انتخاب ظرفیت مناسب برای چیلر می‌تواند هزینه‌های اولیه را تا حد قابل توجهی کم کند و از مشکلات احتمالی در آینده جلوگیری کند. در این مقاله، به بررسی گام‌به‌گام نحوه محاسبه چیلر برای ساختمان‌ها می‌پردازیم و نکات کلیدی را با هم مرور می‌کنیم. اگر به دنبال پاسخی دقیق و کاربردی برای این موضوع هستید، تا انتها با ما همراه باشید.
محاسبه ظرفیت چیلر و واحدهای اندازه‌گیری
پیش از ورود به روش‌های محاسباتی، لازم است با مفهوم ظرفیت چیلر و واحدهای اندازه‌گیری آن آشنا شویم. ظرفیت چیلر معمولاً با سه واحد اصلی بیان می‌شود:
- تن تبرید (TR)
- کیلووات (kW)
- بی‌تی‌یو در ساعت (Btu/h)
در ایران و بسیاری از کشورها، تن تبرید به عنوان واحد رایج شناخته می‌شود. هر تن تبرید برابر است با میزان سرمایشی که برای ذوب یک تن یخ (معادل 907 کیلوگرم یا “تن کوچک” آمریکایی) در مدت 24 ساعت لازم است. این مقدار تقریباً معادل 3.5 کیلووات یا 12,000 بی‌تی‌یو در ساعت است. در مقابل، در برخی کشورها از کیلووات یا بی‌تی‌یو در ساعت برای بیان ظرفیت استفاده می‌شود که هر یک بسته به استانداردهای محلی کاربرد دارند.
اهمیت محاسبه دقیق ظرفیت چیلر
محاسبه دقیق ظرفیت چیلر به دو دلیل بسیار جدی است:
- نخست، اگر ظرفیت چیلر کمتر از نیاز واقعی باشد، سرمایش کافی تأمین نمی‌شود. این موضوع در ساختمان‌های مسکونی یا اداری می‌تواند آسایش ساکنان را مختل کند و در صنایع، حتی به خسارت‌های مالی منجر شود.
- دوم، انتخاب چیلری با ظرفیت بیش از حد (Overdesign) نیز معایب خاص خود را دارد. این امر نه تنها هزینه خرید و نصب را افزایش می‌دهد، بلکه با افزایش دفعات روشن و خاموش شدن کمپرسور، مصرف انرژی را بالا برده و عمر مفید دستگاه را کاهش می‌دهد.
پس از محاسبه دقیق ظرفیت چیلر می توان انتخاب درستی برای خرید محصول مورد نظر از بین انواع چیلر موتورخانه داشت.
کاربردهای اصلی چیلر و روش‌های محاسبه
در ساختار موتورخانه دو فصلی چیلرها یکی از ارکان اصلی و مهم هستند. اما اگر بخواهیم تنها خود چیلر را بررسی کنیم باید بگوییم که چیلرها در سه حوزه اصلی به کار می‌روند که هر یک نیازمند روش محاسباتی خاص خود است:
- تهویه مطبوع
- تبرید
- سرمایش فرآیندی
در ادامه، هر یک از این کاربردها را به طور جداگانه بررسی می‌کنیم.
.1محاسبه ظرفیت چیلر در تهویه مطبوع
در سیستم‌های تهویه مطبوع، آب سرد تولیدشده توسط چیلر به فن‌کویل‌ها یا هواسازها منتقل می‌شود تا هوای محیط را خنک کند. برای محاسبه ظرفیت چیلر در این حالت، ابتدا باید بار برودتی ساختمان تعیین شود. این بار برودتی به عواملی مانند مساحت ساختمان، تعداد ساکنان، تجهیزات الکتریکی، عایق‌بندی دیوارها و شرایط اقلیمی بستگی دارد. برای پروژه‌های بزرگ، استفاده از نرم‌افزارهای تخصصی مانند Carrier HAP توصیه می‌شود، اما در پروژه‌های کوچک‌تر می‌توان از روش‌های سرانگشتی استفاده کرد.
پس از محاسبه بار برودتی، ظرفیت فن‌کویل‌ها یا هواسازها بر اساس نیاز هر فضا انتخاب می‌شود. سپس، مجموع ظرفیت این تجهیزات محاسبه شده و ضریب همزمانی (Diversity Factor) اعمال می‌گردد. ضریب همزمانی نشان‌دهنده این است که تمامی تجهیزات به طور همزمان در حداکثر ظرفیت خود کار نمی‌کنند. برای مثال، در یک ساختمان مسکونی با 15 واحد، ممکن است تنها 70 درصد فن‌کویل‌ها به طور همزمان فعال باشند. در نهایت، ظرفیت چیلر بر اساس این مقدار تعدیل‌شده تعیین می‌شود.
.2محاسبه ظرفیت چیلر در تبرید
در کاربردهای تبرید، مانند سردخانه‌ها، آب سرد چیلر (که معمولاً با اتیلن گلیکول مخلوط شده است) در ایرکولرها استفاده می‌شود. ایرکولرها ساختاری مشابه فن‌کویل‌ها دارند، اما ظرفیت هوادهی بیشتری داشته و از فن‌های محوری بهره می‌برند. برای محاسبه ظرفیت چیلر در این حالت، ابتدا باید بار برودتی کل ایرکولرها محاسبه شود. اگر تمامی ایرکولرها به طور همزمان فعال نباشند، ضریب همزمانی اعمال شده و ظرفیت چیلر بر اساس مجموع بار برودتی تعدیل‌شده تعیین می‌گردد. توجه به خواص مخلوط آب و گلیکول، مانند چگالی و ظرفیت گرمایی ویژه، در این محاسبات ضروری است.
3. محاسبه ظرفیت چیلر در سرمایش فرآیندی
در صنایع، چیلرها برای خنک کردن ماشین‌آلات یا فرآیندهای تولیدی به کار می‌روند؛ مانند چیلرهای مورد استفاده در دستگاه‌های تزریق پلاستیک یا صنایع غذایی. برای محاسبه ظرفیت چیلر در این کاربرد، باید دبی آب مورد نیاز و اختلاف دمای آب در ورودی و خروجی فرآیند مشخص باشد. فرمول زیر برای این محاسبه استفاده می‌شود:
q=ρ×V˙×Cp×ΔT
q: ظرفیت برودتی چیلر (بر حسب کیلووات)
Ρ: چگالی سیال (معمولاً آب یا مخلوط آب و گلیکول)
V˙: دبی حجمی سیال (متر مکعب بر ثانیه)
Cp: ظرفیت گرمایی ویژه سیال (کیلوژول بر کیلوگرم کلوین)
ΔT: اختلاف دمای ورودی و خروجی (کلوین)
اگر از مخلوط آب و گلیکول استفاده شود، باید مقادیر چگالی و ظرفیت گرمایی ویژه بر اساس ترکیب سیال تنظیم شوند.
مراحل گام‌به‌گام محاسبه ظرفیت چیلر برای تهویه مطبوع
برای درک بهتر، مراحل محاسبه ظرفیت چیلر در تهویه مطبوع را به صورت گام‌به‌گام توضیح می‌دهیم:
- تعیین بار برودتی ساختمان: این مرحله شامل تحلیل دقیق شرایط محیطی و کاربری ساختمان است.
- انتخاب تجهیزات سرمایشی: فن‌کویل‌ها یا هواسازها بر اساس بار برودتی هر فضا انتخاب می‌شوند.
- محاسبه مجموع ظرفیت‌ها: ظرفیت کل تجهیزات سرمایشی جمع‌بندی می‌شود.
- اعمال ضریب همزمانی: این ضریب با توجه به نوع ساختمان (مسکونی، اداری یا تجاری) تنظیم می‌شود.
- تعیین ظرفیت نهایی چیلر: ظرفیت چیلر بر اساس مقدار تعدیل‌شده محاسبه می‌شود.
در پروژه‌هایی که از مداربندی اولیه-ثانویه استفاده نمی‌شود، دبی آب عبوری از چیلر ممکن است بیشتر از دبی اسمی باشد. در این صورت، اواپراتور چیلر باید برای تحمل دبی واقعی طراحی شود.
جمع‌بندی
محاسبه ظرفیت چیلر فرآیندی دقیق و حساس است که تأثیر مستقیمی بر عملکرد سیستم‌های سرمایشی و هزینه‌های مرتبط دارد. با انتخاب ظرفیت مناسب، هم سرمایش کافی تأمین می‌شود، و هم از مصرف بی‌رویه انرژی و هزینه‌های اضافی نیز جلوگیری خواهد شد. در این مقاله، روش‌های محاسباتی برای سه کاربرد اصلی چیلر (تهویه مطبوع، تبرید و سرمایش فرآیندی) به همراه مراحل گام‌به‌گام و نکات کلیدی ارائه شد. برای پروژه‌های خود، حتماً از ابزارهای پیشرفته و تجربه متخصصان بهره بگیرید تا سیستمی کارآمد و اقتصادی داشته باشید.
