چیلرهای جذبی: تک اثره (Single Effect) و دو اثره (Double Effect)
چیلرهای جذبی بر اساس تعداد دفعاتی که مبرد (آب) با استفاده از گرما از محلول غلیظ (لیتیوم بروماید) جدا میشود، به دو نوع اصلی تقسیم میشوند: تک اثره و دو اثره. این تفاوت در تعداد ژنراتورها (مولدها) و در نتیجه، دمای منبع حرارتی مورد نیاز و راندمان انرژی آنها است.
۱. چیلر جذبی تک اثره (Single Effect Absorption Chiller)
این سیستمها ابتداییترین و سادهترین شکل چیلرهای جذبی هستند و تنها از یک مرحله بازیافت حرارت استفاده میکنند.
الف. مکانیزم و اجزا
-
یک ژنراتور (Generator): سیستم فقط دارای یک ژنراتور یا مولد است که برای جدا کردن بخار آب از محلول لیتیوم بروماید (جاذب)، حرارت را مستقیماً دریافت میکند.
-
دمای عملیاتی: نیاز به منبع حرارتی با دمای پایین تا متوسط دارند (معمولاً بین $80$ تا $100$ درجه سانتیگراد).
-
فشار عملیاتی: همه فرآیندها در فشار عملیاتی نسبتاً پایین (مشابه ژنراتور فشار پایین در مدل دو اثره) انجام میشود.
-
$\text{COP}$ (ضریب عملکرد): ضریب عملکرد انرژی این چیلرها پایین است و معمولاً در حدود $0.65$ تا $0.8$ میباشد. این بدان معناست که به ازای هر واحد حرارت ورودی، کمتر از یک واحد سرمایش تولید میشود.
ب. کاربردها
-
ایدهآل برای استفاده از حرارت هدر رفت (Waste Heat) با دمای پایین (مانند آب خنککاری موتورها).
-
مناسب برای استفاده با آب گرم خورشیدی یا منابع حرارتی کمهزینه که دمای بالایی ندارند.
-
انتخاب مناسب در جاهایی که هزینه اولیه پایینتر بر راندمان عملیاتی ارجحیت دارد.
۲. چیلر جذبی دو اثره (Double Effect Absorption Chiller)
این سیستمها از دو مرحله بازیافت حرارت متوالی استفاده میکنند تا راندمان را به طرز چشمگیری افزایش دهند.
الف. مکانیزم و اجزا
-
دو ژنراتور: این سیستمها دارای ژنراتور فشار بالا (High-Pressure Generator) و ژنراتور فشار پایین (Low-Pressure Generator) هستند.
-
فرآیند بازیافت دوگانه:
-
مرحله ۱: منبع حرارتی با دمای بالا وارد ژنراتور فشار بالا میشود و مقدار اولیه مبرد (آب) را آزاد میکند.
-
مرحله ۲: بخار داغ مبرد که از ژنراتور فشار بالا خارج شده، به عنوان منبع حرارتی ثانویه برای ژنراتور فشار پایین عمل میکند و بدون نیاز به حرارترسانی خارجی بیشتر، مقدار دوم مبرد را آزاد میسازد.
-
-
دمای عملیاتی: نیاز به منبع حرارتی با دمای بسیار بالا دارند (معمولاً بین $140$ تا $190$ درجه سانتیگراد). این دماها معمولاً توسط بخار فشار بالا یا احتراق مستقیم گاز تأمین میشوند.
-
$\{COP}$ (ضریب عملکرد): به دلیل استفاده مضاعف از حرارت، راندمان انرژی آنها تقریباً دو برابر مدل تک اثره است و معمولاً در حدود $1.1$ تا $1.4$ میباشد.
ب. کاربردها
-
مناسب برای استفاده با بخار فشار بالا یا گازسوز مستقیم (Direct-Fired) که به راحتی میتواند دمای بالا را فراهم کند.
-
ایدهآل برای تأسیسات بزرگ تجاری یا صنعتی که در آن هزینه عملیاتی (سوخت) و بهینهسازی مصرف انرژی اولویت دارند.
-
انتخاب اصلی برای سیستمهای تولید همزمان برق و حرارت ($\text{CHP}$) که میتوانند بخار یا گاز داغ با دمای بالا تولید کنند.
۳. جدول مقایسه تک اثره و دو اثره
| ویژگی | تک اثره (Single Effect) | دو اثره (Double Effect) |
| تعداد ژنراتور | ۱ | ۲ (فشار بالا و فشار پایین) |
| دمای منبع حرارت | پایین تا متوسط ($80^{\circ}C – 100^{\circ}C$) | بالا تا بسیار بالا ($140^{\circ}C – 190^{\circ}C$) |
| ضریب عملکرد ($\text{COP}$) | پایین ($0.65 – 0.8$) | بالا ($1.1 – 1.4$) |
| هزینه اولیه | کمتر | بیشتر |
| پیچیدگی سیستم | کمتر | بیشتر |
| نوع منبع حرارت | آب گرم، حرارت هدر رفت کمدما | بخار فشار بالا، احتراق مستقیم گاز |
نتیجهگیری نهایی
انتخاب بین این دو نوع به دمای منبع حرارتی موجود بستگی دارد. اگر منبع حرارتی شما (مانند آب گرم) کمتر از $100$ درجه سانتیگراد باشد، چیلر تک اثره تنها گزینه است. اما اگر بخار فشار بالا یا گاز طبیعی برای احتراق مستقیم در دسترس باشد، چیلر دو اثره با وجود هزینه اولیه بالاتر، به دلیل {COP} برتر، در درازمدت صرفهجویی عملیاتی بیشتری را به همراه خواهد داشت.
نقش و ضرورت منبع انبساط در دیگهای آب گرم
تفاوت دیگهای آب گرم و دیگهای بخار در چیست؟
مزایای استفاده از چیلرهای مرکزی
