سرمایه گذاری اولیه :
 چیلرهای جذبی به دلیل نیاز کمتر به برق در مقایسه با چیلرهای تراکمی ، هزینه های کارکردی را کاهش می دهند. اگر اختلاف قیمت یک چیلر جذبی و یک چیلر تراکمی هم ظرفیت را به عنوان میزان سرمایه گذاری و صرفه جویی سالانه از محل کاهش یافتن هزینه های انرژی را به عنوان بازگشت سرمایه در نظر بگیریم ، می توان با قاطعیت گفت که بازگشت سرمایه گذاری صرف شده برای نصب چیلرهای جذبی با شرایط بسیار خوبی صورت خواهد گرفت.

  ز - کاسته شدن صدا و ارتعاشات :
 ارتعاش و صدای ناشی از کارکرد چیلرهای جذبی به مراتب کمتر از چیلرهای تراکمی است. منبع اصلی تولید کننده صدا و ارتعاش در چیلرهای تراکمی، کمپرسور است. چیلرهای جذبی فاقد کمپرسور بوده و تنها منبع مولد صدا وارتعاش در آنها پمپهای کوچکی هستند که برای به گردش درآوردن مبرد و محلول لیتیم برماید کاربرد دارند. میزان صدا و ارتعاش این پمپهای کوچک قابل صرف نظرکردن است.

 ح - حذف مخاطرات زیست محیطی ناشی از مبردهای مضر:
 چیلرهای جذبی بر خلاف چیلرهای تراکمی از هیچ گونه ماده
CFC یا HCFC که موجب تخریب لایه ازن می شوند ، استفاده نمی کنند. لذا برای محیط زیست خطری ایجاد نمی نمایند. چیلرهای جذبی غالباً از آب به عنوان مبرد استفاده می کنند. یک چیلر جدید در هر شرایطی ،یک سرمایه گذاری بیست و چند ساله است. تغییرات دائمی قوانین و مقررات استفاده از مبردها موجب می شود تا استفاده از مبردی طبیعی مانند آب در چیلرهای جذبی گزینه ای بسیار قابل توجه به شمار آید.

 ط- کاستن از میزان تولید گازهای گلخانه ای و آلاینده ها :
 میزان تولید گازهای گلخانه ای (مانند دی اکسید کربن) که تأثیر قابل توجهی در گرم شدن کره زمین دارند و آلاینده ها (مانند اکسیدهای گوگرد ، اکسیدهای نیتروژن و ذرات معلق) توسط چیلرهای جذبی در مقایسه با چیلرهای تراکمی بسیار کمتر است.

 

نوشته شده در تاریخ سه شنبه 2 خرداد 1391    | توسط: صابر خواجه    | طبقه بندی: چیلر،     |
نظرات()