چیلر جذبی

بررسی چیلر جذبی

چیلر جذبی (Absorption Chiller) نوعی سیستم سرمایشی است که به جای استفاده از کمپرسور برای فشرده‌سازی مبرد، از انرژی گرمایی (مانند بخار، آب داغ، یا گاز طبیعی) استفاده می‌کند. چیلرهای جذبی عمدتاً در مکان‌هایی که منابع گرمایی مازاد یا ارزان در دسترس است، استفاده می‌شوند.

در ادامه مقاله به معرفی چیلر جذبی خواهیم پرداخت:

اجزای اصلی چیلر جذبی

• ژنراتور (Generator): انرژی گرمایی در این بخش به محلول جذب‌کننده (مانند لیتیوم بروماید) داده می‌شود تا مبرد (معمولاً آب) از آن جدا شود.
• کندانسور (Condenser): بخار مبرد در اینجا به مایع تبدیل می‌شود.
• اواپراتور (Evaporator): مبرد مایع در فشار پایین تبخیر شده و گرما را از آب سیستم تهویه مطبوع جذب می‌کند و باعث سرمایش می‌شود.
• جاذب (Absorber): بخار مبرد در این بخش توسط محلول جاذب جذب شده و چرخه تکرار می‌شود.

مزیت چیلر جذبی

1. مصرف انرژی الکتریکی پایین: به دلیل عدم استفاده از کمپرسور، برق کمتری مصرف می‌کند.
2. استفاده از منابع گرمایی مازاد: مانند گرمای خروجی از توربین‌ها یا بویلرها.
3. کاهش آلودگی صوتی: عملکرد این سیستم‌ها نسبت به چیلرهای تراکمی بسیار کم‌صدا است.
4. دوستدار محیط‌زیست: به دلیل استفاده از مبردهایی مانند آب و کاهش مصرف برق.

کاربردهای کلیدی چیلر جذبی

• بیمارستان‌ها: استفاده از بخار خروجی تجهیزات بیمارستانی.
• کارخانه‌ها: استفاده از گرمای مازاد تولیدی.
• ساختمان‌های بزرگ: کاهش مصرف برق در ساعات اوج مصرف.

انواع اصلی چیلر جذبی

چیلرهای جذبی بر اساس نوع منبع انرژی و ساختار چرخه کاری به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند.

در ادامه مقاله انواع چیلرهای جذبی را معرفی خواهیم کرد:

1. بر اساس نوع منبع انرژی

الف) چیلر جذبی تک‌اثره (Single Effect Absorption Chiller)

• ویژگی‌ها:
  1. از یک ژنراتور برای تولید بخار مبرد استفاده می‌کند.
  2. معمولاً از آب داغ، بخار یا گاز طبیعی به‌عنوان منبع انرژی بهره می‌برد.
  3. ضریب عملکرد (COP): حدود 0.6 تا 0.7.
• مزایا:
  1. سادگی در ساختار و نگهداری.
  2. مناسب برای کاربردهایی با نیاز سرمایش کم یا متوسط.

ب) چیلر جذبی دواثره (Double Effect Absorption Chiller)

• ویژگی‌ها:
  1. دارای دو ژنراتور (ژنراتور اولیه و ژنراتور ثانویه) است که باعث افزایش بهره‌وری می‌شود.
  2. از بخار یا گاز طبیعی با دمای بالا به‌عنوان منبع گرما استفاده می‌کند.
  3. ضریب عملکرد (COP): حدود 1.2 تا 1.4.
• مزایا:
  1. بازده بالاتر نسبت به نوع تک‌اثره.
  2. مصرف انرژی کمتر برای تولید سرمایش بیشتر.

ج) چیلر جذبی شعله مستقیم (Direct Fired Absorption Chiller)

• ویژگی‌ها:
  1. مستقیماً از سوخت (مانند گاز طبیعی یا گازوئیل) برای تولید گرما استفاده می‌کند.
  2. مناسب برای مکان‌هایی که دسترسی به بخار یا آب داغ محدود است.
• مزایا:
  1. انعطاف‌پذیری بالا در تامین منبع انرژی.
  2. مناسب برای کاربردهایی با بار سرمایشی متغیر.

2. بر اساس نوع مبرد و ماده جاذب

الف) چیلر جذبی آب و لیتیوم بروماید (Water-Lithium Bromide Absorption Chiller)

• ویژگی‌ها:
  • آب به‌عنوان مبرد و لیتیوم بروماید به‌عنوان ماده جاذب استفاده می‌شود.
  • مناسب برای تولید آب سرد با دمای بالاتر از 0 درجه سانتی‌گراد.
• کاربرد:
  • تهویه مطبوع ساختمان‌ها و مراکز تجاری.

ب) چیلر جذبی آمونیاک و آب (Ammonia-Water Absorption Chiller)

• ویژگی‌ها:
  • آمونیاک به‌عنوان مبرد و آب به‌عنوان ماده جاذب استفاده می‌شود.
  • امکان تولید دماهای زیر صفر را فراهم می‌کند.
• کاربرد:
  • سردخانه‌ها و صنایع غذایی.

3. بر اساس چرخه عملکرد

الف) چیلر جذبی باز (Open Cycle Absorption Chiller)

• در این نوع، مبرد در چرخه آزاد بوده و ممکن است با محیط در ارتباط باشد. کمتر استفاده می‌شود.

ب) چیلر جذبی بسته (Closed Cycle Absorption Chiller)

• چرخه کاملاً بسته است و مبرد و ماده جاذب با محیط در تماس نیستند. این نوع، رایج‌ترین نوع چیلر جذبی است.

انتخاب نوع مناسب چیلر جذبی

انتخاب نوع مناسب به عواملی مانند نوع منبع انرژی در دسترس، میزان بار سرمایشی، و دمای مورد نیاز بستگی دارد.

مزایای کلیدی چیلر جذبی

چیلرهای جذبی به دلیل ویژگی‌ها و عملکرد خاص خود، مزایای متعددی دارند که آنها را برای برخی کاربردها مناسب‌تر می‌کند.

در ادامه مقاله به بررسی 9 مزیت چیلر جذبی خواهیم پرداخت:

1. مصرف انرژی الکتریکی کم

• توضیح:چیلرهای جذبی از انرژی گرمایی (مانند بخار، آب داغ یا شعله مستقیم) برای تولید سرمایش استفاده می‌کنند و نیازی به کمپرسورهای برقی ندارند.
• مزیت:کاهش مصرف برق و مناسب برای مکان‌هایی با محدودیت توان الکتریکی.

2. استفاده از منابع گرمایی مازاد

• توضیح:
  این سیستم‌ها می‌توانند از گرمای اتلافی تولیدشده در فرآیندهای صنعتی، توربین‌ها یا بویلرها استفاده کنند.
• مزیت:
  بهره‌برداری از انرژی‌های موجود و کاهش هزینه‌های عملیاتی.

3. کاهش هزینه‌های عملیاتی در بلندمدت

• توضیح:
  به دلیل استفاده کمتر از برق و بهره‌گیری از انرژی‌های ارزان یا بازیافتی، هزینه‌های جاری در طول عمر دستگاه کاهش می‌یابد.
• مزیت:
  گزینه‌ای اقتصادی برای پروژه‌های بلندمدت.

4. عملکرد کم‌صدا

• توضیح:
  به دلیل عدم استفاده از کمپرسور مکانیکی، این چیلرها در مقایسه با چیلرهای تراکمی صدای بسیار کمتری تولید می‌کنند.
• مزیت:
  مناسب برای محیط‌هایی که کاهش آلودگی صوتی اهمیت دارد (مانند بیمارستان‌ها و هتل‌ها).

5. دوستدار محیط‌زیست

• توضیح:
  چیلرهای جذبی معمولاً از آب به‌عنوان مبرد و لیتیوم بروماید یا آمونیاک به‌عنوان جاذب استفاده می‌کنند که مواد سازگار با محیط‌زیست هستند.
• مزیت:
  کاهش اثرات زیست‌محیطی و عدم استفاده از مبردهای مضر مانند CFC و HFC.

6. کاهش تقاضای برق در ساعات اوج مصرف

• توضیح:
  با کاهش وابستگی به برق، این چیلرها می‌توانند به کاهش تقاضای برق در ساعات اوج مصرف کمک کنند.
• مزیت:
  مناسب برای کشورها یا مناطقی با تعرفه‌های بالای برق در ساعات پیک.

7. قابلیت تولید هم‌زمان سرمایش و گرمایش (سیستم‌های CHP)

• توضیح:
  در برخی پروژه‌ها، می‌توان از چیلرهای جذبی به‌عنوان بخشی از سیستم‌های تولید هم‌زمان برق، گرمایش و سرمایش (CHP) استفاده کرد.
• مزیت:
  افزایش بازدهی کلی انرژی در پروژه‌های بزرگ.

8. طول عمر بالا

• توضیح:
  این چیلرها با طراحی مناسب و نگهداری صحیح، طول عمر بالایی دارند.
• مزیت:
  کاهش هزینه‌های جایگزینی و سرمایه‌گذاری مجدد.

9. مناسب برای کاربردهای خاص

• توضیح:
  چیلرهای جذبی آمونیاکی قابلیت تأمین سرمایش زیر صفر را دارند و برای سردخانه‌ها و صنایع غذایی ایده‌آل هستند.
• مزیت:
  انعطاف‌پذیری برای پاسخگویی به نیازهای مختلف.

مزایای چیلر جذبی در کاهش مصرف برق، بهره‌برداری از منابع انرژی مازاد، و کاهش هزینه‌های زیست‌محیطی، آن را به گزینه‌ای جذاب برای صنایع، ساختمان‌های بزرگ و پروژه‌های بلندمدت تبدیل کرده است

طرز کار چیلر جذبی

چیلرهای جذبی بر اساس یک سیکل سرمایشی کار می‌کنند که به جای استفاده از کمپرسور (مانند چیلرهای تراکمی)، از انرژی گرمایی برای ایجاد برودت بهره می‌برند.

این فرآیند عمدتاً شامل چهار مرحله اصلی است:

1. تبخیر
2. جذب
3. تولید
4. تقطیر.

روش کار چیلر جذبی:

1. اواپراتور (Evaporator) – تولید سرمایش

• فرآیند:
  در این بخش، مبرد (معمولاً آب) تحت فشار بسیار پایین تبخیر شده و گرمای مورد نیاز برای تبخیر خود را از آب چیلد (آبی که باید خنک شود) جذب می‌کند.
• نتیجه:
  • آب چیلد خنک شده و به سیستم تهویه مطبوع یا فرآیند صنعتی ارسال می‌شود.
  • بخار مبرد به سمت بخش جاذب حرکت می‌کند.

2. جاذب (Absorber) – جذب بخار مبرد

• فرآیند:
  بخار مبرد تولید شده در اواپراتور، توسط ماده جاذب (مانند لیتیوم بروماید در چیلرهای آب/لیتیوم بروماید) جذب می‌شود.
• نتیجه:
  • محلول رقیق‌شده‌ای از مبرد و جاذب تشکیل می‌شود.
  • گرمای آزاد شده از فرآیند جذب باید توسط آب خنک‌کننده خارج شود (معمولاً از طریق برج خنک‌کننده).

3. ژنراتور (Generator) – جدا کردن مبرد از جاذب

• فرآیند:
  محلول رقیق‌شده‌ی جاذب و مبرد به ژنراتور پمپ می‌شود و در این قسمت با استفاده از یک منبع گرمایی (بخار، آب داغ، یا گاز مستقیم)، حرارت داده می‌شود.
• نتیجه:
  • مبرد از محلول جدا شده و به بخار تبدیل می‌شود.
  • محلول جاذب غلیظ‌شده به بخش جاذب بازمی‌گردد تا دوباره بخار مبرد را جذب کند.

4. کندانسور (Condenser) – تبدیل بخار مبرد به مایع

• فرآیند:
  بخار مبرد خروجی از ژنراتور به کندانسور وارد شده و از طریق تبادل حرارتی با آب خنک‌کننده، به مایع تبدیل می‌شود.
• نتیجه:
  • مبرد مایع دوباره به اواپراتور بازمی‌گردد تا چرخه تکرار شود.

خلاصه نحوه کار چیلر جذبی:

1. در اواپراتور، آب مبرد تبخیر شده و باعث خنک شدن آب چیلد می‌شود.
2. در جاذب، بخار مبرد توسط جاذب جذب شده و محلول رقیق تولید می‌شود.
3. در ژنراتور، با تأمین انرژی گرمایی، بخار مبرد از محلول جدا می‌شود.
4. در کندانسور، بخار مبرد به مایع تبدیل شده و به چرخه برمی‌گردد.

نقش برج خنک‌کننده در عملکرد چیلر جذبی:

در فرآیند جذب و تقطیر، گرمای زیادی تولید می‌شود که برای دفع آن از برج خنک‌کننده استفاده می‌شود. آب خنک‌کننده وارد جاذب و کندانسور شده، گرما را دریافت می‌کند و سپس در برج خنک‌کننده، این گرما را به محیط دفع می‌کند.

منابع انرژی مورد استفاده در چیلرهای جذبی:

• بخار داغ (Steam Fired) – استفاده از بخار تولیدی در بویلرها.

• آب داغ (Hot Water Fired) – گرمای تولید شده از سیستم‌های صنعتی.

• شعله مستقیم (Direct Fired) – استفاده از گاز طبیعی یا سوخت‌های دیگر برای تأمین انرژی حرارتی.

ویژگی‌های عملکردی چیلر جذبی:

• فشار در قسمت‌های مختلف دستگاه متفاوت است و به کمک ایجاد شرایط خلأ، نقطه جوش مبرد به شدت کاهش می‌یابد.

• کنترل فرآیند توسط شیرهای کنترل، پمپ‌های محلول، و سیستم‌های کنترلی الکترونیکی انجام می‌شود.

مزایای سیکل کاری چیلر جذبی:

• مصرف برق بسیار کم به دلیل عدم استفاده از کمپرسور.

• بهره‌گیری از انرژی‌های تلف‌شده یا ارزان.

• عملکرد کم‌صدا و سازگار با محیط زیست.

اجزا کلیدی چیلر جذبی

چیلر جذبی از اجزای مختلفی تشکیل شده که هر یک وظیفه خاصی در چرخه سرمایش دارند.

در ادامه مقاله اجزای چیلر جذبی و عملکرد هر کدام توضیح داده شده است:

1. ژنراتور (Generator)

• وظیفه:
  در ژنراتور، محلول جاذب (معمولاً لیتیوم بروماید) گرم می‌شود تا بخار مبرد (معمولاً آب) از آن جدا شود. این گرما می‌تواند از بخار، آب داغ، یا شعله مستقیم تأمین شود.
• توضیح:
  گرما باعث افزایش دما و فشار می‌شود و مبرد را از محلول جدا می‌کند.

2. کندانسور (Condenser)

• وظیفه:
  بخار مبرد خروجی از ژنراتور در این بخش به مایع تبدیل می‌شود.
• توضیح:
  بخار مبرد از طریق تبادل حرارتی با آب خنک‌کننده به مایع تبدیل می‌شود و آماده ورود به اواپراتور می‌گردد.

3. اواپراتور (Evaporator)

• وظیفه:
  تولید سرمایش از طریق تبخیر مبرد.
• توضیح:
  مبرد مایع در فشار پایین تبخیر می‌شود و گرمای آب سیستم تهویه مطبوع را جذب می‌کند. این فرآیند باعث کاهش دمای آب می‌شود.

4. جاذب (Absorber)

• وظیفه:
  بخار مبرد را جذب کرده و آن را به محلول جاذب بازمی‌گرداند.
• توضیح:
  محلول لیتیوم بروماید (یا آب در نوع آمونیاکی) بخار مبرد را جذب می‌کند و محلولی با غلظت پایین‌تر تشکیل می‌دهد.

5. پمپ‌ها

الف) پمپ محلول جاذب:

محلول رقیق شده جاذب را از جاذب به ژنراتور پمپاژ می‌کند.

ب) پمپ مبرد:

مبرد مایع را به داخل اواپراتور می‌فرستد.

6. مبدل حرارتی (Heat Exchanger)

• وظیفه:
  تبادل حرارت بین محلول غلیظ و رقیق جاذب برای افزایش کارایی سیستم.
• توضیح:
  قبل از ورود محلول رقیق به ژنراتور، دمای آن توسط محلول غلیظ در مبدل حرارتی افزایش می‌یابد.

7. برج خنک‌کننده (Cooling Tower)

• وظیفه:
  خنک کردن آب مورد استفاده در کندانسور و جاذب.
• توضیح:
  آب گرم خروجی از چیلر در برج خنک‌کننده خنک شده و دوباره به سیستم بازمی‌گردد.

8. شیرهای کنترل (Control Valves)

• وظیفه:
  تنظیم جریان محلول و مبرد بین بخش‌های مختلف.
• توضیح:
  شیرهای کنترل فشار و دبی جریان را در مسیرهای مختلف سیستم مدیریت می‌کنند.

9. سیستم کنترل و نظارت (Control System)

• وظیفه:
  مدیریت و پایش عملکرد چیلر.
• توضیح:
  این سیستم شامل حسگرها و کنترل‌کننده‌هایی است که بر دما، فشار، و جریان‌ها نظارت می‌کنند.

چرخه عملکرد اجزای حیاتی چیلر جذبی

1. گرم شدن محلول در ژنراتور → جدا شدن بخار مبرد.

2. میعان بخار در کندانسور → تبدیل به مایع.

3. تبخیر مبرد در اواپراتور → جذب گرما و تولید سرما.

4. جذب بخار مبرد در جاذب → تشکیل محلول رقیق و بازگشت به ژنراتور.

این اجزا در کنار هم چرخه سرمایش را ایجاد می‌کنند.

10 کاربری مهم چیلرهای جذبی

چیلرهای جذبی به دلیل ویژگی‌های خاص خود در کاهش مصرف برق و استفاده از منابع گرمایی مازاد، در کاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در ادامه، مهم‌ترین کاربردهای چیلر جذبی شرح داده شده است:

1. صنایع با منابع گرمایی مازاد

• توضیح:
  در صنایعی که گرمای اتلافی حاصل از فرآیندهای صنعتی (مانند توربین‌های گازی، بویلرها، یا کوره‌ها) تولید می‌شود، از چیلرهای جذبی برای بازیابی این انرژی استفاده می‌کنند.
• کاربرد:
  1. پالایشگاه‌ها
  2. کارخانه‌های تولید برق
  3. صنایع شیمیایی و پتروشیمی

2. ساختمان‌های بزرگ و تجاری

• توضیح:
  در ساختمان‌های تجاری با بار سرمایشی بالا، چیلرهای جذبی به‌عنوان بخشی از سیستم‌های تهویه مطبوع مرکزی به کار می‌روند.
• کاربرد:
  1. هتل‌ها
  2. مراکز خرید بزرگ
  3. برج‌های اداری و مسکونی

3. بیمارستان‌ها

• توضیح:
  در بیمارستان‌ها، بخار یا آب داغ تولید شده توسط بویلرها یا ژنراتورها می‌تواند برای تأمین انرژی چیلرهای جذبی استفاده شود.
• مزیت:
  کاهش مصرف برق و تأمین سرمایش بی‌وقفه.

4. دانشگاه‌ها و مراکز آموزشی

• توضیح:
  در دانشگاه‌ها و پردیس‌های بزرگ، از چیلرهای جذبی برای تهویه مطبوع ساختمان‌ها و همچنین استفاده از گرمای تولید شده در واحدهای CHP بهره می‌گیرند.
• کاربرد:
  تأمین سرمایش اقتصادی برای ساختمان‌های آموزشی.

5. سردخانه‌ها و صنایع غذایی

• توضیح:
  چیلرهای جذبی آمونیاکی به دلیل قابلیت تولید سرمایش در دماهای زیر صفر، برای سردخانه‌ها و صنایع غذایی مناسب هستند.
• کاربرد:
  1. نگهداری مواد غذایی
  2. تولید و انبار محصولات منجمد

6. سیستم‌های تولید هم‌زمان برق، گرمایش و سرمایش (CHP)

• توضیح:
  در پروژه‌های تولید هم‌زمان برق، گرمایش و سرمایش، از چیلرهای جذبی برای استفاده از گرمای مازاد تولید شده در فرآیند تولید برق استفاده می‌شود.
• کاربرد:
  1. تأسیسات صنعتی
  2. نیروگاه‌های کوچک و محلی

7. مکان‌هایی با محدودیت مصرف برق

• توضیح:
  در مناطقی که هزینه برق بالاست یا توان الکتریکی محدود است، چیلرهای جذبی به دلیل مصرف برق کم گزینه مناسبی هستند.
• کاربرد:
  1. مناطق دورافتاده
  2. پروژه‌های ساختمانی بزرگ در کشورهای با تعرفه برق بالا

8. مراکز داده (Data Centers)

• توضیح:
  در مراکز داده که نیاز به سرمایش مداوم و پایدار دارند، چیلرهای جذبی می‌توانند با استفاده از انرژی گرمایی، سرمایش مقرون‌به‌صرفه و مطمئن فراهم کنند.

9. صنایع داروسازی

• توضیح:
  در صنایع داروسازی که کنترل دما بسیار حیاتی است، از چیلرهای جذبی برای تأمین سرمایش با اطمینان بالا استفاده می‌شود.

10. تهویه مطبوع شهری (District Cooling)

• توضیح:
  در سیستم‌های سرمایش شهری که برای مناطق بزرگ از یک سیستم مرکزی سرمایش استفاده می‌شود، چیلرهای جذبی بخشی از این سیستم‌ها هستند.
• کاربرد:
  تأمین سرمایش برای مناطق مسکونی یا تجاری بزرگ.

چیلرهای جذبی به دلیل ویژگی‌هایی مانند مصرف کم برق، بهره‌وری بالا در استفاده از گرمای اتلافی، و قابلیت تأمین سرمایش در دماهای مختلف، در طیف وسیعی از صنایع و کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرند.