ما هو التشيلر؟

أحد أهم التجهيزات الصناعية في مجال التبريد و تكييف الهواء هو مبرد الهواء المعروف بـ “التشيلر”(Chiller)، الذي وجد العديد من التطبيقات في الوقت الحالي. يتم استخدام هذا الجهاز لأغراض متنوعة في الورش الصناعية والقطاعات التجارية والسكنية. يتمثل دور مبرد الهواء في تبريد الماء إلى درجة حرارة تتراوح بين 1+ إلى 7+ درجة مئوية في دورة واحدة. يتم استخدام مبرد الهواء لتبريد المعدات والعمليات والمساحات. يتم اختيار قدرة و نوع المبرد بناءً على حجم الماء البارد المطلوب في الدورة. سنقوم في هذا المقال بشرح كيفية عمل جهاز المبرد، وتطبيقاته، ومكوناته، بالإضافة إلى سعر المبرد وتقديم جميع المعلومات الضرورية حول هذا الجهاز. تابعونا.

إذا أردنا أن نشرح بأبسط صورة ممكنة ما هو المبرد، يجب أن نعرِّف أن المبرد هو جهاز صناعي يُستخدم لإنتاج مياه باردة ونقلها إلى معدات مثل مكيفات الهواء، ووحدات التبريد، ومبادلات الحرارة الباردة، وغيرها من معدات تكييف الهواء. في الواقع، يقوم جهاز المبرد أو المبرِّد بأخذ الماء بدرجة حرارة محددة وبعد تبريده، يرسله إلى معدات النظام الأخرى لتكييف الهواء. يبرِّد المبرد درجة حرارة الماء المتداول باستخدام وسائط التبريد (كالفريون أو الأمونياك) إلى درجة حرارة تكون أعلى من نقطة التجمد المحددة. وفي بعض التطبيقات التي تتطلب تخفيض درجة حرارة الماء إلى حدود دون الصفر، يتم استخدام الإيثيلين غليكول بدلاً من الماء، الذي يتمتع بنقطة تجمد تقريبًا 12- درجة مئوية.

تشیلر هو مصطلح عام لجهاز يقوم بالتحكم في درجة الحرارة باستخدام سائل متدفق مثل الماء. يتم ضبط درجة حرارة هذا السائل الوسيط (الماء) بواسطة دورة التبريد.

الأجزاء الرئيسية لجهاز التبريد

يُستخدم مجموعة متنوعة من الأجزاء لبناء وتصميم جهاز التبريد، حيث يقوم كل من هذه الأجزاء بوظيفة محددة وتساهم في نهاية المطاف في عملية تبريد الماء. يُعد فهم هذه الأجزاء أمرًا مهمًا لفهم أفضل لكيفية عمل جهاز التبريد. لذلك، في هذا القسم، سنُعرّفكم إلى الأجزاء الرئيسية لجهاز التبريد:

1. الضاغط: يُعرَف الضاغط كالجزء الرئيسي لجهاز التبريد. يقوم هذا الجهاز بضغط المبرد وتحويله إلى حالة غاز بدرجة حرارة وضغط عاليين. الضاغط لديه أنواع مختلفة ويُعد أحد أهم المكونات التي تحدد سعر وكفاءة جهاز التبريد. في الواقع، يُصنّف العديد من أجهزة التبريد استنادًا إلى نوع الضاغط الخاص بها، مثل تبريد اللولب أو البستون.

2. المكثف: كما يشير اسمه، يتحمل المكثف وظيفة تكثيف (تحويل الغاز إلى سائل) المبرد وتبريده (التبريد). المكثف لجهاز التبريد يأتي بأنواع مختلفة، بما في ذلك المبرد المبرد بالماء والهواء. يمكن تصنيف أنظمة التبريد استنادًا إلى نوع المكثف الخاص بها (سنغطي هذا الموضوع في أقسام لاحقة).

3. صمام التمدد: يُعتبر صمام التمدد أو صمام التمدد الحراري جهازًا قابل للتعديل يحول المبرد السائل الذي تم تكثيفه في المكثف مرة أخرى إلى غاز عند خفض الضغط بشكل مفاجئ داخل الهواية، ويؤدي هذا العمل إلى تبريد الماء أو السائل داخل الهواية. صمام التمدد له أنواع مختلفة، حيث يُستخدم عادة صمام التمدد الإلكتروني والترموستاتي في أجهزة التبريد. يتمتّع النوع الإلكتروني بدقة أعلى ولكن يكلف أكثر.

4. الهواية: الهواية هي واحدة من المعدات الرئيسية في جهاز التبريد التي توفر البيئة اللازمة لنقل حرارة الماء إلى المبرد. في الواقع، يأخذ المبرد حرارة الماء عند تبخره في الهواية، ويقوم بتخفيض درجة حرارتها. في الصورة أدناه، يمكن رؤية هواية صُنعت من أنابيب نحاسية حيث يتدفق المبرد داخل الأنابيب النحاسية ويدور الماء حول الأنابيب النحاسية.

في الهواية، يتم استلام المبرد لحرارة الماء وبعد تكثيفه مجددًا، يتجه إلى ضاغط جهاز التبريد. الهواية تشمل نوعين، النوع اللوحي ونوع القذيفة والأنبوب، حيث يتميز النوع اللوحي بكفاءة أعلى.

كيف يعمل جهاز التبريد؟

تعتمد أجهزة التبريد على دورة التبريد لتبريد الماء المستخدم في التجهيزات. في جهاز التبريد، يعمل المبرد كوسيط لنقل حرارة الماء أو الإيثيلين غليكول إلى البيئة المحيطة. يمكن شرح عملية عمل جهاز التبريد ببساطة على النحو التالي: يتم دخول غاز المبرد بضغط منخفض إلى الضاغط حيث يزيد الضغط ودرجة الحرارة. ثم يتجه إلى المكثف حيث يفقد حرارته بضغط ثابت ويتحول من غاز إلى سائل. بعد ذلك، يدخل السائل عبر صمام التمدد إلى الهواية حيث يحدث تبخيره مرة أخرى، يمتص حرارة الماء ويعود في دورة التبريد إلى الضاغط.

في هذا الوقت، يكون المبرد لديه أقصى إمكانية لامتصاص الحرارة، والاوبراتور يوفر البيئة اللازمة لامتصاص حرارة الماء عن طريق المبرد. في النهاية، يتم نقل حرارة الماء بالكامل إلى المبرد ويبرد الماء تمامًا (حتى حوالي 4+ درجة مئوية). ثم يتم توجيه الماء المبرد إلى المسار المستهلك ويتم إعادة المبرد المسخن إلى دورة جهاز التبريد.

المواصفات الفنية لجهاز التبريد

تتميز كل واحدة من أجهزة التبريد بمواصفات فنية خاصة اعتمادًا على النوع والاستخدام والطراز؛ لذا لا يمكن تحديد مواصفات جهاز التبريد بشكل ثابت وعام لجميع أنواع جهاز التبريد. ومع ذلك، يُنصَح بأن تلتفت إلى المواصفات الفنية التالية عند شراء واختيار أي من نماذج أجهزة التبريد:

• طاقة التبريد لجهاز التبريد، والتي تُقاس بوحدات الكيلوواط ووحدات BTU/hr وطن التبريد.
• ما إذا كان جهاز التبريد يعتمد على ماء بارد أم هواء بارد.
• أدنى درجة حرارة ماء يمكن توفيرها.
• نوع لوحة التحكم الكهربائية من حيث إمكانيات الأتمتة.
• نوع صمام التمدد (ترموستاتي أو إلكتروني).
• أبعاد جهاز التبريد ومكان تركيبه (داخلي أو خارجي).
• جودة وعلامة تجارية القطع المستخدمة.
• نوع وعلامة تجارية الضاغط (اسكرول، بستوني أو اسكرو).
• المعايير المستخدمة في تصنيع جهاز التبريد.
• سعر الجهاز.
• شروط البيع، والضمان، وخدمات ما بعد البيع.

یمكن لمبرد في التطبيقات الصناعية أن يكون مركزيًا، أي أن يخدم مبرد واحد عدة احتياجات للتبريد. كما يمكن استخدامه بشكل مستقل لكل احتياج من مبرد مختلف، حيث يحمل كل من هذه الطرق مزايا وعيوبها الخاصة.

التشیلر هو جهاز ميكانيكي يقوم بإزالة الحرارة من سائل (عادةً الماء أو خليط من الماء والجليكول) ليتم استخدام السائل المبرد في تبريد الفضاء أو المعدات. تعمل التشيلرات من خلال تدوير السائل عبر نظام يتضمن ضاغط، مكثف، ومبخر

أنواع المبردين، مقارنة أنواع المبردين

هناك تصنيفات مختلفة للمبردين، ولكن يمكن بشكل عام تقسيم أنواع المبردين إلى مبردات الضغط ومبردات الامتصاص. سيتم تقسيم كل من هذين النوعين إلى فئات فرعية مختلفة. ومع ذلك، يعتبر بعض الأشخاص تصنيفًا آخر باسم مبرد صغير لأنواع المبردين. ولكن هذا التصنيف غير صحيح؛ لأن مبردين الحجم الصغير يشير عادة إلى مبردين ذات سعة منخفضة يتم استخدامها للتطبيقات السكنية الخفيفة وغالبًا ما تكون من نوع الضغط.

مبرد بيستوني أو ضاغط للتبريد يستخدم في تبريد معدات التهوية ضاغطًا وضاغطًا لضغط المبرد. ومع ذلك، لا يوجد ضاغط في مبردين الامتصاص، حيث يتم تبريد الماء في هذه المبردين باستخدام مولد تبريد. في هذا القسم، سنقوم بتقديم أنواع مختلفة من مبردي الامتصاص ومبردي الضغط وسنقوم بمقارنتها.

أنواع مبردي الضغط

أنواع مبردي الضغط من حيث نوع الضاغط تشمل ما يلي:

1. مبرد اسكرول: في هذا النوع من المبردين، كما يشير اسمه، يتم استخدام ضاغط اسكرول الذي يكون له أبعاد وسعة أقل بالمقارنة مع ضواغط أخرى. يتم استخدام هذا النوع من المبردين عادة لتصميم مبردين لأغراض الاستخدام السكني أو البيئات الصناعية الصغيرة التي تتطلب سعة أقل.

3- المبرد البستوني أو التكراري: يُستخدم في مبردات الطويق البستونية ضواغط بستونية. سعة هذه المبردات تتراوح بين 5 طن تبريد إلى حوالي 40 طن تبريد، حيث يُمكن استخدام عدة ضواغط في مبرد واحد لتحقيق السعة المطلوبة.

4. مبرد السنتريفيوجي: يتمتع ضاغط هذا النوع من مبردات الطويق بكفاءة عالية واستهلاك منخفض للطاقة. يتميز هذا النوع من المبردات بعمر خدمة طويل وجودة عالية، ويُعد واحدًا من أنواع مبردات الطويق التراكمية المحبوبة. ومع ذلك، يكون سعر مبرد السنتريفيوجي مرتفعًا نسبيًا ويُستخدم فقط في بعض المشاريع الخاصة.

أنواع مبردات الطويق من حيث نوع المكثف

كما شرحنا في الأقسام السابقة، يقوم المكثف بتبريد المبرد عن طريق نقله إلى البيئة أو الماء، ويمكن لهذا الجهاز أن يقوم بهذا العمل بطرقين: أولاً، من خلال تبريد درجة حرارة المبرد بواسطة الماء المجاور، وثانياً، من خلال وضع المبرد بالقرب من الهواء لتخفيض درجة حرارته. بناءً على هذه الشرحات، يُمكن القول إن مبردات التي يستخدم مكثفها هواء تُعرف بمبردات التبريد بالهواء، ومبردات تستخدم مكثفاتها مياه تُعرف بمبردات التبريد بالماء.

مبردات التبريد بالماء: تستخدم هذا النوع من مبردات مبادل حراري لتبريد المبرد، حيث يتم جمع حرارة المبرد عن طريق ملامسة الماء في المكثف، ثم يُعاد إرجاع ذلك الماء إلى مبادل الحرارة لتخفيض درجة حرارته. يُلاحظ أن هذا الماء ليس للاستهلاك، بل يُستخدم كجزء من عملية التبريد وتحويل المبرد إلى سائل. مبردات التبريد بالماء لديها القدرة على التثبيت في الأماكن الداخلية للمحركات ولا تحتاج إلى تداول الهواء.

مبردات التبريد بالهواء: يتم تثبيت هذا النوع من المبردات عادة في الهواء الطلق، حيث يكون نظام الأنابيب لها بسيطًا ولا يتطلب برج تبريد. في معظم الحالات، يُستخدم هذا النوع من المبردات في المناطق الرطبة والحارة. يتكون مكثف مبردات التبريد بالهواء من أنابيب وشرائح، حيث يتم نقل حرارة المبرد مباشرة إلى الهواء المحيط بواسطة المروحة.

أنواع مبردات الطويق من حيث نوع التشيلر

يُمكن أن يكون المبرد المستخدم في مبردات الطويق من عائلة الفريونات (R-22، R-134A، R-404A) أو الأمونياك (R717). المبردات الفريونية تعتبر خيارًا مناسبًا لمبردات الطويق الصغيرة والتي تُستخدم في تهوية المنازل، بينما تكون خواص الأمونياك الترموديناميكية أفضل بشكل ملحوظ من الفريونات، مما يؤدي إلى تقليل تكلفة شراء مبرد الطويق واستهلاك الطاقة. ومع ذلك، يعتبر استخدام مبردات الأمونياك في مبردات الطويق ذات الطاقة العالية عادةً ما يكون مبررًا.

أنواع مبردات الطويق

يمكن تقسيم مبردات الطويق إلى ثلاث فئات رئيسية وفقًا لمعايير متنوعة. تشمل هذه الفئات الثلاثة، مثل الطراز السابق، فئات فرعية خاصة بها. تشمل تصنيفات مبردات الطويق:

1. تصنيف حسب نوع الأداء: يتضمن مبردات فعالة وغير فعالة.
2. تصنيف حسب الطاقة المستهلكة: يتضمن مبردات بشعلة مباشرة وبشعلة غير مباشرة.

تعتمد مبردات الطويق على الطاقة الحرارية (ماء ساخن أو بخار) لإنتاج البرودة. تحتوي هذه المبردات على أجزاء متحركة أقل بالمقارنة مع مبردات الطويق التراكمية، وسيكون الحاجة إلى صيانة وإصلاح أقل طبيعيًا. تكاد مبردات الطويق تكون بدون اهتزاز وتكون مستويات إنتاج الضوضاء لديها أقل بكثير مقارنة بمبردات الطويق التراكمية. ومع ذلك، يتعين توفير مياه ساخنة عن طريق مرجل مياه ساخنة أو بخار من قبل مبردات الطويق. بعض مبردات الطويق تعمل بشكل مباشر مع لهب، وتسمى مبردات الطويق المباشرة باللهب.

مقارنة بين مبردات الطويق و مبردات الضغط

أحد أهم الأسئلة التي يطرحها معظم الأشخاص هي ما إذا كانت مبردات الطويق أفضل أم مبردات الضغط. في الرد على هذا السؤال، يجب أن نقول إنه يجب عليك فحص ومقارنة أنواع المبردات بناءً على خصائصها وبعد ذلك، استنادًا إلى ظروفك وتطبيقاتك المتوقعة، اختيار أفضل خيار للشراء. فيما يلي مقارنة بين مبردات الطويق ومبردات الضغط من مختلف الجوانب:

• معامل الأداء: يشير معامل الأداء إلى مستوى استهلاك الطاقة وكفاءة المبرد. في ظروف متساوية، يتراوح معامل أداء مبردات الضغط بين 3.5 إلى 6 (اعتمادًا على نوع الكمبرسور). ومع ذلك، مبردات الطويق تمتلك معامل أداء يساوي تقريبًا 1/4.
• الوزن والأبعاد: أبعاد مبردات الطويق تكون تقريبًا ضعف أبعاد مبردات الضغط في نفس القدرة وتحتل مساحة أكبر.
• سعر المبرد: سعر مبردات الطويق أعلى من مبردات الضغط. في الواقع، تُستخدم هذه المبردات فقط في حالات خاصة بسبب السعر الأعلى والأبعاد الكبيرة والمتطلبات الخاصة لها.
• استهلاك الطاقة: من حيث استهلاك الطاقة والماء أيضًا، تتسبب مبردات الطويق في استهلاك أعلى مقارنة بمبردات الضغط.
• إنتاج الضوضاء: مبردات الطويق تكون أقل إصدارًا للضوضاء خلال التشغيل مقارنة بمبردات الضغط.