همه آنچه که ما باید درباره عملکرد چیلرهای جذبی بدانیم!

پیشگفتار

چیلرهای جذبی، بخش مهمی از صنایع را تشکیل می‌دهند که برای تولید آب سرد، از چرخه‌های کم هزینه و سالم بهره می‌برند. دلیل سالم بودن چرخه‌ی این دستگاه‌ها را، می‌توان عدم استفاده از مبردهای مضر برای سیستم نامید. مبردی که به محیط زیست آسیب نمی‌زند. چنین محصولاتی، در چند دهه‌ی گذشته که بحث حفاظت از لایه‌ی اوزون بسیار داغ شده بود؛ محبوبیت بسیاری پیدا کرد.در این مقاله ترموتجهیز به بررسی نحوه عملکرد و انواع چیلرهای جذبی می پردازیم.

بررسی عملکرد چیلرهای جذبی 

در فشار و دمای خاص، برخی مواد خاصیت عجیبی برای ترکیب و واکنش، با سایر مواد نشان می‌دهند. برای دریافت چنین بازدهی، مایکل فارادی، نخستین کسی بود که فرآیند جذب، جداسازی و ترکیب مجدد مایعات را، برای ایجاد اثر خنک‌کنندگی، مطرح نمود. در سیکل آمونیاک، آب نقش جاذب داشته، محلولِ آب-آمونیاک به عنوان مبرد عمل می‌کند. در سیکل دیگر، لیتیوم بروماید جاذب بوده، آب نقش مبرد را دارد. 

آب در فشارهای مختلف، جوشش متفاوتی از خود نشان می‌دهد. به‌عنوان‌مثال، اگر فشار را افزایش دهید، آب در دماهای بسیار بالاتر می‌جوشد و اگر فشار را کاهش دهید، آب در دماهای بسیار پایین می‌جوشد. اجزای اصلی چیلر جذبی، جاذب یا ابزوربر، کندانسور و ژنراتور هستند که تعیین‌کنندة عملکرد اصلی چیلر هستند. برای بهبود کارآیی سیستم، اواپراتور و یک مولد حرارتی نیز به کمک می‌آیند. فشار جو اطراف ما kPa (14.7psi) 101، سبب می‌شود که آب در دمای 100 درجه به جوش بیاید؛ اما تجربه ثابت کرده که اگر به سمت آسمان بالا برویم، آب در حدود 70 درجه سانتی‌گراد (158 درجه فارنهایت) به جوش می‌آید. دلیل آن کاهش فشار جو است که به kPa (4.9psi) 34 می‌رسد. این، دقیقاً سیستم عملکرد یک چیلر جذبی است که آب را در دمای پایین می‌جوشاند. فشار اواپراتور و محفظة جاذب در شرایط خلأ، تقریباً (0.12psia) kPa 0.84 است. این امر اجازه می‌دهد که آب در دمای 4.5 درجه سانتی‌گراد بجوشد و به همین دلیل، چیلرهای جذبی انرژی کمتری، برای عملکرد خود احتیاج دارند.

با تغییر فشار در داخل چیلر جذبی، آب و لیتیوم بروماید، قادرند که دائماً میان گاز و مایع، تغییر فاز دهند و همین حقیقت است که باعث ایجاد اثر خنک سازی در این چیلرها می‌شود. لیتیوم بروماید، نمکی است که به شکل مایع، در سیستم چیلرهای جذبی، مورداستفاده قرار می‌گیرد. مهم‌ترین مشخصة این ماده، قدرت ترکیبی بالای آن با رطوبت است. به همین دلیل، در ساختمان چیلرها، با پاشیدن مقداری از لیتیوم بروماید بر بخار آب، این دو ماده جذب یکدیگر می‌شوند و ترکیبی سریع را صورت می‌بخشند. 

حال، سیکل چیلرهای جذبی را، پله‌پله با هم مرور می‌کنیم.

• روند خنک ‌سازی جذبی، بستگی به نحوه طراحی دستگاه دارد. مایعات میل زیادی به یکدیگر دارند. به این معنا که یکدیگر را بهتر جذب می‌کنند. در سیکل لیتیوم بروماید، این ماده آب را جذب نموده، محلول آب و لیتیوم بروماید را ایجاد می‌کند. از سویی، مبرد به سادگی می‌تواند میان فاز بخار و مایع تغییر فاز دهد. 
• گرما از احتراق گاز طبیعی، یا یک منبع حرارت دیگر، در سیستم هدایت می‌شود. لیتیوم بروماید و آمونیاک سبب می‌شوند آب در دما و فشار پایین‌تری بجوشد و گرما در سیستم انتقال پیدا کند. 
• به دلیل شرایط مشابه با خلاء در این سیستم‌ها، آب در دمای 4 درجه سانتی‌گراد می‌جوشد. به همین دلیل، درون اواپراتور و در دمای پایینی، تبخیر صورت می‌پذیرد. 
• بخار آبی که درون اواپراتور تولید شد، به محلول لیتیوم بروماید جذب می‌گردد. فشار موجود در سیستم، این ترکیب را در پایین دستگاه نگه داشته، و از آن‌جایی‌که محلول پس از جذب بخار آب، رقیق شده است؛ دیگر توانایی جذب بخار آب را نخواهد داشت.
• در ژنراتور دما افزایش پیدا کرده، جاذب مجدداً غلیظ گشته و دوباره عملیات جذب را صورت می‌بخشد. سیکل برودتی به این صورت بارها رخ می‌دهد. چرخه آب فن کویل‌ها هم به همین شیوه سرد می‌گردد.

بررسی جامع انواع چیلرهای جذبی

• چیلرهای جذبی تک اثره

این نوع از چیلرهای جذبی، دارای سه زیر مجموعه تغذیه آب گرم، آب داغ و بخار آب می‌شوند که تفاوت آب گرم و آب داغ، در دمای آب مورد استفاده درون سیستم است. مسلم است که آب داغ از دمای بالاتر از 100 درجه، و آب گرم از دمای پایین‌تر از 100 درجه برای مکانیزم خود، بهره می‌برد.
همان‌طور که از اسم این چیلرها مشخص است، آب سرد یک‌ بار توسط مبرد، از یک سینی مضاعف در اواپراتور، خنک می‌شود. سپس مبرد بخار شده، با محلول غلیظ آمونیاک، سیلیکاژل یا لیتیوم بروماید، ترکیب می‌شود.این محلول غلیظ از ژنراتور، تولید می‌شود و با جذب ماده مبرد (بخار آب) رقیق می‌گردد. این محلول رقیق شده، در جاذب، از طریق مبدل حرارتی به ژنراتور منتقل می ‎شود و آب داغ 95 درجه، در ژنراتور، موجب بخار مجدد مبرد شده، آن را متراکم می‌ کند و به چرخه بازمی‌گرداند. از سویی لیتیوم بروماید استفاده شده در سیستم، قابل بازگشت به چرخه است و مجدداً به ادامة این واکنش‌ها، بازمی‌گردد. وجود مولدهای حرارتی، انرژی گرمایی موردنیاز ژنراتور را تأمین می‌کنند. گاهی نیز از گرمای از دست رفته مبرد و محلول، به‌عنوان نیروی گرمایی موردنیاز برای ژنراتور استفاده می‌شود. ضمن این‌که، شیر کنترل در ابتدای ژنراتور، مقدار آب داغ و یا بخاری که به ژنراتور هدایت می‌گردد را، کنترل می‌نماید.  

• چیلرهای جذبی دو اثره
  

مکانیزم این نوع چیلر، شباهت بسیاری به چرخة چیلر جذبی تک اثره دارد. اما طراحی آن، به صورتی است که عملکرد خود را در دو سیکل، به انجام می‌رساند.آبی که توسط مبرد خنک شده، در یک سینی دوتایی، دوبار خنک می‎گردد و مبرد بخار شده، درون محلول غلیظی که از ژنراتور دوم می‌آید، جذب می‌شود. محلول غلیظ، مانند روش سابق، به محلولی رقیق تبدیل می‌شود. سپس گرما به آب خنک‌کننده، منتقل شده و بعد از پایین رفتن دمای آن، از طریق جاذب، به ژنراتور اول جریان می‌یابد. مولد حرارتی، منجر به گرمای مجدد محلول رقیق شده، می‌شود و باعث تبخیر مجدد مبرد از محلول می‌گردد. این بخارات در کندانسور، متراکم شده و سپس به اواپراتور جریان می‌یابد. گرمای موجود در کندانسور، توسط آب خنک‌کننده، جذب می‌گردد؛ و این چرخه بارها تکرار می‌شود. 

• چیلر جذبی شعله مستقیم

نحوه عمل چیلر جذبی شعله مستقیم، بسیار شبیه سیستم تک اثره است. با این تفاوت که به‌جای استفاده از آب گرم، برای جداسازی محلول و مبرد، این محلول مستقیماً توسط شعله گاز، گرم می‌شود؛ تا محلول و مبرد مجدداً به چرخه بازگردند. 

مزایای چیلرهای جذبی

بیش از یک قرن است که از چیلرهای جذبی، در سراسر جهان به‌عنوان یک راه‌ حل کارآمد، در زمینه جلوگیری از هدر رفت حرارت سیستم استفاده می‌شود. چیلرهای جذبی، یک منبع حرارتی با هزینه‌های بسیار پایین هستند که در صنایع مختلف، کاربردهای گوناگونی را به خریداران، ارائه می‌دهند. 

1. مبرد‌های استفاده شده در این سیستم، مانع از اتلاف انرژی شده، با مصرف پایین انرژی خود، باعث گرم شدن کره زمین نمی‌گردند و نقشی در تخریب لایه‌ی اوزون ندارند. چرا که این دستگاه، از مبردهای حاوی کلر استفاده نمی‌کند و اثر گلخانه‌ای نخواهد داشت. 
2. چیلر جذبی، می‌تواند هزینه برق، آب گرم و گرمایش و سرمایش را در تأسیسات کاهش دهد. 
3. عمر طولانی و هزینه کم تولید آب سرد! وجود شعله مولد گاز با عمل مستقیم، دیگ‌های بخار مورد استفاده در تأسیسات معمولی را حذف یا کاهش می‌دهند. 
4. به دلیل عدم بهره‌ برداری از کمپرسور در این دستگاه‌ها، سروصدای دستگاه تا مقدار قابل‌ توجهی در ساختمان‌ها و تأسیسات می‌کاهد. همین امر در ایجاد محیطی آرام و عملکردی بهینه، نقشی مؤثر دارد. 

اجزای چیلرهای جذبی و کاربرد آن‌ها

• ژنراتور: محلول رقیق گرم، وارد این محفظه که فشار بالایی دارد؛ می‌شود. سپس محلول لیتیوم بروماید، بر روی مبدل حرارتی پاشیده می‌شود. مبدل حرارتی موجب جوشش محلول، تبخیر مبرد و آزاد شدن محلول غلیظِ گرم می‌شود. 
• کندانسور: مبرد بخار شده، به کندانسور می‌رود. در آنجا، توسط مبدل خنک‌کننده به مایع تبدیل شده و مقصد بعدی آن اواپراتور خواهد بود. منتهی قبل از رسیدن به اواپراتور، باید از شیر انبساط عبور کند تا دما و فشار آن کاهش یابد.
• اواپراتور: مبرد با فشار کم، به‌صورت مخلوطی از مایع و بخار به این بخش وارد می‌شود. هدف این بخش خنک‌کنندگی است. در کاربردهای تجاری چیلرهای جذبی، اواپراتور از طریق سیستم HVAC، آب را سرد می‌نماید. 
• ابزوربر: پس از اواپراتور، مبرد وارد ابزوربر یا جاذب می‌شود. محلول غلیظی مانند لیتیوم بروماید، به‌راحتی مبرد را جذب نموده و رقیق می‌شود. گرمای حاصل از این واکنش نیز، از طریق آب خنک‌کننده، دفع می‌شود. سپس سیکل ادامه می‌یابد.
• مبرد: سیکل عملکرد چیلرهای جذبی، در مواردی شامل NH3-H20 یا آمونیاک - آب می‌شود. ولی به دلیل کارآمدی بیشتر لیتیوم در این سیستم، اکثرا از لیتیوم - آب، در چرخه جذبی استفاده می‌گردد. در چرخه آمونیاک - آب، آب نقش جاذب و محلول آب و آمونیاک، جنبه مبرد دارد. درحالی‌که در چرخه لیتیوم - آب، لیتیوم بروماید نقش جاذب داشته، و آب مبرد است.

نگهداری از چیلر جذبی

برای اطمینان از عمر طولانی چیلر جذبی خود، با کنترل منظم عملکرد صحیح دستگاه، اجزای مکانیکی و اجزای انتقال گرما در این سیستم، باید به طور مرتب آنالیز گردند. حین نگهداری از این دستگاه، پمپ‌های آن بایستی توسط کارشناسان به طور منظم بررسی شده، دستگاه از نظر سایش و نشت مبرد چک گردد. از عدم وجود لجن و رسوبات اطمینان حاصل شود، لوله‌های مبدل حرارتی، فاقد ترک‌خوردگی، حفره و آسیب باشند. یاتاقان‌های پمپ نیز در صورت نیاز، می‌بایست تعویض شوند. 

چگونگی نصب چیلر جذبی

بهتر است برای این‌کار، سرسری عمل نکرده، ریش و قیچی را به پیمانکار یا کارشناسی مجرب بسپارید؛ که تجربه‌ی کار با سیستم‌های پیچیده‌ای مانند چیلرهای جذبی را داشته باشد. کاردانان مجموعه‌ی ترمو تجهیز، می‌توانند به شما در زمینه‌ی خرید چیلرهای جذبی، طراحی، ساخت و تامین بودجه سیستم‌های چیلر جذبی کمک نمایند؛ تا شما از یک راه اقتصادی و مقرون به صرفه، به سیستم دلخواه خود برسید. 

مهم‌ترین کاربرد استفاده از چیلرهای جذبی

تمامی انواع این دستگاه، کاربرد فراوانی برای فراهم سازی آب سرد دارند. ضمن این‌که این دستگاه، برای تأمین گرما، از شیوة گرمای بازیافتی استفاده می‌نماید. همین امر، موجب کاهش هزینه‌های برق، گاز و انرژی گرمایی می‌شود. 

اقدامات لازم برای جلوگیری از کریستالیزاسیون جاذب در چیلر جذبی

به‌منظور جلوگیری از کریستال شدن محلول جاذب، حتماً رسیدگی و آنالیز دستگاه را به طور مرتب انجام داده، عملکرد و بازده دستگاه را زیر ذره‌بین بگیرید. علاوه بر این، افزایش قابل‌توجه انرژی مصرفی دستگاه نیز، می‌تواند زنگ هشداری برای کاهش بازده عملکرد چیلر شما باشد.

نتیجه گیری:

چیلرهای جذبی، سال‌ها است که در صنایع مختلف، کاربردهای وسیعی را متوجه خود کرده‌اند. این دست از چیلرها، با مکانیزم ویژه‌ی خود، از هدر رفت گرما، جلوگیری کرده و با انرژی مصرفی پایین، سیستم گرمایش و سرمایش مورد نیاز برای سیستم‌ها را، فراهم می‌نمایند. اجزای تشکیل دهنده‌ی این چیلرها، شامل کندانسور، اواپراتور، شیر تنظیم، ابزوربر یا جاذب و ژنراتور می‌شود. 

تیم تخصصی ما در وب سایت " ترموتجهیز " تجربه وسیعی در زمینه طراحی، اجرا و فروش سیستم‌های تهویه مطبوع دارد. شما می‌توانید قبل از هر اقدامی با تیم مشاوره فنی و رایگان ترموتجهیز تماس حاصل فرمائید. ما همیشه بهترین‌ها را قبل از ارائه توصیه‌ها در نظر می‌گیریم. تیم ما از شنبه تا پنجشنبه از ساعت 8:30 تا 17:00 در خدمت شما عزیزان می‌باشد. (تماس با ما)