چیلر هوا خنک (Air Cooled Chiller) نوعی چیلر تراکمی می‌باشد که از آن به عنوان مولد سرما در تهویه مطبوع تابستانی، سرمایش‌های فرآیندی و خنک‌کاری تجهیزات صنعتی استفاده می‌شود.
اصول کار در چیلر هوا خنک تولید سرمایش بر اساس سیکل تراکمی – تبخیری است.
بدلیل ساختار چیلر هوا خنک، این نوع چیلر تراکمی را می‌توان از ظرفیت‌های برودتی متنوع از 2 تن تبرید الی 2000 تن تبرید طراحی و تولید کرد.
معمولاً ظرفیت‌های بین 2 الی 15 تن تبرید را به عنوان مینی چیلر هوا خنک و ظرفیت‌های بالاتر را به عنوان چیلر هوا خنک مرکزی نام می‌بریم.
از چیلر هوا خنک می‌توان جهت سرمایش واحدهای مسکونی، تجاری، اداری و مجتمع‌های فرهنگی – تفریحی و ورزشی و همین‌طور سرمایش فرآیندی در صنایع شیمیایی، دارویی، غذایی و … و همین‌طور خنک‌کاری تجهیزات و دستگاه‌های صنعتی استفاده کرد.
ساختار چیلر هوا خنک
چیلر هوا خنک از چهار قسمت اصلی و چندین قطعه کنترلی و حفاظتی تشکیل شده است.
قطعات اصلی‌ای که در همه چیلرهای تراکمی یکسان هستند و در چیلر هوا خنک هم استفاده می‌شوند کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و شیر انبساط (اکسپنشن ولو) می‌باشد.
دلیل اینکه به این نوع چیلر تراکمی، چیلر هوا خنک گفته می‌شود نوع کندانسور آن است. در چیلر هوا خنک، کندانسور از نوع هوایی بوده و مبرد داغ خروجی از کمپرسور را از طریق تبادل حرارت با هوای آزاد تقطیر و سرد می‌کند.
کندانسور هوایی در چیلر هوا خنک مجهز به فن می‌باشد. وجود فن به گردش بیشتر هوا روی سطح کویل کندانسور کمک کرده و در نتیجه تبادل حرارت را بین کندانسور و هوای آزاد بیشتر می‌کند تا مبرد بهتر و بیشتر تقطیر شده و دمای آن کاهش می‌یابد.
انواع چیلر هوا خنک
چیلر هوا خنک را بر اساس نوع کاربری و همین‌طور قطعات اصلی تشکیل‌دهنده آن می‌توان به انواع مختلفی تقسیم‌بندی کرد.
در جدول زیر تقسیم‌بندی انواع چیلر هوا خنک بر اساس نوع کاربری و قطعات اصلی تشکیل‌دهنده آن آمده است:
کمپرسور
نوع کمپرسور به عنوان قلب تپنده در عملکرد چیلر هوا خنک تأثیر مهم و مستقیم دارد و همچنین در ضریب عملکرد، راندمان، ابعاد، طول عمر مفید دستگاه، مصرف برق و برودت تولید شده توسط چیلر موثر است.
کندانسور
کندانسور به عنوان واحد تقطیر در چیلر هوا خنک نقش بسیار مهم و تعیین‌کننده‌ای دارد. نوع کندانسور و سطح تبادل حرارتی آن تأثیر مستقیم در ضریب عملکرد، راندمان، ابعاد، طول عمر مفید دستگاه، مصرف برق و برودت تولید شده توسط چیلر هوا خنک دارد.
اواپراتور
اواپراتور به عنوان واحد تبخیر نشان‌دهنده نتیجه عملکرد چیلر می‌باشد. به این صورت که برودت مورد نیاز در اواپراتور چیلر هوا خنک تولید می‌شود.
نوع اواپراتور و سطح تبادل حرارتی آن تأثیر مستقیم در ضریب عملکرد، راندمان، ابعاد، طول عمر مفید دستگاه، مصرف برق و برودت تولید شده توسط چیلر هوا خنک دارد.
کاربری
نوع کاربری در طراحی و انتخاب چیلر بسیار مهم است بسته به اینکه چیلر برای چه نوع کاربر‌ی‌ای طراحی و تولید می‌شود، نوع کمپرسور، کندانسور و اواپراتور آن می‌تواند تغییر کند.
کاربری‌های عمده چیلر هوا خنک عبارتند از تهویه مطبوع تابستانی، خنک‌کاری تجهیزات و سرمایش فرآیندی.
| ردیف | نوع کمپرسور | نوع کندانسور هوایی | نوع اواپراتور | نوع کاربری |
| 1 | سیلندر پیستونی | Fin&Tube | پوسته و لوله | تهویه مطبوع |
| 2 | اسکرال | مایکروچنل | صفحه‌ای | سرمایش فرآیندی |
| 3 | اسکرو | – | آیس بانکی | صنعتی |
| 4 | روتاری | – | – | – |
مزایا و معایب چیلرهای هوا خنک
چیلرهای هوا خنک دارای معایب و مزایایی هستند که در جدول زیر به مهم‌ترین آن‌ها اشاره شده است:
| ردیف | مزایای چیلرهای هوا خنک | معایب چیلرهای هوا خنک |
| 1 | هزینه تعمیرات و نگهداری پایین | هزینه خرید اولیه بالا |
| 2 | حذف برج خنک‌کننده | مصرف بالای برق |
| 3 | حذف سیستم پمپاژ برج خنک‌کننده | نیاز به فضای باز و دسترسی به هوا آزاد |
| 4 | حذف سختی گیر آب جبرانی برج خنک‌کننده | سطح صدا و لرزش بیشتر |
| 5 | عدم محدودیت در انتخاب اقلیم | ابعاد اندازه بزرگتر نسبت به چیلر تراکمی آب خنک در ظرفیت‌های بالای برودتی |
| 6 | تنوع در ظرفیت سرمایشی | فشار کاری بالاتر |
| 7 | مناسب جهت کار در فصل زمستان | راندمان سرمایشی پایین |
قیمت
چیلر هوا خنک در ظرفیت سرمایشی مشخص به دلیل راندمان پایین‌تر و نوع کندانسور آن قیمت بالاتری نسبت به چیلر آب خنک دارد.
طبیعی است با بالا رفتن ظرفیت سرمایشی، این اختلاف بیشتر و مشهودتر می‌شود.
از آنجایی که ابعاد و ظرفیت کندانسور چیلر هوا خنک به آب و هوا و شرایط محیطی‌ای که در آن نصب می‌شود بستگی دارد با افزایش دمای محیط و رطوبت نسبی اندازه کندانسور نیز بزرگ می‌شود و همین مسئله در افزایش قیمت چیلر هوا خنک تأثیر می‌گذارد اما با نسبتی تقریبی قیمت چیلر هوا خنک حدوداً بین 30 تا 40 درصد از قیمت چیلر آب خنک بالاتر می‌باشد.
محل قرارگیری
چیلر هوا خنک می‌بایست در فضای باز و معرض هوا باشد تا گردش هوا بر روی سطح کویل باعث تبادل حرارت و تقطیر مبرد شود.
از آنجایی که صدا و لرزش چیلر هوا خنک نسبت سایر انواع چیلر بیشتر است پس در جانمایی و تعیین محل قرارگیری آن می‌بایست دقت شود.
در صورتی که چیلر هوا خنک در بام نصب می‌شود می‌بایست وزن و لرزش آن در محاسبات سازه و اسکلت ساختمان در نظر گرفته شده باشد و در صورت امکان از شاسی، لرزه‌گیر و ساپورت‌های مناسب در هنگام نصب استفاده گردد.
برای نصب مینی چیلر هوا خنک در تراس واحدهای مسکونی و اداری لازم است امکان دسترسی به قسمت‌های مختلف دستگاه جهت نگهداری و تعمیرات وجود داشته باشد و همچنین مینی چیلر به شکلی جانمایی شود که مشکلی برای گردش هوا روی کویل کندانسور آن وجود نداشته باشد.
تأثیر دمای محیط در عملکرد چیلرهای هوا خنک
با افزایش دمای محیط، دمای تقطیر مبرد در کندانسور هم افزایش می‌یابد. با افزایش دمای کندانس و کاهش اختلاف دمای محیط و دمای کندانس سطح تبادل حرارتی کندانسور افزایش می‌یابد و کندانسور بزرگتر می‌شود.
به بیانی دیگر برای یک مدل کمپرسور با توان مشخص، با افزایش دمای محیط، کندانسور بزرگتر و با کاهش دمای محیط، کندانسور کوچکتر می‌شود.
پس به زبان ساده‌تر چیلر هوا خنک برای مناطق گرمسیری دارای ابعاد بزرگتر و قیمت بالاتری هست و برای مناطق سردسیر دارای ابعاد کوچکتر و قیمت پایین‌تری هست.
افزایش دمای محیط باعث کاهش محسوس سرمایش تولیدی توسط کمپرسور و افزایش مصرف برق می‌شود.
بعنوان مثال کمپرسور اسکرو مدل CSH-7553-70Y در دمای کندانس 48 درجه سانتی‌گراد 107.5 کیلو وات سرما تولید می‌کند و مصرف برق آن 32.3 کیلو وات است اما همین کمپرسور در دمای کندانس 60 درجه سانتی‌گراد 86.6 کیلو وات سرما تولید می‌کند و مصرف برق آن به 41.4 کیلو وات می‌رسد.
بطور کلی چیلر هوا خنک، راندمان پایین‌تر و مصرف انرژی بیشتری نسبت به چیلر آب خنک دارد اما هزینه نگهداری پایین و امکان استفاده از آن در هر نوع اقلیمی مخصوصاً مناطق با رطوبت نسبی بالا مانند شهرهای شمالی و جنوبی کشور، آن را جزء انتخاب‌های اصلی طراحان و مشاوران قرار داده است.
انتخاب صحیح چیلر هوا خنک متناسب با نیاز برودتی و شرایط اقلیمی، مهم‌ترین مرحله خرید چیلر می‌باشد. به دلیل نوع کندانسور چیلر هوا خنک و تنوع زیاد دمای محیط در اقلیم‌های مختلف، توجه به ظرفیت دفع حرارت و سطح تبادل کندانسور، از مهم‌ترین مواردی است که می‌بایست هنگام خرید به آن توجه شود.