کمپرسور، که اغلب به عنوان “قلب” سیستم تبرید شناخته میشود، نقش محوری در عملکرد چیلرهای تراکمی ایفا میکند. انتخاب نوع مناسب کمپرسور در چیلرهای تراکمی، مستقیماً بر عملکرد کلی سیستم تهویه مطبوع یا فرآیندهای صنعتی تأثیر میگذارد. در این مقاله به معرفی ۴ مدل رایج از انواع کمپرسور چیلر تراکمی و ویژگیهای خاص آنها میپردازیم تا شما را در انتخابی آگاهانه یاری کنیم.
کمپرسور چیست؟
کمپرسور دستگاهی مکانیکی است که وظیفه اصلی آن فشردهسازی گاز مبرد است. در یک چیلر تراکمی، این فرآیند فشردهسازی برای تکمیل چرخه ترمودینامیکی تبرید (Vapor Compression Cycle) ضروری و حیاتی است. هدف نهایی از کار کمپرسور، بالا بردن فشار و دمای مبرد گازی شکل است تا بتواند در کندانسور (Condenser) گرمای خود را به محیط بیرون (هوا یا آب) دفع کند.
جهت بررسی دقیق اینکه چیلر تراکمی چیست و چه کاربرد هایی دارد مقاله زیر را مطالعه فرمایید.
چیلر تراکمی چیست؟ بررسی عملکرد، مزایا و کاربرد ها
اهمیت کمپرسور در چیلرهای تراکمی:
اهمیت کمپرسور در چیلرهای تراکمی را میتوان در سه جنبه کلیدی خلاصه کرد:
- راندمان انرژی: حدود ۸۰ تا ۹۰ درصد انرژی مصرفی کل چیلر توسط کمپرسور مصرف میشود. بنابراین، یک کمپرسور با راندمان بالا میتواند به طور چشمگیری هزینههای برق مصرفی را کاهش دهد.
- ظرفیت برودتی: نوع و اندازه کمپرسور، ظرفیت برودتی (تعداد تن تبرید) چیلر را مشخص میکند. انتخاب صحیح کمپرسور چیلر با ظرفیت مناسب، از عملکرد نامطلوب یا مصرف انرژی بیش از حد جلوگیری میکند.
- پایداری و طول عمر: کمپرسورهای با کیفیت و ساختار مقاوم، ارتعاش و استهلاک کمتری دارند که منجر به افزایش طول عمر مفید چیلر و کاهش هزینههای تعمیر و نگهداری میشود.
1. کمپرسور پیستونی (Reciprocating Compressor):
کمپرسورهای پیستونی، که از قدیمیترین و شناختهشدهترین انواع کمپرسور چیلر تراکمی هستند، بر اساس مکانیسم جابهجایی مثبت و عملکرد رفت و برگشتی سیلندر و پیستون عمل میکنند. این ساختار عملکردی مشابه با موتور خودرو دارد و مبرد گازی شکل را با استفاده از حرکت پیستون درون سیلندر فشرده میسازد.
سازوکار کمپرسور پیستونی:
ورود مبرد گازی کمفشار از اواپراتور به داخل سیلندر از طریق سوپاپ مکش انجام میشود. با حرکت پیستون به سمت پایین (در کورس مکش)، حجم سیلندر افزایش یافته و مبرد به داخل آن کشیده میشود. سپس، با حرکت پیستون به سمت بالا (در کورس تراکم)، حجم مبرد به شدت کاهش یافته و فشار و دمای آن افزایش مییابد. در نهایت، مبرد پرفشار و داغ از طریق سوپاپ دهش از سیلندر خارج شده و به سمت کندانسور هدایت میشود تا سیکل تبرید تکمیل گردد. کمپرسور چیلر پیستونی به سه دسته کلی هرمتیک (بسته)، نیمههرمتیک (نیمهبسته) و باز (Open) تقسیم میشوند که تفاوت اصلی آنها در نحوه اتصال و دسترسی به موتور الکتریکی و کمپرسور است. مدلهای نیمههرمتیک به دلیل قابلیت تعمیر و نگهداری آسانتر، در ظرفیتهای متوسط چیلرها بسیار پرکاربرد هستند.
مزایای کمپرسور پیستونی:
- قابلیت تعمیر و نگهداری آسان: در مدلهای نیمههرمتیک، امکان باز کردن محفظه و تعویض قطعات (مانند پیستون و سوپاپها) وجود دارد که منجر به طول عمر بالای دستگاه میشود.
- عملکرد مناسب در نسبتهای فشار بالا: این انواع کمپرسور چیلر بهویژه در مناطقی با دمای محیط بالا (مانند مناطق حارهای) که نیاز به نسبت تراکم بالاتری دارند، راندمان خوبی از خود نشان میدهند.
- هزینه اولیه نسبتا پایین: در ظرفیتهای پایین و متوسط، قیمت تمامشده این کمپرسورها نسبت به سایر مدلها رقابتیتر است.
معایب و کاربردها:
اصلیترین معایب کمپرسورهای پیستونی، لرزش و صدای عملیاتی بالاتر نسبت به مدلهای دورانی، و همچنین وجود تعداد بیشتری از قطعات متحرک (مانند سوپاپها) است که نیاز به سرویس و نگهداری دورهای را افزایش میدهد. این مدلها به طور سنتی در چیلرهایی با ظرفیتهای پایین تا متوسط (معمولا تا حدود ۱۰۰-۱۵۰ تن تبرید) به ویژه در سیستمهایی که نوسانات بار حرارتی زیادی ندارند، کاربرد دارند.
2. کمپرسور اسکرال (Scroll Compressor):
کمپرسورهای اسکرال، با ورود به بازار، انقلابی در حوزه انواع کمپرسور چیلر تراکمی ایجاد کردند و به سرعت جایگزین مدلهای پیستونی در ظرفیتهای پایین و متوسط شدند. این کمپرسورها نیز از نوع جابهجایی مثبت هستند، اما به جای حرکت رفت و برگشتی، از حرکت چرخشی برای تراکم مبرد استفاده میکنند.
سازوکار کمپرسور اسکرال:
این کمپرسورها از دو صفحه مارپیچی یا حلزونی شکل تشکیل شدهاند: یکی ثابت (Fixed Scroll) و دیگری متحرک
(Orbiting Scroll). صفحه متحرک توسط میللنگ و با یک حرکت مداری (به جای چرخش کامل) در داخل صفحه ثابت میگردد. با این حرکت، حفرههایی که مبرد گازی کمفشار از آنها وارد میشود، به سمت مرکز مارپیچ هدایت شده و به تدریج کوچک میشوند. این کاهش حجم پیوسته باعث افزایش فشار و دمای مبرد میگردد. در نهایت، مبرد پرفشار از دهانه تخلیه مرکزی صفحه ثابت خارج میشود. این فرآیند تراکم، به صورت پیوسته و یکنواخت انجام میشود.
مزایای کمپرسور اسکرال:
- بازدهی انرژی بالا (EER/COP): به دلیل مکانیزم تراکم پیوسته و عدم وجود سوپاپهای مکش و دهش، اتلاف انرژی کمتری دارند.
- صدای بسیار کم و لرزش ناچیز: به علت ماهیت چرخشی و قطعات متحرک کمتر، عملکردی بسیار آرام و کملرزش دارند که برای چیلرهای نصبشده در نزدیکی مناطق مسکونی یا اداری ایدهآل است.
- سادگی در طراحی و طول عمر بالا: تعداد قطعات متحرک کمتر به معنای احتمال خرابی پایینتر و عمر عملیاتی طولانیتر است. این نوع از انواع کمپرسور چیلر به دلیل مقاومت بالا در برابر برگشت مایع مبرد نیز شناخته شدهاند.
- کنترل ظرفیت پلهای: با استفاده از نصب چند کمپرسور (Multi-Compressor) در یک چیلر، امکان کنترل ظرفیت دقیق در بارهای جزئی فراهم میشود.
کاربردها و مزیت چیلر با کمپرسور اسکرال:
کمپرسورهای اسکرال گزینهای عالی برای چیلرهای با ظرفیت پایین (مینی چیلرها) تا ظرفیتهای متوسط (معمولا تا ۲۰۰-۲۵۰ تن تبرید) هستند. این مدلها در چیلرهای هواخنک (Air Cooled Chillers) بسیار رایجاند و برای پروژههای تهویه مطبوع تجاری کوچک، ساختمانهای مسکونی، اداری و مراکز درمانی که نیاز به صدای کم و مصرف انرژی بهینه دارند، بهترین انتخاب محسوب میشوند.
3. کمپرسور اسکرو (Screw Compressor):
کمپرسورهای اسکرو یا مارپیچی، دسته سوم از انواع کمپرسور چیلر تراکمی جابهجایی مثبت هستند که برای تأمین ظرفیتهای برودتی متوسط تا بالا، به ویژه در کاربردهای صنعتی و تجاری بزرگ، طراحی شدهاند. این کمپرسورها به واسطه مکانیزم تراکم کارآمد و توانایی کارکرد مداوم، جایگاه ویژهای در صنعت تهویه مطبوع دارند.
سازوکار کمپرسور اسکرو:
کمپرسور اسکرو از دو روتور مارپیچی یکی روتور نر (Male Rotor) و دیگری روتور ماده (Female Rotor) تشکیل شده است که در داخل یک محفظه به صورت موازی با هم درگیر شده و با سرعت بالا میچرخند. مبرد گازی کمفشار از ورودی کمپرسور وارد فضای بین دندانههای این روتورها میشود. با چرخش روتورها، فضای خالی میان مارپیچها به تدریج کاهش مییابد و مبرد تحت تراکم قرار میگیرد. این عمل باعث افزایش فشار و دما شده و مبرد پرفشار در انتهای مارپیچها از خروجی کمپرسور خارج میشود. عملکرد این کمپرسورها نیز مانند اسکرال، دوار و پیوسته است که منجر به جریان یکنواخت مبرد میشود. این انواع کمپرسور چیلر تراکمی در دو نوع تکپیچ (Single Screw) و دوپیچ (Twin Screw) تولید میشوند که مدل دوپیچ راندمان بالاتری دارد.
مزایای کمپرسور اسکرو:
- ظرفیت بالا و مناسب برای بارهای سنگین: کمپرسورهای اسکرو به راحتی میتوانند ظرفیتهایی از حدود ۷۰ تن تبرید تا چند صد تن تبرید را پوشش دهند و برای کاربردهای صنعتی و تهویه مطبوع ساختمانهای بزرگ مناسباند.
- کنترل ظرفیت پیشرفته: سیستم کنترل ظرفیت در کمپرسور اسکرو معمولا از طریق اسلاید ولو (Slide Valve) یا استفاده از درایو سرعت متغیر (VSD) انجام میشود. اسلاید ولو با تغییر محل مکش، به طور پیوسته ظرفیت را از ۱۰ تا ۱۰۰ درصد کنترل میکند که منجر به بهرهوری بالا در بارهای جزئی میگردد.
- طول عمر و قابلیت اطمینان بالا: به دلیل تعداد قطعات متحرک کمتر نسبت به پیستونی و عدم وجود سوپاپ، استهلاک و احتمال خرابی کمتری دارند. همچنین مقاومت خوبی در برابر بازگشت مایع دارند.
کاربردهای کمپرسورهای اسکرو:
کمپرسورهای اسکرو به طور عمده در چیلرهای هواخنک و آبخنک صنعتی، مراکز داده، کارخانجات و مجتمعهای تجاری بزرگ کاربرد دارند. بازده انرژی و قابلیت کنترل دقیق ظرفیت در این انواع کمپرسور چیلر، آنها را به یک انتخاب اقتصادی و فنی مطمئن در پروژههای بزرگ تبدیل کرده است. در انتخاب چیلر اسکرو، توجه به کیفیت ساخت روتورها و نوع روغنکاری سیستم حیاتی است. چیلرهای اسکرو تهویه اروند، مجهز به انواع کمپرسور از برندهای درجه یک جهانی، ضمانتکننده عملکرد پایدار و طول عمر سیستم برودتی در مقیاس بزرگ هستند. برای اتخاذ تصمیم فنی بهینه، پیش از نهاییسازی خرید، از مشاوره تخصصی کارشناسان ما بهرهمند شوید.
چیلرهای اسکرال و اسکرو تهویه اروند، با بهرهگیری از انواع کمپرسور پیشرفته و طراحی منطبق بر استانداردهای جهانی، بالاترین شاخصهای راندمان (EER/COP) را محقق میسازند. برای بررسی جزئیات فنی و خرید چیلر مناسب، همین حالا از صفحه دسته بندی چیلر های تهویه اروند دیدن فرمایید.
جهت دریافت مشاوره تخصصی و اطلاع از قیمت انواع سیستم تهویه مطبوع، میتوانید با کارشناسان تهویه اروند تماس بگیرید.
4. کمپرسور سانتریفیوژ (Centrifugal Compressor):
کمپرسورهای سانتریفیوژ یا گریز از مرکز، آخرین و قدرتمندترین دسته از انواع کمپرسور چیلر هستند که برخلاف مدلهای قبلی، جزو کمپرسورهای دینامیک (Dynamic) طبقهبندی میشوند. این کمپرسورها با استفاده از انتقال انرژی جنبشی به مبرد، تراکم را انجام میدهند و در ظرفیتهای بسیار بالا و فوقسنگین کاربرد دارند.
سازوکار کمپرسور سانتریفیوژ:
عملکرد کمپرسور سانتریفیوژ بر اساس تبدیل انرژی جنبشی به انرژی پتانسیل (فشار) است. مبرد گازی کمفشار از قسمت مکش وارد پروانه چرخان (Impeller) میشود. پروانه با سرعت بسیار بالایی (حتی تا ۶۰۰۰۰ دور در دقیقه) میچرخد و با استفاده از نیروی گریز از مرکز، مبرد را به سمت محیط خارجی پروانه پرتاب میکند. این عمل باعث افزایش شدید سرعت و در نتیجه افزایش انرژی جنبشی مبرد میشود. سپس، مبرد وارد دیفیوزر (Diffuser) و محفظه حلزونی (Volute) میشود. در این بخشها، سرعت مبرد به شدت کاهش مییابد و انرژی جنبشی آن به انرژی فشار تغییر مییابد. مبرد پرفشار نهایی از خروجی به سمت کندانسور هدایت میگردد. انواع کمپرسور چیلر سانتریفیوژ را میتوان در مدلهای تک مرحلهای (Single Stage) و چند مرحلهای (Multi-Stage) طراحی کرد که مدل چند مرحلهای برای نسبتهای تراکم بالاتر استفاده میشود.
مزایای کمپرسور سانتریفیوژ:
- ظرفیت برودتی فوقالعاده بالا: این کمپرسورها تنها راهکار مناسب برای تولید ظرفیتهای برودتی بیش از ۳۰۰ تن تبرید (و حتی تا چند هزار تن تبرید) هستند.
- راندمان بالا در بارهای کامل و جزئی: به ویژه در مدلهای مجهز به درایو سرعت متغیر (VSD) و کمپرسورهای بدون روغن (Oil-Free)، این نوع کمپرسور چیلر بالاترین راندمان انرژی را در صنعت تهویه مطبوع ارائه میدهند.
- عمر عملیاتی بسیار طولانی و نگهداری کم: به دلیل عدم وجود سایش و اصطکاک مکانیکی (به ویژه در مدلهای بدون روغن مجهز به بیرینگهای مغناطیسی)، قطعات متحرک کمتری دارند و نیاز به نگهداری کمتری دارند.
معایب:
از مهمترین معایب میتوان به هزینه اولیه خرید بسیار بالا و عملکرد ضعیف در نسبتهای فشار پایین اشاره کرد. این انواع کمپرسور چیلر همچنین نیازمند دقت مهندسی بالا در طراحی و نصب هستند. کمپرسورهای سانتریفیوژ به طور انحصاری در چیلرهای آبخنک با ظرفیت بسیار بالا (Mega Chillers)، نیروگاهها، پالایشگاهها، فرودگاهها، مجتمعهای بزرگ و کارخانجات صنعتی عظیم که نیاز به بار برودتی پایدار و حجیم دارند، استفاده میشوند. عملکرد فوقالعاده بهینه این سیستمها در مقایسه با سایر انواع کمپرسور چیلر در درازمدت، هزینههای اولیه بالاتر را جبران میکند و از نظر اقتصادی مقرون به صرفهاند.
بهترین نوع کمپرسور چیلر:
انتخاب صحیح از میان انواع کمپرسور چیلر تراکمی، مستلزم درک عمیق از الزامات فنی پروژه از جمله ظرفیت برودتی مورد نیاز، شرایط آب و هوایی محل نصب، بودجه اولیه و اهمیت مصرف انرژی در بلندمدت است. این انتخاب باید بر اساس تحلیل دقیق بارهای برودتی و شرایط عملیاتی انجام پذیرد:
جدول مقایسه انواع کمپرسور چیلر تراکمی:
نوع کمپرسور | مکانیزم تراکم | محدوده ظرفیت (تقریبی) | شاخص بهرهوری در بارهای جزئی (IPLV) | حساسیت به نگهداری و هزینههای عملیاتی | روش کنترل ظرفیت رایج |
پیستونی | رفت و برگشتی (جابهجایی مثبت) | پایین تا متوسط (تا ۱۵۰ TR) | متوسط (راندمان پایینتر در بارهای جزئی) | بالا (نیاز به تعویض سوپاپ و قطعات متحرک زیاد) | پلهای (با سیلندر غیرفعال) یا VSD |
اسکرال | دورانی حلزونی (جابهجایی مثبت) | پایین تا متوسط (تا ۲۵۰ TR) | بالا (به دلیل آرایش چند کمپرسوره) | پایین (استهلاک مکانیکی کم، عمر خوب در سایکلینگ) | پلهای (Multi-Compressor) یا VSD |
اسکرو | دورانی مارپیچی (جابهجایی مثبت) | متوسط تا بالا (تا ۱۲۰۰ TR) | بسیار بالا (کنترل پیوسته و کارکرد موثر در بارهای جزئی) | متوسط (نیاز به تعویض روغن و فیلترها) | اسلاید ولو (Slide Valve) یا VSD |
سانتریفیوژ | گریز از مرکز (دینامیک) | بسیار بالا (بالای ۳۰۰ TR) | عالی (بالاترین IPLV بهویژه در مدلهای Oil-Free) | بسیار پایین (حذف روغن، استهلاک مکانیکی نزدیک به صفر) | VSD و پرههای راهنما (Inlet Guide Vane) |
کمپرسورهای پیستونی و اسکرال برای بارهای کوچکتر، و اسکرو و سانتریفیوژ برای بارهای بزرگتر و صنعتی مناسبترند. امروزه، مدلهای دورانی (اسکرال و اسکرو) به دلیل راندمان بالاتر در بارهای جزئی و صدای کمتر، محبوبیت فزایندهای دارند، در حالی که سانتریفیوژ در ظرفیتهای فوقالعاده بالا بیرقیب است. در نهایت، با انتخاب یک چیلر باکیفیت از مجموعهای معتبر نظیر تهویه اروند، که از بهترین انواع کمپرسور چیلر در محصولات خود استفاده میکند، میتوان عملکرد پایدار و کمهزینه سیستم سرمایش را در سالهای متمادی تضمین کرد.
لازم به تأکید است که انتخاب بهینه انواع کمپرسور چیلر جهت تضمین راندمان سیستم، نیازمند دانش فنی عمیق و تحلیل تخصصی پروژه است. کارشناسان مهندسی تهویه اروند آمادهاند تا با ارائه مشاوره دقیق، شما را در اتخاذ بهترین تصمیم یاری رسانند.
- واحد فروش:02151041000داخلی 1 •شماره مستقیم: 02151041122