ظرفیت اسمی و واقعی چیلر چیست؟

یکی از بزرگترین تصورات اشتباه در هنگام خرید چیلر این است که ظرفیت حرارتی مشخص شده برای چیلر بدون توجه به شرایط کار همیشه ثابت است. در شرایط ایده ال، این تصور درست است. اما در دنیای واقعی، ظرفیت اسمی چیلر با ظرفیت حرارتی واقعی آن کاملاً متفاوت است.  

قبل از بیان تفاوت ظرفیت حرارتی اسمی و واقعی باید درباره اصول اولیه محاسبات ظرفیت حرارتی چیلرها صحبت کنیم.

ظرفیت حرارتی یا تن تبرید چیست؟

اگر قصد خرید چیلر را داشته باشید حتما متوجه شدید که ظرفیت آنها برحسب تن بیان می شود. مثلاً خرید چیلر۱۰۰ تن به این معنی نیست که وزن دستگاه چیلر۱۰۰ تن می باشد بلکه این عدد، مقیاسی برای تعیین میزان حرارتی است که چیلر می تواند در یک ساعت از یک محیط خارج کند. 

این عدد همان ظرفیت اسمی چیلر است که به آن تن تبرید نیز می گویند.

معیار تن تبرید، زمانی که خنک‌سازی توسط قطعات یخ انجام می‌شد، تعیین شد. براساس این تعریف، باری که ۱ تن یخ را در یک دوره ۲۴ ساعته ذوب می کرد، ۱ تن تبرید بود. 

این مقاله را هم مطالعه کنید: محاسبه ظرفیت چیلر

در تجهیزات مدرن مانند چیلر ها، ۱ تن ظرفیت حرارتی یا همان ظرفیت اسمی چیلر برابر با ۱۲۰۰۰ واحد حرارتی بریتانیا (BTU) در ساعت است که به صورت انرژی مورد نیاز برای افزایش دمای یک پوند آب به میزان ۱ درجه فارنهایت تعریف می شود، بنابراین اگر می خواهید ۱۰ پوند آب را ۱۵ درجه گرم کنید، به ۱۵۰ BTU انرژی نیاز دارید.

 درک تعریف تن تبرید به شما کمک می کند بدانید چرا ممکن است ظرفیت اسمی چیلر حتی زمانی که طراحی مناسبی داشته باشد، به درستی نصب شود و سرویس و نگهداری آن به موقع انجام شود با ظرفیت واقعی آن متفاوت است.

ظرفیت اسمی چیلر چیست؟

ظرفیت اسمی چیلر همان تن تبریدی است که هنگام خرید سیستم خنک کننده به شما اعلام می شود اما ظرفیت واقعی ممکن است بسته به شرایط آب و هوایی و تغییر عواملی که بر عملکرد این سیستم سرمایشی تاثیر می گذارد و نسبت به حالت استاندارد متفاوت است، کمتر از ظرفیت اسمی باشد.

ظرفیت اسمی چیلر با ابعاد و اندازه آن نیز نسبت مستقیم دارد هرچقدر تن تبرید سیستم خنک کننده بیشتر باشد، اندازه آن نیز بزرگتر است. این مقیاس به خصوص برای چیلرهای هواخنک اهمیت زیادی دارد. 

ظرفیت اسمی همان ظرفیت خنک سازی استاندارد دستگاه است که تحت شرایط استاندارد اندازه گیری شده و در کاتالوگ دستگاه نیز درج می شود.

تن تبرید اسمی را معمولا در شرایط استاندارد مختلفی اندازه گیری می کنند که البته برای چیلر هواخنک یا آب خنک متفاوت است. در مورد چیلر هوا خنک، مقادیر مربوط به محاسبه ظرفیت حرارتی طبق استاندارد AHRI به صورت زیر تعیین شده است:

دمای آب خروجی: ۴۴ درجه فارنهایت

دلتا T۱۰ درجه فارنهایت

دمای محیط: ۹۵ درجه فارنهایت در فضای باز

براساس این اعداد ظرفیت اسمی چیلر با فرمول زیر محاسبه می شود:

Q=mc◇T

همچنین شرایط استاندارد در کشورهای مختلف متفاوت است. به عنوان مثال، در کشور آمریکا و براساس استاندارد AHRI، تن تبرید اسمی را بر اساس دمای محیط، ۳۵ درجه، دمای آب ورودی، ۱۳ درجه و دمای آب خروجی  ۷ درجه سانتی گراد محاسبه می کنند. 

در حالیکه کشورهای اروپایی، دمای محیط را ۲۵ درجه ، دمای آب ورودی را ۲۰ درجه و دمای آب خروجی را ۱۵ درجه سانتی گراد در نظر می گیرند.

 از استاندارد های دیگری مانند ANSI و غیره نیز ممکن است در تعیین ظرفیت اسمی چیلر استفاده شود.

تفاوت بین ظرفیت اسمی و واقعی چیلر چیست؟

همانطور که گفتیم ظرفیت حرارتی چیلر در شرایط استاندارد، ظرفیت اسمی آن است. اما اگر چیلرها در شرایط آب و هوایی متفاوتی کار کنند، ظرفیت حرارتی آنها کاهش پیدا می کند که به آن ظرفیت واقعی چیلر می گویند.

مثلا اگر شما چیلر ۱۰ تن خریداری کرده باشید و از آن در محیطی با دمای ۳۵ درجه سانتی گراد استفاده کنید که دمای آب ورودی، ۱۳ درجه و دمای آب خروجی ۷ درجه باشد، ظرفیت واقعی چیلر تقریبا ۲۵ درصد کمتر از ظرفیت اسمی آن خواهد بود.

استفاده از ظرفیت اسمی چیلر در طراحی چیلر

برای طراحی چیلر براساس ظرفیت اسمی آن، پارامترهای مختلفی در نظر گرفته می شود که عبارتند از:

دبی جریان

دمای آب ورودی به چیلر

دمای آب سرد مورد نیاز 

سپس از این پارامترها استفاده می شود تا محاسبات زیر انجام گیرد:

اختلاف دما یا دلتا Tکه برابر با اختلاف دمای آب ورودی و آب سرد مورد نیاز برحسب درجه سانتی گراد است.

دبی آب مورد نیاز بر ساعت  (m³/h)

سپس با همان فرمول Q=mc◇Tظرفیت اسمی چیلر محاسبه می شود. 

اما برای طراحی چیلر برحسب ظرفیت اسمی، اندازه آن را حدود ۲۰٪ بزرگتر در نظر می گیرند تا اطمینان یابند که چیلر ظرفیت مورد نظر را تامین می کند‌.

نکات مهم در تعیین ظرفیت اسمی چیلر

برای تعیین ظرفیت اسمی چیلر باید به فاکتورهایی که روی تبرید و خنک کنندگی دستگاه تاثیر می گذارد توجه کنید که عبارتند از:

  دمای محیط

دمای محیط طبق استانداردی که ظرفیت حرارتی چیلر را طبق آن محاسبه می کنید متفاوت خواهد بود. مثلا در استاندارد AHRIاین دما برابر ۳۵ درجه سانتی گراد در نظر گرفته می شود.

 ارتفاع از سطح دریا 

با افزایش ارتفاع از سطح دریا، غلظت هوا کاهش یافته و میزان انتقال حرارت در کندانسور نیز کاهش می یابد.

برای تعیین ظرفیت اسمی چیلر جداول و نرم افزارهای استاتداردی وجود دارد که تاثیر ارتفاع از سطح دریا را برای هر شهر می سنجد.

دمای آب ورودی به چیلر

دمای آب ورودی به دستگاه نیز برای محاسبه تن تبرید اسمی چیلر مهم است و باید طبق همان استانداردی که دمای محیط در نظر گرفته شده در محاسبات وارد شود. طبق استاندارد AHRI دمای آب ورودی باید ۱۳ درجه سانتی گراد باشد.

عوامل مهم دیگری که طراح باید هنگام محاسبه ظرفیت اسمی چیلر به آن توجه کند، نوع مبرد، میزان گلیکول مورد استفاده برای یخ نزدن مبرد، نوع چیلر، اختلاف درجه حرارت، میزان پمپاژ مورد نیاز و فشار محیط است.

طراحی چیلر با توجه به این عوامل ممکن است برای مکان های مختلف به صورت سفارشی انجام شود تا تظرفیت مورد نیاز برای خنک کردن محیطی که در آن قرار می گیرد تامین شود.

نکته ای که باید هنگام خرید چیلر به آن توجه کنید این است که چیلر هایی که دارای ظرفیت اسمی یکسانی هستند در مکان های مختلف، عملکرد بسیار متفاوتی خواهند داشت و ظرفیت خنک کنندگی واقعی آنها با توجه به عوامل محیطی بسیار متفاوت خواهد بود.

مطالب مرتبط:

نحوه محاسبه ظرفیت چیلر (اسمی و واقعی) با فرمول محاسبه ظرفیت اواپراتور، طراحی و اختلاف دمای آن نحوه محاسبه ظرفیت هواساز و طراحی و انتخاب آن فرمول راندمان مبدل حرارتی و نحوه محاسبه آن علت سرد نکردن چیلر چیست؟