بخش گرماگیر و یا به عبارت دیگر سرد کننده سیستم تراکمی، تبخیر کننده یا اواپراتور است که در واقع نتیجه عملکرد سیستم سرمایشی در آن مشخص می‌شود.
اواپراتور چیلرهای تراکمی ممکن است از نوع خشک یا مرطوب باشد که گاهی اواپراتور انبساط مستقیم و سیلابی هم نامیده می‌شوند. اواپراتورها هم مانند کندانسورها ممکن است آبی یا هوایی باشند که در چیلرها نوع آبی و در سردخانه‌ها و هواسازها نوع هوایی آن‌ها استفاده می‌شود.
انواع اواپراتور
بطور کلی در صنعت تهویه مطبوع اواپراتور به دو دسته آبی و هوایی تقسیم می‌شود. در ادامه بطور کامل انواع اواپراتورهای آبی و هوایی را بر اساس نوع ساختار و عملکرد مورد بررسی قرار می‌دهیم.
اواپراتور آبی
در این نوع اواپراتورها تبادل حرارتی مبرد با سیال واسط آب اتفاق می‌افتد و نتیجه عملکرد سیستم در داخل اواپراتور سرد شدن آب خواهد بود.
آب سرد تولید شده در اواپراتور توسط پمپ به سمت مصرف کننده‌ها از جمله هواساز، فن کویل، دستگاه و تجهیزات صنعتی ارسال می‌شود و پس از تبادل حرارتی با دمای بالاتر مجدداً به اواپراتور بازمی‌گردد و سیکل تکرار می‌شود.
در زیر به انواع اواپراتور آبی اشاره شده است.
اواپراتور پوسته و لوله
اواپراتور پوسته و لوله چیلر تراکمی از یک پوسته فولادی که آب سرد شونده در آن جریان دارد و تعدادی لوله مسی که مبرد سرد کننده در آن‌ها جاری است تشکیل شده است.
قطر و طول پوسته و همینطور قطر، تعداد و طول لوله‌های مسی به ظرفیت برودتی و دمای مورد نیاز و همینطور حجم مبرد جریانی بستگی دارد.
برای حفظ فاصله بین لوله‌ها و مغشوش کردن جریان آب داخل پوسته از صفحه‌هایی بنام بافل استفاده می‌شود که در فواصل طولی معین قرار می‌گیرند.
اواپراتور پوسته و لوله از پرکاربردترین انواع اواپراتور در تولید انواع چیلر می‌باشد.
از مزایای اواپراتورهای پوسته و لوله می‌توان به راندمان مناسب، امکان تعمیر و سرویس و طول عمر بالای آن‌ها اشاره کرد.
از تولید کننده‌های موفق اواپراتور آبی پوسته و لوله می‌توان به شرکت آبگین تهویه اشاره کرد.
اواپراتور صفحهای
امروزه در ساخت مینی چیلرهای مسکونی و صنعتی استفاده از اواپراتورهای صفحهای با سرعت بسیار بیشتری محبوبیت پیدا کرده است. اواپراتور صفحهای از مجموعه‌ای از صفحات شیاردار تشکیل شده که روی هم قرار می‌گیرند و بوسیله واشرهایی هوابند می‌شوند.
این صفحات طوری به هم وصل شوند که مبرد بین دو صفحه جریان می‌یابد و سیال سرد شونده (معمولاً آب) بین جفت صفحات مجاور در جریان است صفحات راه‌راه با یک الگوی شاه ماهی که از نظر فیزیکی صفحات را تقویت می‌کند و همچنین به تلاطم جریان مبرد و آب کمک می‌کند و ضریب انتقال حرارت همرفت عالی را فراهم می‌کند.
از مزایای این نوع اواپراتور می‌توان به حجم کم و راندمان بالای آن اشاره کرد.
از تولید کننده‌های بنام اواپراتور صفحهای می‌توان به شرکت دانفوس و آلفالاوال اشاره کرد.
اواپراتور آیس بانکی
از اواپراتور آیس بانکی معمولاً در چیلرهای صنعتی استفاده می‌شود. این نوع اواپراتور از لوله‌های مسی و یک مخزن تشکیل می‌شود و دارای حجم بزرگتری نسبت به اواپراتورهای دیگر است.
ویژگی اواپراتور آیس بانکی تولید و ذخیره سازی حجم زیادی آب سرد می‌باشد که از آن می‌توان در سرمایش‌های فرآیندی و خنک‌سازی قالب‌های تزریق پلاستیک و دستگاه‌های صنعتی و استخرهای پرورش ماهی استفاده کرد.
این ویژگی باعث می‌شود تا تعداد خاموش و روشن شدن کمپرسور برای سرد کردن آب داخل اواپراتور کاهش یابد در نتیجه عمر دستگاه چیلر افزایش یافته و مصرف برق آن بشدت کاهش یابد.
از ویژگی‌های منحصر بفرد این نوع اواپراتور برودت آب در آن تا نزدیک دمای انجماد است در حالی که خطر ترکیدگی و بروز نشتی در داخل اواپراتور نزدیک به صفر است.
ساختار ساده و باز بودن آن امکان تعمیرات و سرویس را به راحتی در اختیار نگهدار قرار می‌دهد. از تولید کننده‌های موفق اواپراتور آیس بانکی می‌توان به شرکت آبگین تهویه اشاره کرد.
اواپراتور سیلابی (فلادد)
اواپراتور سیلابی یا فلادد نسل جدید اواپراتورهای پوسته و لوله می‌باشد و ساختار آن برعکس اواپراتور پوسته ولوله است به این صورت که مبرد در آن در قسمت پوسته و آب سرد شونده در داخل لوله‌ها در جریان هستند.
از اواپراتور سیلابی در چیلرهای تراکمی با ظرفیت بالا استفاده می‌شود و بالاترین راندمان را در بین اواپراتورها دارند.
از معایب اواپراتورهای سیلابی می‌توان به مشکل ورود مبرد مایع و عدم بازگشت روغن به کمپرسور اشاره کرد.
ورود مبرد بصورت مایع به داخل کمپرسور و عدم بازگشت روغن می‌تواند باعث بروز خرابی و تحمیل هزینه‌های بسیار بالای تعمیرات و یا تعویض کمپرسور به بهره بردار شود.
اواپراتور هوایی
در این نوع اواپراتورها تبادل حرارتی مبرد با هوا می‌باشد و وظیفه آن‌ها سرد کردن هوا می‌باشد.
این نوع اواپراتورها به منظور گردش بهتر و بیشتر هوا بر روی کویل مجهز به فن هستند و راندمان و عملکرد آن‌ها به موارد متعددی از جمله دبی هوای در گردش، سطح تبادل حرارتی و دمای هوای در تماس با سطح کویل و … بستگی دارد.
در زیر به انواع اواپراتور نوع هوایی اشاره شده است.
اواپراتور سردخانه
این نوع اواپراتور در داخل فضای سردخانه نصب می‌شود و وظیفه آن سرد کردن هوای داخل سردخانه می‌باشد.
اواپراتور سردخانه به کمک فن‌های نوع آکسیال و از طریق گردش هوا بر روی سطح کویل دمای هوای سردخانه را بطور یکسان کاهش می‌دهد.
این نوع اواپراتور از یک کویل Fin&Tube (پوسته و لوله) و فن آکسیال تشکیل شده که در مدار سرمایشی تراکمی قرار می‌گیرد و مبرد خروجی از اکسپنشن ولو (شیر انبساط) با دمای پایین وارد آن شده و عملیات تبادل و تولید برودت و سرمایش اتفاق می‌افتد.
از این نوع اواپراتور در سردخانه‌های نگهداری مواد غذایی، میوه و سبزیجات، کیت‌های آزمایشگاهی و دارو استفاده می‌شود.
کویل DX هواساز
این نوع اواپراتور در واقع یک کویل انبساط مستقیم (DX) است و جهت خنک کردن هوا در داخل دستگاه‌های هواساز، پکیج یونیت و روف تاپ پکیج‌ها نصب می‌گردد.
در این نوع اواپراتورها مبرد مستقیماً توسط اکسپنشن ولو (شیر انبساط) و توسط قطعه‌ای بنام پخش کن به داخل کویل Fin&Tube که در مسیر حرکت هوا قرار دارد تزریق و پاشیده می‌شود و باعث کاهش دما و سرمایش هوای خروجی از دستگاه هواساز می‌گردد.
نوع فن که جهت گردش هوا بر روی کویل سرمایشی DX تعبیه می‌شود از نوع سانتریفیوژ می‌باشد.
باید توجه داشت در هواسازها از کویل سرمایشی نوع آب گردش نیز استفاده می‌شود که ساختار آن نیز از نوع Fin&Tube بوده و شکل ظاهری آن بسیار به کویل DX شباهت دارد.
راندمان اواپراتور
زمانی که مبرد داخل اواپراتور بطور کامل با آب یا هوا تبادل حرارتی کند و به صورت گاز مافوق گرم (سوپرهیت) از اواپراتور خارج شود در اینصورت راندمان اواپراتور دارای راندمان حداکثری است.
اواپراتورها به دلیل ساختارهای متفاوت دارای بازده و راندمان متفاوتی نیز هستند، سطح تبادل حرارتی بالا و ابعاد و اندازه کوچک باعث افزایش راندمان اواپراتور می‌گردد.
در شکل زیر به مقایسه جایگاه اواپراتورها بر اساس راندمان اشاره شده است.
قیمت اواپراتور
اواپراتورها بسته به نوع، ظرفیت برودتی و شرکت سازنده قیمت‌های متفاوتی دارند.
مواردی که در تعیین قیمت یک اواپراتور تعیین کننده است به تفکیک نوع اواپراتور در جدول زیر آمده است.
| اواپراتور | نوع اواپراتور | موارد تعیین کننده قیمت به ترتیب اولویت |
|---|---|---|
| اواپراتور آبی | سیلابی (فلادد) | ظرفیت برودتی |
| قطر پوسته | ||
| ضخامت پوسته | ||
| ضخامت تیوب‌ها | ||
| سایز تیوب‌ها | ||
| متراژ تیوب‌ها | ||
| تعداد مدار | ||
| صفحهای | ظرفیت برودتی | |
| برند سازنده | ||
| جنس صفحات | ||
| پوسته و لوله | ظرفیت برودتی | |
| قطر پوسته | ||
| ضخامت پوسته | ||
| ضخامت تیوب‌ها | ||
| سایز تیوب‌ها | ||
| نوع فین | ||
| متراژ تیوب‌ها | ||
| تعداد مدار | ||
| آیس بانکی | جنس مخزن | |
| ابعاد مخزن | ||
| متراژ تیوب‌ها | ||
| ضخامت تیوب‌ها | ||
| سایز تیوب‌ها | ||
| اواپراتور هوایی | سردخانه | ظرفیت برودتی |
| متراژ لوله | ||
| سایز لوله | ||
| ضخامت لوله | ||
| تراکم فین | ||
| تعداد فن | ||
| ظرفیت مکش هوای فن | ||
| کویل DX هواساز | ظرفیت برودتی | |
| متراژ لوله | ||
| سایز لوله | ||
| ضخامت لوله | ||
| تراکم فین | ||
| تعداد فن | ||
| ظرفیت مکش هوای فن |
در شکل زیر به مقایسه اواپراتورها بر اساس قیمت در ظرفیت برودتی یکسان اشاره شده است.
بطور کلی می‌توان گفت نتیجه کارکرد یک سیستم برودتی مانند چیلر یا سردخانه در اواپراتور (Chiller Evaporator) آن سیستم نمایان می‌شود.
انتخاب صحیح نوع اواپراتور متناسب با نوع کاربری چیلر تأثیر بسزایی در طول عمر و راندمان چیلر دارد.
توجه به جزئیات اواپراتور از جمله طول و ضخامت تیوب‌ها، قطر و طول پوسته و کیفیت ساخت از مواردی است که می‌بایست هنگام انتخاب و خرید به آن‌ها توجه شود.
تکنولوژی اواپراتورهای پوسته لوله و آیس بانکی در کشور وجود دارد اما برای تهیه اواپراتورهای صفحهای و فلادد می‌بایست از برندهای خارجی همچون دانفوس و آلفالاوال استفاده کرد.
پرسش‌های متداول
برای کاهش ابعاد دستگاه بهتر است از اواپراتور صفحهای در ساخت مینی چیلر آپارتمانی استفاده شود.
به دلیل هدر رفت بالای آب در هنگام تعویض قالبها بهتر است از اواپراتور نوع آیس بانکی در چیلرهای تزریق پلاستیک استفاده شود.
اواپراتور آیس بانکی آسیب پذیری بسیار کمتری نسبت به سایر اواپراتورها در مقابل یخ زدگی دارد و می‌توان آب را تا دمای نزدیک به صفر در این نوع اواپراتور سرد کرد.
بله، در صورتی که ظرفیت برودتی یکسان انتخاب شود و فضای مناسب جهت نصب وجود داشته باشد مشکلی برای تعویض وجود ندارد.
خیر، ساختار درونی اواپراتور با کندانسور و نوع متریال استفاده شده در آن‌ها به دلیل اختلاف زیاد فشار در اواپراتور نسبت به کندانسور بسیار متفاوت است و امکان بکارگیری آن‌ها به جای هم، مطلقاً وجود ندارد.
سلام وخدا قوت خدمت همکاران گرامی
مقاله بسیار کامل ومفید بود..خیلی خیلی ممنون بابت این همه وقتی که گذاشتین🙏🙏🙏
سلام، سپاس از شما بابت حسن توجهتون