طرز کار چیلر هوا خنک چگونه است؟

چیلر هوا خنک یکی از انواع بسیار رایج چیلر هاست، به خصوص برای ساختمان های تجاری و اداری با ابعاد کوچک تا متوسط. این چیلرها معمولاً در فضای بیرون و باز نصب می­شوند، یا روی سقف و یا روی سطح هم­تراز یا زمین. این به این دلیل است که چیلرهای هوا خنک از برج خنک کننده استفاده نمی­کنند و به جای آن گرمای خود را در هوای محیط تخلیه می­کنند، به همین علت به حجم بالایی از هوای تازه احتیاج دارند تا حرارت ناخواسته و نامطبوع را از ساختمان دور کنند.

چیلر تولید آب سرد می­کند که این آب به تمام بخش های ساختمان پمپ شده و به واحدهای توزیع هوا یا فن کویل می­رسد تا گرمای ناخواسته را از ساختمان دفع کرده و آن را به چرخه آب خنک شده انتقال دهد. آب خنک شده به واحدهای توزیع یا فن کویل ها با دمایی حدود 6 درجه سانتی­گراد  (42.8 درجه فارنهایت) می­رسد و در طول زمان، مبدل حرارتی درون فن کویل یا واحدها را با دمایی که تا حدود 12 درجه سانتیگراد (53.6 درجه فارنهایت) افزایش یافته است ترک می­کند. سپس به سمت چیلر هوا خنک راهی می­شود تا قبل از اینکه دوباره وارد چرخه شود گرمای خود را به هوای فضای اطراف انتقال دهد.

این آب وقتی که دوباره به چرخه بازمی­گردد، وارد اواپراتور می­شود، جایی که از میان رویه خارجی لوله هایی که حاوی مبرد هستند گذر می­کند. بعد از این، آب در حالی که گرمای خود را از دست داده است از سمت دیگر خارج می­شود. مبرد تنها مایعی است که از میان همه بخش های چیلر عبور می­کند. در حین عبور از بخش های مختلف دستگاه و دفع حرارت ناخواسته از آب خنک شده اواپراتور، فشار، دما و آنتالپی مبرد تغییر می­کنند.

چیلر هوا خنک پنج جزء اصلی دارد:

1. کمپرسور، که معمولاً به شکل های اسکرو یا مارپیچی، اسکرال یا حلزونی و پیستونی یا ضربه ای یا رفت­ و برگشتی هستند.
2. کندانسور، دسته ای از لوله های افقی که حاوی مبرد گرم هستند. این لوله ها توسط تعدادی از ورق های نازک فلزی در محور عمودی احاطه شده‌اند. این ورق ها کمک می­کنند گرما از لوله ها به سمت هوایی که از سمت بالای لوله ها و صفحات فلزی دمیده می­شود منتقل شود.
3. فن های کندانسور. این فن ها هوا را از سمت جوانب به درون کویل های کندانسور می­کشند و بعد آن را مجبور می­کنند تا از بخش فوقانی خارج شده و وارد فضای آزاد محیط بیرون شود.
4. شیر انبساط، که مبرد را قبل از اینکه به اواپراتور وارد شود منبسط می­کند.
5. اواپراتور، که جایی است که آب خنک شده تولید می­شود و حرارت آب سرد برگشتی که قبلاً خنک بوده و اکنون گرم شده استخراج می­شود تا به کندانسور فرستاده شود.

نحوه حرکت ماده مبرد در چیلر:

کمپرسور به عنوان نیروی محرک برای مبرد محسوب می­شود. مبرد ابتدا کمپرسور را با حالتی گازی و فشار و دمایی بالا ترک می­کند و بعد وارد کندانسور می­شود.

زمانی که مبرد وارد کندانسور می­شود، از میان لوله های افقی عبور کرده و انرژی حرارتی خود را به هوای درون فضای محیط که به وسیله فن ها در بالای این قسمت قرار دارد منتقل می­کند.

در همان حال که مبرد در حال انتقال گرمای خود است، متراکم شده و به فاز مایع می­رسد. در طول زمان مبرد به مایعی اشباع شده با فشار بالا و دمایی متوسط می­رسد و  کندانسور را ترک می­کند.

سپس مبرد وارد شیر انبساط خواهد شد. شیر انبساط جریان مبرد درون سیستم را اندازه گیری می­کند. پایه‌ای‌ترین و ابتدایی‌ترین شکل این وسیله، شیر انبساط حرارتی است که جریان مبرد را به وسیله اندازه گیری دمای لوله در خروجی اواپراتور کنترل کرده و شدت جریان را تنظیم می­کند تا دما را در نقطه‌ای که مد نظر است نگه دارد.

شیر انبساط مبرد را گیر انداخته و فشار بالای کندانسور را حفظ می­کند. درون شیر انبساط، روزنه‌ای کوچک اجازه عبور مقدار محدودی از مبرد را می­دهد تا جریان را ادامه دهد. با عبور از این روزنه­، مبرد به بخش کم فشار شیر انبساط می­رسد. این افت ناگهانی فشار به مبرد اجازه منبسط شدن می­دهد تا از فاز مایه به فاز گاز/مایع تبدیل شود. با رخ دادن این اتفاق فشار و دمای مبرد کم خواهد شد. مقدار مشابهی از مبرد عبور کرده و در نتیجه فضای بیشتری برای انبساط و پر کردن این شکاف و اختلاف وجود دارد.

سپس مبرد وارد اواپراتور شده و از میان مجموعه‌ای از لوله های افقی که توسط آب خنک احاطه شده‌اند و در خلاف جهت همدیگر در جریان هستند عبور می­کند. با گذر زمان مبرد گرمای ناخواسته موجود از برگشت آب خنک را به خود گرفته، با فشار و دمایی پایین و در حالت گاز اشباع شده، از اواپراتور خارج می­شود. آب خنک شده نیز گرمای خود را به مبرد خواهد داد و محیط را با دمایی حدود 6 درجه سانتی­گراد (42.6 درجه فارنهایت) ترک می­کند.

منبع: مجله theengineeringmindset