چیلر هوا خنک اسکرو

چیلر هواخنک اسکرو | طراحی مهندسی، کاربردها و انتخاب بهینه

مقدمه
چیلر هواخنک اسکرو یکی از پرکاربردترین سیستم‌های سرمایشی در فضاهای صنعتی، تجاری و بزرگ است که با برخورداری از کمپرسور اسکرو (screw compressor) برای ظرفیت‌های متوسط تا بالا، امکان عملکرد مناسب، قابل اتکا و هزینه عملیاتی بهینه را فراهم می‌آورد. وقتی آبِ سرد مورد نیاز باشد اما تأمین آب خنک‌کننده و برج خنک‌کن یا شرایط نصب کانال آب‌خنک دشوار باشد، چیلر هواخنک گزینه‌ای برجسته است. در این مقاله به اصول مهندسی، اجزای فنی، محاسبات طراحی، مزایا و نکات عملکردی چیلر هواخنک اسکرو پرداخته می‌شود.

اجزای فنی و اصول عملکرد
برای طراحی دقیق یک چیلر هواخنک اسکرو، باید مؤلفه‌های زیر را بشناسیم و در انتخاب آنها حساسیت داشته باشیم:
1. کمپرسور اسکرو (Screw Compressor)
• ترکیبی از دو مارپیچ (ریل‌های male و female screw) که گاز مبرد را فشرده می‌کنند.
• امکان بهره‌وری بالا در بار کامل و نیمه‌بار به لطف مکانیزم‌های انبساط داخلی مانند slide valve برای تنظیم ظرفیت.
• انتخاب بین کمپرسور open‑type، semi‑hermetic یا hermetic بسته به نیاز نگهداری و شرایط محیطی.
2. کندانسور هواخنک (Air‑Cooled Condenser)
• شامل کویل‌های دارای پره (fins) و تیوب (tube), فن(‌های) هوا دهنده خارجی برای دفع حرارت مبرد به محیط.
• طراحی میزان سطح تبادل حرارتی، جنس پره‌ها برای مقاومت در برابر خوردگی و بهبود عملکرد در شرایط دمای بالا.
3. اواپراتور (Evaporator)
• معمولاً از نوع پوسته و لوله یا مبدل‌های دیگر بسته به طراحی سیستم آب سرد که مبرد حرارت را از آب تبادل می‌کند.
• اختلاف دمای ورودی و خروجی آب سرد، دبی آب، و افت حرارتی آن باید دقیق محاسبه شود.
4. شیر انبساط (Expansion Valve یا EEV)
• کنترل دقیق فشار مبرد قبل از ورود به اواپراتور برای اطمینان از تبخیر کامل و جلوگیری از آسیب دیدن کمپرسور.
• برخی مدل‌ها از شیرهای الکترونیکی (EEV) استفاده می‌کنند تا تنظیم دقیق‌تر در بارهای متغیر فراهم شود.
5. سیستم روغن، تفکیک روغن و بازگشت آن (Oil Management)
• کمپرسور اسکرو نیاز به روغن برای روان‌کاری و آب‌بندی دارد؛ سیستم جداکننده روغن برای جلوگیری از گردش روغن همراه گاز مبرد ضروری است.
• کنترل میزان روغن و بازگرداندن روغن مناسب به کمپرسور برای جلوگیری از صدمات مکانیکی و کاهش راندمان.
6. سیستم کنترل (Controls & Safety)
• سنسورهای فشار، دما، ایمنی مبرد، قطع و وصل کمپرسور در حالت‌های بحرانی
• کنترل سرعت فن‌ها، تنظیم درجه عملکرد کمپرسور برای مطابقت با بار سرمایشی واقعی
• تابلو برق مناسب، محافظت در برابر اضافه بار، ارتعاش، و نویز
7. بدنه و نصب
• بدنه مقاوم در برابر خوردگی، محافظ فن‌ها، شبکه هوا ورودی و خروجی
• تهویه مناسب محل نصب کندانسور برای جریان هوای آزاد و جلوگیری از جریان برگشتی هوای گرم
• فضای کافی برای دسترسی به سرویس‌دهی، تمیز کاری و تعویض قطعات

محاسبات مهندسی طراحی
برای اینکه چیلر هواخنک اسکرو عملکردی نزدیک به حالت ایده‌آل داشته باشد، محاسبات زیر حیاتی هستند:
الف) بار سرمایش مورد نیاز (Cooling Load)
• محاسبه بار sensible + latent محیط تحت پوشش
• در نظر گرفتن بار افزوده از تجهیزات، تابش خورشیدی، پنجره‌ها، دیوارها
• تعیین دمای طراحی آب سرد و دمای بازگشت آب سرد
ب) انتخاب ظرفیت کمپرسور و میزان هوادهی
• مقدار ظرفیت بر حسب تن تبرید (tons) یا کیلووات برودت
• انتخاب کمپرسور با ظرفیت مناسب برای مواجهه با بیشینه بار طراحی
• تعیین هوای لازم برای کندانسور (CFM یا m³/h) به طوری که دمای کندانس موثر پایین بماند
ج) محاسبه فشار استاتیک و افت‌ها
• افت فشار هوا از طریق کویل کندانسور و پره‌ها، فیلتر هوا در کندانسور، شبکه ورودی هوا
• فشار استاتیک مورد نیاز فن هوا جهت غلبه بر این افت‌ها

د) محاسبه عملکرد در نیمه بار
• بسیاری از زمان، سیستم در شرایط کامل بار نیست؛ باید بررسی شود که چقدر کارایی در ۳۰‑۵۰٪ بار دارد
• استفاده از مکانیزم‌هایی مثل slide valve، یا کنترل دور کمپرسور/فن
هـ) مصرف انرژی و راندمان
• پارامترهایی مثل COP (Coefficient of Performance)، EER یا IPLV (Integrated Part Load Value)
• تأثیر دمای محیط روی بازده؛ دمای هوای محیط بالاتر باعث افت کارایی می‌شود
• مصرف برق فن‌ها، پمپ آب سرد متصل به اواپراتور (در صورتی که مایع سرد ارسال شود)

مزایا
• عدم نیاز به برج خنک‌کن یا آب خنک‌کن خارجی → کاهش مصرف آب و هزینه‌های مربوط به تأمین آب
• نصب خارج ساختمان آسان‌تر، مخصوصاً در مناطقی که تأمین آب مشکل یا گران باشد
• ظرفیت نسبتا بالا برای پروژه‌های بزرگ صنعتی و تجاری
• دوام و قابلیت سرویس‌دهی مناسب به دلیل ساختار ساده‌تر نسبت به چیلرهای پیچیده‌تر

معایب
• سر و صدای بیشتر به دلیل وجود فن و کانال هوای رفت و برگشت کندانسور
• محدودیت در ظرفیت برای شرایطی که بار حرارتی بسیار زیاد است
• مصرف انرژی فن زیاد در شرایط محیطی گرم

معیارهای استاندارد و کیفیت
• انتخاب مبرد با تأثیر زیست‌محیطی پایین (مانند R‑134a، R‑513A، R‑450A یا مبردهای جدید با پتانسیل گرمایش جهانی کم)
• مطابقت با استانداردهایی مثل AHRI برای چیلرها، یا معادل‌های محلی برای آزمون عملکرد بخش‌های مختلف
• تست Noise Level برای کندانسور هواخنک و کویل‌ها
• تضمین عملکرد در شرایط محیطی واقعی منطقه پروژه (دمای بیشینه محیط، رطوبت، تابش حرارتی)

کاربردها و نمونه پروژه‌ها
• مراکز تجاری بزرگ، هتل‌ها، بیمارستان‌ها که نیاز به سرمایش زیاد دارند
• صنایع مانند تولید مواد غذایی، دارو، پلاستیک که نیاز به کنترل دقیق دما دارند
• ساختمان‌هایی که نمی‌توانند فضای کافی برای سیستم آب‌خنک یا برج خنک‌کن داشته باشند
• مکان‌هایی با دسترسی دشوار به تأمین آب یا با محدودیت منابع آب

مزایای شرکت گروه دماسازان بهین ویستا در طراحی، تولید و خدمات چیلر هواخنک اسکرو
• طراحی مهندسی دقیق اختصاصی بر اساس پروژه شما: بار سرمایشی دقیق، دمای محیط، دمای طراحی مورد نیاز و شرایط اقلیمی محل پروژه بررسی شده و چیلر متناسب انتخاب می‌شود.
• کیفیت ساخت بالا و قطعات قابل اعتماد: کمپرسور اسکرو با کیفیت، کندانسور با طراحی مناسب، فن با راندمان بالا، سیستم کنترل و دقت مطلوب در قطعات.
• نصب صحیح و راه‌اندازی بهینه: تیم فنی ما نصب را مطابق با استانداردهای فنی انجام می‌دهد، تست‌های عملکرد، اندازه‌گیری فشار و دما، تنظیم آب سرد و ظرفیت اطمینان حاصل می‌شود.
• گارانتی و خدمات پس از فروش: تمامی قطعات مهم دارای گارانتی معتبر هستند، خدمات دوره‌ای و پاسخگویی سریع به درخواست‌های فنی در دسترس شما است.