معرفی چیلر آدیاباتیک

چیلر آدیاباتیک چیست و چگونه کار می کند ؟
یکی از مهم ترین مشکلات چیلرهای تراکمی هوا خنک، کاهش راندمان و نیز کاهش ظرفیت برودتی دستگاه در روزهای بسیار گرم سال است. وقتی که دمای هوای محیط مثلا به 35 درجه سانتی گراد می رسد، این هوای گرم که قصد گرفتن حرارت کندانسور را دارد، با ظرفیت بالا و به خوبی نمی تواند دمای کندانسور را مثلا تا 45 درجه سانتی گراد کاهش دهد.

بنابرین فشار زیادی به کمپرسور چیلر وارد می شود و ضمن کاهش حداکثر توان برودتی مورد نیاز، راندمان سیستم نیز کاهش می یابد. به همین خاطر طرح چیلر آدیاباتیک که در آن از آب برای کاهش دمای هوای ورودی به کندانسور استفاده شده، مطرح گردید.

اجزای اصلی:
در چیلر آدیاباتیک تقریبا تمامی اجزا مشابه چیلرهای هوا خنک معمولی است ولی با این تفاوت که اجزای دیگری به آن اضافه می شود که مهم ترین آنها عبارتند از:

1. سیستم فیلتراسیون آب (قبل از پاشش در مسیر جریان هوا).
2. پنل های محافظ کندانسور برای جلوگیری از نفوذ آب افشانده شده به سطح کندانسور.
3. ریل ها و افشانک های (انژکتورهای) تزریق کننده آب در مسیر جریان هوا.
4. پمپ افزایش دهنده فشار آب.
5. یونیت کنترل کننده جریان آب.

سیستم خنک کاری آدیاباتیک بر پایه خواص طبیعی ترمودینامیکی آب شکل گرفته است. طرز کار چیلر آدیاباتیک به این شکل است که ابتدا آب از سیستم فیلتراسیون عبور داده شده و با فشار 70 تا 120 بار وارد ریل های آبی می شود و قبل از کندانسور توسط افشانک هایی بر روی جریان هوای گرم افشانده شده و دمای هوا را به روش تبخیری (همانند کولر آبی یا ایرواشر) از 35 درجه به حدودا 23 درجه سانتی گراد کاهش می دهد. قطرات آب پس از تزریق ابعادی در حدود 5 تا 30 میکرون دارند.

وظیفه پنل های محافظ کندانسور این است که از نفوذ قطرات ریز آب به سمت کندانسور جلوگیری کنند. بدین ترتیب دمای هوایی که به سطح کویل های داغ حاوی مبرد کندانسور برخورد می کند، کاهش یافته و مقدار انتقال حرارت بین مبرد داغ و هوا به شکل قابل توجهی افزایش می یابد و ضمن کاهش فشار کاری کمپرسور، ظرفیت سرمایشی چیلر افزایش و مصرف برق کاهش می یابد.

در یک چیلر تراکمی هوا خنک غیر آدیاباتیک و در روزهای گرم سال که دمای هوا معمولا بیش از 35 درجه سانتی گراد است، مصرف برق دستگاه افزایش و ظرفیت برودتی آن به شکل قابل توجهی کاهش می یابد.

برای مثال و مطابق تصویر زیر یک چیلر قبل و بعد از اعمال تجهیزات آدیاباتیک مورد تست قرار گرفته که در چیلر معمولی و در دمای هوای 35 درجه سانتی گراد، ظرفیت برودتی 510 کیلووات (kw) و مصرف انرژی الکتریکی 210 کیلووات و EER (نسبت راندمان انرژی دستگاه) برابر 3 است.

همان چیلر و بعد از نصب تجهیزات آدیاباتیک، ظرفیت برودتی 600 کیلووات، مصرف برق 143 کیلووات و EER برابر 4 دارد. (با نصب تجهیزات آدیاباتیک به صورت حساب شده و اصولی می توان ظرفیت چیلر را تا 40 درصد افزایش و تا 37 درصد نیز در مصرف برق صرفه جویی کرد.)

نکته دیگر اینکه برای موثر بودن فرآیند آدیاباتیک، ضمن بالا بودن دمای هوا، رطوبت نسبی باید کمتر از 60 درصد باشد و از همین رو استفاده از این سیستم در مناطق شرجی توجیه اقتصادی ندارد.

سیستم فیلتراسیون ضمن کاهش سختی آب و تغییر دادن فرمول شیمیایی کلسیم کربنات، آب را از هر گونه ذرات معلق و آلاینده فیلتر کرده و دارای لامپ UV برای از بین بردن میکروارگانیسم های زنده در آب است تا آلاینده های میکروبی و باکتریایی را از بین ببرد.

سیستم کنترلی، دمای هوا، رطوبت نسبی هوا و عملکرد چیلر آدیاباتیک را دائما آنالیز کرده و متناسب با آن، مقدار آب تزریقی در مسیر هوا را کنترل می کند تا سیستم همواره در حالت بهینه کار کند. نکته اینکه سیستم آدیایاتیک تنها زمانی وارد مدار کاری می شود که دمای هوا خیلی بالا باشد و سیستم کنترلی به صورت اتوماتیک با اندازه گیری پارامترهای مختلف، ضمن روشن و خاموش نمودن فرآیند تزریق آب، مقدار آب را نیز کنترل می کند.

صفحات محافظ کندانسور ضمن جلوگیری از ورود قطرات آب به کندانسور وظایف دیگری نیز بر عهده دارند که مهم ترین آنها عبارتند از:

1. محافظت کندانسور از ورود آلاینده ها و خوردگی
2. محافظت در برابر نور مستقیم خورشید
3. افزایش راندمان کندانسور به علت جلوگیری تابش نور خورشید بر سطح آن

مشکلات و معایب چیلر آدیاباتیک و راه های رفع آن:

شاید یکی از سوالاتی که در ذهن شما مطرح شود این باشد که خب همین کار را برج خنک کننده در چیلرهای تراکمی آب خنک می تواند انجام دهد. بله درست است که برج خنک کننده هم با این روش کندانسور را خنک می کند ولی در چیلر آدیاباتیک فقط زمانی آب وارد مدار کاری می شود که هوا به شدت گرم باشد و فقط در تعداد محدودی از روزهای سال چنین شرایطی پیش می آید و با روش آدیاباتیک می توان هم از مزایای چیلرهای هوا خنک و هم آب خنک بهره برد.

شاید دومین سوالی که در ذهن شما مطرح می شود این باشد که پدهای محافظ کندانسور خود عاملی مقاوم در برابر جریان هوا بوده و در نتیجه باعث افزایش مصرف انرژی فن های کندانسور می شود ولی باید به این نکته توجه کرد که این پدها قابل جدا شدن بوده و می توان فقط قبل از شروع روزهای گرم سال (که قابل پیش بینی است) این تجهیزات را نصب و بعد از آن دمونتاژ نمود تا پدها در برابر هوا در سایر روزها، مقاومت ایجاد نکنند.

مسئله بعدی که ممکن است مطرح شود این است که آب باعث تجمع آلاینده و میکروارگانیسم ها می شود. ولی همانطور که توضیح داده شد در چیلر آدیاباتیک از سیستم تصفیه آب استفاده می شود تا آب دائما در مدار گردشی خود تصفیه شده و از ایجاد آلودگی جلوگیری شود.

مسئله بعدی مسئله قیمت است. این صحیح است که افزودن این تجهیزات منجر به افزایش قیمت چیلر خواهد شد ولی این را هم باید در نظر داشت که چون در طراحی و انتخاب چیلرها باید حداکثر ظرفیت بر اساس گرم ترین روزهای سال انجا شود، چنانچه برای محاسبات، طرح آدیاباتیک در نظر گرفته شود، به چیلر با ظرفیت کمتری نیاز بوده و در نتیجه چیلر آدیاباتیک با ظرفیت کمتر همان کار چیلر غیر آدیاباتیک با ظرفیت بیشتر را انجام می دهد و به نوعی این کاهش ظرفیت باعث جبران هزینه اولیه نصب تجهیزات آدیاباتیک می گردد.