بخش دوم :
جهت کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه، بخش بعدی و قبلی را مطالعه کنید.
مقدمه
چیلرهای جذبی، به‌ویژه در کاربردهای صنعتی و ساختمان‌های بزرگ، یکی از مهم‌ترین اجزای سیستم‌های تهویه مطبوع هستند که به دلیل مصرف پایین برق و بهره‌گیری از منابع حرارتی، جایگزینی مقرون‌به‌صرفه برای چیلرهای تراکمی محسوب می‌شوند. اما این سیستم‌ها با چالش‌های فنی خاصی مواجه‌اند که در صورت نادیده‌گرفتن، می‌توانند به آسیب‌های جدی و توقف کامل عملکرد دستگاه منجر شوند. یکی از رایج‌ترین و در عین حال خطرناک‌ترین این چالش‌ها، پدیده کریستالیزاسیون محلول لیتیوم بروماید است. کریستالیزاسیون زمانی رخ می‌دهد که شرایط عملیاتی چیلر از حدود تعیین‌شده خارج شده و محلول لیتیوم بروماید به‌جای باقی‌ماندن در حالت محلول، شروع به تشکیل بلور می‌کند. این اتفاق می‌تواند مسیرهای عبور سیال را مسدود کرده، عملکرد پمپ‌ها را مختل کند و در نهایت موجب از کار افتادن سیستم گردد. در این میان، شناخت علائم هشداردهنده این پدیده و آشنایی با روش‌های مؤثر مقابله با آن، نقش اساسی در افزایش طول عمر و راندمان دستگاه دارد.
در این مقاله تلاش شده است با ارائه نشانه‌های کلیدی بروز کریستالیزاسیون، بررسی علل زمینه‌ساز آن، و معرفی راهکارهای کاربردی و تخصصی جهت رفع مشکل، به تکنسین‌ها، مدیران تاسیسات، و بهره‌برداران چیلرهای جذبی کمک شود تا بتوانند عملکرد سیستم را در شرایط پایدار نگه دارند و از خسارات پرهزینه جلوگیری نمایند.
بررسی عملکرد سیکل چیلر جذبی
سیکل کاری چیلر جذبی را می‌توان نسخه‌ای حرارتی از سیکل تبرید دانست که بدون نیاز به کمپرسور و مصرف برق زیاد، فرآیند سرمایش را با اتکا به منابع حرارتی انجام می‌دهد. در این سیستم، به جای فشرده‌سازی گاز مبرد از طریق کمپرسور، از فرآیند جذب، جداسازی حرارتی، و پمپاژ محلول استفاده می‌شود. بنابراین نقش اصلی تأمین اختلاف فشار بین تبخیر و چگالش در اینجا بر عهده‌ی اجزایی همچون ابزوربر، ژنراتور و پمپ محلول است.
در این چرخه، ابتدا مبرد (معمولاً آب) در فشار پایین در اواپراتور تبخیر شده و با جذب گرمای محیط، سرمایش موردنظر را ایجاد می‌کند. سپس این بخار مبرد وارد ابزوربر می‌شود، جایی که توسط محلول جاذب (نظیر لیتیوم بروماید) جذب شده و یک محلول غلیظ ایجاد می‌گردد. محلول جذب‌شده توسط پمپ به ژنراتور فرستاده می‌شود، جایی که با اعمال حرارت، بخار مبرد از محلول جدا شده و این بخار وارد کندانسور می‌شود تا با خنک‌سازی، به حالت مایع بازگردد. در نهایت، این مبرد مایع پس از عبور از یک شیر فشارشکن دوباره به اواپراتور بازمی‌گردد و سیکل ادامه می‌یابد.
اگر بخواهیم مقایسه‌ای داشته باشیم، در سیکل تبرید تراکمی، چهار جزء اصلی شامل کمپرسور، کندانسور، شیر انبساط و اواپراتور هستند. اما در چیلر جذبی، به‌جای کمپرسور، از ترکیب ابزوربر، ژنراتور و پمپ برای ایجاد سیکل تبرید استفاده می‌شود که انرژی موردنیاز آن‌ها عمدتاً از طریق گرما تأمین می‌گردد، نه برق. چنین رویکردی باعث می‌شود چیلرهای جذبی انتخاب مناسبی برای مکان‌هایی باشند که انرژی گرمایی به‌وفور در دسترس است یا نیاز به صرفه‌جویی در مصرف برق وجود دارد.
نگاهی متفاوت به ساختار چیلرهای جذبی با تمرکز بر مبرد و جاذب
در اغلب چیلرهای جذبی، از آب به‌عنوان مبرد اصلی بهره گرفته می‌شود؛ مایعی که پس از عبور از دریچه‌ای با عملکرد مشابه شیر انبساط، وارد اواپراتور می‌شود. این دریچه، به‌مانند عملکرد آن در چیلرهای تراکمی، مرز مشخصی میان بخش فشار بالا (کندانسور) و بخش فشار پایین (اواپراتور) ایجاد می‌کند. آنچه در ساختار این نوع چیلر به‌وضوح مشاهده می‌شود، حذف کامل کمپرسور از مدار سرمایشی است. همین حذف سبب شده مصرف انرژی الکتریکی در این سیستم‌ها به‌مراتب کمتر از نمونه‌های تراکمی باشد. با این حال، نکته‌ای که نباید از نظر دور داشت، افزایش بالقوه مصرف سوخت گازی در این سامانه‌هاست؛ چرا که در بسیاری از آن‌ها، بویژه در کشورهایی مانند ایران، از مشعل‌های گازسوز به‌عنوان منبع تولید گرما در بخش ژنراتور بهره گرفته می‌شود.
در سیستم‌های جذبی متداول، ترکیب آب و لیتیوم بروماید جایگزین جفت سنتی آمونیاک-آب شده است. آب در این چرخه نقش مبرد را ایفا می‌کند، در حالی که لیتیوم بروماید، که نوعی نمک با ویژگی‌های مایع‌شونده در دماهای عملکردی سیستم است، به عنوان ماده جاذب بخار عمل می‌نماید. علت اصلی جایگزینی لیتیوم بروماید به‌جای سایر جاذب‌ها، مزایای متعدد آن است؛ از جمله قدرت بالای جذب بخار آب، عدم سمیت، عدم تمایل به انفجار و عدم تولید محصولات جانبی مضر. این ویژگی‌ها لیتیوم بروماید را به ماده‌ای ایمن و کارآمد در سیکل تبرید جذبی تبدیل کرده است. با توجه به این که اکثر چیلرهای جذبی امروزی با استفاده از این جفت شیمیایی طراحی و ساخته می‌شوند، در این بحث تمرکز بر چرخه آب-لیتیوم بروماید خواهد بود و از تشریح چرخه آمونیاک-آب صرف‌نظر می‌شود. از این رو، هر زمان در ادامه مطلب به مبرد اشاره می‌شود، منظور همان آب بوده و جاذب نیز لیتیوم بروماید در نظر گرفته می‌شود.
نشانه‌های کلیدی که هشداردهنده بروز پدیده کریستالیزاسیون در چیلرهای جذبی هستند، عبارتند از :
1. افزایش محسوس دمای آب وقتی دمای آبی که به سمت مصرف‌کننده فرستاده می‌شود به‌طور غیرمعمول بالا می‌رود، می‌تواند نشانه‌ای از ایجاد کریستال‌های لیتیوم بروماید و کاهش کارایی سرمایشی باشد.
2. کاهش سطح محلول در شیشه‌نما : مشاهده کاهش سطح محلول در پنجره آب‌نما، بیانگر تغییر وضعیت محلول جاذب است که ممکن است ناشی از کریستاله شدن و انسداد مسیرها باشد.
3. صدای غیرطبیعی و بلند از پمپ : هنگامی که پمپ دستگاه صدای بیشتری نسبت به حالت عادی تولید می‌کند، احتمال ایجاد گرفتگی‌های ناشی از بلورهای کریستال در مسیر سیال افزایش می‌یابد.
4. دمای بالاتر در لوله مسیر سرریز نسبت به خروجی لیتیوم بروماید : دمای بالاتر در لوله سرریز نسبت به دمای لوله‌ای که لیتیوم بروماید را به سمت مبدل هدایت می‌کند، نشان‌دهنده تجمع و افزایش غلظت محلول غلیظ و وقوع کریستالیزاسیون در مسیر جریان است. این علائم به عنوان شاخص‌های مهم باید به دقت پایش شده و در صورت مشاهده هر یک، اقدامات پیشگیرانه و تعمیراتی سریع انجام شود تا از آسیب‌های جدی به سیستم جلوگیری گردد.
روش‌های برطرف سازی کریستاله شدن چیلر جذبی :
روش‌های مقابله و رفع کریستالیزاسیون در چیلرهای جذبی نیازمند دانش فنی و رعایت دقیق دستورالعمل‌های ارائه شده توسط سازنده دستگاه است. تکنسین‌های نگهداری باید ضمن گذراندن آموزش‌های تخصصی مربوط به پیشگیری از این پدیده، روش‌های عملی و موثر برای مقابله با آن را به خوبی فرا بگیرند تا در صورت بروز مشکل، به موقع و به‌درستی اقدام کنند.
اگر علت افت دمای بیش از حد آب برج خنک کننده:
یکی از راهکارهای مهم در مقابله با کریستالیزاسیون زمانی است که علت اصلی آن کاهش بیش از حد دمای آب برج خنک‌کننده باشد. در این شرایط، برای جلوگیری از سرد شدن بیش از حد محلول و ایجاد بلورهای نمکی، باید فن‌های برج خنک‌کننده را خاموش کرد تا فرایند کاهش دما متوقف شود. این اقدام کمک می‌کند تا دمای آب به محدوده‌ای امن بازگردد و از تشکیل کریستال‌ها جلوگیری شود.
علاوه بر این، نصب شیر سه‌راهه در مسیر آب برج خنک‌کن می‌تواند بسیار موثر باشد. این شیر امکان تغییر مسیر جریان آب را فراهم می‌کند و به کمک آن می‌توان در مواقعی که خطر کریستالیزاسیون وجود دارد، مسیر آب برج را به صورت bypass هدایت کرد؛ به این ترتیب، آب سرد به چیلر نرسیده و از سرمای بیش از حد محلول جلوگیری می‌شود. اجرای این راهکارها به موقع و صحیح باعث می‌شود که فرآیند کریستالیزاسیون مهار شود و از آسیب‌های جدی به قطعات و عملکرد کلی چیلر جلوگیری گردد. همچنین، همراه با این اقدامات، باید نظارت مداوم بر پارامترهای کاری چیلر وجود داشته باشد تا هرگونه تغییر غیرطبیعی به سرعت شناسایی و رفع شود.
اگر علت نفوذ هوا به داخل چیلر باشد:
یکی دیگر از دلایل رایج بروز کریستالیزاسیون در چیلرهای جذبی، ورود هوا به داخل سیستم است که باعث اختلال در عملکرد محلول لیتیوم بروماید و ایجاد بلورهای نمکی می‌شود. در چنین شرایطی، اولین و مهم‌ترین اقدام، شناسایی و رفع هرگونه نشتی در سیستم است. این نشتی‌ها معمولاً نقاطی هستند که هوا می‌تواند به داخل مدار وارد شود و تعادل فشار و خلأ سیستم را بر هم بزنند. پس از برطرف کردن نشتی‌ها، باید عملیات وکیوم یا تخلیه هوا از داخل چیلر انجام شود. این فرآیند باعث حذف هوای مزاحم و گازهای غیرقابل تراکم از سیستم می‌شود و شرایط را برای بازگشت محلول به حالت پایدار فراهم می‌کند. وکیوم به حفظ خلأ مناسب در مدار کمک کرده و از تجمع کریستال‌ها جلوگیری می‌کند.
بنابراین، نظارت دقیق بر وضعیت درزها و اتصالات چیلر، همراه با تعمیر سریع هرگونه نقص و انجام وکیوم به موقع، یکی از اصول اساسی در حفظ سلامت سیستم و پیشگیری از گسترش کریستالیزاسیون به شمار می‌آید. این اقدامات کمک می‌کنند تا چیلر در شرایط بهینه کاری باقی بماند و از بروز مشکلات بزرگ‌تر جلوگیری شود.
خاموش کردن منبع حرارتی ژنراتور (اگر علت کریستالیزاسیون نفوذ هوا باشد):
در مواقعی که کریستالیزاسیون در چیلر جذبی به دلیل نفوذ هوا به داخل سیستم رخ می‌دهد، یکی از اقدامات ضروری و فوری، قطع منبع حرارتی ژنراتور است. این اقدام به‌منظور جلوگیری از تشدید شرایط نامطلوب داخل مدار انجام می‌شود، چرا که ادامه تأمین حرارت در حضور هوا می‌تواند باعث افزایش دمای غیر یکنواخت و واکنش‌های ناخواسته در محلول لیتیوم بروماید گردد. خاموش کردن منبع حرارتی به توقف فرآیند تبخیر و غلظت محلول کمک می‌کند و این امر از افزایش بیش از حد غلظت لیتیوم بروماید و تشکیل بلورهای نمکی پیشگیری می‌کند. به عبارت دیگر، این کار از گسترش کریستال‌ها در داخل ژنراتور و سایر بخش‌های سیستم جلوگیری می‌کند و به تکنسین‌ها فرصت می‌دهد تا نشتی را شناسایی و برطرف کنند و وکیوم لازم را انجام دهند.
بنابراین، خاموش کردن منبع حرارتی در چنین شرایطی نه تنها یک گام مهم برای حفظ سلامت دستگاه است بلکه مانع از آسیب‌های جدی‌تر و هزینه‌های سنگین تعمیرات می‌شود و تضمین می‌کند که سیستم پس از رفع مشکل، دوباره با عملکردی بهینه به کار خود ادامه دهد.
روشن کردن منبع حرارتی ژنراتور (در صورت از کار افتادن آن):
در صورتی که منبع حرارتی ژنراتور چیلر جذبی به هر دلیلی از کار بیفتد و باعث اختلال در عملکرد سیستم شود، باید نسبت به روشن کردن مجدد آن اقدام کرد. روشن کردن منبع حرارتی به منظور بازگرداندن فرآیند تبخیر و تولید بخار در ژنراتور است که نقش حیاتی در سیکل کاری چیلر دارد. بدون تأمین حرارت مناسب، محلول لیتیوم بروماید نمی‌تواند به خوبی تبخیر شده و از غلظت مناسبی برخوردار شود و این موضوع می‌تواند باعث کاهش راندمان سیستم و افزایش احتمال بروز مشکلاتی مانند کریستالیزاسیون گردد. بنابراین، پس از اطمینان از رفع مشکلات مربوط به نفوذ هوا و سایر اختلالات، باید منبع حرارتی به صورت کنترل شده و با رعایت نکات ایمنی روشن شود تا فرآیند تولید سرمایش به حالت عادی بازگردد. نکته مهم در این مرحله، پایش دقیق عملکرد منبع حرارتی و سایر بخش‌های سیستم است تا از بروز مجدد مشکلات جلوگیری شود و طول عمر دستگاه افزایش یابد. روشن کردن به موقع و صحیح منبع حرارتی به بازگرداندن تعادل حرارتی سیستم کمک کرده و موجب بازگشت راندمان بهینه چیلر جذبی می‌شود.
زیاد و کم شدن دمای مبدل به صورت مکرر برای ایجاد شوک حرارتی:
یکی از روش‌های موثر برای رفع کریستالیزاسیون در چیلر جذبی، ایجاد شوک حرارتی با تغییرات کنترل‌شده و مکرر دمای مبدل است. این کار با هدف شکستن بلورهای تشکیل شده و بازگرداندن محلول به حالت نرمال انجام می‌شود. در این روش، دمای مبدل به صورت متناوب بالا و پایین برده می‌شود تا تغییرات حرارتی ناگهانی یا تدریجی باعث انحلال کریستال‌ها شود. این شوک حرارتی به شکستن ساختار بلوری کمک کرده و از پیشرفت و گسترش کریستالیزاسیون جلوگیری می‌کند. البته این تغییرات دمایی باید با دقت و تحت نظارت دقیق انجام شود تا به قطعات و اجزای سیستم آسیبی وارد نشود. اجرای این روش نیازمند دانش فنی و تجربه کافی است تا شوک حرارتی بهینه و بدون ضرر اعمال گردد و عملکرد چیلر به حالت طبیعی بازگردد. به طور خلاصه، کنترل و تنظیم مکرر دمای مبدل به عنوان راهکاری کارآمد برای مقابله با کریستالیزاسیون در چیلرهای جذبی شناخته می‌شود که در کنار سایر اقدامات تعمیراتی، نقش مهمی در حفظ سلامت سیستم ایفا می‌کند.
زیاد کردن دمای مبدل حرارتی با آبگرم یا شعله مستقیم آتش از بیرون (اگر در شرایط حاد باشد):
در شرایط حاد و پیشرفته کریستالیزاسیون در چیلر جذبی، یکی از روش‌های موثر برای رفع مشکل، افزایش دمای مبدل حرارتی با استفاده از آبگرم یا حرارت مستقیم شعله از بیرون است. این روش با هدف ذوب کردن کریستال‌های لیتیوم بروماید که درون مبدل تشکیل شده‌اند، به کار می‌رود. با گرم کردن مبدل از طریق آبگرم یا شعله مستقیم، حرارت به صورت یکنواخت به محلول منتقل شده و بلورهای سخت‌شده شکسته و ذوب می‌شوند. این اقدام باعث بازگشت جریان عادی محلول به حالت سیال می‌گردد و از انسداد مسیرهای عبور مبرد جلوگیری می‌کند. توجه داشته باشید که اعمال حرارت مستقیم باید با دقت بسیار بالا و تحت نظر متخصصان انجام شود تا آسیبی به بدنه مبدل یا دیگر اجزا وارد نشود. همچنین در این فرآیند باید دمای مبدل به تدریج افزایش یافته و از ایجاد شوک حرارتی ناگهانی پرهیز شود. این روش به عنوان راهکاری نهایی در مواقع بحرانی استفاده می‌شود و معمولاً همراه با سایر اقدامات پیشگیرانه و تعمیراتی، موجب بازگردانی عملکرد صحیح چیلر جذبی می‌گردد. اجرای دقیق و اصولی این کار، کلید جلوگیری از خسارات جدی به سیستم است.
رفع مسائل ایجاد شده در برج خنک کننده:
رفع مشکلات برج خنک‌کننده یکی از گام‌های اساسی در مقابله با کریستالیزاسیون چیلر جذبی است. در مواردی که اختلالاتی مانند خاموش شدن فن یا کاهش سطح آب برج رخ دهد، عملکرد ناقص برج باعث کاهش دمای آب ورودی به چیلر می‌شود که زمینه‌ساز تشکیل کریستال‌هاست. بنابراین، تشخیص به‌موقع و اصلاح این نقص‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است تا از بروز آسیب‌های جدی‌تر به سیستم جلوگیری شود. در حال حاضر، فناوری‌های پیشرفته‌ای شامل انواع سنسورها و سیستم‌های کنترلی برای نظارت مستمر و پیشگیری از پدیده کریستالیزاسیون در چیلرهای جذبی به کار گرفته می‌شوند. این ابزارها قادرند پارامترهای حیاتی مانند دما، فشار و سطح محلول را کنترل کرده و در صورت بروز هر گونه ناهنجاری هشدار دهند. با این وجود، به‌کارگیری این تجهیزات کنترلی پیشرفته هزینه‌های نصب و نگهداری چیلر را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد و این مسئله می‌تواند بر قیمت نهایی محصول و در نتیجه فروش آن تأثیر منفی بگذارد. از سوی دیگر، اگر تولیدکنندگان و کاربران نسبت به این موارد حساسیت کافی نداشته باشند، مشکلات ناشی از کریستالیزاسیون و هزینه‌های تعمیر و نگهداری سیستم به مصرف‌کننده نهایی تحمیل خواهد شد. بنابراین، رسیدن به تعادل منطقی بین استفاده از فناوری‌های کنترلی جهت بهبود عملکرد سیستم و حفظ هزینه‌های معقول، چالشی است که در طراحی و بهره‌برداری از چیلرهای جذبی باید مورد توجه قرار گیرد. این موضوع اهمیت آموزش فنی به تکنسین‌ها و همچنین فرهنگ‌سازی بین کاربران را دو چندان می‌کند تا از بروز مشکلات پرهزینه جلوگیری شود.
نتیجه‌گیری
کریستالیزاسیون محلول لیتیوم بروماید در چیلرهای جذبی، یک پدیده پیچیده اما قابل پیشگیری و کنترل است که در صورت بی‌توجهی، منجر به کاهش راندمان سیستم، توقف فرآیند سرمایش، و صرف هزینه‌های سنگین برای تعمیر و بازیابی می‌شود. بررسی علائم هشداردهنده مانند افزایش دمای آب خروجی، صدای غیرمعمول پمپ، افت سطح محلول و تغییرات دمایی در بخش‌های مختلف دستگاه، می‌تواند راهنمای مؤثری برای تشخیص زودهنگام این اختلال باشد.
رفع این مشکل نیازمند مجموعه‌ای از اقدامات هدفمند، از جمله کنترل دمای آب برج خنک‌کننده، رفع نشتی‌ها و انجام وکیوم، قطع و وصل به‌موقع منبع حرارتی، اعمال شوک حرارتی کنترل‌شده، و حتی استفاده از فناوری‌های نوین برای پایش هوشمند پارامترهای سیستم است. اجرای صحیح این راهکارها تنها زمانی موفق خواهد بود که تکنسین‌ها به آموزش‌های تخصصی دسترسی داشته و کاربران نیز به اهمیت نگهداری پیشگیرانه آگاه باشند.
در نهایت، دستیابی به عملکرد مطمئن و اقتصادی چیلرهای جذبی مستلزم ایجاد تعادل میان استفاده از فناوری، کاهش هزینه‌ها و ارتقای دانش فنی در سطح کاربران و متخصصان است. با درک عمیق‌تر از فرآیند کریستالیزاسیون و به‌کارگیری راهبردهای ذکرشده، می‌توان بهره‌وری این سیستم‌ها را افزایش داده و از بروز خسارات جبران‌ناپذیر جلوگیری کرد.