بخش اول :
جهت کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه، بخش بعدی را مطالعه کنید.
مقدمه
چیلر جذبی، یکی از سیستم‌های پیشرفته و کارآمد در زمینه تهویه مطبوع، به عنوان یک راه‌حل مناسب برای تأمین سرمایش در محیط‌های صنعتی و تجاری شناخته می‌شود. این سیستم به جای استفاده از کمپرسورهای مکانیکی، از فرآیند تبرید جذبی بهره می‌برد و از واکنش‌های شیمیایی میان مواد جاذب و مبرد برای تولید سرما استفاده می‌کند. با توجه به مزایایی همچون کاهش مصرف انرژی و امکان استفاده از منابع حرارتی مختلف، چیلرهای جذبی به عنوان یک گزینه مطلوب برای کاهش هزینه‌های انرژی و همچنین کاهش آلودگی‌های محیطی مطرح شده‌اند. در این متن، به بررسی تاریخچه، نحوه عملکرد، نقاط قوت و ضعف، و شرایط مناسب برای استفاده از چیلرهای جذبی پرداخته می‌شود.
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. در این نوع چیلرها، به جای استفاده از کمپرسورهای مکانیکی، از واکنش‌های شیمیایی میان ماده جاذب و ماده تبرید برای تولید سرما بهره‌برداری می‌شود، که این ویژگی باعث می‌شود تا چیلرهای جذبی گزینه‌ای مناسب برای کاهش مصرف انرژی و استفاده از منابع حرارتی مانند آب داغ یا بخار باشند.
میشل فارادای و کشف سرمایش جذبی
میشل فارادای : او یکی از بزرگ‌ترین دانشمندان تاریخ علم و فناوری است که در زمینه‌های الکتریسیته و مغناطیس نقش‌های مهمی ایفا کرده است. در سال 1824، فارادای در حین انجام یک آزمایش، به طور تصادفی به پدیده‌ای برخورد کرد که بعداً به نام سرمایش جذبی شناخته شد. این کشف به نوعی نقطه عطفی در درک اصول تبرید به شمار می‌آید.
توسعه فناوری‌های تبریدی
توسعه در دهه 1920 : در ادامه کشفیات اولیه فارادای، چندین دانشمند بزرگ دیگر نیز به پژوهش در این زمینه پرداختند. در سال 1927، این تحقیقات شامل کار بر روی چیلرهای جذبی و بهبود عملکرد آنها بود. این پژوهش‌ها به پیشرفت‌های مهمی در فناوری‌های سرمایش منجر شد.
آلبرت انیشتین
نقش انیشتین : آلبرت انیشتین، به‌عنوان یکی از بزرگ‌ترین فیزیکدانان تاریخ، در پروژه‌های مختلف علمی به ویژه در زمینه‌های ترمودینامیک و فیزیک نظری تأثیرگذار بود. او و دیگر دانشمندان در این دوره به بررسی و بهبود چیلرهای جذبی پرداخته و زمینه را برای کاربردهای گسترده‌تر آن فراهم کردند.
ظهور چیلر جذبی گازسوز
چیلر جذبی گازسوز : سرانجام، در سال 1939، شرکت کریر که یکی از پیشروان صنعت تهویه مطبوع است، اولین چیلر جذبی گازسوز را به بازار عرضه کرد. این چیلر به دلیل قابلیت کار با گاز طبیعی و افزایش کارایی نسبت به سیستم‌های تبریدی دیگر، انقلابی در روش‌های سرمایش ایجاد کرد. این فناوری نه‌تنها مصرف انرژی را کاهش داد، بلکه امکان استفاده از منابع حرارتی مانند بخار و آب داغ را فراهم آورد.
نحوه عملکرد چیلرهای جذبی
محرک سیکل برودت جذبی : در این سیستم‌ها، انرژی گرمایی می‌تواند از منابع مختلفی تأمین شود :
بخار داغ : این منبع می‌تواند از نیروگاه‌ها یا فرآیندهای صنعتی تأمین شود.
احتراق گاز طبیعی : سوختن گاز طبیعی در سیستم‌های گرمایشی، انرژی حرارتی مورد نیاز را فراهم می‌کند.
گرمای اتلافی : گرماهایی که در فرآیندهای صنعتی تولید می‌شوند و معمولاً هدر می‌روند، می‌توانند به عنوان منبع گرما در چیلرهای جذبی استفاده شوند.
نقاط قوت چیلرهای جذبی
کاهش مصرف برق : با حذف کمپرسور و استفاده از انرژی حرارتی، مصرف انرژی الکتریکی به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد.
قابلیت استفاده از منابع گرمایی مختلف : این سیستم‌ها می‌توانند از منابع گرماهای مختلف، چه تجدیدپذیر و چه غیرتجدیدپذیر، بهره‌برداری کنند.
کاهش آلودگی محیط زیست : با استفاده از انرژی گرمایی به جای برق، این سیستم‌ها می‌توانند به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک کنند.
نقاط ضعف چیلرهای جذبی
هزینه‌های اولیه بالا : هزینه نصب و راه‌اندازی این سیستم‌ها ممکن است بالاتر از چیلرهای تراکمی باشد.
کارایی در دماهای خاص : چیلرهای جذبی برای عملکرد بهینه نیاز به دماهای مشخصی دارند و ممکن است در شرایط آب و هوایی خاص کارایی کمتری داشته باشند.
حجم و وزن : این سیستم‌ها معمولاً بزرگتر و سنگین‌تر از چیلرهای تراکمی هستند که می‌تواند محدودیت‌هایی در نصب ایجاد کند.
حذف کمپرسور در چیلرهای جذبی ممکن است در ابتدا برای برخی افراد گیج‌کننده به نظر برسد، اما در واقع این سیستم‌ها با استفاده از تجهیزات خاصی می‌توانند به‌طور مؤثر به فرآیند تبرید ادامه دهند. بیایید نگاهی دقیق‌تر به این تجهیزات و عملکرد آنها بیندازیم.
تجهیزات جایگزین کمپرسور در چیلرهای جذبی
1. پمپ :
o پمپ‌ها در چیلرهای جذبی برای جابجایی مایع جاذب و مبرد (مانند آمونیاک یا آب) در سیستم استفاده می‌شوند. آنها به گردش مایع درون سیستم کمک می‌کنند و اطمینان حاصل می‌کنند که مبرد به درستی به بخش‌های مختلف چیلر منتقل شود.
2. جاذب :
o در این سیستم‌ها، ماده‌ای به نام جاذب (معمولاً آب) وجود دارد که به مبرد (مانند آمونیاک) متصل می‌شود. این ترکیب به فرآیند جذب می‌پردازد و به‌طور مؤثر مبرد را در سیستم نگه می‌دارد. جاذب در دماهای پایین کار می‌کند و به این ترتیب انرژی حرارتی را از مبرد می‌گیرد.
3. ژنراتور :
o ژنراتور نقش حیاتی در این سیستم ایفا می‌کند. این دستگاه با استفاده از انرژی حرارتی (مانند بخار داغ یا گرمای حاصل از احتراق) باعث می‌شود که مبرد از جاذب جدا شده و به حالت گاز درآید. این فرآیند به نوعی معکوس عمل می‌کند و به مبرد اجازه می‌دهد تا دوباره به سیکل تبرید بازگردد.
فرآیند شیمیایی در چیلرهای جذبی
در چیلرهای جذبی، فرآیند جذب و جداسازی مبرد به‌طور مداوم در حال انجام است. در زیر به مراحل اصلی این فرآیند اشاره می‌شود :
1. جذب :
o در مرحله اول، مبرد در حالت گاز به داخل جاذب وارد می‌شود و با جاذب (آب) ترکیب می‌شود. این ترکیب منجر به ایجاد یک محلول می‌شود و گرما از محیط اطراف جذب می‌گردد، که باعث ایجاد سرما می‌شود.
2. حرارت‌دهی (ژنراتور) :
o محلول حاصل به ژنراتور منتقل می‌شود، جایی که با استفاده از انرژی حرارتی، مبرد از جاذب جدا می‌شود و به حالت گاز درمی‌آید. این گرما می‌تواند از بخار داغ یا احتراق گاز طبیعی تأمین شود.
3. تغلیظ :
o سپس مبرد گازی به سمت یک تقطیرکننده منتقل می‌شود تا خنک شود و به حالت مایع برگردد.
4. چرخش در سیستم :
o در نهایت، مبرد مایع دوباره به سیستم برمی‌گردد و چرخه از نو آغاز می‌شود.
انتخاب چیلرهای جذبی در شرایط خاصی به طور خاص مورد توجه قرار می‌گیرد. این انتخاب بستگی به چندین عامل دارد که در زیر به تفصیل به آنها اشاره می‌کنیم :
شرایط مناسب برای انتخاب چیلرهای جذبی
1. عدم دسترسی به برق برای چیلرهای تراکمی :
o در مناطقی که تأمین برق پایدار و کافی برای سیستم‌های چیلر تراکمی وجود ندارد، چیلرهای جذبی به عنوان یک گزینه ایده‌آل مطرح می‌شوند. این سیستم‌ها با استفاده از منابع گرمایی می‌توانند به طور مستقل از برق کار کنند و به همین دلیل در مکان‌هایی با محدودیت‌های برقی مناسب‌تر هستند.
2. وجود آب کافی با خصوصیات قابل قبول :
o چیلرهای جذبی نیازمند آب برای فرآیندهای جذب و تبرید هستند. در صورتی که آب با کیفیت و به مقدار کافی در دسترس باشد، این سیستم‌ها کارایی بهتری خواهند داشت. اگر محل نصب چیلر با مشکل کم آبی مواجه باشد، این گزینه مناسب نخواهد بود.
3. دسترسی آسان به سوخت‌های فسیلی :
o برای عملکرد بهینه چیلرهای جذبی، نیاز به منابع سوختی مانند گاز طبیعی یا گازوئیل است. در صورتی که این سوخت‌ها به‌راحتی در محل نصب چیلر قابل دسترسی باشند، این سیستم‌ها می‌توانند به عنوان یک راه‌حل کارآمد در نظر گرفته شوند.
4. رطوبت نسبی پایین :
o عملکرد کولینگ تاورها یا برج‌های خنک‌کننده به رطوبت نسبی هوا بستگی دارد. در مناطق با رطوبت نسبی بالا، کارایی چیلرهای جذبی ممکن است تحت تأثیر قرار گیرد. بنابراین، برای عملکرد مؤثر این سیستم‌ها، رطوبت نسبی هوای منطقه باید در سطح مناسبی باشد.
نتیجه‌گیری
چیلرهای جذبی به دلیل قابلیت کارکرد بدون نیاز به برق و استفاده از منابع گرمایی مختلف، به ویژه در شرایطی که دسترسی به انرژی الکتریکی محدود است، گزینه‌ای جذاب به شمار می‌آیند. با این حال، هزینه‌های اولیه بالاتر و نیاز به شرایط خاص برای عملکرد بهینه، ممکن است چالش‌هایی را برای استفاده از این سیستم‌ها ایجاد کند. با در نظر گرفتن ویژگی‌های منحصر به فرد و مزایای زیست‌محیطی چیلرهای جذبی، این سیستم‌ها به عنوان یک راه‌حل نوآورانه برای تأمین سرمایش در صنایع و محیط‌های تجاری می‌توانند به توسعه پایدار کمک کنند.