یکی از انواع بسیار پرکاربرد چیلر نوع جذبی آن است. چيلرهای جذبی از انرژی حرارتی به عنوان منبع اصلی برای ايجاد سرمايش استفاده می‌کنند. در اوایل دهه هشتاد شمسی چیلر جذبی به دلیل مصرف بسیار کم برق طرفداران زیادی را به خود جذب کرد و تمایل برای خرید چیلر جذبی تا حدی بالا گرفت.
همین امر باعث شد تا علاوه بر شرکت‌های تولید کننده داخلی چند شرکت نیز اقدام به واردات گسترده چیلر جذبی از کشورهایی مانند ژاپن، چین، هند و … کردند.
چیلر جذبی (Absorption Chiller) نیز مانند هر تجهیز دیگری دارای معایب و مزایایی است که به آنها می‌پردازیم.
فناوری تبريد جذبی روشی عالی برای تهويه مطبوع مركزی در تأسيساتی است که ظرفيت ديگ اضافی داشته و می‌توانند بخار يا آب داغ مورد نياز برای راه‌اندازی چيلر را تأمين نمايند. چيلرهای جذبی معمولاً در ظرفيت‌های بين 50 تا 1000 تن برودتی طراحی و تولید می‌شوند.
البته برخی از شرکت‌های ژاپنی موفق شده‌اند چيلرهای جذبی تا ظرفيت معادل 5000 تن تبرید را نيز توليد کنند.
در سيستم‌های جذبی معمولاً از آب به عنوان مبرد استفاده می‌شود و گرمای مورد نياز برای کارکرد اين چيلرها به طور مستقيم از گاز طبيعی يا گازوئيل تأمين می‌شود.
منابع غير مستقيم گرما در چيلرهای جذبی عبارتند از آب داغ، بخار پرفشار و بخار کم‌فشار. بر اين اساس توليدکنندگان مختلف در جهان سه نوع اصلی چيلر جذبی ارائه می‌نمايند که عبارتند از: شعله مستقيم، بخار و آب داغ.
تقسیم‌بندی چیلرهای جذبی
در تقسيم‌بندی عمومی میتوان چيلرهای جذبی را به دو دسته چيلرهای جذبی آب و آمونیاک و چيلرهای جذبی ليتيوم برومايد و آب طبقه‌بندی نمود. در واقع در هر سيكل تبريد جذبی يک سيال به عنوان جاذب و يک سيال به عنوان مبرد وجود دارد که تقسيم‌بندی فوق بر اين مبنا انجام شده است.
در سيستم آب و آمونياک، سيال مبرد آمونیاک و سيال جاذب آب است. در سيستم ليتيوم برومايد و آب، سيال مبرد آب و سيال جاذب، محلول ليتيوم برومايد است.
بر حسب اجزای سيستم هم میتوان تقسيم‌بندی‌های ديگری ارائه کرد مثلاً میتوان سيکل‌های تبريد جذبی را به سيکل‌های تبريد تک اثره، دو اثره و سه اثره طبقه‌بندی کرد.
امروزه سيکل‌های تبريد جذبی تک اثره و دو اثره در مقياس بسيار وسيع و در اشکال متنوع ساخته می‌شوند و سيکل‌های سه اثره همچنان در دست مطالعه می‌باشند.
قسمت‌های اصلی چیلر جذبی
ساختار اصلی چیلرهای جذبی بر پایه چهار محفظه به نام‌های اواپراتور، ابزوربر (جاذب)، ژنراتور و کندانسور بنا شده و از همین رو شکل و ظاهر چیلرها متناسب با ابعاد و محل استقرار این چهار محفظه تغییر میکند.
هر یک از این محفظه‌ها در واقع نوعی مبدل پوسته و لوله هستند و شباهت زیادی در ساختار و شکل ظاهری باهم دارند.
از این رو میتوان نتیجه گرفت بخش عظیمی از ساختمان چیلر جذبی از پوسته فولادی و لوله‌های مسی تشکیل شده است.
ژنراتور
ژنراتور معمولاً در محفظه بالايی چيلرهای جذبی قرار دارد و وظیفه آن جداسازی مبرد (بخار آب) از لیتیم بروماید و غلیظ کردن آن است.
جاذب
جاذب معمولاً در پوسته پايينی چيلرهای جذبی قرار دارد و وظيفه آن جذب بخار مبرد توليد شده در اواپراتور است.
جذب بخار مبرد در داخل جاذب توسط ماده جاذب صورت می‌گیرد.
اواپراتور
اواپراتور معمولاً در قسمت پایینی چيلرهای جذبی قرار می‌گیرد. مايع مبرد در اواپراتور به دلیل فشار پايين محفظه (خلأ نسبی) تبخير شده و باعث کاهش درجه حرارت آب سرد تهويه درون لوله‌های اواپراتور می‌شود.
کندانسور
کندانسور معمولاً در قسمت بالايی چيلرهای جذبی قرار می‌گیرد و وظيفه آن تقطير مبرد تبخير شده توسط ژنراتور است. بخار مبرد در برخورد با لوله‌های سرد حاصل از گردش آب برج خنک کننده در آنها، تقطير شده و به تشتک اواپراتور سرريز می‌شود.
شباهت‌های چيلر جذبی و تراكمی
چیلرهای جذبی از بعضی لحاظ شبيه چيلرهای تراکمی عمل می‌کنند و شباهت‌هایی نیز با آن دارند که عمده آنها عبارتند از:
در اواپراتور آب در گردش جهت تهویه مطبوع تابستانی گرمای خود را به یک مبرد فرار می‌دهد.
گاز مبرد فشار پايين از اواپراتور گرفته شده و گاز مبرد فشار بالا به کندانسور فرستاده می‌شود.
گاز مبرد در کندانسور تقطير می‌گردد.
مبرد در يک سيکل همواره در گردش است.
تفاوت‌های اصلی چيلر جذبی و تراكمی
چيلرهای تراكمی برای گردش مبرد از کمپرسور استفاده می‌کنند در حالی که چيلرهای جذبی فاقد کمپرسور بوده و به جای آن از انرژی گرمايی منابع مختلف استفاده کرده و غلظت محلول جاذب را تغيير می‌دهند، همچنان که غلظت تغيير می‌كند؛ فشار نيز در اجزای مختلف چيلر تغيير می‌كند.
اين اختلاف فشار باعث گردش مبرد در سيستم می‌گردد.
ژنراتور و جذب کننده در چيلرهای جذبی جانشين كمپرسور در چيلرهای تراکمی شده است.
در چيلرهای جذبی از يک جاذب استفاده می‌شود که عموماً آب يا نمک ليتيوم برومايد است.
مبرد در چيلرهای تراکمی يکی از انواع کلروفلوئوروکربن‌ها يا هالو کلروفلوروکربن‌ها است در حالی که در چيلرهای جذبی مبرد معمولاً آب يا آمونياک است.
چيلر تراکمی انرژی مورد نياز خود را از انرژی الکتريکی تأمين می‌كند در حالی که انرژی ورودی به چيلرهای جذبی از آب گرم يا بخار وارد شده به ژنراتور تأمين می‌شود. گرما ممکن است از کوره هوای گرم يا ديگ آمده باشد.
در بعضی اوقات از گرمای ساير فرآيندها نيز استفاده می‌شود مانند بخار کم فشار يا آب داغ صنايع، گرمای باز گرفته شده از دود خروجی توربين‌های گازی و يا بخار کم فشار از خروجی توربين‌های بخار.
مهم‌ترين مزايای چيلر جذبی نسبت به چيلر تراکمی
صرفه‌جويی در مصرف برق
چيلرهای جذبی از گاز طبيعی، گازوئيل يا گرمای تلف شده به عنوان منبع اصلی انرژی استفاده می‌کنند و مصرف برق آنها بسيار ناچيز است.
صرفه‌جويی در هزينه خدمات برق
هزينه نصب سيستم شبکه الکتريکی در پروژه‌ها بر اساس حداکثر توان برداشت قابل تعيين است. يک چيلر جذبی به دليل اينکه برق كمتری مصرف میکند، هزينه خدمات را نيز كاهش می‌دهد. در اکثر ساختمان‌ها نصب چيلرهای جذبی موجب آزاد شدن توان الکتريکی برای مصارف ديگر می‌شود.
صرفه‌جويی در هزينه تجهيزات برق اضطراری
در ساختمان‌هايی مانند مراکز درمانی و يا سالن‌های کامپيوتر که وجود سيستم‌های برق اضطراری برای پشتيبانی تجهيزات خنک کننده ضروری است، استفاده از چيلرهای جذبی موجب صرفه‌جويی قابل توجهی در هزينه اين تجهيزات خواهد شد.
صرفه‌جويی در هزينه اوليه مورد نياز برای ديگ‌ها
برخی از چيلرهای جذبی را میتوان در زمستان‌ها به عنوان هيتر مورد استفاده قرار داد و آب گرم لازم برای سيستم‌های گرمايشی تأمين نمود. در صورت استفاده از اين چيلرها نه تنها هزينه خريد ديگ کاهش می‌يابد بلکه صرفه‌جويی قابل ملاحظه‌ای در فضا نيز بدست خواهد آمد.
بهبود راندمان ديگ‌ها در تابستان
مجموعه‌هايی مانند بيمارستان‌ها که در تمام طول سال برای سيستم‌های استريل کننده، اتوکلاوها و ساير تجهيزات به بخار احتياج دارند مجهز به ديگ‌های بخار بزرگی هستند که عمدتاً در طول تابستان با بار کمی کار می‌کنند.
نصب چيلرهای جذبی بخار در چنين مواردی موجب افزايش بار و مصرف بخار در تابستان‌ها شده و در نتیجه کارکرد ديگ‌ها و راندمان آنها بهبود قابل توجهی خواهد يافت.
کم شدن صدا و ارتعاشات
ارتعاش و صدای ناشی از کارکرد چيلرهای جذبی به مراتب کمتر از چيلرهای تراکمی است. منبع اصلی توليد کننده صدا و ارتعاش در چيلرهای تراكمی، كمپرسور است.
چيلرهای جذبی فاقد کمپرسور بوده و تنها منبع مولد صدا و ارتعاش در آنها پمپهای کوچکی هستند که برای به گردش درآوردن مبرد و محلول ليتيم برومايد کاربرد دارند. ميزان صدا و ارتعاش اين پمپهای کوچک قابل صرف نظر کردن است.
حذف مخاطرات زيست محيطی ناشی از مبردهای مضر
چيلرهای جذبی بر خلاف چيلرهای تراکمی از هيچ گونه ماده CFC يا HCFC که موجب تخريب لايه ازن می‌شوند، استفاده نمی‌کنند، لذا برای محيط زيست خطری ايجاد نمی‌نمايند. چيلرهای جذبی غالباً از آب به عنوان مبرد استفاده می‌کنند. يک چيلر جديد در هر شرايطی، يک سرمايه گذاری بيست و چند ساله است.
تغييرات دائمی قوانين و مقررات استفاده از مبردها موجب می‌شود تا استفاده از مبردی طبيعی مانند آب در چيلرهای جذبی گزينه‌ای بسيار قابل اطمینان به شمار آيد.
کاستن از ميزان توليد گازهای گلخانه‌ای و آلاينده‌ها
ميزان توليد گازهای گلخانه‌ای (مانند دی اکسيد کربن) که تأثير قابل توجهی در گرم شدن کره زمين دارند و آلاينده‌ها (مانند اكسيدهای گوگرد، اكسيدهای نيتروژن و ذرات معلق) توسط چيلرهای جذبی در مقايسه با چيلرهای تراکمی بسيار کمتر است.
ضريب عملکرد
پارامتر ضريب عملكرد در دستگاه‌های برودتی از جمله چيلرهای جذبی شاخصی از بازدهی دستگاه میباشد. مقادير بالاتر اين پارامتر نشان دهنده مصرف بهينه انرژی حرارتی میباشد.
بدین معنی که هرچه نسبت سرمایش تولید شده به انرژی گرمایی مصرف شده بالاتر باشد در واقع ضریب عملکرد (COP) چیلر جذبی بالاتر است.
یکی از ایرادات چیلرهای جذبی ضریب عملکرد پایین آنها نسبت به چیلرهای تراکمی است.
در چیلرهای جذبی دو اثره ضریب عملکرد در بهترین شرایط از عدد 1.5 تجاوز نمی‌کند ولی در چیلر تراکمی در بدترین حالت ضریب عملکرد کمتر از 2.5 نخواهد بود.
کریستالیزه شدن
محلول ليتيوم برومايد در غلظت معمولی به صورت مایع است ولی چنانچه تغليظ اوليه بيش از حد ادامه يابد حجم بلورهای ريزی که در آن تشکيل می‌شوند، بزرگتر شده و ممکن است باعث مسدود شدن کامل مسير عبور محلول شود؛ به اين پديده کریستالیزه شدن میگويند.
در صورتی که کریستالیزاسیون بیش از حد اتفاق بی‌افتد آسیب جدی به چیلر وارد شده و و حتی می‌تواند خسارات جبران ناپذیری را به چیلر تحمیل کند.
این پدیده شایع‌ترین دلیل بروز مشکل و خرابی در چیلرهای جذبی است که می‌تواند دلایل متعددی داشته باشد.
باید توجه داشت شارژ کم مایع مبرد و یا شارژ بیش از حد لیتیم بروماید خطر وقوع پدیده کریستالیزاسیون را به شدت افزایش می‌دهد.
ماده جاذب
وظیفه این ماده، جذب بخار مبرد میباشد. در برخی چیلرهای جذبی ماده جاذب لیتیوم بروماید و در برخی دیگر آب میباشد.
ماده جاذب مبرد تبخیر شده در داخل اواپراتور را جذب نموده و به همراه آن به سمت ژنراتور حرکت میکند.
امروزه ماده جاذب مورد تأیید و انتخاب شرکت‌های تولید کننده چیلر جذبی عمدتاً لیتیم بروماید است.
لیتیم بروماید سمی نیست و قابلیت انفجار نیز ندارد اما تماس آن با پوست و چشم می‌تواند منجر به حساسیت و آسیب شود.
لیتیم بروماید یک نوع نمک است که در مجاورت هوا تأثیر خورندگی بر روی فلزات دارد.
در هنگام شارژ لیتیم بروماید توجه به دستورالعمل راه‌اندازی چیلر که توسط شرکت سازنده تدوین می‌شود الزامی است.
در صورتی که لیتیم بروماید بیش از حد مجاز به چیلر جذبی شارژ شود خطر کریستالیزاسیون افزایش می‌یابد.
مايع مبرد
مايع مبرد در چيلرهای جذبی آب خالص (آب مقطر) یا آمونیاک میباشد که به جهت فشار پايين محفظه اواپراتور در اثر تبخير، خاصيت خنك كنندگی خواهد داشت. یکی از ویژگی‌های چیلر جذبی مبرد آن است که اثرات مخرب زیست محیطی نزدیک به صفر دارد.
امروزه استفاده از آب به عنوان مایع مبرد در چیلرهای جذبی عمومیت داشته و اکثر شرکت‌های تولید کننده چیلر جذبی رو به استفاده از این ماده به عنوان مبرد در چیلرهای خود کرده‌اند.
آبی که به عنوان مبرد به چیلر جذبی شارژ می‌شود از نوع آب مقطر (آب گرسنه) میباشد.
در هنگام شارژ مبرد به چیلر می‌بایست دستورالعمل‌های شرکت سازنده به دقت انجام شود و در صورت شارژ کم مبرد به چیلر، خطر کریستالیزاسیون به شدت افزایش می‌یابد.
بطور کلی میتوان گفت مزیت اصلی چیلر جذبی در مصرف بسیار پایین انرژی برق آن است که آن را بهترین گزینه برای پروژه‌هایی که مشکل تأمین برق دارند و یا از سیستم‌های CHP استفاده می‌کنند نموده است.
برای مقایسه دقیق‌تر چیلر جذبی و چیلر تراکمی لازم است شرایط پروژه و امکانات کاملاً مشابه باشند تا این مقایسه به شکل صحیح‌تری انجام شود.
از چیلرهای جذبی معمولاً در پروژه‌های بزرگ استفاده می‌شود و ظرفیت‌های برودتی مورد نیاز معمولاً بسیار زیاد می‌باشند.
در کنار مزایا و معایب ساختاری و عملکردی چیلر جذبی باید به این نکته توجه داشت که هزینه نگهداری و تعمیرات چیلر جذبی بالا بوده و تعداد متخصص آن کمتر از تکنسین‌های مسلط به چیلر تراکمی است.
پرسش‌های متداول
برج خنک کننده چیلر جذبی بدلیل دبی بالای گردش آب کندانسور آن بزرگتر است در نتیجه تلفات آب نیز بیشتر خواهد بود و میتوان نتیجه گرفت مصرف آب چیلر جذبی بیش از چیلر تراکمی آب خنک است.
پمپهای سولوشن و مبرد معمولاً سه فاز میباشد و این موضوع به کاهش آمپر مصرفی و افزایش طول عمر آنها کمک بسزایی میکند.
به دلیل حساسیت بالای چیلر جذبی طراحی و ساخت آن نیاز به تکنولوژی و دقت بسیار بالایی دارد از این رو پیشنهاد می‌شود از چیلرهای جذبی وارداتی استفاده شود.
در ظرفیت و شرایط یکسان صدا و لرزش چیلر تراکمی آب خنک به دلیل وجود کمپرسور بیشتر از چیلر جذبی است.
بله، خروجی و ورودی سیال واسط (آب) هر دو چیلر را میتوان با هم موازی نمود و هر یک از چیلرها توسط سنسورهای خود از دمای آب خروجی و ورودی فرمان بگیرند.
