تفاوت چیلر جذبی و تراکمی  و مقایسه پارامترهای آن از جمله ضریب عملکرد و بازدهی آن ها، همیشه موضوع قابل توجه مهندسان مکانیک و تاسیسات برودتی بوده است. در این مقاله کارشناسان تهویه دماوند به طور مستند به مقایسه چیلر جذبی و چیلر تراکمی پرداخته اند.

چیلر جذبی بر خلاف چیلر تراکمی،  بجای انرژی برق از انرژی حرارتی برای تولید سرما استفاده می کند. این چیلرها بسیار کم صدا و تقریبا بدون لرزش هستند و با در نظر گرفتن هزینه های جنبی از جمله هزینه مربوط به خرید امتیاز برق و دیماند مربوطه و همچنین هزینه های جاری این نوع چیلرها از نظر اقتصادی دارای مزیت قابل توجهی بودند. از اواسط دهه هفتاد شمسی این چیلرها به شدت در ایران مورد توجه قرار گرفت و مهمترین دلیل آن عدم استفاده از برق بود. همچنین ارزان بودن بهای گاز دلیلی دیگر بر اقبال زیاد این نوع چیلر در ایران نیز بود که در سالیان بعد به کلی این موضوع دچار تغییر شد.

سابقه تهویه دماوند در تولید چیلر جذبی

در سال 1375 شرکت تهویه دماوند در پروژه ملی با عنوان “بومی سازی ساخت چیلر های جذبی” با همکاری دانشگاه صنعتی شریف و شرکت SANIYO اقدام به ساخت چیلر های جذبی تک اثره آبگرم و بخار کرد و به اقصی نقاط کشور در پروژه های مسکونی، تجاری، بیمارستانی، دانشگاهی، صنعتی و همچنین پروژه های مرتبط با نفت و گاز و پتروشیمی مانند پتروشیمی مهرِ ماهشهر واقع در بندر ماهشهر و غیره ارائه داد که بسیاری از این چیلر ها همچنان در حال کار هستند.

همچنین تهویه دماوند نمایندگی رسمی چیلر های جذبی شعله مستقیم شرکت HYUNDAI کره جنوبی را نیز در رزومه خود دارد. با توجه به وارداتی بودن تمامی اجزای سازنده چیلر های جذبی شعله مستقیم اعم از پمپ های جاذب و مبرد، لوله های کاپر نیکل و بسیاری از قطعات دیگر هرگز توجیه اقتصادی برای ساخت این دسته از چیلر های جذبی در ایران فراهم نبوده است.

در ادامه به بررسی دقیق تر عدم مقبولیت چیلر جذبی در حال حاضر، از هر کدام از انواع مختلف خود (سینگل افکت یا چیلر جذبی تک اثره، دبل افکت یا چیلر جذبی دو اثره بخار و چیلر جذبی شعله مستقیم) در ایران و جهان می ­پردازیم که همگی آنها را می ­توان در چند بخش به طور کامل مورد بررسی فنی قرار داد. از جمله :

1. افزایش بهای انرژی حرارتی
2. مصرف بسیار بالای آب در برج خنک کننده
3. افزایش و رشد تصاعدی قیمت لیتیوم بروماید
4. پیچیدگی نگهداری بالای چیلر جذبی
5. کند بودن روند کاستن درجه حرارت آب سرد گردشی
6. دمای آب سرد گردشی به ندرت به درجه طراحی می­رسد (۷ درجه سانتی گراد | ۱۲ درجه سانتی گراد)

7. COP یا ضریب عملکرد بسیار پایین

   
   معایب چیلر جذبی

   معایب چیلر جذبی
   افزایش بهای انرژی حرارتی	افزایش بهای گاز و کمتر شدن Margin بین هزینه مصرفی گاز و هزینه مصرفی برق
   مصرف بسیار بالای آب	چیلر جذبی در مقایسه با یک چیلر تراکمی با کندانسور آب خنک، ۵/۱ برابر برج خنک کننده بزرگتری را می خواهد
   افزایش و رشد تصاعدی قیمت لیتیوم بروماید	وارداتی بودن لیتیوم بروماید و افزایش مصرف لیتیوم به دلیل افزایش تولید خودروهای برقی
   پیچیدگی نگهداری بالای چیلر جذبی	یکی از معضلات مرسوم چیلر های جذبی بحث کریستال شدن لیتیوم بروماید است
   کند بودن روند کاستن درجه حرارت آب سرد گردشی	مدت زمانی که سیستم نیاز دارد تا سیستم به دمای طراحی برسد زمان طولانی است
   دمای آب سرد گردشی به ندرت به درجه طراحی می­رسد	در سیستم های جذبی در عمل فقط در نوع دو اثره می¬توان به این بازه دمایی نزدیک شد

افزایش بهای انرژی حرارتی

 برای سال­های متمادی در ایران بهای متر مکعب مصرفی گاز شهری بسیار پایین بود و از نظر اقتصادی صرفه بر این بود که برای سرمایش از چیلر جذبی استفاده شود. یا گاز به صورت مستقیم برای نوع Direct Fire چیلر جذبی و یا برای تهیه بخار یا آب گرم برای انواع دیگر استفاده می­شد. شاید به همین دلیل است که چیلر جذبی هیچگاه در اروپا که همیشه دغدغه گاز طبیعی دارد موفق نبوده است. با افزایش بهای گاز و کمتر شدن Margin بین هزینه مصرفی گاز و هزینه مصرفی برق اولین دلیل برای از دست رفتن مقبولیت چیلر جذبی بین مصرف کنندگان ایرانی در سال های گذشته بوده است.

مصرف بسیار بالای آب در برج خنک کننده

چیلر جذبی در بخش کندانسور خود که با برج خنک کننده کار می­کند باید مجموعاً حرارت ناشی از ژنراتور و بار حرارتی ساختمان را به بیرون دفع کند. چیلر جذبی در مقایسه با یک چیلر تراکمی با کندانسور آب خنک، 5/1 برابر برج خنک کننده بزرگتری را می­خواهد. با این توضیح که انرژی حرارتی که باید توسط برج خنک کننده در سیستم جذبی دفع شود بیشتر از انرژی الکتریکی است که در سیستم تراکمی می­بایست دفع شود. به طور مثال دبی آب برج خنک کننده مورد نیاز یک چیلر جذبی و یک چیلر تراکمی با کندانسور آب خنک برای 400 تن تبرید برودت به ترتیب 1800 GPM و 1200 GPM می­باشد. به این مقدار 2 تا 3 درصد به خاطر پاشش آب به بیرون، تبخیر و درین آب برای ثابت نگه داشتن سختی آن نیز باید اضافه شود.

 در شرایط آب و هوایی ایران که کمبود آب معضل همیشگی بوده است، در بسیاری از پروژه ها فقط به خاطر همین موضوع استفاده از چیلر جذبی و یا حتی چیلر تراکمی با کندانسور آب خنک به کلی به مشکل روبرو شده است. شهر­هایی مانند اصفهان و یزد. به این موضوع کمبود آب باید کیفیت پایین آب را هم اضافه کرد. سختی بسیار بالای آب ایران سبب رسوب گرفتن شدید کندانسور می­شود. در بسیاری از مناطق ایران برای رسیدن به همین آب، با کیفیت پایین باید چاه هایی چندصد متری حفر کرد که نه تنها خلاف مقررات هست؛ بلکه سفره های زیر زمینی را نیز خالی می­کنند که مسائلی دیگر از قبیل نشست زمین را هم سبب می­شوند.

 برای مناطقی که رطوبت نسبی هوا بالا است مانند بندر ماهشهر که درخواست استفاده از چیلر جذبی در آن مطرح شده است به دلیل بالا بودن رطوبت نسبی به برج خنک کننده بزرگتری هم نیاز است این یعنی به آن مقدار 1800 GPM باید افزوده هم بشود.

 در شهر­های شرجی علاوه بر اینکه برای کار کرد چیلر جذبی باید برج بزرگتری تهیه شود، با این حال دمای خروج آب از برج بیشتر از دمای طراحی می­باشد. در ازای هر درجه افزایش دمای آب برج خنک کننده حدود 10% از ظرفیت چیلر جذبی نیز کاهش می­یابد. البته می­توان قسمتی از این کاهش ظرفیت را با افزایش دمای ژنراتور جبران نمود. این یعنی افزایش مصرف انرژی حرارتی و نتیجتاً کاهش COP چیلر.

افزایش و رشد تصاعدی قیمت لیتیوم بروماید

 سیستم چیلر جذبی همان طور که در اسم آن نیز مشخص است برای کارکرد نیاز به جاذب دارد. این جاذب که نمک لیتیوم بروماید باشد از فلز لیتیوم تشکیل شده است. فارغ از اینکه لیتیوم بروماید وارداتی است و قیمت آن در ایران به دلیل مشکلات ارز و واردات بیشتر از دیگر جاهای دنیا هست، باید به تقاضای فوق العاده زیاد آن و افزایش روز افزون قیمت جهانی آن هم اشاره کرد. لیتیوم نیاز روز دنیا برای ساخت انواع باتری ها که هم در ساخت قطعات الکترونیکی مانند گوشی همراه و لپ تاپ و صنعت نسبتا جدید خودرو­های الکتریکی (EV) است. لیتیوم بروماید به یک دلیل دیگر هم گران است، آن هم ساخت نمک لیتیوم بروماید برای استفاده در چیلر که قرار نیست با راندمان خیلی بالایی کار کند و به کلی اقبال خود را از دست داده است، توسط سازندگان آن گرانتر هم توزیع می­شود.

در یک سیستم جذبی اگر همه چیز خوب کار کند شاید نیازی به تعویض لیتیوم بروماید نباشد اما در بسیاری از تعمیرات نیاز به تعویض لیتیوم بروماید به وجود می­آید. برای یک چیلر جذبی ۴۰۰ تن تقریباً ۱۶۰۰ لیتر لیتیوم بروماید نیاز است.

 در زمان تهیه این گزارش در دی ماه سال ۱۴۰۱ قیمت هر لیتر لیتیوم بروماید حدود ۹،۰۰۰،۰۰۰ ريال می­باشد. یعنی ۱۴،۴۰۰،۰۰۰،۰۰۰ ريال فقط هزینه لیتیوم بروماید می­باشد و تضمینی هم نیست که فقط همین یکبار برای راه اندازی چیلر باشد.

پیچیدگی نگهداری بالای چیلر جذبی

 چیلر جذبی تجهیزی است حساس، که اگر همه موارد آن به خوبی کار نکند در سیکل کاری چیلر تاثیر زیادی از خود نشان می­دهد. به طور مثال یکی از معضلات مرسوم چیلر های جذبی بحث کریستال شدن لیتیوم بروماید است که وقت و هزینه زیادی جهت رفع این ایراد می­طلبد. یکی از موارد بسیار مهم چیلر­های جذبی بحث وکیوم کردن دستگاه می­باشد. از آنجایی که چیلر جذبی در فشار پایین تر از جو و نزدیک به خلاء کار می­کند، وکیوم کردن دستگاه بسیار مهم می­باشد. نشت هوا به داخل سیکل جذبی و مجاورت لیتیوم بروماید با اکسیژن خوردگی بسیار شدیدی ایجاد می­کند. این خوردگی به قدری است که حتی استینلس استیل را هم از بین می­برد. برای همین موضوع معمولاً چیلر جذبی را حتی در زمانی که خاموش است مانند زمستان­ها هم باید مرتباً وکیوم کرد. مورد یاد شده یکی از اصول نگهداری چیلر جذبی است که نگهدار باید آشنایی کاملی با سیکل جذبی داشته باشد. از طرفی مدت زمانی که نگهدار این سیستم نیاز دارد تا به کلی به سیکل دستگاه آشنا شود، زمان بر است و در بسیاری از موارد نفرات در کارخانجات و یا ساختمان ها پس از گذشت مدتی به هر دلیلی کار را ترک می­کنند. نگهداران این سیستم هم که به شکل پیمانی کار می­کنند، معمولا هزینه کمی را طلب نمی­کنند. (* ارزان و یا گران بودن این هزینه خارج از هدف این گزارش است).

 در بسیاری از پروژه ها که سیستم های سانترال جذبی دارند، به دلایل گفته شده از موارد ۱ تا ۴ به کلی سیستم سرمایشی جذبی را کنار گذاشته اند و به سیستم های اسپیلیت و سیستم های سرمایشی مجزا روی آورده اند. در شهر هایی مثل تهران و اصفهان که زمانی چیلر جذبی از مقبولیت بالایی برخوردار بود، بسیاری از ساختمان ها را می­توان دید که به نمای آن ها اسپیلیت که سیکلی تراکمی دارد نصب شده است.

کند بودن روند کاستن درجه حرارت آب سرد گردشی

یکی دیگر از موارد چیلر های جذبی اصطلاحاً لَختی در زمینه کاستن درجه حرارت آب گردشی است. به این معنا که مدت زمانی که سیستم نیاز دارد تا سیستم به دمای طراحی برسد زمان طولانی است. برای یک ساختمان اداری که از سیستم جذبی استفاده می­شود معمولا نگهداران چیلر را در آخر وقت اداری خاموش نمی­کنند چرا که فردای آن روز مدت زمان طولانی تری را باید سپری کنند تا سیستم دوباره به دمای طراحی باز گردد. این به معنای مصرف گاز و انرژی و آب بیشتر است. در صورتی که در یک چیلر تراکمی دمای آب در لوله ها و فن کویل های یک سیکل خاموش را در  

دمای آب گردشی به ندرت به درجه طراحی می ­رسد

در تمامی طراحی هایی که مقصود آن ها تهویه مطبوع می­باشد دمای آب گردشی بین ۷ الی ۱۲ درحه سانتی گراد می­باشد. در سیستم های جذبی در عمل فقط در نوع دبل افکت می­توان به این بازه دمایی نزدیک شد. در اغلب چیلر های جذبی چه از نوع شعله مستقیم و چه از انواع دیگر، معمولاً چیلر جذبی در دمای ۱۰ الی ۱۵ درجه سانتی گراد به حالت پایا می­رسد.

ضریب عملکرد (COP) بسیار پایین

چیلر های جذبی در زمینه COP (Coefficient of Performance) خیلی عملکرد خوبی ندارند. COP چیلر های سینگل افکت معمولا حدود 7/0 می­باشد. چیلر های جذبی شعله مستقیم دبل افکت حدود 1 و در بهترین حالت COP چیلر های جذبی  که اصطلاحاً High Efficiency هم گفته می­شود 2/1 است. این اعداد در مقایسه با COP چیلر های تراکمی آب خنک که بین 3/5 تا 4 هستند بسیار کمتر است. چیلر تراکمی آب خنک فلودد (Flooded) که یکی از جدیدترین محصولات تهویه دماوند نیز می­باشد، این عدد بین 5 تا 5.5 است.

چیلر تراکمی

چیلر­های تراکمی معمولا با توجه به نوع کندانسور (آب خنک و یا هوا خنک) و همچنین نوع کمپرسور آن ها دسته بندی می ­شود. چیلر تراکمی در صورتی که مجهز به کندانسور آب خنک یا آبی باشد، با نام چیلر هوا خنک شناخته می شود و اگر مجهز به کندانسور آب خنک یا آبی باشد، به آن چیلر آب خنک می گویند.

تهویه دماوند با بیش از ۳۰ سال تجربه در ساخت چیلر های تراکمی یکی از پیشروان این صنعت در ایران می ­باشد که همچنان بسیاری از تولیدات سال های دور این شرکت (ابتدای دهه هفتاد شمسی) تا به امروز در حال کار هستند.

 با توجه به اینکه این گزارش برای مقایسه چیلر­های جذبی با چیلر­های تراکمی می­ باشد، در این قسمت پس از توضیحی اجمالی در خصوص چیلر­های تراکمی بر اساس کندانسور و سپس بر اساس نوع کمپرسور آن ها به مقایسه این دو نوع چیلر (جذبی و تراکمی) می­ پردازیم.

انواع چیلر تراکمی بر اساس نوع کندانسور

چیلر تراکمی آب خنک

 در چیلر های تراکمی با کندانسور آب خنک مانند چیلرهای جذبی برای دفع حرارت به محیط، نیاز به برج خنک کننده می­باشد. نقطه ضعف این نوع کندانسور در بخش چیلر جذبی بررسی شد. این نقاط ضعف برای چیلر های تراکمی با کندانسور آب خنک نیز همچنان به قوت خود باقی هستند فقط با این تفاوت که میزان آب مصرفی کندانسور آن حدود ۳۰% نسبت به چیلر جذبی کمتر است.

ولی معضلات کیفیت و کمبود آب همچنان وجود دارد. در مکان­های گرم و شرجی مانند بندر ماهشهر و بسیاری از شهرهای جنوبی ایران، رطوبت نسبی بالای این مناطق سبب می ­شود که برج خنک کننده بزرگتری نسبت به شهرهایی که رطوبت نسبی کمتر برای دفع حرارت به خارج تهیه شود.

در سیستم هایی که با کندانسور آب خنک کار می­کنند با توجه به اینکه کمپرسور فشار دهش کمتری دارند ظرفیت بالاتری ارائه می­دهد. به طور مثال یک کمپرسور 210 اسب بخاری در شرایط کارکرد با کندانسور آب خنک حدود 149 تن تبرید با گاز R134a برودت تولید می­کند. همین کمپرسور در شرایط کارکرد با کندانسور هواخنک در شرایط محیطی مانند بندر ماهشهر 114 تن تبرید با گاز R134a برودت تولید می­کند. حسن دیگر آن این است که کمپرسور در بازه فشار کاری کوچکتری قرار دارد و در نتیجه عمر مفید کمپرسور کمی بالاتر است. این برای مناطقی است که آب کافی با کیفیت مناسب برای کندانسور آب خنک دارد.

چیلر تراکمی هوا خنک

 حرارت با کندانسور هوا خنک توسط فن های کندانسور از روی کویل های چیلر به بیرون دفع می­شود. مهمترین حسن این کندانسور این است که به کلی از معضلات آب و برج خنک کننده و نگهداری آن به دور است. هیچ گونه رسوب هم در کندانسور وجود ندارد. به همین دلیل قابلیت اطمینان پذیری این نوع چیلر به مراتب از چیلر جذبی بالاتر است. بی نیازی به آب، کارکرد بی درد سر تری را هم نسبت به چیلر آب خنک تضمین می­کند.

 اینکه بر روی کندانسور هوا خنک صرفاً دمای خشک هوا (Dry Bulb) تاثیر دارد، این نوع چیلر ها بهترین گزینه برای کارکرد در شرایط شرجی با رطوبت نسبی بالا را دارند. و RH در کندانسور هوا خنک موضوعیت ندارد.

انواع چیلر تراکمی بر اساس نوع کمپرسور

 دسته بندی دیگر چیلر­های تراکمی به نوع کمپرسور آن ها بر می­گردد. از نظر ساختاری کمپرسور های تهویه مطبوع دو نوع هستند:

کمپرسور دینامیکی
کمپرسور جابجایی مثبت
-کمپرسورهای دینامیکی مانند کمپرسور­های سانتریفیوژ می­باشد. معمولا این کمپرسور های در ظرفیت بسیار بالا و صرفا با کندانسور آب خنک کار می­کنند. چرا که فشار دهش زیادی نمی­ توانند ایجاد کنند.

– کمپرسورهای جابجایی مثبت که مناسب کار در فشار بالا هم می­باشد در صنعت تهویه مطبوع به چهار نوع تقسیم می­شود:

کمپرسور های رفت و برگشتی: این کمپرسور ها که شباهت بسیاری به موتور خودرو دارد از نسل های قدیمی کمپرسور ها هستند.  این کمپرسورها بسیار مناسب تجهیزات زیر صفری می­ باشند و در صنعت سرد خانه کاربرد زیادی دارند.

کمپرسور اسکرال: این کمپرسورها که کاربرد زیادی در تهویه مطبوع دارند در بزرگترین ظرفیت معمولاً تا ۴۰ اسب بخار موجود هستند. با موازی کردن این نوع کمپرسور دستگاههایی با ظرفیت های بالا می­توان تولید کرد (مثل ۲۴۰ تن نامی). اما قیمت تمام شده افزایش می­یابد.

کمپرسور (Vane Rotary) : این کمپرسور ها معمولا در سایز های کوچک برای اسپیلیت یونیت و کولر گازی های سایز کوچک استفاده می­شود و راندمان نسبتاً بالایی هم دارند.

کمپرسور اسکرو: اکثر چیلر­های سایز بزرگ موجود در بازار های جهانی با این کمپرسور ساخته می­شوند. این کمپرسور ها معمولا از ظرفیت های ۹۰ اسب بخاری به بالا استفاده می­شوند و تا ۳۰۰ اسب بخاری هم ساخته می­شوند. (سایز های کوچکتر هم ساخته می­شود ولی معمولا توجیه اقتصادی ندارند و از کمپرسورهای اسکرال استفاده می­شود). حسن این کمپرسورها قابلیت اطمینان پذیری و طول عمر بالا می ­باشد.

مقایسه چیلر تراکمی هوا خنک و آب خنک با چیلر جذبی

مقایسه قیمت چیلر جذبی و تراکمی

  با توجه به توضیحات داده شده و دلایل از دست رفتن اقبال چیلر های جذبی در جهان و به تبع آن در ایران، در حال حاضر برای درخواست چیلر با ظرفیت برودتی ۴۰۰ تن تبرید واقعی، قیمت چیلرهای تراکمی هوا خنک و آب خنک با یک دستگاه چیلر جذبی مقایسه شده است.

قیمت های زیر بر اساس نوع چیلر ها به صورت اجمالی می ­باشد. قابل ذکر است که چیلرهای تراکمی و جذبی در یک ظرفیت برودتی سنجیده شده­ اند(چیلر ۴۰۰ تن واقعی).

مطابق جدول فوق مشاهده می کنید که علاوه بر تمامی معضلات و چالش های چیلر جذبی، این دستگاه، قیمت تمام شده بیشتری نسبت به چیلر تراکمی دارد. توجه کنید که قیمت های اعلامی مربوط به دوسال پیش و به صورت اجمالی است.