چیلر اسکرو

مهمترین هدف ما در تشریح این مقاله این است که به مفهوم سوال چیلر اسکرو چیست؟ پی ببریم و ضمن شناخت جزئیات ، مشخصات فنی و ویژگی های آن، به اینکه چیلر تراکمی اسکرو در مقایسه با انواع دیگر و سایر چیلرها چه قیمت ، معایب و مزایایی دارد بپردازیم. 

چیلر اسکرو چیست و در مقایسه با سایر چیلرها چه مزایایی دارد؟

علت نام گذاری این دسته از چیلرها به چیلر اسکرو این است که مهمترین قسمت آن یعنی کمپرسور از نوع مارپیچی یا اسکرو Screw است. در شکل زیر نمایی برش خورده از یک کمپرسور اسکرو نشان داده شده است.

نحوه کار چیلر تراکمی اسکرو به این صورت است که کمپرسور ، مبرد گازی شکل را در مدار تبرید (سیکل تبرید) بعد از فشرده سازی به سمت سایر قسمت ها مانند کندانسور ، شیر انبساط و اواپراتور فرستاده تا طی یک چرخه ، عمل خنک کاری سیال دیگری مانند آب انجام شود.

در شکل زیر اجزای اصلی چیلر اسکرو آب خنک (دارای کندانسور آب خنک از نوع Shell and Tube) نشان داده شده است. در اولین مرحله ، مبرد توسط کمپرسورهای اسکرو فشرده شده و با لوله مسی به سوی کندانسور فرستاده می شود. کندانسورها یا می توانند از نوع آب خنک باشند (معمولا از نوع شل اند تیوب) یا می توانند از نوع هوا خنک باشند (یعنی با فن خنک شوند) که در تصویر زیر نوع آب خنک آن نشان داده شده است و مبرد در آنجا باید حرارت خود را از دست بدهد که حرارت خود را به آب می دهد و آب پس از گردش در برج خنک کننده و کاهش دما مجددا به کندانسور بر می گردد. کندانسور محلی است که در آن مبرد با از دست دادن حرارت از فاز گازی به فاز مایع تبدیل می شود و بعد از عبور از شیر انبساط ، وارد اواپراتور می شود. اواپراتور محلی است که آب در آنجا سردسازی (ورود سیال گرم به اواپراتور و خروج سیال سرد از اواپراتور) می شود. یعنی مبرد با گرفتن حرارت از آب ، باعث می شود تا دمای آب پایین بیاید و در ادامه همین سیکل دائما تکرار می شود.

ساختار چیلر تراکمی اسکرو نسبت به انواع دیگر چیلرهای تراکمی (مانند اسکرال ، پیستونی و سانتریفیوژ) تقریبا مشابه بوده و فقط نوع کمپرسور آنها است که باعث ایجاد تفاوت ها (مثل تفاوت قیمت و غیره) ، مزایا و معایب در مقایسه با سایر چیلرها می شود. یعنی در واقع اگر بخواهیم مقایسه ای بین چیلر اسکرو و سایر چیلرها انجام دهیم و بدانیم که نسبت به آنها چه معایب و مزایایی دارد بایستی که کمپرسورهای آنها را مورد کنکاش قرار دهیم. برای مثال در تصویر زیر یک چیلر اسکرو تراکمی آب خنک (دارای کندانسور آب خنک) که مجهز به کمپرسور نوع اسکرو شرکت بیتزر است، نمایش داده شده است.

از لحاظ دسته بندی، چیلرهای اسکرو در دسته چیلرهای تراکمی قرار دارند و چنانچه با دسته بندی انواع چیلرها آشنایی کافی ندارید، پیشنهاد می کنیم که این مقاله ⇐ انواع چیلر را مطالعه بفرمایید.

شرکت بیتزر (Bitzer) آلمانی و شرکت هنبل (Hanbell) تایوان از جمله بهترین شرکت های طراح و تولید کننده کمپرسورهای اسکرو در جهان هستند. در شکل زیر نمونه هایی از چیلرهای در حال ساخت در محل کارخانه شرکت ما (شرکت ماخ سازنده انواع چیلر تراکمی) نشان داده شده که مجهز به کمپرسورهای اسکرو بیتزر و هنبل هستند.

بنابرین برای شناخت ویژگی های چیلر اسکرو و بررسی قیمت و مقایسه آن بهتر است که ما ویژگی های یک کمپرسور اسکرو Screw را بشناسیم. در اینجا ما به بیان مزایا و معایب کمپرسور اسکرو می پردازیم.

مشخصات فنی و ویژگی های کمپرسور اسکرو یا مارپیچی

1 . کمپرسورهای اسکرو عمدتا از دو روتور دوار (همانند شکل زیر) تشکیل شده اند که با به گردش درآمدن یکی از آنها توسط الکتروموتور (موتور الکتریکی) یا نیروی محرکه دیگر ، عمل فشرده سازی مبرد بین دو روتور صورت می گیرد.

2 . سیستم روغن کاری این کمپرسورها نسبتا پیچیده است و کاهش روغن در آن می تواند به آرامی موجب خراب شدن قطعات و یاتاقان ها شود و از این بابت کنترل فشار روغن و مقدار آن طی دوره های زمانی منظم و مطابق کاتالوگ سازنده اهمیت زیادی دارد.

3 . کمپرسورهای اسکرو همانند کمپرسورهای چیلر رفت و برگشتی یا پیستونی از نوع جابجایی مثبت هستند و در دو نوع تک مارپیچ و جفت مارپیج ساخته می شوند. از نظر روغن کاری نیز در دو نوع جریان آزاد روغن Oil free یا جریان روغن تزریق شده Oil injected دسته بندی می شوند.

4 . کمپرسورهای جفت مارپیچ با تزریق روغن در حالت های بار متوسط ، راندمان بالاتری دارند. مدل های جفت مارپیچ توانایی کارکرد در نسبت تراکم های تا 30 به یک را نیز دارند. ظرفیت کاری آن متناسب با بار مورد نیاز قابل تغییر است و کنترل ظرفیت آن توسط یک دریچه لغزنده کنترل می شود که نسبت تراکم را تغییر داده تا کمپرسور چیلر همواره در حالت بهینه کار کند. این کمپرسورها به طور معمول در ظرفیت های بالاتر از 20 تن تبرید موجود هستند. 

مزایای کمپرسور اسکرو در مقایسه با سایر کمپرسورها

1 . صدا و ارتعاش کم در مقایسه با نوع پیستونی (به خاطر ساختار خاص و فاصله ای که دو روتور کمپرسور از هم دارند و نحوه تماس آنها با یکدیگر ، نسبت به کمپرسورهای سیلندر پیستونی ، صدا و ارتعاش کمتری ایجاد می شود)

2 . جریان آرام و مداوم گاز در مقایسه با نوع پیستونی (شدت جریان گاز مبرد خروجی از کمپرسور ، پیوسته و یکنواخت بوده و دچار نوسان نمی شود و در نتیجه یکی از عوامل اصلی ایجاد ضربه و صدا حذف می شود)

3 . قابلیت کنترل ظرفیت تا 10 درصد ظرفیت نامی کمپرسور و به صورت پیوسته (کنترل ظرفیت از 10 تا 100 درصد توان کل که در مقایسه با انواع دیگر کمپرسورها در بازه بسیار وسیعی می توان ظرفیت آن را تغییر داد و در نتیجه کمپرسور اسکرو متناسب با بار اعمالی به آن انرژی مصرف می کند)

4 . عمر طولانی و قابلیت اطمینان بالا

5 . دمای تخلیه پایین

6 . بازده حجمی بالا

7 . ابعاد و اندازه کوچک تر نسبت به نوع رفت و برگشتی (پیستونی)

8 . عدم آسیب دیدن کمپرسور در صورت برگشت مایع

9 . تعمیرات اساسی ساده تر و کم هزینه تر در مقایسه با نوع پیستونی به دلیل داشتن تعداد قطعات لغزنده کم

10 . قابلیت تحمل فشارهای بالاتر در مقایسه با نوع اسکرال و در نتیجه مناسب استفاده در تناژهای بالا

11 . قیمت کمتر نسبت به کمپرسورهای اسکرال در تناژهای بالا

مهمترین مزایای چیلر تراکمی اسکرو در مقایسه با انواع دیگر عبارتند از :

1 . ابعاد کوچک تر و وزن پایین تر نسبت به سایر سیستم ها (در مقایسه با سایر چیلرها و در تناژ برابر) دارد.

2 . کارکرد کاملا آرام و با صدا و لرزش کم (در مقایسه با انواع دیگر کمپرسورها از جمله نوع سیلندر پیستونی) دارد.

3 . کارکرد با راندمان بالا هم در حالت تمام بار Full load و هم کم بار Part load دارد. در حالی که مثلا چیلر سانتریفیوژ فقط در حالت تمام بار راندمان بالایی دارد.

4 . کنترل ظرفیت در کمپرسورهای اسکرو به صورت پله ای اعمال نمی شود. بلکه به صورت پیوسته بوده و اگر چیلر تک کمپرسوره باشد معمولا بین 25 تا 100 درصد ظرفیت کل چیلر را می توان به دقت و به صورت پیوسته (غیر پله ای) و دقیقا متناسب با نیاز مصرف کننده ، تغییر داد و اگر چیلر دو کمپرسوره باشد بین 12.5 تا 100 درصد ظرفیت را می توان کنترل کرد. به لطف وجود قابلیت کنترل ظرفیت دقیق و پیوسته (غیر پله ای) در کمپرسورهای اسکرو ، دمای آب چیلد (آب سرد) خروجی از چیلر دچار نوسان نشده و می توان آن را به دقت تنظیم و کنترل نمود. در نمودار زیر مشاهده می کنید که چطور با تغییر بار برودتی مورد نیاز ساختمان (یا دستگاهی صنعتی) بلافاصله بار کمپرسور و چیلر نیز تغییر کرده و با هم یکسان (منطبق) می شوند و دمای آب خروجی از چیلر دچار نوسان نمی شود. به جرات می توان گفت که این مورد از جمله مهمترین مزایایی است که چیلر اسکرو در مقایسه با انواع دیگر و سایر چیلرها دارد که ضمن جلوگیری از نوسان دمای آب، صرفه جویی قابل توجهی در مصرف انرژی می شود.

اگر کنترل ظرفیت به صورت پله ای (غیر پیوسته) باشد ، بار کمپرسورها و چیلر با بار برودتی مورد نیاز ساختمان (یا دستگاهی صنعتی) منطبق نشده و همواره چیلر با بار کمتر یا بیشتر از حد مورد نیاز کار می کند. برای مثال مطابق نمودار زیر وقتی که بار برودتی مورد نیاز ساختمان از 100 درصد به حدود 87 درصد می رسد (خط سبز) ، بار کمپرسورها و چیلر دائما بین 75 درصد و 100 درصد (خط آبی) تغییر می کند. چونکه در این چیلر از 4 کمپرسور دور ثابت و بدون تغییر ظرفیت استفاده شده و هر یک به صورت نوبتی (25 درصد به 25 درصد) وارد مدار کاری می شوند و وقتی که بار برودتی مورد نیاز به اندازه 87 درصد توان کل چیلر باشد ، در مدت زمان کوتاهی هر 4 کمپرسور وارد مدار کاری شده و چیلر با 100 درصد توان کار می کند و وقتی که دمای آب خروجی از چیلر از 6 درجه کمتر شود ، یکی از کمپرسورها به طور اتوماتیک خاموش شده و بار کمپرسورها و چیلر به 75 درصد توان کل می رسد و دمای آب خروجی از چیلر بعد از مدت کوتاهی به 8 درجه سانتی گراد افزایش می یابد و دوباره کمپرسور چهارم روشن شده و توان کل چیلر به 100 درصد رسیده و دمای آب مجددا به 6 درجه کاهش می یابد.

نمودار نوسان دمای آب خروجی از یک چیلر مجهز به 4 کمپرسور اسکرال یا پیستونی دور ثابت :

با وجود مزایا ، مشخصات فنی و ویژگی های فراوانی که ذکر کردیم استفاده از کمپرسورهای اسکرو با معایب و محدودیت هایی همراه است که در ادامه به آنها می پردازیم.

معایب و محدودیت های استفاده از آن

اکنون که به پرسش چیلر اسکرو چیست به طور کلی پاسخ دادیم و اینکه در مقام مقایسه با سایر چیلرها چه مزایایی دارد را به طور کلی بررسی کردیم و به برخی از مهمترین مزایای آن اشاره کردیم، سوالی که پیش می آید این است که محدودیت های استفاده و معایب چیلر اسکرو کدامند و چرا در همه چیلرها از کمپرسورهای اسکرو استفاده نمی شود؟

در جواب باید گفت که پارامترهای متعددی در انتخاب نوع کمپرسور نقش دارند و حتی کمپرسورهای اسکرو خود نیز به انواع گوناگونی که هر یک برای کار در شرایط محیطی خاصی طراحی شده اند، تقسیم بندی می شوند. از جمله این پارامترها می توان به بالا بودن ظرفیت این کمپرسورها، نیاز یا عدم نیاز طراحی چیلر مورد نظر به شکل 2 یا 4 مدار، قیمت و نیز خدمات پس از فروش شرکت های ارائه دهنده این کمپرسورها (معمولا شرکت های هنبل و بیتزر) اشاره کرد.

برای مثال در ظرفیت های پایین اصلا استفاده از این کمپرسورها پیشنهاد نمی شود و برای ظرفیت های بالا (معمولا بالاتر از 100 تن تبرید) استفاده از آن مورد بررسی قرار می گیرد و در کمتر از 100 تن تبرید بیشتر استفاده از کمپرسورهای کم استهلاک تری مثل اسکرال توصیه می شود. نکته اینکه وقتی برودت مورد نیاز از 100 تن تبرید بیشتر باشد مسئله ای که مطرح می شود این است که از چند کمپرسور اسکرال به صورت ترکیبی استفاده شود و یا از دو کمپرسور اسکرو که در این صورت از نظر قیمت ، خرید دو کمپرسور اسکرو نسبت به چند کمپرسور اسکرال به صرفه تر خواهد بود ولی در تناژهای کمتر از 100 تن تبرید از نظر قیمت ، خرید کمپرسور اسکرال به صرفه تر است. 

یکی از کاربردهای چیلر تراکمی اسکرو می تواند در خنک کاری ماشین آلات صنعتی باشد که برای شناخت تفاوت های چیلرهای صنعتی در مقایسه با چیلرهای تهویه مطبوع پیشنهاد می کنیم که این مقاله ⇐ چیلر صنعتی را مطالعه بفرمایید.

استعلام قیمت و خرید

شرکت ماخ طراح و تولید کننده انواع دستگاه های سرمایشی و گرمایشی از جمله انواع چیلر تراکمی اسکرو ، اسکرال ، پیستونی ، مینی چیلر و غیره در طرح های گوناگون و برای کاربردهای صنعتی و ساختمانی است. ما در ساخت چیلرها از کمپرسورهای شرکت های معتبر جهانی دانفوس ، کوپلند ، هنبل و بیتزر استفاده می کنیم. کلیه محصولات ما متناسب با نیازهای اساسی هر مشتری طراحی و تولید شده و به طور مستقیم از کارخانه و با قیمت مناسب به فروش می رسند. جهت کسب اطلاعات بیشتر در مورد انواع چیلرها و سایر سیستم های خنک کننده و گرم کننده ، انتخاب مناسب ترین دستگاه برای پروژه خود و استعلام قیمت آنها با مهندسان ما تماس بگیرید.

مهندس احمدی : 09127675117 – 09194427470

مهندس خورانی : 09191639363

مطالعه بیشتر درباره چیلرهای اسکرال و مقایسه آن با انواع دیگر در این متن ⇐ چیلر اسکرال

مطالعه بیشتر درباره چیلرهای سانتریفیوژ در این متن ⇐ چیلر سانتریفیوژ 

پیشنهاد مطالعه درباره چیلرهای گازی در این متن ⇐ چیلر گازی