هم اکنون در بسیاری کشورهای پیشرفته دنیا از چیلرهای جذبی استفاده بسیاری می گردد ولی استفاده از این چیلرها عموما جهت بازیابی حرارت مازاد و پرت نیروگاه ها کوره ها و…در پروژه های CCHP ( تولید سرمایش گرمایش وبرق توامان ) و یا با استفاده از انرژی زمین گرمایی می باشد وکمتر جهت کارکرد این چیلرها از انرژی حاصل از سوختن گاز طبیعی استفاده می گردد.
متاسفانه در کشور ما ( با توجه به قیمت بسیار غیر واقعی تر گاز نسبت به برق ) روز به روز استفاده از چیلرهای جذبی با مصرف گازطبیعی در ساختمانها در حال توسعه می باشد.حتی با وجود همین قیمت غیر واقعی گاز نیز استفاده از چیلرهای جذبی ممکن است در ظاهر به صرفه باشد اما در باطن به هیچ عنوان توجیه اقتصادی ندارد در زیر دلایل در قالب مقایسه چیلرهای تراکمی وجذبی شرح داده شده است .
چیلر های تراکمی و جذبی را بایستی از تمام جنبه ها مورد بررسی قرار داد تا بتوان از هر کدام از آنها در جای مناسب خود استفاده نمود. جهت مقایسه این دو سیستم بایستی ابتدا هر یک از سیستم ها را مطالعه و سپس به مقایسه آنها بپردازیم.
چیلر های تراکمی
1- رفت و برگشتی 2 – اسکرال 3- اسکرو
چیلر های جذبی
1- آبگرم تک اثره 2- بخار دو اثره 3- شعله مستقیم دو اثره
چیلر های تراکمی
چیلر های تراکمی بر مبنای متراکم کردن گاز مبرد در کمپرسور و انبساط آن در اواپراتور تولید برودت می کنند . در این پروسه چیلر انرژی الکتریکی می گیرد و در قبال آن برودت تولید می کند .
گاز مبرد پس از دریافت بارهای ساختمان در اواپراتور منبسط می شود . در کمپرسور به علت متراکم شدن گاز مبرد ، فشار و دما و بدنبال آن انرژی کلی گاز، آنتالپی آن افزایش می یابد . در کندانسور انرژی دریافت شده در کمپرسور و بارهای ساختمان از چیلر به آب برج خنک کننده منتقل می شود .
در برج خنک کننده در اثر عبور آب و هوا در دومسیر مخالف یکدیگر مقدار زیادی از آب تبخیر شده و دمای آن کاهش می یابد و چرخه ادامه می یابد .
چیلرهای جذبی
اصول کار این چیلر ها بر اساس جذب رطوبت توسط لیتیوم برماید می باشد. در این چیلرها سیال مبرد آب می باشد در اواپراتور آب از روی لوله ها تبخیر شده و باعث کاهش دمای آب داخل لوله ها می شود. در قسمت ابزوربر محلول لیتیوم برماید آب تبخیر شده را جذب کرده و رقیق می شود و توسط پمپ به قسمت ژنراتور ارسال می شود.
در ژنراتور این محلول گرم شده و آب جذب شده را بصورت بخار از دست می دهد. بخار تولید شده در قسمت کندانسور در تماس با لوله هایی که آب برج خنک کننده در آنها جریان دارد گرمای خود را از دست داده و تقطیر شده و مجددا مایع می شود. مایع، آب بدست آمده دوباره برای تبخیر از روی سطح لوله های اواپراتور وارد این قسمت شده و چرخه ادامه می یابد.
اولین چیلر های جذبی ابداع شده از نوع چیلرهای جذبی آبگرم Single Effect بودند این چیلر ها راندمان پایینی داشتند وبعد از این چیلرها انواع دیگر چیلر های بخار Double Effect و پس از آن چیلر های شعله مستقیم Direct Fire ابداع شدند .
از آنجا که چیلر های شعله مستقیم دارای بیشترین مزیت ها نسبت به دیگر چیلر های جذبی می باشند در مقایسه های عمدتا همین نوع چیلر بررسی می شود .
مقایسه چیلرهای جذبی و تراکمی
از آنجا که چیلر های شعله مستقیم دارای بیشترین مزیت ها نسبت به دیگر چیلر های جذبی می باشند در مقایسات چیلرهای جذبی و تراکمی عمدتا همین نوع چیلر بررسی می شود.
تفاوت چیلر تراکمی و جذبی در بخش های زیر صورت می گیرد :
1- مقایسه فنی
2- مالی و سرمایه گذاری اولیه
3- هزینه های جاری
4- انعطاف پذیری کنترلی(کم کردن بار و یا خاموشی چیلر)
5- برق مصرفی کمتر طی دوره گرما (خصوصا در ساختمان های با کاربری منقطع)
6- ظرفیت پایین تر برج های خنک کن و سیستم های پمپاژ به برج ها
7- پیک زدایی مصرف برق در ساعات اوج بار (ساعات 19الی 23) با استفاده از سامانه کنترلر سرمایش تراکمی
8- قابلیت کارکرد در اقلیم های مختلف
9- عدم وجود مشکل در هنگام قطع برق
10- نگهداری و راهبری بسیار ساده
11- فضای اشغالی در موتور خانه
1- مقایسه فنی
یکی از مهمترین پارامترهای مقایسه چیلر ها و در واقع تفاوت چیلر تراکمی و جذبی ضریب عملکردی آنها COP یعنی نسبت انرژی دریافتی به میزان سرمایش تولیدی می باشد. مقادیر بالای این پارامتر نشان دهنده مصرف بهینه انرژی می باشد. هرچه COP بالاتر باشد راندمان برودتی چیلر بیشتر و مصرف انرژِی آن کمتر خواهد بود .
ميزان انرژی مصرفی در چيلرهای جذبی دو اثره حدود 50 در صد مصرف انرژی در چيلرهای تك اثره می باشد . ضريب عملكرد چيلرهای جذبی دو اثره بیش از دو برابر ضريب عملكرد چيلرهای تك اثره می باشد . امروزه بيش از 95 درصد چيلرهای جذبی نصب شده در دنيا را چيلرهای جذبی دو اثره تشكيل می دهند.
چيلرهای جذبی تك اثره حتی با بهترين طراحی دارای ضريب عملكردی حداکثر تا 75 درصد می باشد. در حاليكه در مدل های شعله مستقيم ضريب عملكرد 1/2 بوده كه نشان دهنده مصرف انرژی كمتر بازائ تولید برودت یکسان می باشد .
در چیلرهای تراکمی ضريب عملكرد بین حداقل 2 برای چیلرهای با کمپرسورهای قدیمی و حداکثر 8 برای چیلرهای جدید می باشد كه نشان دهنده مصرف انرژی كمتر در این نوع چیلرها در مقایسه با چيلرهای جذبی شعله مستقيم در تولید برودت یکسان می باشد.
2- مالی و سرمایه گذاری اولیه
هزینه های هردستگاه چیلر شامل هزینه های خرید چیلر و حمل و نصب، راه اندازی و هزینه مورد نیاز تهیه فضای نصب و تعمیرات می باشد.
هزینه خرید یک دستگاه چیلر جذبی با ظرفیت متوسط، حدود 200 تن بر اساس مدارک پیوست حدود دو میلیارد ریال (قیمت به روز نیست) می باشد که در مقایسه با بهای یک دستگاه چیلر تراکمی بیش از دو برابر می باشد .
با توجه به ابعاد بزرگتر و وزن بیشتر چیلر جذبی نسبت به چیلر تراکمی در موتورخانه ها معمولا ارتفاع بیشتر جهت لوله کشی ها و سطح بیشتر جهت سرویس و تعمیرات می باشد و مشکلات نصب بیشتری دارد.
3- هزینه های جاری
مورد مهم دیگری که در تفاوت چیلر تراکمی و جذبی مورد توجه است هزینه ها است.
هزینه ها شامل مصارف انرژی و برق و آب و تجهیزات جانبی می باشد .
جهت تولید 1 TON برودت در چیلرهای جذبی حدودا 20000 BTU حرارت لازم است که معادل 0.5 M3 گاز طبیعی می باشد.
جهت تولید 1 TON برودت در چیلرهای تراکمی حدودا 0.9KW برق لازم است که حرارت لازم برای تولید آن در نیروگاه معادل 0.15 M3 گاز طبیعی می باشد .
با توجه به قیمت های جدید حامل های جدید انرژی و با توجه به میزان انرژی بیشتر جهت تولید برودت در چیلر جذبی ( بیش از سه برابر ) هزینه تولید برودت در چیلر جذبی بیش از چیلر تراکمی خواهد بود. مهمترین علت این امر دفع مقادیر زیاد حرارت از چیلر جذبی و بازیافت آن در تولید الکتریسیته می باشد.
با توجه به بازده بالاتر چیلر تراکمی نسبت به چیلر جذبی ، میزان حرارتی که بایستی در کندانسور جذب و در برج خنک کننده دفع گردد در چیلرهای جذبی بسیار بیشتر است. این مصرف برای یک چیلر جذبی با ظرفیت 120 TON حدود 20 M3 بیش از یک چیلر تراکمی با ظرفیت مشابه است.
جهت دفع حرارت بیشتر ( تبخیر آب ) برج خنک کننده و پمپ های بزرگتر و مصرف برق بیشتر مورد نیاز است در این حالت برای دستگاه سختی گیر بزرگتری مورد نیاز است. چیلر تراکمی با کندانسور هوایی مصرف آب ندارد.
4- انعطاف پذیری کنترلی(کم کردن بار و یا خاموشی چیلر)
لیتیوم بروماید یک نمک جامد کریستالی است که اگر میزان جذب آب آن کمتر از 30 تا 40 درصد باشد به فاز محلول نرسیده در نتیجه حجم بلورهای تشکیل دهنده ان بزرگتر شده و باعث مسدود شدن مسیر عبور محلول می شود و پدیده کریستالیزاسییون اتفاق می افتد. جهت جلوگیری از بروز این اتفاق میزان بار روی چیلر جذبی نباید کمتر از 50% باشد لذا این چیلرها را باید اول تابستان به کار انداخت و انتهای دوره گرما خاموش نمود و هیچ دستگاه برقی اعم از پمپ، فن برج خنک کن و پمپ های لاینفک چیلر جذبی را نمی توان خاموش کرد همچنین در ساختمان های غیر مسکونی ( با کاربری منقطع )که بعد از تعطیلی ساختمان با کاهش محسوس بار مواجه می شویم برای جلوگیری از احتمال تشدید وقوع پدیده فوق نمی توان برق فن کویل های ساختمان را
خاموش کرد و کارکرد این فن کویل ها در شرایطی که ساختمان به سرمایش نیاز ندارد مصرف برق زیادی را به ساختمان تحمیل می کند.
در چیلر های تراکمی نیاز به نگهداری مداوم نداشته واز لحاظ کنترلی نیز بسیار قابل انعطاف می باشند و به راحتی توسط کنترلرهای هوشمند سرمایش و متناسب با دمای هوای بیرون و نوع کاربری ساختمان کنترل و پایش می شود. با کنترل چیلر و تمامی ادوات الکتریکی سیستم سرمایش تراکمی ساختمانی با کاربری منقطع (هم در زمان کاری با کنترل بار برودتی مورد نیاز بر اساس تغییرات دمای هوای بیرون و هم بعد از تعطیلی ساختمان تا پیش راه اندازی صبح روز بعد) توسط این سامانه هوشمند و همچنین کنترل و در صورت نیاز خاموشی فن کویل های ساختمان طی شبانه روز ، به صرفه جویی متوسط 40% در مصرف برق ساختمان خواهیم رسید.
5- برق مصرفی کمتر طی دوره گرما (خصوصا در ساختمانهای با کاربری منقطع)
در ساعات غیر بهره برداری ساختمان های غیر مسکونی می توان به سادگی با استفاده از سیستم های کنترل هوشمند سرمایش، چیلرهای تراکمی، پمپ های چیلد واتر و پمپ های برج ، فن برج ها و فن کویل ها و هواسازها را در سیستم های تراکمی خاموش نمود.
و از این قابلیت کنترلرهای هوشمند در جهت کاهش مصرف برق و استهلاک تجهیزات سیستم تراکمی استفاده کرد .
در اکثریت مطلق چیلرهای جذبی این امر به سادگی امکان پذیر نیست. چون در اکثریت ساختمان های مجهز به چیلر های جذبی تجهیزات کنترلی اتوماتیک (شیر برقی 3 راهه، سیستم هوشمند رفع اتوماتیک کریستال و…) به دلیل قیمت بسیار بالا نصب نگردیده اند و یا به عنوان مثال در صورت نصب شیر برقی 3 راهه این شیرها به دلایل مختلف از جمله عدم سرویس و نگهداری صحیح، پس از مدتی عملا بای پس می گردند .
اپراتور ها بنا به دلایلی از جمله نپذیرفتن خطر احتمال وقوع پدیده کریستال در اثر روشن و خاموش کردن هر روزه چیلرها ، استهلاک چیلرها و یا عدم تخصص جهت انجام این کار، در ساعات غیر کاری ساختمان ، اصولا عملیات پیچیده روشن و خاموش کردن هر روزه سیستم های جذبی را انجام نمی دهند. بنابر این سیستم های جذبی عموما 24 ساعته روشن می مانند.
توجه داشته باشید که خاموش نکردن تجهیزات صرفا مربوط به چیلر جذبی نمی گردد و تمامی تجهیزات پر مصرف برق سیستم مرکزی سرمایش جذبی از جمله برج خنک کننده و پمپ های آن و پمپ فن کویل ها روشن می مانند، چون به عنوان مثال در صورتی که چیلر روشن باشد و پمپ برج خاموش شود، چیلر جذبی در معرض آسیب جدی قرار می گیرد.
6- ظرفیت پایین تر برج های خنک کن و سیستم های پمپاژ به برج ها
به دلیل پایین تر بودن راندمان عملکردی چیلر های جذبی در مقایسه با تراکمی ، برای تولید یک واحد سرما، انرژی اولیه بیشتری باید مصرف کنند درنتیجه گرمایی که می بایست از آنها دفع گردد بسیار بیشتر از چیلرهای تراکمی بوده، از آنجا که وظیفه جذب این حرارت به عهده آب در گردش برج خنک کننده می باشد. به این خاطر بایستی در سیستم های جذبی از برج های خنک کننده و پمپ های برج با ظرفیت بالاتر ازسیستم های تراکمی استفاده کرد که این امر علاوه بر سرمایه گذاری اولیه بیشتر، باعث مصرف بیشتر برق پمپ ها و دمنده های برج های خنک کننده در سیستم های جذبی می گردد.
7- پیک زدایی مصرف برق در ساعات اوج بار (ساعات 19الی 23)با استفاده از سامانه کنترلر سرمایش تراکمی
با توجه به اینکه چیلرهای جذبی در طول شبانه روز باید دارای حداقل 50 درصد بار باشند( جهت جلوگیری از پدیده کریستالیزاسیون ) لذا در ساختمان های غیر مسکونی که عملا ساعات اوج بار ( ساعات 19 تا 23) مصادف با تعطیلی ساختمان های اداری است ، تمامی تجهیزات برقی سیستم سرمایش جذبی (فن و پمپ های برج، پمپ های چیلر واتر پمپ های چیلر جذبی وبرق فن کویل و هواسازها ) بدون اینکه ساختمان نیاز به سرمایش داشته باشد روشن می مانند و انرژی الکتریکی بسیار زیادی را از شبکه برق شهری مصرف می کنند. در نتیجه چیلرهای جذبی عملا نه تنها کمکی به پیک زدایی از شبکه برق شهری نمی کند، بلکه در ساعات پیک مصرف برق باعث وارد آمدن بار اضافی به شبکه برق در شبکه نیز می گردند.
در سیستم های تراکمی هوشمند به علت انعطاف پذیری کنترلی و قابلیت خاموشی کامل در ساعات غیر کاری ساختمان ، نه تنها کمک شایان توجهی به کاهش قابل توجه برق مصرفی و پیامد آن بار مالی تحمیلی به ساختمان می کند از وارد آمدن بار اضافی به شبکه برق در ساعات پیک مصرف نیز جلوگیری می کند.
8- قابلیت کارکرد در اقلیم های مختلف در تفاوت چیلر تراکمی و جذبی
به دلیل محدویت های طراحی در سیستم جذبی، جهت خنک نمودن کندانسور، باید از برج خنک کننده استفاده کرد، مکانیزم برج خنک کننده شبیه کولر آبی است با این تفاوت که هوایی که توسط فن داخل برج دمیده می شود حرارت آب را گرفته و آن را خنک می کند تا برای جذب حرارت مبرد کندانسور مناسب گردد لذا در اقلیم های مربوط شمال و جنوب کشور نمی توان از این چیلر ها استفاده کرد در صورتی که چیلرهای تراکمی این قابلیت را دارند که دراین مناطق جهت جذب حرارت از مبرد کندانسور از سیال واسطه هوا به جای آب استفاده کرد.
9- عدم وجود مشکل در هنگام قطع برق
قطع ناگهانی برق می تواند باعث بروز پدیده کریستالیزاسیون بدلیل عدم انجام فرآیند رقیق سازی محلول لیتیوم بروماید گردد، اما در چیلرهای تراکمی بدلیل عدم نیاز به این فرآیند، قطع ناگهانی برق هیچ مشکلی ایجاد نمی نماید و در نتیجه این چیلرها نیازی به تعبیه برخی تجهیزات گرانقیمت از جمله ژنراتور برق اضطراری و سیستم ضد کریستال و. . . . ندارند.
10- نگهداری و راهبری بسیار ساده
نگهداری وراهبری ساده چیلرهای تراکمی از مزایای مهم آنهاست زیرا به اپراتور متخصص در زمینه چیلرجذبی وهمچنین تعبیه سیستم بخار که نگهداری انها مشکل و پرهزینه است وجود ندارد و اپراتور چیلر تراکمی با یک آموزش چند ساعته می تواند از عهده نگهداری این دستگاه برآید.
11- فضای اشغالی در موتور خانه
ارتفاع موتور خانه مناسب برای نصب چیلر جذبی حداقل باید 3 باشد، از طرف دیگر مشکلات نصب چیلرهای جذبی به علت ابعاد بزرگتر و وزن سنگینی که دارند بسیار بیشتر است.
12- اثرات مخرب زیست محیطی چیلر جذبی در مقایسه با چیلر تراکمی
درسیستم های جذبی رایج برای تولید سرما گاز طبیعی در موتورخانه ها سوزانده می شود و آلاینده های زیست محیطی به طور مستقیم از ساختمان ها وارد جو شهری می گردد، حال تصور کنید در یک ساختمان با متراژ 3000 متر مربعی وبا ظرفیت چیلر جذبی 120 تن تبرید، طی یک دوره سرمایش کارکرد این چیلر 200000 کیلوگرم الاینده زیست محیطی وارد آسمان شهرمان می کند در صورتیکه اگر این چیلر جذبی با یک چیلر تراکمی جایگزین شود از اسیب ها و صدمات جبران ناپذیری که با کارکرد چیلر جذبی می توانست به انسان و اکوسیستم طبیعت وارد شود جلوگیری به عمل خواهد امد. (به ازاء سوختن یک متر مکعب گاز طبیعی 2.1 کیلوگرم آلاینده زیست محیطی تولید و منتشر می شود.)
امیدواریم مقاله تفاوت چیلر تراکمی و جذبی برای شما مفید باشد. در صورتیکه برای خرید چیلر نیاز به مشاوره و پشتیبانی داشتید، کارشناسان ما در اطلس تهویه پارس آماده پاسخگویی به شما عزیزان هستند.
همچنین برای بررسی مشخصات انواع چیلر های قابل سفارش در شرکت اطلس تهویه پارس با برند AUX به قسمت چیلرها مراجعه بفرمایید.
