دمای آب ورودی و خروجی از چیلر به نوع کاربرد آن و نیاز مصرف کننده بستگی دارد. در اکثر کاربردها آب با دمای 12 درجه سانتی گراد وارد چیلر شده و با دمای 7 درجه از آن خارج می شود. در واقع هر دستگاه چیلری که به منظور استفاده در یک کاربری خاص طراحی و ساخته می شود بر اساس نیازهای آن پروژه طوری طراحی و تولید می شود تا بتواند دمای آبی که وارد اواپراتور آن می شود را تا میزان مورد نیاز کاهش دهد.
این دمای 12 و 7 درجه سانتی گراد (معادل تقریبی 54 و 44 درجه فارنهایت) در واقع دمای استاندارد است که بیشترین بازدهی را دارد ولی می توان در دماهای دیگری نیز طراحی کرد.
دمای آب ورودی و خروجی از چیلر برای انواع کاربردها عبارتند از :
1 . تهویه مطبوع
در تهویه مطبوع و سرمایش انواع ساختمان ها و مطابق با استانداردها، معمولا (در اغلب موارد) چیلر به گونه ای طراحی می شود که دمای آب ورودی به اواپراتور آن (آبی که از فن کویل ها و هواسازهای ساختمان برگشت داده می شود تا توسط چیلر خنک گردد) 12 درجه سانتی گراد و دمای آب خروجی از آن 7 درجه سانتی گراد باشد. البته با توجه به نیاز می توان این دماها را تغییر داد.
مطالعه بیشتر درباره اجزا و طرز کار چیلرهای تهویه مطبوع (ساختمانی) در این مقاله ⇐ چیلر تهویه مطبوع
2 . صنعتی
در کاربرد صنعتی مسئله کمی متفاوت است چونکه در صنایع مختلفی که در آنها از چیلر برای سرمایش فرآیندها و ماشین آلات استفاده می شود نیازها بسیار متفاوت است. برای مثال در یک مورد ممکن است که دمای آب خروجی مورد نیاز از اواپراتور چیلر، دمایی کمتر از 7 درجه سانتی گراد و یا زیر صفر (برای مثال 10- درجه سانتی گراد) باشد. در چنین مواقعی در طراحی و ساخت چیلر مورد نیاز باید تغییراتی صورت بگیرد و نیز از تجهیزاتی استفاده شود تا بتوان دمای مورد نیاز را به بهینه ترین شکل ممکن فراهم نمود.
مطالعه بیشتر درباره ساختار خاص چیلرهای صنعتی در این مقاله ⇐ چیلر صنعتی
نکته: معمولا در هنگام طراحی، ظرفیت اسمی و واقعی یک چیلر را طوری انتخاب می کنند که بتواند حجم مشخصی از آب را 5 درجه خنک کند و بهترین حالت آن هم این است که آب با دمای 12 درجه وارد چیلر شده و با دمای 7 درجه خارج شود. یعنی مثلا در فن کویل ها یا دستگاهی صنعتی ظرفیت به گونه ای محاسبه می شود که دبی مشخصی از آب، بعد از گردش و گرفتن حرارت به دمای 12 برسد و دوباره وارد چیلر شود و با دمای 7 درجه خارج شود. به طور کلی چه در کاربردهای تهویه مطبوع و چه کاربردهای صنعتی، هر چه نیاز مصرف کننده بیشتر باشد، ظرفیت چیلر مورد نیاز نیز افزایش می یابد. یعنی طراحی چیلر بر اساس همان دمای آب ورودی و خروجی (12 و 7 درجه) بوده و هر چه نیاز بیشتر باشد، دبی در گردش آب نیز بیشتر شده و ظرفیت چیلر نیز برای کاهش 5 درجه ای آب، بیشتر می شود و به چیلر با ظرفیت بیشتر (بزرگتر) نیاز است.
بیشتر بخوانید: ظرفیت اسمی و واقعی چیلر چیست
استفاده از مخزن واسط
در برخی کاربردهای صنعتی، اگر دمای آب خروجی از فرآیند یا دستگاهی صنعتی بیشتر از 12 درجه سانتی گراد باشد، نمی توان این آب با دمای بالا را مستقیم وارد اواپراتور چیلر کرد، بلکه در چنین مواقعی از یک مخزن واسط استفاده می شود و آب برگشتی از فرآیند که دمای بیشتر از 12 درجه دارد، ابتدا وارد این مخزن واسط شده و با حجم زیادی از آب سرد (که قبلا توسط چیلر، سرد شده است) مخلوط می گردد. پس از مخلوط شدن، دمای آب برگشتی کاهش یافته و در محدوده مجاز ورود به اواپراتور چیلر قرار می گیرد. با افزودن مخزن واسط در واقع حجم آب در گردش بیشتر می شود تا همان اختلاف دمای 5 درجه سانتی گراد (دمای 12 درجه ورودی و 7 درجه خروجی) ثابت باقی بماند.
برای رسیدن به دماهای پایین تر چه کارهایی انجام می شود؟
همانطور که گفتیم، دمای آب خروجی از چیلر معمولا 7 درجه سانتی گراد در نظر گرفته می شود. اگر بخواهیم دمای آب چیلر، به کمتر از این مقدار (مثلا به 2 درجه سانتی گراد) و یا حتی به زیر صفر برسد، چه کارهایی باید انجام شود؟
به طور کلی، تنظیم دمای آب خروجی چیلر به زیر 7 درجه سانتی‌گراد و به خصوص زیر صفر درجه، نیازمند بررسی دقیق و انجام تغییراتی در سیستم چیلر است و به سادگی با تغییر تنظیمات ترموستات امکان‌پذیر نیست. دلایل و راهکارهای مرتبط با این موضوع را در ادامه بررسی می‌کنیم:
چرا دمای خروج آب از چیلر معمولا 7 درجه است؟
دمای 7 درجه سانتی‌گراد به عنوان دمای استاندارد آب خروجی چیلر به دلایل زیر انتخاب می‌شود:
- جلوگیری از یخ‌زدگی: مهم‌ترین دلیل، جلوگیری از یخ‌زدگی آب در اواپراتور چیلر است. یخ زدن آب باعث آسیب جدی به اواپراتور و سایر اجزای سیستم می‌شود.
- بازدهی مناسب: این دما، تعادلی بین سرمایش مطلوب و مصرف انرژی ایجاد می‌کند. یعنی این دمای ورود آب به چیلر (12 درجه) و دمای خروج آب از آن (7 درجه)، یک حالت بهینه از نظر مصرف انرژی است.
چالش‌های کاهش دما به زیر 7 درجه:
- خطر یخ‌زدگی: کاهش دما به نزدیک صفر و زیر آن، خطر یخ‌زدگی آب در اواپراتور را به شدت افزایش می‌دهد.
- کاهش بازدهی: در دماهای پایین‌تر، بازدهی چیلر کاهش می‌یابد و مصرف انرژی افزایش پیدا می‌کند.
- نیاز به تغییرات سیستمی: برای رسیدن به دماهای پایین‌تر، نیاز به تغییراتی در سیستم چیلر مانند استفاده از ضدیخ، تغییر نوع مبرد و کمپرسور و طراحی خاص اواپراتور است.
راهکارهای رسیدن به دماهای پایین تر (مثلاً رسیدن به دمای خروجی 2 درجه و یا دمای زیر صفر):
- استفاده از ضدیخ (گلیکول): رایج‌ترین روش، افزودن ضدیخ مانند اتیلن گلیکول یا پروپیلن گلیکول به آب سیستم است. این کار نقطه انجماد آب را پایین می‌آورد و از یخ‌زدگی جلوگیری می‌کند. میزان ضدیخ مورد نیاز بستگی به دمای مورد نظر دارد. برای مثال، برای رسیدن به دمای 2- درجه سانتی‌گراد، باید مقدار مشخصی ضدیخ به آب اضافه شود. نکته اینکه هر چه میزان ضدیخ بیشتر شود، راندمان سیستم کاهش می یابد.
- تغییر نوع مبرد و نوع کمپرسور: برخی از چیلرها با مبردهای خاص، قابلیت کار در دماهای پایین‌تر را دارند. استفاده از این مبردها می‌تواند به دستیابی به دماهای زیر صفر کمک کند.
- طراحی خاص اواپراتور: اواپراتورهایی با طراحی خاص، می‌توانند در دماهای پایین‌تر بدون خطر یخ‌زدگی کار کنند.
- کنترل دقیق سیستم: سیستم کنترلی چیلر باید به گونه‌ای باشد که دما را به دقت کنترل و از یخ‌زدگی جلوگیری کند.
بیشتر بخوانید: چیلر زیر صفر چیست