مقدمه
در دنیای مدرن امروز، سیستم‌های سرمایشی و تهویه مطبوع به بخش جدایی‌ناپذیر از ساختمان‌ها و صنایع مختلف تبدیل شده‌اند. این سیستم‌ها برای حفظ دمای مطلوب و راحتی در محیط‌های مختلف، نقش بسیار مهمی ایفا می‌کنند. از میان انواع مختلف سیستم‌های سرمایشی، چیلرها به عنوان یکی از کارآمدترین و پرکاربردترین انتخاب‌ها شناخته می‌شوند. دو نوع اصلی از چیلرها که در صنعت تهویه مطبوع رایج هستند، چیلرهای تراکمی و چیلرهای جذبی هستند. هر یک از این دو سیستم ویژگی‌ها و مزایای خاص خود را دارند که در این مقاله قصد داریم به بررسی تفاوت‌ها و مزایای این دو نوع چیلر پرداخته و کاربردهای مناسب هر کدام را بررسی کنیم.
چیلر تراکمی چیست؟
چیلر تراکمی یکی از سیستم‌های سرمایشی پیشرفته است که برای خنک کردن آب و سپس استفاده از آن در سیستم‌های تهویه مطبوع و سرمایشی به کار می‌رود. این دستگاه از چهار قسمت اصلی تشکیل شده است: کمپرسور، کندانسور، شیر انبساط و اواپراتور. کمپرسور به عنوان قلب سیستم تراکمی عمل می‌کند و وظیفه دارد که مبرد را از اواپراتور کشیده، آن را فشرده کرده و به کندانسور بفرستد. در کندانسور، گاز مبرد تحت فشار به مایع تبدیل می‌شود و این فرآیند باعث انتقال گرمای محیط به سیستم می‌گردد.
چیلرهای تراکمی از سیکل تبرید تراکمی برای خنک کردن آب استفاده می‌کنند. آب سرد تولید شده از این سیستم به دستگاه‌هایی مانند فن‌کویل‌ها یا هواسازها منتقل می‌شود. در این دستگاه‌ها، آب سرد گرمای محیط را جذب کرده و پس از گرم شدن، به چیلر باز می‌گردد. این چرخه تبریدی به صورت مداوم تکرار می‌شود تا دمای محیط در سطح مطلوب باقی بماند.
چیلر جذبی چیست ؟
چیلر جذبی، که به نام چیلر ابزوربشن نیز شناخته می‌شود، یکی از سیستم‌های متداول در حوزه تهویه مطبوع به شمار می‌رود. این سیستم بر اساس فرآیند تبرید جذبی عمل کرده و به‌طور خاص برای تأمین سرمایش در محیط‌های صنعتی و تجاری طراحی شده است. عملکرد سیکل تبرید جذبی به‌طور کلی مشابه سیکل تبرید تراکمی بخار است، با این تفاوت که در این سیستم به‌جای کمپرسور، از تجهیزاتی مانند پمپ، ابزوربر (جاذب) و ژنراتور استفاده می‌شود. در سیکل تبرید جذبی، فرآیند چگالش گاز مبرد در فشار و دمای بالا (که در کندانسور رخ می‌دهد) و همچنین تبخیر آن در فشار و دمای پایین (که در اواپراتور اتفاق می‌افتد و گرما از محیط سرد شونده جذب می‌شود)، شباهت زیادی با سیکل تبرید تراکمی دارد. این ویژگی‌ها موجب می‌شود که هر دو سیستم به‌عنوان گزینه‌های مؤثر در تأمین سرمایش شناخته شوند، با این تفاوت که چیلرهای جذبی از انرژی حرارتی به‌جای انرژی الکتریکی بهره می‌برند.
مقایسه و تفاوت اصلی چیلر تراکمی و جذبی :
1. مقایسه چیلر جذبی و تراکمی از نظر COP یا ضریب عملکرد
ضریب عملکرد (COP) یا ضریب بازدهی یکی از مهمترین معیارها برای ارزیابی کارایی دستگاه‌های سرمایشی است. این شاخص نشان‌دهنده میزان بهینه بودن عملکرد دستگاه است و با تقسیم میزان گرمایی که دستگاه از محیط اطراف خود جذب می‌کند بر مقدار کار انجام شده توسط دستگاه به دست می‌آید. ضریب عملکرد می‌تواند به عنوان معیاری برای طبقه‌بندی انرژی دستگاه‌ها و تعیین برچسب انرژی (از A تا G) به کار رود. به عنوان مثال، چیلری که ضریب عملکرد آن بیشتر از 3.5 باشد، رتبه انرژی A دریافت می‌کند.
چیلرهای تراکمی معمولاً ضریب عملکردی بین 2.5 تا 8 دارند، که نشان می‌دهد این دستگاه‌ها از لحاظ بهره‌وری انرژی عملکرد بهتری دارند. در مقابل، چیلرهای جذبی دارای ضریب عملکردی بین 0.5 تا 1.2 هستند که نشان‌دهنده عملکرد کمتر و ضعیف‌تر این دستگاه‌ها از نظر کارایی است. این تفاوت در ضریب عملکرد، اصلی‌ترین ویژگی متمایزکننده چیلر تراکمی و چیلر جذبی است. به عنوان مثال، چیلر تراکمی با COP برابر 5 به مراتب بهینه‌تر از چیلر جذبی با COP برابر 1 است.
طبق استاندارد ASHRAE، برای یک چیلر تراکمی، COP مناسب باید بیشتر از 3.5 باشد؛ در غیر این صورت نشان‌دهنده وجود مشکلات طراحی یا عملکرد در سیستم است. در چیلرهای جذبی، در مدل‌های دو اثره می‌توان شاهد ضریب عملکردی بالاتر نسبت به مدل‌های تک اثره بود، اما حتی در این حالت هم حداکثر COP حدود 1.2 خواهد بود. به‌طور کلی، چیلرهای تراکمی به دلیل بهره‌وری انرژی بالاتر و کارایی بهتر در سیستم‌های سرمایشی کاربرد بیشتری دارند.
2. فرق آنها از نظر میزان اشغال فضا
یکی دیگر از تفاوت‌های بارز بین چیلرهای تراکمی و جذبی، میزان فضایی است که برای نصب آنها لازم است. در توان مشابه، چیلرهای جذبی به دلیل بزرگتر بودن تجهیزات خود، نیاز به 40 تا 60 درصد فضای بیشتری برای نصب دارند. این افزایش ابعاد، ناشی از طراحی و ساختار پیچیده‌تر سیستم‌های جذبی است که به اجزای بیشتری مانند پمپ، ابزوربر (جاذب) و ژنراتور نیاز دارند. علاوه بر این، ارتفاع چیلرهای جذبی معمولاً بین 1.8 تا 3 متر بلندتر از چیلرهای تراکمی است، که برای نصب این دستگاه‌ها فضای بیشتری در موتورخانه نیاز خواهد بود.
این تفاوت در اشغال فضا در محاسبات هزینه‌های نهایی پروژه‌های ساختمانی بسیار اهمیت دارد. برای کارفرمایانی که می‌خواهند فضای موتورخانه را بهینه‌سازی کنند، این نکته مهم است که چیلرهای جذبی به دلیل ابعاد بزرگتر، فضای بیشتری را از سایر بخش‌های ساختمان، به ویژه پارکینگ، اشغال می‌کنند. از آنجا که هر متر مربع پارکینگ برای کارفرمایان هزینه‌بر است، کاهش ابعاد سیستم‌های سرمایشی می‌تواند تأثیر زیادی بر کاهش هزینه‌ها داشته باشد.
چیلرهای تراکمی، به‌ویژه مدل‌های آب خنک، فضای کمتری را اشغال می‌کنند؛ به‌طوری‌که برای نصب آنها تنها به فضای محدودتری در موتورخانه نیاز است. اگر از چیلر تراکمی هوا خنک استفاده شود، دیگر نیاز به فضای داخلی موتورخانه نخواهد بود، زیرا این مدل‌ها باید در فضای آزاد و خارج از ساختمان، مثل بام، نصب شوند. این ویژگی موجب می‌شود که چیلرهای تراکمی به‌ویژه برای فضاهای محدود یا ساختمان‌هایی با فضای موتورخانه محدود، گزینه‌ای بهینه‌تر باشند.
3. تفاوت چیلر جذبی با تراکمی از نظر وزن کل
یکی از تفاوت‌های اساسی دیگر میان چیلرهای جذبی و تراکمی، تفاوت وزن این دو دستگاه است. چیلرهای جذبی در ظرفیت‌های مشابه، تقریباً دو برابر سنگین‌تر از چیلرهای تراکمی هستند. این افزایش وزن به دلیل ساختار پیچیده‌تر و تجهیزات اضافی مانند پمپ‌ها، ابزوربرها (جاذب‌ها) و ژنراتورها در سیستم‌های جذبی است.
نتیجه این تفاوت در وزن، نیاز به زیرسازی‌های محکم‌تر و پرهزینه‌تر برای نصب چیلرهای جذبی است. در حالی که چیلرهای تراکمی به دلیل وزن کمتر نیاز به تکیه‌گاه‌های سبکتری دارند، چیلرهای جذبی به دلیل سنگینی بیشتر نیاز به توجه ویژه در انتخاب محل نصب و استفاده از مواد مقاوم‌تر دارند. این ویژگی بر فرآیند حمل و نقل، نصب و حتی نگهداری این سیستم‌ها تاثیرگذار است و هزینه‌های جانبی قابل توجهی به پروژه اضافه می‌کند.
4. فرق چیلر جذبی با تراکمی از نظر حمل و نحوه نصب
چیلرهای جذبی و تراکمی در فرآیند حمل و نصب تفاوت‌های قابل توجهی دارند. چیلرهای جذبی به دلیل ابعاد بزرگتر و وزن بیشتر معمولاً در ظرفیت‌های بالا به صورت جداگانه و در چند مرحله از کارخانه به محل نصب حمل می‌شوند. علاوه بر این، نصب و راه‌اندازی این چیلرها نیازمند فرآیندهایی نظیر پر کردن سیال مبرد و جاذب در محل نصب پس از مونتاژ تجهیزات است.
در مقابل، چیلرهای تراکمی به دلیل طراحی جمع‌وجورتر و وزن سبک‌تر، به صورت یکپارچه حمل می‌شوند و فرآیند نصب آنها ساده‌تر و سریع‌تر است. این چیلرها به راحتی به محل نصب منتقل می‌شوند و نیاز به مونتاژ پیچیده یا پر کردن سیالات در محل ندارند. در نتیجه، چیلرهای تراکمی نسبت به چیلرهای جذبی در بحث حمل و نقل و نصب مزیت‌های قابل توجهی دارند.
5. فرق چیلر تراکمی و جذبی از نظر سطح صدای تولیدی
یکی دیگر از تفاوت‌های مهم چیلرهای تراکمی و جذبی، میزان صدای تولیدی آنها در حین عملکرد است. چیلرهای جذبی به دلیل اینکه قطعات مکانیکی کمتری در سیستم آنها در حال فعالیت هستند، نسبت به چیلرهای تراکمی صدا و ارتعاش کمتری تولید می‌کنند. این ویژگی باعث می‌شود که در صورتی که چیلر جذبی در فضای داخلی یا نزدیک به محیط‌های حساس به صدا نصب شود، مزیت‌هایی از نظر کاهش آلودگی صوتی داشته باشد.
از سوی دیگر، چیلرهای تراکمی به دلیل کارکرد موتور و کمپرسورهای بزرگتر، ممکن است صدای بیشتری تولید کنند، اما معمولاً این چیلرها در مکان‌هایی مانند موتورخانه یا پشت‌بام نصب می‌شوند که صدای آنها به داخل ساختمان منتقل نمی‌شود. بنابراین، اگرچه چیلرهای تراکمی نسبت به چیلرهای جذبی صدای بیشتری دارند، اما این صدا تأثیر چندانی بر راحتی ساکنین ساختمان ندارد.
6. تفاوت چیلر جذبی با تراکمی از نظر قیمت
یکی از مهمترین تفاوت‌ها میان چیلرهای تراکمی و جذبی، قیمت تمام‌شده آنها است. در توان‌های مشابه، چیلرهای جذبی نسبت به چیلرهای تراکمی هزینه بالاتری دارند. چیلرهای جذبی به دو نوع شعله غیرمستقیم و شعله مستقیم تقسیم می‌شوند که بسته به نوع حرارت مورد نیاز (حرارت بازیافتی یا شعله مستقیم از منبع حرارتی مانند مشعل گازسوز) قیمت آنها متفاوت است. در مقابل، چیلرهای تراکمی در دو نوع آب‌خنک و هواخنک تولید می‌شوند که برای عملکردشان نیاز به انرژی الکتریکی دارند.
مطابق با اطلاعات موجود در مقاله "Overview of Vapor Absorption Cooling Systems" (A. Bhatia)، مقایسه قیمت‌ها بین چیلرهای جذبی و تراکمی نشان می‌دهد که چیلرهای جذبی تک اثره شعله غیرمستقیم، حدود 50 درصد گران‌تر از چیلرهای تراکمی با کمپرسور سانتریفیوژ هستند. همچنین چیلرهای جذبی دو اثره شعله مستقیم که به حرارت مستقیم نیاز دارند، هزینه‌ای تقریباً دو برابر چیلرهای تراکمی در ظرفیت 300 تن تبرید دارند. هرچند با افزایش ظرفیت دستگاه‌ها، این اختلاف قیمت کاهش می‌یابد، اما همچنان از نظر هزینه، چیلرهای تراکمی گزینه‌ای مقرون‌به‌صرفه‌تر برای خرید به شمار می‌روند.
مقایسه چیلرهای تراکمی و جذبی از نظر نوع انرژی مصرفی
چیلرهای تراکمی و جذبی از نظر نوع انرژی مصرفی تفاوت‌های بنیادی دارند که هرکدام مزایای خاص خود را دارند :
1. چیلرهای تراکمی :
o این چیلرها تمام انرژی مورد نیاز خود را از انرژی الکتریکی تأمین می‌کنند.
o دارای چند کمپرسور هستند که برای فشرده‌سازی مبرد از انرژی الکتریکی استفاده می‌کنند.
o این سیستم‌ها معمولاً در مکان‌هایی که دسترسی به برق آسان است، مناسب‌ترند.
2. چیلرهای جذبی :
o برخلاف چیلرهای تراکمی، چیلرهای جذبی برای کارکردن به جای برق، از انرژی حرارتی استفاده می‌کنند. این انرژی می‌تواند شامل بخار، آبگرم، انرژی حاصل از سوختن گاز طبیعی یا حتی انرژی خورشیدی باشد.
o چیلرهای جذبی به جای کمپرسور، از تجهیزاتی مانند جاذب (Absorber) و مولد حرارتی (Generator) برای انجام چرخه تبرید استفاده می‌کنند.
o این نوع چیلرها بیشتر برای مکان‌هایی که انرژی حرارتی در حال اتلاف یا به‌صورت ارزان در دسترس است مناسب هستند، مانند صنایع با سیستم‌های بخار یا واحدهای تولید همزمان برق و حرارت (CHP).
به طور کلی، انتخاب بین این دو نوع چیلر بستگی به منابع انرژی موجود و نیازهای خاص سیستم تبرید دارد. چیلرهای جذبی در مکان‌هایی که دسترسی به انرژی حرارتی ارزان وجود دارد، مزیت دارند، در حالی که چیلرهای تراکمی در مکان‌هایی که برق در دسترس است، به صرفه‌تر و کارآمدتر هستند.
چیلر جذبی بهتر است یا تراکمی؟
با توجه به مواردی که در بخش‌های قبلی مورد بررسی قرار دادیم، می‌توان به وضوح گفت که در بیشتر شرایط، چیلر تراکمی برتری‌های قابل توجهی نسبت به چیلر جذبی دارد. از جنبه‌های مختلف مانند ضریب عملکرد (COP)، مصرف فضا، وزن، هزینه‌های نصب و راه‌اندازی، و قیمت تمام شده، چیلر تراکمی در اکثر موارد بهینه‌تر و مقرون به صرفه‌تر است. به همین دلیل است که استفاده از چیلر تراکمی در صنعت تهویه مطبوع و دیگر صنایع رایج‌تر و گسترده‌تر از چیلر جذبی است.
با این حال، در برخی شرایط خاص، چیلر جذبی می‌تواند گزینه مناسبی باشد. برای مثال :
• اگر در مکانی منبع حرارتی مستقیم مانند شعله آتش یا منابع حرارتی غیر مستقیم (مانند گرمای بازیافتی از یک فرآیند صنعتی) در دسترس باشد، می‌توان از چیلر جذبی بهره برد. در این صورت، حرارت اتلافی می‌تواند به عنوان ورودی به سیستم چیلر جذبی استفاده شده و فرآیند سرمایش انجام گیرد.
• همچنین، در مکان‌هایی که تأمین برق 3 فاز با ظرفیت کافی دشوار است یا به دلیل مشکلات زیرساختی محدود است، استفاده از چیلر جذبی می‌تواند گزینه‌ای مناسب برای تأمین سرمایش باشد. چرا که این چیلرها به جای برق، از انرژی حرارتی استفاده می‌کنند. در نتیجه، در شرایط معمولی که منابع حرارتی اضافی در دسترس نباشد و برق به راحتی تأمین شود، چیلر تراکمی انتخاب بهتری است. اما در موقعیت‌هایی خاص که انرژی حرارتی در حال اتلاف در دسترس باشد یا تأمین برق مشکل‌ساز باشد، چیلر جذبی می‌تواند یک انتخاب منطقی و بهینه باشد.
نتیجه‌گیری
با توجه به مقایسه‌های انجام‌شده، چیلرهای تراکمی به دلیل بهره‌وری بالاتر، ابعاد کوچکتر، نصب آسان‌تر و هزینه‌های کمتر در بسیاری از موارد گزینه بهتری نسبت به چیلرهای جذبی هستند. در مقابل، چیلرهای جذبی در شرایط خاصی که منابع حرارتی ارزان یا مازاد وجود داشته باشد، می‌توانند انتخابی مقرون به صرفه و کارآمد باشند. انتخاب نهایی بین این دو نوع چیلر بستگی به نیاز خاص سیستم، منابع انرژی موجود و محدودیت‌های مالی و فضایی پروژه دارد. در نهایت، تصمیم‌گیری بین چیلر تراکمی و جذبی باید بر اساس تحلیل دقیق شرایط موجود و بررسی مزایا و معایب هر کدام انجام شود تا بهترین انتخاب برای هر پروژه ممکن گردد.