آشنایی با سیکل تبرید تراکمی اصول و کاربرد ها

مقدمه

خنک کننده های تراکمی در مقایسه با سایر خنک کننده هایی چون تجهیزات جذبی تبخیری و ترموالکتریکی از تنوع بی نظیری برخوردارند و این گوناگونی هم از نظر ساختار و هم از نظر کاربری چنان طیف گسترده ای را به وجود آورده که بی تردید می توان این توع تجهیزات را فارغ از برخی ملاحظات اقتصادی و زیست محیطی در هر اقلیمی و برای هر نوع کاربرد سرمایشی مورد استفاده قرار داد.

اگرچه چیلر به معنای خنک کننده یا سردکننده شاید بتواند برای انواع یخچال ها یخ ساز ها تجهیزات سردخانه و بسیاری فرایند های دیگر نیز سهواً به کار گرفته شود اما به طور کلی حتی کولرهای گازی یک تکه یا دو تکه نیز علی رغم کاربرد سرمایشی شان برای ساختمان به این نام خواند نمی شوند. بنابراین منظور ما از چیلر تجهیزات مرکزی هستند که آب یا هوا را برای سیستم های تهویه مطبوع ساختمان خنک می کنند. البته مبانی کارکرد اجزای اصلی در تمامی تجهیزات سرمایش تراکمی یکسان و تابع اصول نظری مشابه ای است.

ویژگی ها

یکی از ویژگی های مهم سیستم های تراکمی، تنوع پرشمار آنهاست. همین ویژگی بی نظیر عامل مهمی در فراگیر شدن آنها شده و به جرات می توان گفتکه به غیر از برخی ملاحظات اقتصادی هیچ گونه محدودیتی برای استفاده از آنها به منظور ها و کاربرد های مختلف وجود ندارد.
کاربرد های خنک کن های تراکمی طیف وسیعی از مصارف خانگی مانند یخچال های معمولی تا کاربرد های صنعتی مانند خنک کننده کوره های ذوب و سردخانه های بزرگ را در بر می گیرد، اما رویکرد این مقاله استفاده از خنک کن های تراکمی در سیستم های تهویه مطبوع ساختمان هاست. از این رو سمت و سوی طبقه بندی خنک کن های تراکمی با برخی تغییرات در ساختارشان قابلیت بهره برداری دوفصلی نیز خواهند داشت. به عنوان مثال ترکیب یک کوره هوای گرم با یک سیستم خنک کننده تراکمی در قالب یک دستگاه می تواند یک واحد محلی یک تکه یا دو تکه با قابلیت سرمایشی و گرمایشی را شکل دهد و یا استفاده از یک کوئل آب گرم یا کوئل الکتریکی در مسیر فن یک واحد تراکمی امکان بهره برداری از آن در فصل زمستان را به وجود می آورد و بدیهی است که در این صورت بخش هایی مانند اوپراتور،کمپرسور و کندانسور که به هنگام سرمایش مورد استفاده قرار می گیرند، کار نخواهند کرد. اما در نوع دیگری از سیستم های دوفصلی تراکمی که پمپ حرارتی خوانده می شوند،وجود یک شیر چهار اهه موجب معکوس شدن جهت جریان مبرد دستگاه می شود و بنا به فصل اوپراتور و کندانسور به صورت مجازی جابه جا شده و هر یک دارای عملکرد دیگری می شوند. به همین دلیل در پمپ های حرارتی بیش از آن که از اوپراتور و کندانسور نامی برده شود از اصطلاح واحد داخلی و خارجی استفاده می شود که هر یک بنا به نیاز با معکوس شدن جریان مبرد تبدیل به کندانسور یا اوپراتور می شوند. بنابراین قابلیت مهم دوفصلی شدن از جمله مواردی است که ضمن ایجاد تنوع ، فراوانی کاربرد و انعطاف پذیری سیستم های تراکمی را بیش از پیش می کند.

طبقه بندی سیستم های تراکمی

رایج ترین روش طبقه بندی سیستم های تراکمی بر اساس کمپرسور و کندانسور صورت می گیرد، اما از نظر اوپراتور، نوع، ماده مبرد و مرکزی و محلی بودن واحد تراکمی نیز می توان گروه بندی های دیگری برای این گونه سیستم ها قائل شد.

در مواردی که واحد های خنک کن تراکمی نسبتاً کم ظرفیت بوده و به صورت محلی به گار گرفته می شوند،اوپراتور و کندانسور هر دو از نوع هوایی هستند. در ظرفیت های سرمایشی زیاد و در شرایطی که منطقه محل نصب مرطوب نباشد، استفاده از کندانسور آبی به همراه برج خنک کننده ممی تواند بهترین گزینه باشد.

همان گونه که کندانسورها ممکن است با آب یا هوا خنک شوند، اوپراتورها نیز ممکن است آبی یا هوایی باشند. برای ظرفیت های زیاد و به هنگامی که از فن کوئل و هواساز به عنوان تجهیزات تبادل حرارت استفاده می شود، اوپراتور آبی کاربرد موثری دارد ولی به طور کلی اوپراتور هایی که هوا را خنک می کنند در واحد های کوچک یا محلی مورد استفاده قرار می گیرند. در این نوع هوای خنک بدون واسطه در اختیار فضای مورد نظرقرار می گیرد.

بنابراین خنک کن های تراکمی محلی با اوپراتور هوا خنک فارغ از این که نوعی مولد محسوب می شوند، کونه ای وسیله تبادل حرارت مستقیم نیز قلمداد می شوند.

برخی از خنک کن های تراکمی محلی یک تکه و برخی یگر دو تکه هستند. در تجهیزات یک تکه، هر سه جزء اصلی کمپرسور، کندانسور و اوپراتور در کنار یکدیگر و بر روی یک شاسی و قاب قرار می گیرند. از رایج تریننوع این واحد ها در ظرفیت های کم و زیاد به ترتیب می توان از کولر پنجره ای و واحد پشت بامی نام برد که هر دو دارای کندانسور و اوپراتور هوایی هستند.

واحد های پشت بامی و نظیر آن در ظرفیت های بیشتر از 3 تن تبرید به صورت یکپارچه در فضای آزاد نصب شده و هوای آنها به وسیله کانال به فضای مورد تهیه رسانده می شود. به طورکلیچنین واحدهایی، واحد های یکپارچه خودکفا نیز نامیده می شوند.

برخی از تجهیزات یکپارچه تراکمی که در ظرفیت های بسیار بیشتری تا صد تن تبرید مورد استفاده قار می گیرند و مانند واحد پشت بامی در هوای آزاد نصب می شوند، دارای وپراتور آبی و کندانسور هوایی هستند. این گروه بر خلاف دو گونه کولرگازی و واحد پشت بامی بی واسطه با محیط مورد نظر در ارتباط قرار نمی گیرند، بلکه برای استفاده از آب سرد تولید شده توسط آنها باید از تجهیزات تبادل حرارتی مانند فن کوئل و هواساز استفاده کرد. بنابراین چنین تجهیزاتی با این که یک تکه هستند، لزوما به عنون واحدی محلی مورد استفاده قرار نمی گیرند و می توان آنها را به صورت مرکزی نیز به کار برد و چندین مکان متفاوت را تعذیه کرد. این گونه از چیلر ها می توانند چندبخشی باشند، به نحوی که دو یا چند واحد کم ظرفیت با هم موازی شده و یک واحد پرظرفیت را تشکیل می دهند.

نوع دیگری از واحدهای یک تکه تراکمی نه تنها دارای اوپراتور آبی بلکه دارای کندانسور آبی هستند و نه در فضای باز بلکه در فضای سرپوشیده که همان موتورخانه است نصب می شوند و واحدی کاملاً مرکزی محسوب می شوند. عنوان چیلر تراکمی بیشتر برای این نوع خنک کن تراکمی مورد استفاده قرار می گیرد و به طور کامل تر چیلر تراکمی با کندانسور آبی خوانده می شود.

برخی از گروه های چهارگانه ای که به عنوان واحد های خنک کن یک تکه معرفی شدند با بعضی تفاوت ها می توانند دو تکه نیز باشند،اما تمامی واحد های دو تکه دارای کندانسور هوایی هستند. در واحد های دو تکه کم ظرفیت مانند کولر های گازی، کمپرسور و کندانسور بر روی یک شاسی قرار گرفته و در فضای آزاد نصب می شوند و اوپراتور به عنوان تکه ای دیگر در داخل فضای مورد نظر نصب می شود. تکه مرکب کندانسور و کمپرسور گاهی واحد بیرونی یا واحد چگالش( واحد تقطیر) نیز خوانده می شود.