نحوه عملکرد چیلرهای جذبی چگونه است؟ (توضیح ساده)

در مقاله انواع چیلر گفتیم که چیلرها به طور کلی به دو دسته چیلر جذبی و چیلر تراکمی تقسیم می شوند. در این مطلب از سایت تهویه نو نحوه عملکرد چیلرهای جذبی را مورد بررسی قرار می دهیم. برخلاف چیلرهای معمولی، چیلرهای جذبی از گرمای اتلافی حاصل از سایر فرآیندها یا تجهیزات برای راه‌اندازی فرآیند ترمودینامیکی استفاده می‌کنند که به تولید آب سرد و توزیع آن برای نیازهای HVAC کمک می‌کند. به جای استفاده از مبردهای معمولی، آب معمولاً با آمونیاک یا لیتیوم بروماید ترکیب می‌شود، که لیتیوم بروماید به دلیل غیرسمی بودن، رایج‌تر است.

در ادامه با جزئیات بیشتری خواهیم گفت چیلر جذبی چگونه کار میکند؟

نحوه عملکرد چیلر جذبی به زبان ساده

چیلرهای جذبی یک نوع سیستم سرمایشی هستند که برای تولید آب سرد از گرما استفاده می‌کنند. این سیستم‌ها به‌ویژه برای مناطقی که منابع گرمایی اضافی دارند یا به‌طور خاص برای کاهش مصرف انرژی در دسترس هستند، مناسب‌اند. در این سیستم‌ها از فرآیندهای ترمودینامیکی برای ایجاد سرمایش استفاده می‌شود، بدون اینکه نیاز به برق برای کارکرد کمپرسورهای معمولی باشد.

در تصویر زیر مراحل مختلف تولید آب سرد توسط چیلر جذبی نشان داده شده است:

حالا بیایید نحوه عملکرد چیلرهای جذبی را به زبان ساده توضیح دهیم:

چیلرهای جذبی معمولا شامل پنج بخش اصلی هستند: کندانسور (Condenser)، ژنراتور (Generator)، تبخیرکننده یا اواپراتور (Evaporator)، جاذب (Absorber) و مبدل حرارتی (Heat Exchanger). فرآیند سرمایش در این سیستم‌ها از طریق جذب بخار آب توسط یک جاذب شیمیایی به نام لیتیوم بروماید (LiBr) صورت می‌گیرد. در اینجا، ابتدا یک منبع گرمایی (معمولاً گاز طبیعی، بخار یا گرمای اتلافی) وارد سیستم می‌شود.

1. تولید بخار (Generation): در ژنراتور، گرمای وارد شده به سیستم باعث می‌شود که آب به بخار تبدیل شود. این گرما از یک منبع خارجی مانند گاز، بخار یا گرمای اتلافی تأمین می‌شود. بخار تولید شده در این مرحله به سمت جاذب حرکت می‌کند.
2. جذب بخار (Absorption): در این مرحله، بخار آب وارد جاذب می‌شود که حاوی لیتیوم بروماید است. لیتیوم بروماید بخار آب را جذب کرده و به یک محلول از آب و لیتیوم بروماید تبدیل می‌شود. این مرحله برای جذب بخار آب از محیط و تبدیل آن به مایع انجام می‌شود.
3. تبخیر (Evaporation): محلول آب و لیتیوم بروماید وارد اواپراتور چیلر یا تبخیرکننده می‌شود. در این بخش، حرارت اضافی از محلول گرفته می‌شود و باعث می‌شود که محلول به بخار تبدیل شود. این بخار به کندانسور منتقل می‌شود تا دوباره به مایع تبدیل شود. در این مرحله، سرمایش تولید می‌شود.
4. میعان (Condensation): بخار آب وارد کندانسور می‌شود، جایی که توسط یک مبدل حرارتی خنک می‌شود. در این بخش، بخار به مایع تبدیل می‌شود و دوباره به ژنراتور باز می‌گردد تا فرآیند دوباره آغاز شود.
5. مبدل حرارتی (Heat Exchanger): مبدل حرارتی در سیستم چیلر جذبی نقش مهمی در انتقال گرما دارد. این بخش به انتقال گرمای اضافی از سیستم به محیط کمک می‌کند و فرآیند سرمایش را بهینه می‌کند.

پیشنهاد می‌کنیم مقاله نقش هر یک از اجزای چیلر در فرآیند خنک سازی را مطالعه کنید.

اصول عملکرد چیلر جذبی

چیلرهای جذبی به سه اصل علمی اصلی متکی هستند:

1. نقطه جوش مایع به فشار بستگی دارد: زمانی که فشار کاهش می‌یابد، نقطه جوش مایع نیز پایین می‌آید. این ویژگی به چیلرهای جذبی این امکان را می‌دهد که آب را در دمای پایین‌تری به جوش آورده و فرآیند سرمایش را بهینه کنند.
2. میل ترکیبی مواد جاذب و مبرد: در سیستم چیلر جذبی، مواد جاذب مانند لیتیوم بروماید دارای میل ترکیبی بالایی با آب (مبرد) هستند. این به این معنی است که آب به راحتی در لیتیوم بروماید حل می‌شود و فرآیند جذب به‌طور مؤثر انجام می‌شود.
3. انتقال گرما از سطوح گرمتر به سردتر: همانطور که در تمام فرآیندهای ترمودینامیکی، گرما همیشه از نواحی گرمتر به سردتر جریان می‌یابد. در این سیستم، گرما از منبع خارجی وارد چیلر شده و پس از انتقال به آب، این گرما از طریق سیستم جاذب به بیرون منتقل می‌شود.

در نهایت، با استفاده از گرمای وارد شده به سیستم و فرآیندهای مختلف جذب و تبخیر، آب سرد تولید می‌شود که برای سرمایش فضاهای مختلف مانند سیستم‌های تهویه مطبوع استفاده می‌شود.

این روش به‌طور کلی انرژی کمتری نسبت به سیستم‌های سرمایشی معمولی مصرف می‌کند و از انرژی حرارتی برای تولید سرمایش استفاده می‌کند.

مزایای چیلرهای جذبی

• کاهش مصرف برق: چیلرهای جذبی نیازی به کمپرسور الکتریکی ندارند و می‌توانند با استفاده از منابع گرمایی موجود مانند گاز طبیعی، انرژی را به سرمایش تبدیل کنند.
• استفاده از گرمای اضافی: این سیستم‌ها می‌توانند از گرمای اتلافی که در بسیاری از صنایع و فرآیندها تولید می‌شود، برای تولید سرمایش استفاده کنند.
• کاهش آلودگی صوتی: چون این سیستم‌ها فاقد کمپرسورهای پر سر و صدا هستند، در محیط‌هایی که به آرامش نیاز دارند، گزینه مناسبی هستند.

این فرآیند در مجموع انرژی کمتری نسبت به سیستم‌های سرمایشی معمولی مصرف می‌کند و از انرژی حرارتی برای تولید سرمایش استفاده می‌کند. این سیستم‌ها به‌ویژه در صنایع بزرگ یا مناطقی با دسترسی به منابع گرمایی اضافی بسیار مفید هستند.

تفاوت چیلر جذبی و چیلر تراکمی

چیلرهای جذبی و تراکمی هرکدام مزایا و معایب خود را دارند. انتخاب بین این دو بستگی به نیازهای انرژی، دسترس بودن منابع گرمایی، هزینه‌ها و نوع استفاده دارد. چیلرهای جذبی برای استفاده در مناطقی با منابع گرمایی اضافی و نیاز به کاهش مصرف برق بسیار مناسب هستند، در حالی که چیلرهای تراکمی برای کاربردهای عمومی و مناطقی که نیاز به سرمایش سریع و کارآمد دارند، بهتر عمل می‌کنند.

چیلرهای جذبی و چیلرهای تراکمی هر دو برای تولید سرمایش استفاده می‌شوند، اما عملکرد و تکنولوژی‌های مختلفی دارند که باعث تفاوت‌های اساسی بین آن‌ها می‌شود. در اینجا تفاوت‌های اصلی بین این دو نوع چیلر آورده شده است:

1. منبع انرژی

• چیلر جذبی: این نوع چیلر از گرمای اضافی یا گرمای اتلافی برای ایجاد سرمایش استفاده می‌کند. این گرما می‌تواند از منابع مختلف مانند گاز طبیعی، بخار، یا حتی انرژی خورشیدی باشد. در این سیستم‌ها، از انرژی حرارتی برای ایجاد فرآیند سرمایش استفاده می‌شود.
• چیلر تراکمی: چیلرهای تراکمی به‌طور عمده از الکتریسیته برای کارکرد کمپرسور استفاده می‌کنند. کمپرسور در این سیستم‌ها مبرد را فشرده کرده و آن را به دمای بالاتر می‌رساند که در نهایت موجب سرمایش می‌شود.

2. اجزای اصلی

• چیلر جذبی: در چیلرهای جذبی، از لیتیوم بروماید (LiBr) یا آمونیاک به عنوان ماده جاذب برای جذب بخار آب استفاده می‌شود. این سیستم‌ها نیاز به کمپرسور ندارند و فرآیند سرمایش از طریق جذب بخار و تبخیر انجام می‌شود.
• چیلر تراکمی: در چیلرهای تراکمی، از کمپرسور برای فشرده‌سازی مبرد و افزایش فشار آن استفاده می‌شود. سپس مبرد با عبور از کندانسور، حرارت را از دست داده و به مایع تبدیل می‌شود. در نهایت این مایع وارد اواپراتور شده و فرآیند سرمایش رخ می‌دهد.

3. مصرف انرژی

• چیلر جذبی: مصرف برق در چیلرهای جذبی بسیار پایین است چون این سیستم‌ها عمدتاً از گرمای خارجی برای ایجاد سرمایش استفاده می‌کنند. به‌طور کلی، این نوع چیلرها انرژی کمتری مصرف می‌کنند و در مناطقی که منابع گرمایی اضافی در دسترس است، به‌صرفه‌تر هستند.
• چیلر تراکمی: چیلرهای تراکمی بیشتر از برق استفاده می‌کنند، به‌ویژه برای راه‌اندازی کمپرسور. به همین دلیل مصرف انرژی در این سیستم‌ها معمولاً بیشتر است.

4. آلودگی صوتی

• چیلر جذبی: چیلرهای جذبی معمولاً کم صداتر هستند چون هیچ کمپرسور الکتریکی قدرتمندی ندارند و به‌طور کلی در محیط‌هایی که آرامش مهم است، مناسب‌تر هستند.
• چیلر تراکمی: چون چیلرهای تراکمی دارای کمپرسورهای الکتریکی هستند که برای فشرده‌سازی مبرد به کار می‌روند، معمولاً صدا و ویبره بیشتری تولید می‌کنند.

5. کاربرد و استفاده

• چیلر جذبی: این نوع چیلرها برای مناطق صنعتی یا مراکز بزرگ که دسترسی به منابع گرمایی اضافی (مانند گرمای اتلافی از فرآیندهای صنعتی) دارند، مناسب هستند. همچنین در مناطقی که نیاز به مصرف کم برق و انرژی دارند، کاربرد دارند.
• چیلر تراکمی: این چیلرها در ساختمان‌های تجاری، هتل‌ها، دفاتر اداری و منازل استفاده می‌شوند که دسترسی به گرمای اضافی ندارند و به سیستم‌های سرمایشی پرقدرت و کارا نیاز دارند.

6. هزینه اولیه و نگهداری

• چیلر جذبی: معمولاً هزینه اولیه نصب و تجهیزات چیلرهای جذبی بالاتر است، اما به دلیل مصرف انرژی پایین‌تر و نگهداری راحت‌تر، هزینه‌های عملیاتی آن‌ها در طولانی‌مدت کمتر است.
• چیلر تراکمی: هزینه اولیه نصب چیلرهای تراکمی معمولاً کمتر است، اما مصرف بالای برق و نیاز به نگهداری منظم از جمله شارژ مبرد و تعمیرات کمپرسور، هزینه‌های عملیاتی را افزایش می‌دهد.

7. میزان ظرفیت

• چیلر جذبی: معمولاً برای ظرفیت‌های بزرگتر و کاربردهای صنعتی مناسب است.
• چیلر تراکمی: این نوع چیلرها در ظرفیت‌های مختلفی موجود هستند و برای مناطق مسکونی و تجاری با ظرفیت‌های مختلف به‌راحتی قابل استفاده هستند.

8. اثربخشی در شرایط مختلف

• چیلر جذبی: چیلرهای جذبی به‌ویژه در مناطق گرمسیری یا صنایعی که به گرمای اضافی دسترسی دارند، به‌خوبی عمل می‌کنند. همچنین به‌خاطر عدم وابستگی به برق، در مناطقی که برق محدود است، بهتر عمل می‌کنند.
• چیلر تراکمی: این چیلرها برای مناطق سردتر و کاربردهایی که نیاز به سرمایش دقیق دارند، مناسب‌تر هستند.

بیشتر بخوانید: نحوه عملکرد چیلرهای تراکمی

سخن پایانی

چیلرهای جذبی یک راهکار مؤثر و انرژی‌کارآمد برای تولید سرمایش هستند که از گرمای اضافی به جای برق برای ایجاد سرما استفاده می‌کنند. این سیستم‌ها به‌ویژه در مکان‌هایی که منابع گرمایی اضافی در دسترس است یا در مناطقی که مصرف کم برق مهم است، بسیار مفید هستند. با عملکرد ساده و مؤثر خود، چیلرهای جذبی می‌توانند به کاهش هزینه‌های انرژی و ایجاد یک محیط خنک و راحت کمک کنند. اگر در جستجوی سیستمی برای سرمایش با مصرف انرژی پایین و بهره‌وری بالا هستید، چیلر جذبی می‌تواند گزینه‌ای مناسب باشد.