به نام خدا
تعمیر چیلر در مناطق با رطوبت بالا :
هدف از نگارش اين مقاله انتقال اطلاعات تجربي وكاربردي انتخاب چيلر در پروژه هاي بسيار شامل بازديد از كارخانجات معتبر سازنده خارجي و
پروژه هاي داخلي بوده وبررسي پديده هايي مانند خوردگي در چيلر جذبي مي باشد.
ارجاع بسياري از تجربيات به استانداردها و مراجع معتبر علمي ومشاهده عيني و استفاده از موارد آماري در روش تحقيق اين مقاله استفاده گرديده
است.بررسي مشكلات چيلر جذبي ، چرايي انتخاب چيلر بر اساس اقليم پروژه و پديده هاي مهم و تاثير گذار در انتخاب چيلر مناسب يك پروژه از
اهداف اين مقاله مي باشد.
كلمات كليدي:
- چيلر جذبي ، چيلر تراكمي، ضريب عملكرد، خوردگي در چيلر، تاثير بار جزيي در انتخاب چيلر
- مقدمه:
در ابتدا به استحضار مي رساند اين گزارش توجيهي در جهت بهينه سازي مصرف انرژي ودر جهت انتخاب صحيح دستگاه تهويه مطبوع با توجه به
آب وهواي شهرهاي با رطوبت نسبي بالا كه عمدتا" در كنار ساحل خليج فارس،درياي عمان ودرياي خزرمي باشد.
اين مقاله بدون گرايش به هيچ برند خاصي تنظيم گرديده و هدف آن نگاه كلي بر اساس تجربه چندين ساله وبررسي بيش از 1000 پروژه در مناطق
76 كاملا" صدق مي نمايد. F بالاي (wb) مختلف ايران بويژه مناطق مرطوب و با دماي مرطوبت
مطالب اين مقاله درشهرهاي با رطوبت نسبي بالادر ايران و دماي مرطوب بالا درتابستان
76 ويا بالاتر بوده عنوان گرديده وهرچه اين دماي مرطوب بالاترباشد توجيهات عنوان گرديده به واقع نزديكتربوده وتصميم گيري وانتخاب دستگاه F بالاي
را راحت تر مي نمايد.
دراين نوشتار سعي گرديده تا با ديد كاربردي واستفاده از بياني ساده مطالب عنوان گردد كه براي تمامي مطالعه كنندگان آن مفيد فايده واقع شود.
در ضمن به دليل نوسانات بسيار قيمت انرژي ومحاسبه جانبدارانه مقالات بسياري از شركتهاي فروشنده چيلر در محاسبات براساس قيمتهاي به نفع
خويش(اهم از واردكنندگان وتوليدكنندگان جذبي وتراكمي) سعي گرديده است كه حتي الامكان بدون محاسبات قيمتي وتنها براساس استدلالات علمي
وتجربي وگاهي با نگاه آماري مطالب عنوان گردد كه خواننده بتواند راحت تر تصميم گيري نمايد.
- پيش گفتار:
هرچند كه به نظر نگارنده استفاده از انواع چيلر با توجه به كاربري پروژه ها و آب وهواي مناطقمنطقه مورد استفاده امري بديهي است كه بر پايه مباني
فيزيكي بوده و با چرخه طبيعت سازگارمي باشد اما به جهت روشنگري وحفظ سرمايه هاي ملي مطالب زير از نظر خوانندگان محترم مي گذرد كه با
اميد است كمك شاياني به صنعت تاسيسات كشوروكارفرمايان،مهندسان تاسيسات و مشاوران، پيمانكاران وبسياري از پروژه هاي حال و آينده كشور جهت
تصميم گيري مناسب بنمايد.
همه ما مي دانيم كه درشمال كشور وقتي لباسي را شسته و برروي طناب پهن مي كنيم حتي درتابستان ساعتها طول مي كشد تا خشك شود چرا؟
ويا برعكس آن در تهران و اصفهان همان لباس برروي طناب به چند دقيقه زمان جهت خشك شدن
نياز دارد.هيچگاه در شمال يا جنوب كشوركولر آبي نمي بينيم اما در تهران اكثر خانه ها از كولر آبي استفاده مي كنند چرا؟
همه ما با اين پديده هاي فيزيكي آشنا بوده و بارها آن را تجربه كرده ايم برخي جواب را مي دانيم
وبرخي نيز در كتابهاي فيزيك دبيرستان خوانده ايم كه دليل اين پديدهاي فيزيكي چيست. حال چگونه است كه هنگام استفاده از چيلرجذبي و برج
خنك كن هيچگاه از خود نپرسيده ايم كه فلسفه اختراع كندانسورهاي هوايي وبه دنبال آن چيلرهاي تراكمي با كندانسورهوايي ويا حتي تلاشهاي اختراع
چيلرجذبي هوايي درتناژبالا چه بوده است؟جواب سوالات فوق را در ادامه نوشتار از نظر مي گذرانيم.
- چيلر تراكمي :
همگي ما تقريبا" با سيكل سرمايش تراكمي آشنا بوده وكمابيش با ان سروكار داشته ايم به دليل اينكه در يخچال منزل خود از آن استفاده مي نماييم .
آب سرد كن ها ، فريزرها و كولرهاي گازي و بسياري از وسايل سرمايشي مورد استفاده از سيكل تبريد تراكمي استفاده مي كنند.
سيكل تراكمي از چهر جزء اصلي كه شامل كمپرسور ،كندانسور،اواپراتور و شير انبساط مي باشد تشكيل مي گردد.كمپرسور كه همان قلب سيكل تبريد
بوده وانواع مختلفي دارد كه كمپرسورهاي روتاري،اسكرال،اسكرو، سيلندرپيستوني وسانتريفيوژ از آن گونه اند.
تقسيم بندي ديگرچيلرها به نوع كندانسور مربوط مي گردد كه كندانسور آبي يا هوايي مي باشند.
برمي گردد كه چيلرهاي تراكمي آبي در مناطق
خشك مورد استفاده وچيلرهاي تراكمي هوايي در مناطق مرطوب كه امكان استفاده ازبرج خنك كن دراين مناطق به دليل رطوبت بالا وجود ندارد اختراع
گرديده اند.
امروزه نسل جديد چيلرهاي تراكمي در دنيا بيش از 90 % فروش پروژه ها را دربخش تبريد مستقيم به خود اختصاص داده است كه در تناژهاي پايين
چيلرهاي با كمپرسوراسكرال و در تناژهاي مياني چيلرهاي با كمپرسوراسكرو و در تناژهاي بالا چيلرهاي با كمپرسور سانتريفيوژ را شامل مي گردند.
يك چيلر اسكرال آبي عددي بين 5 تا 6 و چيلر اسكرو هوايي بين 4تا 5 ESEER ويا IPLV از اين چيلرها را در اولويت قرار داده است. به عنوان مثال
چيلرجذبي دواثره در بهترين شرايط كاركردخود عددي ما بين 1,1 تا 1,4 مي باشد. در ادامه COP و يك چيلر سانتريفيوژ بين 10 تا 14 است در حاليكه
بطور مختصر به تاثير بسيارزياد ضريب عملكرد در بارجزيي كه پايين بودن آن در سيستم چيلر جذبي به دليل عدم كنترل مولفه هاي ديگر همزمان با
كاهش شعله مشعل يا كاهش مصرف انرژي در ساير ژنراتورهاي چيلر جذبي مانند آب گرم،بخار،آب داغ از مشكلات ديگر چيلر جذبي مي باشد.ضريب
شناخته شده و در استانداردهاي اروپايي با IPLV(Integrated Partial Load Value) در استانداردهاي امريكايي با نام
شناخته مي شود . روابط ضريب عملكرد و توضيحاتي در اين زمينه به روشن ESEER(Eurovent Seasonal Energy Efficiency Ratio)
شدن مطلب كمك مي نمايد:
يكي از مهمترين عوامل تعيين كننده براي انتخاب چيلر در اروپا و امريكا ميزان ضريب عملكرد دربار جزئي مي باشد كه بر اساس دو
بيشتر در كاتالوگ شركت IPLV تعاريف مشابهي دارند با اين تفاوت كه ESEER و IPLV؛ تعين مي گردد ESEER و IPLV عدد
در شركت هاي اروپايي به كار مي روند. ESEER هاي امريكايي و
مي باشد. IPLV سختگيرانه تر از ESEER نشان دهنده آن است كه محاسبه راندمان در فرمول ESEER و IPLV در پايان مقايسه
%50 و 25 % در چيلر مي باشد كه بر اساس آزمايشات صورت ، %75،%100 (full load) المان هاي تعيين كننده رابطه مصرف برق در حالت
گرفته ميزان زير بار رفتن چيلر اثر وزني كاركرد در آن در صد زير باررفتن را نشان مي دهد.
(1)
ESEER= ( European Seasonal energyefficiency ratio )
ESEER= (EER@ 100%? 0.03) + (EER@75%? 0.33) + (EER @ 50%? 0.41) + (EER@ 25%? 0.23)
(2)
IPLV = ( Integrated partial load value)
IPLV = (EER @ 100%? 0.01) + (EER @ 75%? 0.42) + (EER @ 50%? 0.45) + (EER @ 25%? 0.12)
كاملاً واضح و مبرهن است كه تمامي استانداردهاي تهويه مطبوع و روابط فوق براين مطلب صحه مي گذارند كه هر چيلر در طول زمان
كار مي كند كه توجه به اين نكته نشان دهنده آنست full load در IPLV و 1% بر اساس رابطه ESEER كاركرد خود 3% بر اساس رابطه
امري اشتباه است. COP و يا EER كه انتخاب چيلر باشد .
عمده اثر وزني كاركرد چيلر دربارهاي 50 % تا 75 % مي باشد كه در واقع 74 % زمان كاركرد چيلر بر اساس
امري ضروري و ESEER مويد اين مطلب است، كه به دليل كاركرد چيلر در بيشتر زمان ها دربار جزئي توجه به عدد IPLV اساس
اجتناب ناپذير است.
ESEER رابطه فوق اثر وزني كاركرد چيلر را در ميزان مصرف برق نشان مي دهد حال آنكه زمان كاركرد چيلر در بارهاي مختلف بر اساس
به شرح ذيل است :
%100 ) فقط حدود 1% زمان كاركرد چيلر ) full load -1 كاركرد در حالت
-2 كاركرد در بار ( 75 % ) به ميزان 20 % زمان كاركرد چيلر
-3 كاركرد در بار ( 50 % ) به ميزان 37 % زمان كاركرد چيلر
-4 كاركرد در بار ( 25 % ) به ميزان 42 % زمان كاركرد چيلر
% نخواهد بود بلكه بيش از 79 full load موارد فوق نشان دهنده آن است كه نه تنها هيچ چيلري تقريباً در طول عمر كاركرد خود در حالت
از زمان كاركرد چيلر در 50 % بار و كمتر از آن مي باشد.
توجه به موارد فوق نشانگر آنست كه در بسياري از پروژه هاي مسكوني، اداري و تجاري بهترين گزينه جهت انتخاب چيلر ، پيشنهاد اقتصادي
مي باشد كه اين مسئله هم از لحاظ تجربي به اثبات رسيده است و هم در نرم افزار انتخاب چيلر بسياري از شركت هاي معتبر همواره گزينه
هاي اول پيشنهاد اقتصادي و حتي كمتر از ظرفيت درخواستي مي باشد . متأسفانه در بسياري از پروژه هاي كشور چيلرهاي انتخابي ظرفيتي
بيش از نياز پروژه را در برمي گيرند كه علاوه بر هزينه اوليه بالاتر هزينه هاي جاري بسياري به كاربران تحميل خواهد شد كه اين مطلب در
و راندمان چيلر در بار جزئي و همچنين ميزان زمان كاركردچيلرموجب شده است كه امروزه تا ظرفيت هاي 200 تن تبريد و حتي ESEER
در داخل Stand by بالاترچيلرهاي تراكمي با كمپرسور اسكرال مورد توجه قرار گيرندكه از دلايل آن مي توان به امكان تأمين كمپرسور
چيلر ،زمان كمتر هر كمپرسور در مقايسه با چيلر اسكرو و سيلندر پيستوني ، قرار داشتن بخشي از بار مورد نياز چيلر به نسبت كمپرسورها
در مدار و زمان كافي جهت امور تعمير و نگهداري چيلر اشاره نمود حال آنكه يكي از مشكلات اساسي چيلر جذبي تفاوت ناچيز ضريب عملكرد
درواقع اختلاف فاحش چيلر جذبي وتراكمي در بار جزيي كه بيشتر زمان كاركرد يك پروژه را شامل مي گردد اتفاق مي افتد.
نگاهي گذرا به پيشينه ي چيلر جذبي به ما كمك مي نمايد كه در شناخت اين نوع چيلر و چگونگي
كاركرد آن بيشترآشنا شويم.
بسياري معتقدند مخترع اولين چيلر جذبي مايكل فاراده انگليسي بوده كه درسيكل خود از كلريد نقره به
عنوان جاذب وازآب به عنوان مبرد استفاده كرده است .
برخي ديگراستفاده ازاولين سيكل سرمايش جذبي را به ادموندكاره در سال 1850 اختصاص داده اند اما فرديناندكاره برادر ادموند در سال 1859 يك
سيستم تبريد آمونياك – آب شبيه سيستمهاي آمونياكي امروزي طراحي كرد و در سال 1860 اولين سيستم جذبي اقتصادي را در ايالات متحده آمريكا
به نام خود ثبت نمود.
در اينجا اشاره به اين نكته خالي از لطف نيست كه آمريكاييها كه سردمداران تهويه مطبوع در جهان بوده و تمامي استانداردهاي معتبر در اين صنعت به
آنها اختصاص دارد در 3 دهه اخير كمترين استفاده از چيلرهاي جذبي را داشته اند و در واقع چيلرجذبي درتناژهاي بالاجاي خود را به چيلرهاي اسكرو
و سانتريفيوژ در اين كشور داده است.
در 100 سال گذشته همواره استفاده ازچيلر جذبي ويا چيلرتراكمي بحث روزمحافل علمي تهويه مطبوع در جهان بوده ونگاهي به آمار فروش اين دو نوع
چيلر در سالهاي مختلف نشانگر آزمون وخطا در كشورهاي مختلف بوده است .
امروزه در اكثر كشورهاي جهان همگان بر اين باورند كه استفاده ازچيلرجذبي براي تبريد مستقيم امري اشتباه بوده ومي بايست چيلر جذبي را يا بصورت
تركيبي با چيلر تراكمي ويا به عنوان يك چيلر ريكاوري در موارد هدررفت انرژي مورد استفاده قرارداد.
به جهت اينكه مطالب عنوان گرديده واضح تر و ملموس تر باشد نمونه اي از يكي از شهرهاي شمال وهمچنين جنوب ايران را مورد بررسي قرار مي
دهيم.براي مثال شهر بابل را كه حتي در كنار ساحل نيزواقع نشده است را انتخاب مي نماييم. نگاهي به آب وهواي اين شهر جهت روشن شدن بيشتر
مباحث خالي از لطف نمي باشد. بابل شهري مهم ودانشگاهي در شمال كشورو درهمسايگي درياچه خزرودرشرق استان مازندران واقع شده است. نگاهي
F به آب و هواي اين شهر در 40 سال اخير مويد اين مطلب است كه اين شهر در بهترين حالت دمايي خود مابين ساعات 12 تا 15 در فصل تابستان داراي
26.5 بوده است. C يا WB=80F 32 ودماي مرطوب C يا به عبارتي دماي خشك DB=90
تمامي جداول هواشناسي مورداستفاده كتب دانشگاهي ،جداول شركت خانه سازي ايران، كتابهاي تاسيسات انجمن تهويه وتبريدايران وديگرجداول
هواشناسي بررسي شده عددهاي زيررا با اندكي تغيير براي شرايط آب و هوايي بابل ذكر نموده اند:
-10ft : ارتفاع از سطح درياهاي آزاد
29.99 inHg : فشار بارومتريك
1.084:(SEN) ضريب محسوس
0.683:(LAT) ضريب نهان
32C=90F دماي خشك در تابستان
80F=26C دماي مرطوب در تابستان
شهربوشهرحدود DB جالب تر اينكه درمقايسه اين شهربا بندربوشهردر ساحل خليج فارس در تمامي شرايط تشابهات نزديكي وجود دارد وفقط اندكي
3بالاتر است حال اگربه يك مهندس تاسيسات مجرب F محيط بوده كه فقط WB 103 بالاتر است حال آنكه مبناي انتخاب چيلر در مناطق مرطوب F
بگوييم كه مي خواهيم دربوشهرچيلرجذبي وبرج خنك كن نصب نماييم معمولا" با پاسخ منفي روبرو خواهيم شد وعمده كارشناسان امرمتفق القولند كه
در يك شهربندري مانند بوشهر نصب چيلر جذبي امري غيرفني وكارشناسي مي باشد.
وبسياري ديگر از شهرهاي استان گيلان و مازندران مي توان چيلر جذبي نصب WB= 80F حال چگونه درشهري مانند بابل در كنار درياچه خزر با
كرد.!!!در حاليكه در دهه 70 و 80 اين اشتباه استراتژيك انجام پذيرفته و بسياري از پروژه ها در اين مناطق ويا برخي از مناطق جنوبي كشور با مشكلات
اين دسته از چيلرها دست وپنجه نرم مي كنند.
عجيب آنكه امروزه با افزايش قيمت حامل هاي انرژي همانند گاز كماكان برخي از شركتهاي توليدكننده ويا فروشنده چيلر جذبي ازآن دفاع نموده و مي
گويندكه ما در پروژه هاي مشابه نيز چيلر جذبي(البته به اشتباه) كار كرده ودر يك بازه كوتاه مدت جواب گرفته ايم اما به چه قيمتي!!!
شهر WB به قيمت اينكه ما در حالت استاندارد مثلا در تهران براي چيلر جذبي 400 تن يك برج 400 تن در نظر مي گيريم كه خيلي هم خوب است چون
به برج حدود 600 approach 68 است حال كه به بابل مي رسيم بايد براي 400 تن چيلر روي نمودار انتخاب برج خنك كن با همان F تهران حدود
هوا بالاست WB ما كه ثابت است يعني ما مي خواهيم آب 30 درجه را به كندانسورچيلر ببريم اما وقتي Δ? تن يا بيشترمي رسيم !!! مي دانيد چرا؟ چون
مناسب را در برج خنك 400 تن تامين نماييم درنتيجه مجبور مي شويم دبي برج يعني ظرفيت آن را افزايش دهيم پس برج ما 600 تن Δ T نمي شود
مي شود آنگاه هزينه اوليه اضافه مي گردد. مصرف برق فن برج + پمپ بزرگتر براي برج + مصرف آب بسيار بالاي آن كه معضل آينده ايران وبسياري از
كشورهاي جهان كاهش منابع آبي خواهد بود.
هزينه هاي جاري ما را بسيار بالا مي بردو بسياري مشكلات ديگر......
شرايط ديگر شهر بابل عبارت است از :
RH= رطوبت نسبي در ساعت 12 ظهر تابستان:% 66
RH= % رطوبت نسبي در ساعت 15 ظهر تابستان: 59
75°=(DP) نقطه شبنم
آمريكا عبارت است از ASHRAE وضعيت سرمايش اين شهر مطابق استاندارد
78? ? ?superheat?
57 مي باشد !!! ? در حاليكه همين دما براي شهري مانند اصفهان عددي برابر
مثال اصفهان براي دماي سرمايش تبخيري نشانگر ديگري از كاركرد برج در اين دو شهر است بدين معني كه برج خنك كن در اصفهان در شرايط ايده
آل وداراي كاركرد مناسب است.
21 مابين اين دوشهر شاهدي ديگر و مويد اين مطلب است. ? اختلاف
- عدم كاركرد درهواي مرطوب - تلاش براي ساخت چيلر جذبي هوايي:
عدم استفاده از چيلر تراكمي در شرايط آب و هوايي مرطوب وهزينه هاي مصرف برق، و همچنين گرايش برخي ازمصرف كنندگان به چيلر جذبي ،
توليدكنندگان رابه فكر وادار نمود كه جهت توليد چيلر جذبي هوا خنك اقدام نمايند.
همانطور كه مي دانيم چيلرهاي جذبي داراي كندانسورآبي بوده و با برج خنك كننده كار مي كند.
عدم كاركرد برج خنك كننده در شرايط مرطوب و مشكلات بسيار آن ، روياي ساخت چيلر جذبي هوايي ليتم برومايدي راتقويت نمود.
توليد چيلرهاي جذبي آمونياكي در تناژ پايين قبل از آن توليد شده بود كه عمدتا" تناژ كمتر از 10 تن بوده وعدم استفاده از آمونياك در ظرفيتهاي بالا
به دليل مشكلات آمونياك بويژه سمي بودن و اشتعال زايي آن، فكر استفاده از كندانسور هوايي در چيلر جذبي ليتم برومايدي را بالا برد.
طي دهه هاي 1980 و 1990 تلاش بسياري جهت طراحي وساخت اين نوع چيلرها شد كه عمده ترين مانع فني درساخت چيلر جذبي هوا خنك محدوديت
كننده ودرنتيجه كندانسورآبي چيلراست . محدوده كريستالي شدن محلول آن خيلي نزديك به غلظت عملكردي لازم براي استفاده در چيلر جذبي است.
يكي ديگراز مسائل مهم اينست كه درچيلر ليتم برومايد يك افزودني بسيارموثرجهت انتقال حرارت و جرم وجود دارد كه 2- اتيل هگزانول نام دارد
وسازنگان ازآن درچيلر استفاده مي نمايند كه با توجه به تحقيقات گسترده در رابطه با جايگزين مناسب آن پيدا شده است .
دو رويكرد فني عمده جهت طراحي چيلرهاي جذبي هوا خنك وجود داشته است كه در ادامه به آن اشاره مي گردد:
1 . تغيير در طراحي مكانيكي چيلر براي استفاده از مبدل هاي حرارتي راندمان بالا براي استفاده حداكثري از عملكرد هواي خنك در
محدوده كريستالي شدن ليتم برومايد
2 . اضافه كردن مواد شيميايي به محلول جهت بالاتر بردن ميزان دماي كريستال شدن به طوريكه
با استفاده از مبدل هاي معمولي نيز بتوان از چيلر جذبي هوا خنك استفاده كرد.
استفاده ازرويكرد اول يعني مبدل حرارتي راندمان بالا درچيلرهوا خنك جذبي درتئوريها جواب داده اما درعمل پس ازآنكه اين محصول وارد بازارگرديد
پايين شده است . WB باز هم درشرايط گرم ومرطوب چيلر دچارپديده كريستاله شدن گرديده و درنتيجه استفاده آن محدود به مناطق فقط گرم با
همچنين استفاده ازمبدل هاي حرارتي راندمان بالا و در مواردي مبدل هاي چند گانه قيمت بسياربالاتر نسبت به چيلرهاي معمولي را دارا بوده اند ودر
نتيجه استفاده از اين نوع چيلرها در بيشتر مناطق با شكست روبرو گرديده و صرفه اقتصادي نداشته اند.
رويكرد دوم - روش هاي شيميايي :
عبارتست از افزودن مواد معدني و آلي و يا تركيب اين دو جهت بالا بردن دماي كريستاليزاسيون
بوده كه باعث حل كردن مشكل اصلي در چيلرهاي جذبي مي باشد.
تحقيقات بسياري در اين زمينه انجام شده كه توضيح مفصل پيرامون آنها از حوصله اين مقاله خارج است اما تمامي اين موارد در كنار خاصيت بالاي
دماي كريستاليزاسيون داراي خواص منفي بسياري نيزمي باشند كه كاربرد عملي آنها را محدود مي سازد . تمامي اين موادآلي ومعدني وتركيبات حاصل
از آنها گرانروي بالاتر داشته و باعث كاهش انتقال حرارت در جاذب مي شود. اين كاهش انتقال حرارت به جاذبهاي با ابعاد بزرگتر و گرانقيمت تري نياز
داشته كه در استفاده تجاري اين چيلرها با چيلرهاي هم رده خود قابل رقابت نبوده و با شكست روبرو شده اند.
تنها ماده مناسب كشف شده توسط شركت كرير آمريكا كه قابل استفاده در چيلر جذبي هوا خنك
نام دارد . Carrol تشخيص داده شده ودر موارد اندكي در ابتدا با موفقيت همراه بود ماده شيميايي
در دهه 80 در چيلرهاي جذبي خورشيدي مورد استفاده قرار گرفت اما بعدها Carrol استفاده از
و تغيير خواص شيميايي Carrol استفاده ازآن درچيلرهاي تناژ بالا با مشكلاتي همانند مشكلات گذشته همراه بوده كه ازآن جمله عدم پايداري دمايي
آن ودر نتيجه كاهش دماي كريستاليزاسيون و عدم استفاده از آن در چيلرهاي تناژ بالا نام برد.
تمامي اين توضيحات كه سالها در مجامع تحقيقاتي و دانشگاهي جهان مورد بررسي قرار گرفته مويد اين مطلب است كه جهت استفاده از چيلر جذبي در
مناطق با رطوبت بالا همواره مشكلات عديده اي روبروي سازندگان بوده و در عمل چيلرهاي جذبي هواخنك تنها در تناژهاي پايين 5 تا 10 تن توليد شده
و مورد استفاده قرارمي گيرند كه عمدتا" نيز آمونياكي بوده اند.
تمامي تلاشهاي انجام شده نشانگر مشكلات بسيار چيلر جذبي با كندانسور آبي در مناطق مرطوب بوده كه موجب گرديده تحقيقات بسياري در زمينه
ساخت چيلرجذبي با كندانسورهوايي گردد كه هنوز هم ادامه دارد اما آن مطلبي كه تحقيقات وتلاشهاي انجام شده را بي اثر كرده است عدم توجيه فني-
اقتصادي و بويژه عدم اطمينان از كاركرد مناسب اين نوع چيلر در دراز مدت مي باشد.
امروزه نيزجهت مديريت بهتر پروژه ها وكاهش مصرف انرژي وافزايش بهره وري از سيستم هاي تركيبي كه كنترل بهتري دارند و درگذشته با نام نام
گذاري شده
BCHP (Building Cooling Heating Power)
CCHP(Combine و امروز با نام
Cooling Heating & Power)
مشهور شده اند.اساس كار اين سيستم ها استفاده همزمان از توليد همزمان برق و استفاده از چيلرهاي تراكمي وجذبي و تركيب آن با يك موتور
استرلينگ، ميكرو توربين، ژنراتور گاز سوز يا ديزل سوز مي باشد كه مديريت مصرف انرژي و توليد انرژي گرمايي و سرمايش وآب گرم مصرفي پروژه را
به عهده مي گيرد.
- مشكلات و معضلات برج خنك كننده در هواي مرطوب :
عدم تطبيق با آب وهواي منطقه:
همانطور كه پيش از اين توضيح داده شد كاركرد برج خنك كننده در سيستم هاي آب خنك
DB= و 90 WB=80 F هوابستگي داردبدين معني كه در شرايط شهرستان بابل WB " وابستگي مستقيم به شرايط آب وهوايي منطقه و خصوصا
كه دماي خشك ومرطوب هوا به هم نزديك است ويا به عبارت ديگر هوا اشباع از رطوبت است و يا ملكولهاي هوا به حد بالايي داراي رطوبت مي F
باشد و امكان رطوبت گيري آنها محدود است.
دليل اصلي انتخاب نامناسب چيلر جذبي عدم سازگاري با شرايط آب وهوايي طبيعي است.
بحران مصرف آب در چیلر :
عامل بسيار مهم ديگر كه بحران آينده جهان مي باشد آب آشاميدني است. تمامي منابع خبري جنگ هاي آينده جهان را برسر منابع آبي مي
دانند.
در چند سال گذشته قيمت جهاني آب از نفت پيشي گرفته وافزايش قيمت آب در ايران نيز به طرز چشمگيري افزايش خواهد يافت.
استفاده بسيار زياد برج خنك كننده به دليل استفاده از ظرفيت بالاتر نسبت به چيلر ودر نتيجه هزينه جاري بالاتر و علاوه بر آن در زمان قطع آب
يعني عدم استفاده از سيستم!!!
فضاي نصب و صداي بسيار بالا چیلر :
استفاده از چيلر جذبي ودر نتيجه برج خنك كننده بالاتر موجب آن مي گردد كه مشكلات آن از جمله سايز بزرگتر ، نياز به فضاي بيشتر
براي نصب ومهمتر از آن وزن بسيار بالا براي تعبيه فنداسيون قوي تر وپيش بيني سازه قويتر وهمچنين صداي بسياربالاتر ودرنتيجه مزاحمت براي
ديگران كما اينكه پرونده هاي بسياري دررابطه با شكايت همسايگان ناشي ازمزاحمت صداي بالاي برج خنك كننده داشته اند.
عمده ترين مشكلات كلي چيلر جذبي بويژه در مناطق مرطوب :
- مصرف گاز بالا و آلايندگي چيلر جذبي :
همه ما مي دانيم كه براي يك احتراق مناسب دو نكته حايز اهميت وجود دارد:
-1 ماده سوختني
-2 اكسيژن
هرچه كيفيت ماده سوختني وتامين اكسيژن مناسب بهتر باشد احتراق بهتر انجام مي پذيرد در نتيجه محصولات احتراق وآلاينده ها كمتر خواهدبود.
مونوكسيدكربن مهمترين گاز حاصل از احتراق ناقص است . كمبود اكسيژن در فضاي موتورخانه موجب آن مي گردد احتراق ناقص انجام پذيرد CO
سيكل تبريد نيز كاهش مي يابد. COP ودرنتيجه ميزان مصرف گاز بالاتر رفته، راندمان مشعل پايين آمده ودرنتيجه
همچنين تعميركاران وتكنسين هاي چيلر جذبي درفضاي بسيار نامناسب اين موتورخانه ها داراي دستمزد بالاتري مي باشندبطوريكه هزينه راه اندازي
چيلر جذبي حدود دوبرابر چيلرتراكمي مي باشد
مطلب بسيار مهم ديگر نقش آلودگي هوا در سلامت انسانها وهمچنين هزينه هاي پزشكي ناشي از آن كه به علت سودجويي برخي افراد وشركتها همواره
از مطرح نمودن آن جلوگيري شده است.
هيدروكربنهاي نسوخته)وذرات معلق ديگر بوسيله احتراق مورد نيازچيلرجذبي كه در )UHC وهمچنين CO به هرصورت حجم بسياري از گازهاي سمي
محيط شهرها مي باشد وارد ريه انسانها ميگردد.
وجود رطوبت در هوا و تركيب آسانتر آن با گازهاي آلاينده تاثير آن برروي محيط زيست و انسان را بيشتر مي كند به عنوان مثال شرايط آب و هوايي
براي ابرهاي باران زا و باران هاي اسيدي در اين مناطق بيشتر است به بياني ساده تر آلايندگي چيلر جذبي در همه مناطق مخرب و زيانبار است اما اثر
مخرب آن در مناطق مرطوب بيشتر است.
- خوردگي چيلر جذبي در هواي مرطوب:
يكي از مهمترين مشكلات چيلرجذبي خوردگي است.در ادامه ضمن توضيح اين پديده ، مشكلات ايجاد شده در آب وهواي
مرطوب را بررسي مي نماييم:
- ترموديناميك و خوردگي
ترموديناميك يكي از رشته هاي شيمي – فيزيك است. يكي از ويژگيهاي علم ترموديناميك تعيين زمان واكنش وچگونگي انجام آن است.
تعيين زماني واكنشي كه ترموديناميك، انجام آن را پيش بيني ميكند، موضوع علم سينتيك است. خوردگي را ميتوان ميل ترموديناميكي
براي بازگشت به اصل خود فلز دانست و آن را چنين توضيح داد:
فلزات اكثرا به شكل تركيبات شيميايي در سنگهاي معدني موجود هستند. فلز در اين حالت به خاطر وضعيت ترموديناميكي خود ، حالت
پايدار دارد، يعني از نظر ترموديناميكي اگر نيرويي از خارج بر سنگ معدن وارد نشود، فلز ميل دارد كه در سنگ بماند و حالت تركيبي خود
را حفظ نمايد. وقتي سنگ معدن از معدن جدا ميشود، طي فرآيندهاي خاصي ، فلز از سنگ استخراج ميشود و به حالت فلز خالص در مي
آيد.
عمل استخراج فلز ، از نظر شيميايي يك فرآيند الكترون گيري يا احيا به حساب ميآيد. به اين ترتيب فلز موجود در سنگ معدن ، الكترون
ميگيرد و به حالت فلز خالص در ميآيد. اما در اينجا وضعيتي ناگوار وجود دارد: الكترونهايي كه طي فرآيند استخراج گرفته شدهاند، براي
فلز به شكل مهمان ناخوانده در ميآيند. فلز علاوه بر الكترونهايي كه خود دارد، الكترونهاي زيادتري را نيز طي استخراج به سوي خود فرا
خوانده ، با مهمان كردن الكترونهاي اضافي از چنگ سنگ گريخته است. اما اين مهمانان تبديل به ناخواستگاني شدهاند كه فلز دائما در
جستجوي راهي براي بيرون راندن آنهاست. به زبان ترموديناميكي ، بيقراري فلز را ناپايداري ترموديناميكي مينامند.
هنگامي كه فلز موفق به از دست دادن الكترون ميشود، واكنش اكسيداسيون رخ ميدهد و ميگويند خوردگي اتفاق افتاده است. وقتي فلز
خورده شد، آنچه از واكنش باقي ميماند (محصولات خوردگي) به لحاظ ترموديناميكي پايدار خواهد بود و از اين نظر مانند فلز در حالت
معدني (در حالتي كه به شكل تركيب در سنگ معدن وجود داشت) رفتار ميكند.
جالب آنكه از نظر شيميايي نيز محصولات خوردگي مثل سولفات آهن ، اكسيد روي و غيره ، همان تركيباتي هستند كه در سنگ معدن فلز
يافت ميشود.
درنتيجه ميتوان نتيجه گرفت كه خوردگي يك واكنش طبيعي بوده و انجام ميشود. اما چنانكه خواهيم ديد، خوردگي داراي زيانهاي
بسياري است كه ما را وادار ميكند تا ترجيح دهيم اين واكنش انجام نشود. انجام نشدن خوردگي مثل آن است كه بخواهيم آبشاري به جاي
آنكه از بالاي صخره به پايين بريزد، از پايين به بالا بريزد. اگر چه امكان ندارد كه ريزش آبشار را وارونه كنيم، اما خواهيم ديد كه روشهايي
وجود دارند كه با استفاده از آنها ميتوان نه تنها خوردگي را مهار كرد، بلكه آن را برعكس نمود.
- فرآيند خودبهخودي و فرايند غيرخودبهخودي چیلر :
خوردگي يك فرايند خودبخودي است، يعني به زبان ترموديناميكي در جهتي پيش ميرود كه به حالت پايدار برسد. اگر آهن را در اتمسفر
هوا قرار دهيم، زنگ ميزند كه يك نوع خوردگي و پديدهاي خودبهخودي است. انواع مواد هيدروكسيدي و اكسيدي نيز ميتوانند محصولات
جامد خوردگي باشند كه همگي گونه فلزي هستند. بندرت ميتوان فلز را بصورت فلزي و عنصري در محيط پيدا كرد و اغلب بصورت تركيب
در كانيها و بصورت كلريدها و سولفيدها و غيره يافت ميشوند و ما آنها را بازيابي ميكنيم. به عبارت ديگر ، با استفاده از روشهاي مختلف
، فلزات را از آن تركيبات خارج ميكنند. يكي از اين روشها ، روش احياي فلزات است. بعنوان مثال ، براي بازيابي مس از تركيبات آن ، فلز
را بصورت سولفات مس از تركيبات آن خارج ميكنيم يا اينكه آلومينيوم موجود در طبيعت را با روشهاي شيميايي تبديل به اكسيد آلومينيوم
ميكنند و سپس با روشهاي الكتروليز ميتوانند آن را احيا كنند.
در جامعه منابع فلزات محدود است و مسير برگشت طوري نيست كه دوباره آنها را بازگرداند. وقتي فلزي را در اسيد حل ميكنيم و يا در و
پنجره دچار خوردگي ميشوند، ديگر قابل بازيابي نيستند. پس خوردگي يك پديده مضر و ضربه زننده به اقتصاد است.
خوردگي از روشهاي مختلف يك چيلر جذبي را تحت تاثير قرار مي دهد كه عبارتند از:
در اين نوع خوردگي كه متداول ترين نوع خوردگي محسوب مي شود ، خوردگي به صورتي : Uniform Attack -1 حمله يكنواخت
يكنواخت به سطح فلز حمله مي كند و به اين ترتيب نرخ آن از طريق آزمايش قابل پيشبيني است . اين نوع خوردگي در شرايط آب وهوايي
اتوماتيك و يا عدم نگهداري درست سيستمهاي Purge مرطوب ، بدنه چيلر جذبي را تحت تاثير قرار مي دهد. همچنين عدم وجود سيستم
دستي به دليل نبود تكنسين آشنا و طولاني شدن بازه زماني خروج گازهاي غيرقابل كندانس موجب اين نوع خوردگي مي گردد.
اين نوع خوردگي وقتي رخ مي دهد كه دو فلز يا آلياژ متفاوت ( يا دو ماده متفاوت : Galvanic Corrosion -2 خوردگي گالوانيك
ديگر همانند ليتيوم برومايد و فلز ) در حضور يك ذره خورنده با يكديگر تماس پيدا كنند . درمنطقه تماس، فرايندي الكترو شيميايي به
وقوع مي پيوندد كه در آن ماده اي به عنوان كاتد عمل كرده و ماده ديگر آند مي شود . در اين فرآيند كاتد در برابر اكسيداسيون محافظت
شده وآند اكسيد مي شود.اين نوع خوردگي درداخل كندانسور و اواپراتور چيلر جذبي رخ ميدهد.
اين ساز و كار وقتي رخ مي دهد كه يك ذره خورنده در فاصله اي باريك ، بين دو جزء : Corrosion Crevice -3 خوردگي شكافي
گير كند . با پيشرفت واكنش ، غلظت عامل خورنده افزايش مي يابد. بنابراين واكنش با نرخ فزاينده اي پيشروي مي كند.اين نوع خوردگي
در محل هاي جوشكاري شده در چيلر جذبي شديدترين عامل خوردگي مي باشد
آبشويي ترجيحي چیلر :
يك فرآيند خوردگي ترجيحي و عموما با قرار گرفتن آلياژ در معرض اسيدهاي آبي خورده مي شود .آلومينيوم ، آهن ، كبالت و زيركونيم
فلزات داراي اين قابليت هستند. اين نوع خوردگي در داخل قسمتهاي مختلف چيلر جذبي ودر شرايط مختلف رخ مي دهد و در نتيجه
تشكيل بروميك اسيد حاصل از ليتيوم برومايد و تركيب آن با آهن روي مي دهد. نتيجه اين نوع خوردگي موجب پايين آمدن كيفيت ليتيم
برومايد ودر نتيجه نياز به تعويض آن مي باشد كه موجب هزينه هاي بالاي خريد مجدد ليتيم برومايد بوده و هزينه هاي جاري پروژه را
افزايش مي دهد.
اين نوع خوردگي تقريبا هميشه به وسيله يون هاي كلر و كلريد ايجاد مي شود و به : Corrosion Pitting -5 خوردگي حفره اي
ويژه براي فولاد ضد زنگ بسيار مخرب است ؛ چون در اين خوردگي ، سازه با چند درصد كاهش وزن نسبت به وزن واقعي اش ، به راحتي
دچار شكست مي شود. معمولا عمق اين حفرات برابر يا بيشتر از قطرآنهاست وبا رشدحفره ها،ماده سوراخ ميشود. اين نوع خوردگي ممكن
است در اثر ايجاد يون هاي برم در قسمت دروني چيلر جذبي ايجاد گردد كه احتمال آن به مراتب از انواع ديگر خوردگي در چيلر جذبي
كمتر است.
درمعرض آب وهواي مرطوب وتركيبات حاصل از آن مي باشد. براي دريافت اين LiBr معضل بسياري از چيلرهاي جذبي خورنده بودن
مطلب يك آزمايش ساده به ماكمك مي نمايد. اندكي آهن درمعرض هواي مرطوب شهربابل را در معرض اندكي نمك طعام و آب
قراردهيد ونتيجه را پس از يك ماه ملاحظه فرماييد. آثار خوردگي فلز كاملا" مشهود است. نكته قابل تامل در اينگونه شرايط آب وهوايي
پيشرفت پديده خوردگي حتي در زماني است كه چيلر خاموش مي باشد.
به هرروي درمناطق مرطوب خوردگي به دو صورت صدمات جبران ناپذيري به چيلر وارد مي نمايد.
حسین آبید
آدرس شرکت : استان تهران،شهر تهران،
