مقایسه چیلرهای تراکمی و جذبی از نظر مصرف انرژی ، قيمت اوليه و مشكلات آنها : با توجه به اهميت هر چه بيشتر انرژی و مخصوصا انرژی های سوخت های فسيلی كه تمام شدنی هستند و در بسياری از كشورهای دنيا نيز يافت نمی شوند و پيرو طرح هدفمند سازی یارانه ها، ارزش انرژی بيش از پيش خود را نمايان ساخته است. انرژی مورد نياز برای راه اندازی يک سيستم چيلر تراكمی برق و آب می باشد و در سيستم چيلر جذبی گاز و برق و آب است. لذا در اين تحقيق مقايسه ای از ميزان مصرف انرژی اين دو چيلر به همراه مقايسه قيمت اوليه، هزينه تعميرات و نگهداری و همچنين آلايندگی محيط زيست را بررسی می کنیم.

محاسبه مصارف انرژی

حال به محاسبه ميزان مصارف مختلف انرژی های گاز، برق و آب در چهار نوع چيلر تراكمی ، چيلر جذبی تک اثره ، چيلر جذبی دو اثره و چيلر جذبی شعله مستقيم می پردازيم.

۱ . میزان مصرف برق چیلرهای تراکمی و جذبی :

محاسبه مصرف برق كمپرسورهای چیلر تراکمی

با فرض COP = 4.5 برای یک چيلر تراكمی آب خنک با ظرفیت خنک کاری ۱۵۰ تن تبرید (یا ۵۲۷٫۵ کیلووات Kw)، توان الکتریکی ورودی (Power Input) به آن در حالت ماکزیمم برابر است با :

Power Input = 527.5 / 4.5 =117.2 Kw

محاسبه مصرف برق پمپ های برج خنک کننده

چون ميزان دبی جریان بر حسب گالن بر دقیقه یا همان GPM و اختلاف درجه حرارت برج های چيلرهای جذبی از چيلرهای تراكمی بيشتر است لذا برای گردش آب برج به پمپ های با مصرف برق بالاتری نياز است.

بر اساس استاندارد ARI 560-1998 به ازای هر تن تبريد چيلر تراكمی ۳ GPM گردش آب كندانسور مورد نياز است.

بر اساس استاندارد ARI 560-1998 به ازای هر تن تبريد چيلر جذبی تک اثره ۳٫۶ GPM گردش آب كندانسور مورد نياز است.

بر اساس استاندارد ARI 560-1998 به ازای هر تن تبريد چيلر جذبی دو اثره ۴ GPM گردش آب كندانسور مورد نياز است.

بر اساس استاندارد ARI 560-1998 به ازای هر تن تبريد چيلر جذبی شعله مستقيم ۴٫۵ GPM گردش آب كندانسور مورد نياز است.

خروجی دمای آب در هر چهار نوع چيلر ۸۵ درجه فارنهایت و اختلاف درجه حرارت ورودی و خروجی آب برای چیلرهای تراكمی ۱۰ درجه، برای جذبی تک اثره ۱۵ درجه و برای جذبی دو اثره و شعله مستقيم ۱۸ درجه فارنهايت است.

با توجه به شرايط ذكر شده و با استفاده از كاتالوگ های شركت پمپ ايران، برای چيلر تراكمی دو عدد پمپ مدل ۶۵-۳۱۵ و برای چيلرهای جذبی دو عدد پمپ ۸۰-۳۱۵ كه مقادير مصرف برق الكتروموتورهای آنها در جداول زير (جداول ۱ تا ۴) برای مدار گردش آب برج و كندانسور آورده شده است.

محاسبه مصرف برق فن های برج خنک کننده

با توجه به اعداد ذكر شده در بالا برای چيلر تراكمی يک عدد برج خنک کننده ۲۲۰ تن تبرید، برای چيلر جذبی تک اثره يک عدد برج ۳۴۰ تن تبرید، برای چيلر جذبی دو اثره يک عدد برج ۴۵۰ تن تبرید و برای چيلر جذبی شعله مستقيم يک عدد برج ۵۰۰ تن تبرید بايد در نظر گرفته شود كه ميزان برق مصرفی آنها در جداول ۱ الی ۴ آورده شده است.

محاسبه برق مصرفی پمپ آب ژنراتور چیلر جذبی

با استناد به كاتالوگ های كارخانه های سازنده ، مقادير گذر آب گرم ژنراتور در چيلرهای جذبی تک اثره در مارک های مختلف با يكديگر متفاوت هستند ولی تقريب ۵ GPM برای هر تن تبرید عدد مناسبی است كه می شود حدود ۷۵۰ GPM كه اگر كارخانه پمپ ايران را ملاک قرار دهيم، پمپ مدل ۱۰۰-۲۰۰ مناسب خواهد بود كه ميزان مصرف برق آن در جداول ۱ الی ۴ آورده شده است.

محاسبه مصرف برق پمپ های اواپراتور

بر اساس استاندارد ARI 550/690 به ازای هر تن تبريد از هر نوع چيلر بايد پمپاژ ۲٫۴ GPM آب در شرايط استاندارد در نظر گرفت. پس پمپ های اواپراتور در هر دو سيستم با هم برابر خواهد بود. (در صورت مساوی در نظر گرفتن افت فشار)

پس به ميزان ۳۶۰ GPM آب در گردش برای اواپراتور نياز داريم که اگر از شركت پمپ ايران انتخاب كنيم دو عدد پمپ مدل ۶۵-۲۰۰ انتخاب می شود كه ميزان مصرف برق آنها در جداول ۱ الی ۴ آورده شده است.

۲ . میزان مصرف گاز چیلرهای جذبی :

محاسبه مصرف گاز چيلرهای جذبی

با توجه به مقادیر ذكر شده COP در كاتالوگ های سازنده های معتبر چيلر جذبی نظير TRANE و YORK ، ميزان COP برای چيلرهای جذبی تک اثره ۰٫۶۴ ، برای چيلرهای جذبی دو اثره برابر ۱٫۲۴ و برای چيلر جذبی شعله مستقيم برابر ۱٫۱۴ درنظر گرفته شده كه با استاندارد ASHREA نيز مطابقت دارد.

با توجه به متفاوت بودن ارزش حرارتی گاز مناطق مختلف كشور به طور متوسط ارزش حرارتی گاز را ۸۶۵۰Kcal/m3 در نظر می گيريم.

ظرفیت یک چیلر جذبی ۱۵۰ تن تبرید برابر است با ۴۵۳۵۹۲ کیلو کالری بر ساعت Kcal/hr

۱ . برای نوع جذبی تک اثره ميزان ظرفيت مورد نياز گرمايی برابر است با :

Heating capacity = 453592/0.64 = 708737 Kcal/hr

۲ . برای نوع جذبی دو اثره ميزان ظرفيت مورد نياز گرمايی برابر است با :

Heating capacity = 453592/1.24 = 365800 Kcal/hr

۳ . برای چيلر جذبی شعله مستقيم ميزان ظرفيت مورد نياز گرمایی برابر است با :

Heating capacity = 453592/1.14 = 397887 Kcal/hr

مصرف گاز بر حسب متر مكعب بر ساعت

۱ . برای چيلر جذبی تک اثره ميزان مصرف گاز در هر ساعت (hr)، هر ماه (month) و هر چهار ماه (۴ month) برابر است با :

۷۰۸۷۳۷Kcal/hr / (8650 Kcal/m3) = 81.93 m3/hr = 58989 m3/month = 235956 m3/4 month

۲ . برای نوع جذبی دو اثره ميزان مصرف گاز برابر است با :

۳۶۵۸۰۰Kcal/hr / (8650 Kcal/m3) = 42.29 m3/hr = 30448 m3/month = 121792 m3/4 month

۳ . برای نوع جذبی شعله مستقيم ميزان مصرف گاز برابر است با :

۳۹۷۸۸۷Kcal/hr / (8650 Kcal/m3) = 46 m3/hr = 33120 m3/month = 132480 m3/4 month

(نکته : در چیلرهای تراکمی مصرف گاز وجود ندارد)

۳ . میزان مصرف آب چیلرهای تراکمی و جذبی :

حال با توجه به نرخ حامل های انرژی بعد از اصلاح يارانه ها به مقايسه مصارف ريالی اين نوع چيلرها می پردازيم . قابل توضيح است كه مصرف واقعی كليه چيلرها به دليل تغيير ظرفيت در دماهای مختلف پايين تر از اين مقدار است ولی چون درصد كاهش تقريبا برابر است و هدف اين گزارش فقط مقايسه می باشد لذا نتايج مصرف ريالی مطابق جدول زير می باشد.

با استفاده از جدول زير كه توسط سازمان برق منتشر شده ميزان مصرف برق را محاسبه می كنيم (دوره مصرف يک ماهه است)

با استفاده از جدول زير كه توسط شركت ملی گاز منتشر شده ميزان مصرف گاز را با فرض اقليم ۲ محاسبه می كنيم .( دوره مصرف گاز ۴۰ روزه است)

و برای محاسبه ميزان آب مصرفی از جدول زير كه توسط سازمان آب و فاضلاب اعلام شده استفاده می کنیم.(دوره مصرف يک ماهه است)

با استفاده از جداول بالا و در نظر گرفتن افزايش پله ای قيمت ها نتايج زير حاصل می شود. دقت شود که این مبالغ برای ۴ ماه کارکرد چیلرهای ۱۵۰ تن تبرید و به صورت شبانه روزی (۲۴ ساعته) با حداکثر توان است و صرفا برای مقایسه مصرف انرژی این چیلرها با هم به این شکل بیان شده است. در حالی که در واقعیت و در حالت نرمال، چیلر روزانه ۸ ساعت و در بیشتر مواقع با کمتر از ۵۰ درصد توان کل کار می کند. بنابرین رقم بدست آمده واقعی برای آن بین ۲۵ تا ۳۳ درصد مبالغ جدول زیر است. اعداد این جدول بر حسب ریال است. همانطور که ملاحظه می کنید مجموع مصرف انرژی چیلر تراکمی نسبت به انواع جذبی آن کمتر است.

مقایسه چیلرهای تراکمی و جذبی از نظر قيمت اوليه

مقایسه چیلرهای تراکمی و جذبی با استناد به متوسط قيمت كارخانه های مختلف، تفاوت قيمت اوليه مطابق نمودار های زير است

يعنی قيمت يک چيلر جذبی دو اثره يا شعله مستقيم حدود ۲٫۴ برابر يك چيلر تراكمی است. يعنی اگر قيمت یک چيلر تراکمی ۱۸۰ ميليون باشد، قيمت همان تناژ چيلر جذبی شعله مستقيم يا دو اثره حدود ۴۳۰ ميليون خواهد بود. تقريبا ۲۵۰ ميليون بيشتر در ۱۵۰ تن برودت. در صورتی كه مصرف انرژی نوع تراكمی با توجه به محاسبات انجام شده تا حدودی كمتر نيز است.
قیمت چيلر جذبی تک اثره نيز حدود ۱٫۳ برابر چيلر تراكمی است، در صورتی كه مصرف انرژی آن نیز ۳۰ درصد بيشتر است.

بايد توجه داشت كه عمر مفيد چيلرهای شعله مستقيم كمتر از دو اثره و دو اثره به مراتب كمتر از تک اثره است و دليل توليد چيلر تک اثره با وجود COP بسيار پايين آن، عمر كوتاه چيلرهای دو اثره و شعله مستقيم است و البته قیمت اوليه بسيار بالاتر.

قابل توجه است چون برج ها در چيلرهای جذبی بزرگتر انتخاب می شوند (با توجه به نمودار بالا اگر قيمت يک برج برای تراكمی ۲۵ ميليون باشد برای جذبی دو اثره حدودا ۵۲ ميليون می شود) و همچنين پمپ ها و موتورها همانطور كه در قسمت های قبلی توضيح داده شد بزرگتر هستند. پس هزينه خريد پمپ ها و لوله كشی و نصب تجهيزات نيز بالاتر است و همچنين در سيستم های غير شعله مستقيم احتياج به خريد ديگ های بخار يا آب گرم است كه خود هزينه زيادی خواهد داشت و همچنين نصب و راه اندازی آنها نيز هزينه بر است.

اگر كليه اين فاكتورها را در نظر بگيريم قیمت اوليه و نصب و راه اندازی يک چيلر جذبی دو اثره و شعله مستقيم حدودا سه برابر يک چيلر تراكمی خواهد بود.

مقایسه چیلرهای تراکمی و جذبی از نظر هزینه نگهداری

با توجه به اينكه چيلرهای جذبی عملكرد بسيار حساسی دارند و كوچكترين تغيير در پارامترهای آن می تواند خسارات جبران ناپذيری را موجب شود و نياز است همه پارامترها مداوم كنترل گردند لذا با توجه به اظهارات تعميركارانی كه ساليان طولانی در زمينه نگهداری چيلرهای جذبی فعاليت دارند، كليه پارامترها بايد دائما و به طور روزانه كنترل گردد و اگر فقط برای ركوردگيری يک نفر اپراتور سطح پايين را كه تخصص لازم را هم نداشته باشد در محل به كار گماريم، به سه نفر برای سه شیفت کاری نیاز است که باید حقوق ماهانه آنها را هم به هزینه ها اضافه کنیم.

در ضمن اگر چيلر دارای ديگ بخار يا آب گرم نيز باشد هزينه نگهداری و تعميرات ديگ بخار يا آب گرم نيز به آن اضافه خواهد شد و معمولا كسانی كه از نگهدار دائم استفاده نمی كنند، در صورت بروز مشكل موارد زيادی بوده است كه چيلر را اسقاط نموده اند. چون با مقداری تغييرات غلظت ليتيم برومايد خاصيت خورندگی آن طوری می شود كه كل چيلر را از بين خواهد برد.

كاركرد در درجه حرارت های پايين

حداقل درجه حرارتی كه می توان با يک چيلر جذبی به آن رسيد ۵ درجه سانتيگراد است. ولی در چيلرهای تراكمی به راحتی درجه حرارت های زير صفر را با اضافه كردن اتيلن گليكول به آب می توان تامين نمود.

كاركرد در محيط های مرطوب آب و هوايی

با توجه به عدم قابليت استفاده از برج خنک كننده در محيط های مرطوب آب هوایی مانند شهرهای شمالی و جنوبی كشور كه مخصوصا شهرهای جنوبی كشور بخاطر گرمای شديدی كه دارند نياز مبرمی به سيستم های تهويه مطبوع دارند در چنين محيط هايی برای چيلرهای تراكمی به راحتی با استفاده از كندانسور هوايی  می توان مشكل را برطرف نمود ولی برای چيلرهای جذبی چنين امكانی وجود ندارد.

هزينه و زمان لازم برای تعميرات

در صورتی كه كوچكترين بی دقتی در نگهداری چيلرهای جذبی رخ دهد و چيلر به مشكل برخورد كند و فوری رفع عيب نگردد چيلر با مشكلات اساسی مواجه خواهد شد و نياز به تعميرات اساسی خواهد داشت كه اين تعميرات بسيار زمان بر هستند و از طرفی باز ماندن طولانی قطعات، باعث نفوذ اكسيژن و رطوبت به داخل آن خواهد شد و باعث خوردگی های شديد می گردد و از نظر هزينه تعميرات نيز بسيار پرهزينه تر نسبت به چيلرهای تراكمی هستند.

نتيجه گيری از مقایسه چیلرهای تراکمی و جذبی :

۱ . از مقايسه چیلرهای تراكمی و جذبی این نتیجه را می گیریم که با توجه به هزينه اوليه خريد چيلر ، برج خنك كننده و تجهيزات بزرگتر پمپاژ برج و تجهيزات اضافه (مانند ديگ بخار و آب گرم در سيستم های غير شعله مستقيم)، هزينه خريد و نصب كليه تجهيزات يک چيلر جذبی حدود سه برابر تراكمی خواهد بود. در صورتی كه مصرف كل انرژی تراكمی نسبت به جذبی، مقداری نيز كمتر است. هزينه نگهداری چيلرهای جذبی حدود ۱۵ برابر چيلرهای تراكمی است.

۲ . چيلر جذبی قابليت خنک كردن آب تا دماهای پايين و زير صفر را ندارد ولی در چيلرهای تراكمی به راحتی می توان اين كار را انجام داد.

۳ . چيلرهای جذبی به دليل راندمان بسيار پايين برج خنک كننده در مناطق مرطوب آب و هوايی، قابليت كار در چنين محيط هايی را ندارند ولی چيلرهای تراكمی با كندانسور هوايی (چیلر تراکمی هوا خنک) به راحتی درچنين محيط هايی مورد استفاده قرار می گیرند.