چیلر جذبی یا تراکمی؟ مقایسه کامل تفاوت‌ها، مزایا و معایب

 آشنایی با چیلر جذبی و تراکمی

چیلر جذبی و چیلر تراکمی، هر دو جزو سیستم‌های پرکاربرد در تهویه مطبوع و سرمایش صنعتی هستند و نقش مهمی در کاهش دما و کنترل شرایط محیطی ایفا می‌کنند؛ با این حال، این دو دستگاه از نظر اصول کارکرد، میزان مصرف انرژی، ظرفیت خنک‌سازی و ... با یکدیگر تفاوت دارند.

چیلر (chiller) یک اصطلاح کلی برای دستگاهی است که دما را با استفاده از یک مایع در جریان مانند آب کنترل می کند. دمای خود این مایع واسط (آب) توسط سیکل تبرید تنظیم می گردد.

چیلر جذبی چیست و چگونه کار می‌کند؟

به زبان ساده، چیلر جذبی (Absorption Chiller) یک سیستم سردکننده است که در آن از سیکل تبرید جذبی برای خنک‌سازی استفاده شد است. این سیستم در نهایت، آبی که قرار است در تهویه مطبوع یا سیستم سرمایشی استفاده شود را سرد می‌کند. به همین دلیل، بخشی از سیستم سرمایشی و تکمیل‌کننده آن به شمار می‌رود.

ویژگی اصلی چیلر جذبی این است که در آن برای خنک‌سازی از منابع گرمایی مثل بخار یا شعله مستقیم استفاده می‌شود. در این سیستم، چهار جزء اصلی به‌طور همزمان با هم کار می‌کنند تا فرآیند سرمایش را انجام دهند: اواپراتور، ابزوربر (جاذب)، ژنراتور، و کندانسور.

در چیلر جذبی، آب مقطر به ‌عنوان مبرد عمل کرده و در اواپراتور، با تبخیر سریع خود به دلیل فشار پایین، گرمای نهفته را از آب سرد (چیلد) جذب می‌کند. این فرآیند منجر به کاهش دمای آب چیلد شده و آن را برای مصارف سرمایشی آماده می‌سازد. بخار آب تولید شده در اواپراتور، سپس توسط محلول لیتیوم بروماید در ابزوربر جذب می‌شود. این محلول غلیظ شده، در ژنراتور با دریافت گرما، بخار آب را آزاد می‌کند.

در مرحله بعد، این بخار آب آزاد شده در کندانسور به مایع تبدیل شده و مجدداً به اواپراتور باز می‌گردد تا چرخه تبرید ادامه یابد. در حالی که محلول لیتیوم بروماید رقیق شده، پس از خنک شدن، به ابزوربر بازگردانده می‌شود تا بخار آب جدید را جذب کند. به این ترتیب، با استفاده از انرژی حرارتی، سرمایش مورد نیاز در چیلر جذبی تأمین می‌شود.

 چیلر تراکمی چیست و چگونه کار می‌کند؟

چیلر تراکمی نیز مانند چیلر جذبی یک سیستم سرمایشی است که برای خنک‌سازی آب در محیط‌های مختلف (مثل ساختمان‌ها، کارخانه‌ها، یا صنایع) استفاده می‌شود. این چیلرها از یک سیکل تبرید تراکمی برای ایجاد سرما بهره می‌برند و به طور عمده در سیستم‌های تهویه مطبوع یا خنک‌سازی صنعتی کاربرد دارند.

چیلر تراکمی از یک کمپرسور برای فشرده کردن گاز مبرد استفاده می‌کند. به طور کلی، سیکل تبرید تراکمی شامل چهار مرحله اصلی است که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌کنیم.

1- کمپرسور

 گاز مبرد (که معمولاً در حالت دمای پایین و فشار پایین است) وارد کمپرسور می‌شود.؛ کمپرسور گاز را فشرده کرده و آن را به دمای بالا و فشار بالا تبدیل می‌کند.

2- کندانسور

اکنون گاز فشرده‌شده و داغ وارد کندانسور می‌شود، که یک مبدل حرارتی است. در این قسمت، گاز مبرد حرارت خود را از دست می‌دهد و به مایع تبدیل می‌شود. برای این کار، گاز با جریان هوای محیط یا آب خنک‌کننده تماس پیدا می‌کند و گرما از آن خارج می‌شود.

3- شیر انبساط

 در این مرحله، فشار مایع مبرد کاهش می‌یابد، و باعث می‌شود که دمای آن به طور ناگهانی کاهش پیدا کند.

4- اواپراتور

در این بخش، مبرد با جریان آب یا هوای مورد نظر برای سرمایش تماس می‌گیرد و حرارت آن را جذب می‌کند. وقتی مبرد حرارت را جذب می‌کند، به بخار تبدیل می‌شود و این فرآیند باعث کاهش دمای محیط می‌شود. در نهایت، بخار مبرد دوباره به کمپرسور بازمی‌گردد تا سیکل تبرید از سر گرفته شود.

به نقل از سایت getcooled، سیستم‌های سرمایشی تراکمی کوچکتر بوده و برای ساختمان‌های کوچک مناسب هستند، در حالی که سیستم‌های سرمایشی جذبی بزرگتر بوده و به فضای بیشتری نیاز دارند.

به نقل از سایت c1sinc، از چیلرهای جذبی در دو کاربرد می‌توان به خوبی استفاده کرد؛ اولاً، استفاده از چیلر جذبی در ساعات اوج مصرف برق می‌تواند هزینه کل سیستم را بهبود بخشد. ثانیاً، آنها در سیستم‌های چیلر ترکیبی مؤثر هستند زیرا سرمایش جزئی در دمای بالاتر، راندمان و ظرفیت چیلر جذبی را افزایش می‌دهد و در عین حال بار سرمایشی بر روی چیلر برقی را کاهش می‌دهد.

به نقل از سایت برودت کار اطلس، چیلر های جذبی معمولاً برای کاربری هایی از قبیل بیمارستان ها که دیگ آبگرم و بخار در آن ها باید وجود داشته باشد و البته سر و صدای کمتری نیز دارند توجیه پذیر است. ولی با توجه به راندمان پایینتر و قیمت بالاتر چیلر های جذبی عمدتاً استفاده از چیلر های تراکمی در ۹۰ درصد مواقع از نظر فنی و مالی توجیه بهتری دارد.

تفاوت‌های اصلی بین چیلر جذبی و تراکمی

تفاوت در منبع انرژی:  گرما در مقابل برق

چیلر جذبی به دلیل استفاده از حرارت (گاز طبیعی یا بخار)، انرژی الکتریکی کمتری مصرف می‌کند، اما به دلیل ضریب عملکرد پایین‌تر، نیاز به منابع انرژی بیشتری دارد. از طرفی، در چیلرهای تراکمی به دلیل استفاده از برق برای راه‌اندازی کمپرسور، مصرف انرژی الکتریکی بیشتر است. اما به دلیل راندمان بالاتر (COP) در بلندمدت مصرف انرژی به مراتب بهینه‌تر از چیلرهای جذبی است.

با این حال، در برخی کشورها، مانند ایران، به دلیل ارزان بودن گاز طبیعی و گران بودن برق، چیلرهای جذبی از نظر هزینه‌های عملیاتی (به خصوص در مواردی که از منابع حرارتی مانند بخار یا گاز طبیعی استفاده می‌شود) می‌توانند گزینه مقرون به صرفه‌تری باشند.

راندمان و بهره‌وری انرژی

ضریب عملکرد (COP) در چیلرهای تراکمی معمولاً بین 2.5  تا 7 است. این به این معناست که برای هر واحد انرژی مصرفی (معمولاً برق)، چیلر تراکمی می‌تواند بین 2.5 تا 7 واحد سرمایش تولید کند. این عدد نشان‌دهنده راندمان بالای سیستم‌های تراکمی است و نشان می‌دهد که این دستگاه‌ها انرژی را به طور مؤثرتری تبدیل به سرمایش می‌کنند. این در حالی است که ضریب عملکرد (COP) در چیلرهای جذبی معمولاً بین 0.5 تا 1.2 است.

هزینه‌های نصب و نگهداری

چیلرهای تراکمی و جذبی از نظر هزینه‌های نصب تفاوت‌هایی دارند. هزینه نصب چیلرهای تراکمی معمولاً بالاتر است، زیرا این سیستم‌ها نیاز به تجهیزات الکتریکی پیچیده‌تری مانند کمپرسور و کندانسور دارند. در مقابل، چیلرهای جذبی به دلیل استفاده از انرژی حرارتی برای فرآیند سرمایش، هزینه نصب کمتری دارند، اما در برخی شرایط نیاز به سیستم‌های حرارتی اضافی و گاز طبیعی می‌تواند هزینه‌ها را افزایش دهد.

از نظر هزینه‌های نگهداری و تعمیر، چیلرهای تراکمی معمولاً نیاز به تعمیرات پیچیده‌تری دارند، زیرا کمپرسور و سایر اجزاء مکانیکی آن‌ها ممکن است خراب شوند که هزینه‌های بالایی به همراه دارد. در صورتی که کمپرسور خراب شود، در بسیاری از موارد نیاز به تعویض کامل آن است. چیلرهای جذبی نیز نیاز به نگهداری دقیق‌تری دارند، به ویژه به دلیل استفاده از مواد شیمیایی خاص و سیستم‌های حرارتی پیچیده، که ممکن است هزینه‌های تعمیرات بیشتری را به همراه داشته باشد.

 کاربردهای چیلر جذبی و تراکمی در صنایع مختلف

در شرایطی که تأمین برق با ظرفیت بالا در پروژه‌ها با محدودیت مواجه است، چیلرهای جذبی به‌عنوان یک گزینه مناسب مطرح می‌شوند. این چیلر‌ها به ویژه در پروژه‌های بزرگ مانند بیمارستان‌ها، نیروگاه‌ها و دانشگاه‌ها کاربرد گسترده‌ای دارند. با این حال، به دلیل مزایایی همچون راندمان بالاتر و قابلیت کنترل دقیق‌تر، چیلرهای تراکمی در اکثر کاربردهای سرمایشی، حتی در پروژه‌های کوچک‌تر، ترجیح داده می‌شوند.

چگونه میان چیلر جذبی و تراکمی انتخاب کنیم؟

به صورت کلی برای انتخاب چیلر باید به فاکتورهای زیر توجه کنید:

• شرایط اقلیمی و منابع انرژی

• نوع کاربرد و بودجه

• ظرفیت مناسب چیلر

برای مثال، دمای محیط به طور مستقیم بر راندمان چیلر تأثیر می‌گذارد. در مناطق گرم و خشک، چیلرهایی با ظرفیت بالاتر و راندمان بهتر مورد نیاز است. همچنین بار سرمایشی ساختمان یا فضایی که قرار است خنک شود، باید به دقت محاسبه شود تا چیلری با ظرفیت مناسب مورد استفاده قرار گیرد.

سخن آخر؛ کدامیک برای پروژه صنعتی ما مناسب‌تر است؟

در نهایت خوب است بدانید که انتخاب میان چیلر جذبی و تراکمی به نیازهای پروژه منابع انرژی و بودجه شما بستگی دارد.با شناخت تفاوت‌ها و مزایا، می‌توانید تصمیمی هوشمندانه بگیرید و عملکرد بهتری از سیستم خود انتظار داشته باشید.