چیلر اسکرو

مهمترین هدف ما در تشریح این مقاله این است که به مفهوم سوال چیلر اسکرو چیست پی ببریم و ضمن شناخت جزئیات و ویژگی های آن، به اینکه چیلر تراکمی اسکرو در مقایسه با سایر چیلرها چه 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. نحوه کار چیلر تراکمی اسکرو به این صورت است که کمپرسور ، مبرد گازی شکل را در مدار 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). 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 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 نوع کمپرسور آنها است که باعث ایجاد تفاوت می شود. یعنی در واقع اگر بخواهیم مقایسه ای بین چیلر اسکرو و سایر چیلرها انجام دهیم و بدانیم که نسبت به آنها چه 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 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 نشان داده شده که مجهز به کمپرسورهای اسکرو بیتزر و هنبل هستند.

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

ویژگی های کمپرسور اسکرو یا مارپیچی

۱ . 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.

۲ . 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.

۳ . 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.

۴ . 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 ۳۰ 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 ۲۰ تن تبرید موجود هستند. در شکل زیر نمایی برش خورده از یک کمپرسور اسکرو نشان داده شده است.

مزایای کمپرسور اسکرو در مقایسه با سایر کمپرسورها

۱ . صدا و ارتعاش کم (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)

۲ . جریان آرام و مداوم گاز (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)

۳ . قابلیت کنترل ظرفیت تا ۱۰ درصد ظرفیت نامی کمپرسور و به صورت پیوسته (کنترل ظرفیت از ۱۰ تا ۱۰۰ درصد توان کل)

۴ . عمر طولانی و قابلیت اطمینان بالا

۵ . دمای تخلیه پایین

۶ . بازده حجمی بالا

۷ . ابعاد و اندازه کوچک تر نسبت به نوع رفت و برگشتی

۸ . در صورت برگشت مایع ، کمپرسور آسیب نخواهد دید.

۹ . به دلیل تعداد قطعات لغزنده کم ، تعمیرات اساسی آنها ساده تر و کم هزینه تر است.

مهمترین مزایای چیلر تراکمی اسکرو عبارتند از :

۱ . ابعاد کوچک و وزن پایین تر نسبت به سایر سیستم ها

۲ . کارکرد کاملا آرام و با صدا و لرزش کم (در مقایسه با سایر کمپرسورها از جمله نوع سیلندر پیستونی)

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

۴ . 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 ۲۵ تا ۱۰۰ 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 ۱۲٫۵ تا ۱۰۰ 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 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 ۱۰۰ درصد به حدود ۸۷ درصد می رسد (خط سبز) ، بار کمپرسورها و چیلر دائما بین ۷۵ درصد و ۱۰۰ درصد (خط آبی) تغییر می کند. چونکه در این چیلر از ۴ کمپرسور دور ثابت و بدون تغییر ظرفیت استفاده شده و هر یک به صورت نوبتی (۲۵ درصد به ۲۵ درصد) وارد مدار کاری می شوند و وقتی که بار برودتی مورد نیاز به اندازه ۸۷ درصد توان کل چیلر باشد ، در مدت زمان کوتاهی هر ۴ کمپرسور وارد مدار کاری شده و چیلر با ۱۰۰ درصد توان کار می کند و وقتی که دمای آب خروجی از چیلر از ۶ درجه کمتر شود ، یکی از کمپرسورها به طور اتوماتیک خاموش شده و بار کمپرسورها و چیلر به ۷۵ درصد توان کل می رسد و دمای آب خروجی از چیلر بعد از مدت کوتاهی به ۸ درجه سانتی گراد افزایش می یابد و دوباره کمپرسور چهارم روشن شده و توان کل چیلر به ۱۰۰ درصد رسیده و دمای آب مجددا به ۶ درجه کاهش می یابد.

نمودار نوسان دمای آب خروجی از یک چیلر مجهز به ۴ کمپرسور اسکرال یا پیستونی دور ثابت :

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 چرا در همه چیلرهای 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 ۲ یا ۴ 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 پایین اصلا استفاده از این کمپرسورها پیشنهاد نمی شود و برای ظرفیت های بالا (معمولا بالاتر از ۱۰۰ تن تبرید) استفاده از آن مورد بررسی قرار می گیرد و در کمتر از ۱۰۰ تن تبرید بیشتر استفاده از کمپرسورهای ارزان تر و کم استهلاک تری مثل اسکرال توصیه می شود. به خاطر بالاتر بودن تکنولوژی ساخت این نوع از کمپرسورها طبیعتا قیمت آنها نیز در مقایسه با سایر چیلرها بیشتر است و توصیه می شود که انتخاب کمپرسور مناسب برای چیلر بر اساس نوع پروژه و ویژگی های آن و توسط مهندسان متخصص در این زمینه صورت پذیرد.

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 مقاله چیلر صنعتی را مطالعه بفرمایید.

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 : ۰۹۱۲۷۶۷۵۱۱۷ – ۰۹۱۹۴۴۲۷۴۷۰

مهندس خورانی : ۰۹۱۹۱۶۳۹۳۶۳

مطالعه بیشتر درباره چیلرهای اسکرال در متن ⇐ چیلر اسکرال

مطالعه بیشتر درباره چیلرهای سانتریفیوژ در متن ⇐ چیلر سانتریفیوژ 

پیشنهاد مطالعه درباره چیلرهای گازی در متن ⇐ چیلر گازی