در خیلی از پروژه های سرمایشی وقتی چیلر درست کار نمی کند ، معمولا اول سراغ کمپرسور یا کندانسور می روند. این کار در بعضی مواقع درست است اما همیشه مشکل از خود دستگاه نیست. گاهی ایراد در مدار آب و تجهیزات جانبی آن است. یکی از تجهیزاتی که اگر درست انتخاب نشود می تواند دردسرهای زیادی درست کند ، منبع انبساط است.
منبع انبساط در مدار بسته آب سرد وظیفه دارد تغییر حجم آب در اثر تغییر دما را جبران کند و کمک کند فشار مدار در محدوده قابل قبول باقی بماند. اگر حجم مخزن متناسب با شرایط سیستم نباشد یا فشار اولیه آن درست تنظیم نشده باشد ، ممکن است فشار مدار در زمان گرم شدن بالا برود یا هنگام سرد شدن افت کند. نتیجه می تواند تخلیه آب از شیر اطمینان ، نیاز به آبگیری مکرر ، ورود هوا به مدار و اختلال در کار پمپ باشد.
البته نباید هر مشکل چیلر را به منبع انبساط نسبت داد. برای بررسی درست باید کل مدار آب ، فشارها ، دبی ، وضعیت پمپ و تجهیزات کنترلی با هم دیده شوند. در این مقاله خطاهای رایج انتخاب منبع انبساط و روش بررسی آن ها را مرور می کنیم.
منبع انبساط چیلر چه کاری انجام می دهد؟
آب با تغییر دما حجمش را تغییر می دهد. در یک مدار بسته فضای آزاد زیادی وجود ندارد که این تغییر حجم بدون افزایش فشار در آن اتفاق بیفتد. منبع انبساط فضایی برای جذب این تغییر حجم فراهم می کند. در مدل های بسته دیافراگمی یا تیوپی ، یک بخش مخزن با گاز فشرده کار می کند و با ورود آب ، حجم گاز تغییر می کند.
انتخاب این تجهیز فقط به ظرفیت اسمی چیلر وابسته نیست. حجم آب داخل لوله ها ، اواپراتور ، کویل ها و مخزن بافر در صورت وجود ، محدوده دمای کار و فشارهای مجاز سیستم در انتخاب آن اثر دارند. برای شناخت اجزای دیگر دستگاه هم می توان به تجهیزات و اجزای چیلر مراجعه کرد.
خطای اول: انتخاب حجم منبع بر اساس ظرفیت چیلر
یکی از اشتباهات رایج این است که گفته می شود برای یک چیلر با ظرفیت مشخص همیشه یک منبع با حجم مشخص کافی است. این روش قابل اتکا نیست. دو چیلر با ظرفیت تبرید برابر ممکن است در دو پروژه متفاوت نصب شوند. یکی مدار کوتاه و حجم آب کمی دارد و دیگری به خاطر طول لوله ها ، تعداد کویل ها یا وجود مخزن ذخیره ، حجم آب بیشتری دارد.
حجم منبع باید از روی مشخصات واقعی مدار محاسبه شود. ابتدا حجم آب لوله ها به دست می آید و سپس حجم اواپراتور ، مبدل ها و سایر بخش های مدار به آن اضافه می شود. بعد باید تغییر حجم سیال و محدوده فشار مجاز بررسی شود. اگر سیستم با آب و گلیکول کار می کند ، خواص همان مخلوط باید در محاسبه لحاظ شود.برای شناخت بهتر مدار و اجزای دستگاه می توان چیلر تراکمی صنعتی را هم بررسی کرد.
خطای دوم: بی توجهی به فشار پیش شارژ
فشار پیش شارژ ، فشار گاز داخل منبع پیش از ورود آب به آن است. اگر این فشار با ارتفاع استاتیک سیستم و فشار مورد نیاز در محل اتصال هماهنگ نباشد ، ظرفیت مفید منبع به درستی در دسترس نخواهد بود.
برای نمونه اگر فشار پیش شارژ خیلی بالا باشد ، آب ممکن است در فشار عادی سیستم به مقدار کافی وارد منبع نشود. اگر فشار خیلی پایین باشد ، منبع می تواند بیش از حد با آب پر شود و فضای لازم برای جذب انبساط باقی نماند. به همین دلیل ، اندازه گیری فشار پیش شارژ باید طبق دستورالعمل سازنده و در شرایط ایمن انجام شود. صرفا نگاه کردن به فشارسنج مدار برای تشخیص فشار گاز داخل منبع کافی نیست.
فشار پیش شارژ باید بر اساس ارتفاع ساختمان ، فشار پر کردن مدار ، فشار کاری و حد مجاز اجزا تنظیم شود. این تنظیم نباید با یک عدد ثابت برای همه پروژه ها انجام شود.
خطای سوم: اشتباه گرفتن فشار مدار آب با فشار مبرد
در سیستم چیلر دو مدار را باید از هم جدا کرد. یک مدار مربوط به گردش آب یا محلول آب و گلیکول است و مدار دیگر ، مدار مبرد داخل سیکل تبرید است. منبع انبساط مورد بحث در این مقاله مربوط به مدار آب است.اگر کنترلر چیلر هشدار فشار بالای مبرد بدهد ، نباید بدون بررسی علت ، منبع انبساط را مقصر بدانیم. در چیلر هوا خنک ، وضعیت جریان هوا و کندانسور می تواند مهم باشد. در چیلر آب خنک ، دمای آب کندانسور و عملکرد برج خنک کن هم باید بررسی شود. برای بررسی جداگانه این موضوع ، مقاله عیب یابی فشار بالای چیلر مناسب تر است.
از طرف دیگر ، کمبود فشار در مدار آب می تواند روی عملکرد پمپ و گردش آب اثر بگذارد. پس باید مشخص شود هشدار از کدام مدار آمده و سنسور دقیقا چه چیزی را اندازه گیری می کند.
خطای چهارم: نادیده گرفتن ارتفاع و فشار استاتیک
ارتفاع عمودی مدار روی فشار استاتیک اثر دارد. هرچه اختلاف ارتفاع بین محل نصب منبع و بالاترین نقطه مدار بیشتر باشد ، فشار مورد نیاز برای حفظ فشار مثبت در نقاط بالاتر نیز تغییر می کند. اگر این موضوع در طراحی دیده نشود ، احتمال افت فشار در قسمت های بالایی مدار یا ورود هوا افزایش می یابد.
با این حال ، تعیین فشار پر کردن و فشار پیش شارژ فقط با یک تخمین کلی انجام نمی شود. طراح باید ارتفاع واقعی ، فشار مجاز تجهیزات و الزامات سازنده را در نظر بگیرد. همچنین محل اتصال منبع به مدار اهمیت دارد ؛ چون رفتار فشار در سمت مکش پمپ و نقاط مختلف شبکه یکسان نیست.
خطای پنجم: انتخاب نوع منبع بدون بررسی شرایط کار
منبع انبساط باز و بسته کاربرد یکسانی ندارند. در مدارهای بسته سرمایشی معمولا از منبع بسته مناسب فشار سیستم استفاده می شود. مدل دیافراگمی یا تیوپی نیز باید با فشار ، دما ، سیال و شرایط نصب سازگار باشد.
انتخاب نوع منبع فقط به قیمت اولیه وابسته نیست. جنس بدنه ، کیفیت دیافراگم ، امکان سرویس ، محدودیت فضای نصب و دسترسی برای کنترل فشار هم باید بررسی شود. اگر مدار دارای ضد یخ یا افزودنی شیمیایی است ، سازگاری اجزای داخلی منبع با سیال اهمیت بیشتری پیدا می کند.
برای شناخت تفاوت سامانه های سرمایشی و تجهیزات آن ها می توانید سیستم های سرمایشی را ببینید. این صفحه نقش مرجع موضوعی دارد و قرار نیست جای محاسبات مهندسی را بگیرد.
خطای ششم: توجه نکردن به نشانه های خرابی پمپ
اگر پمپ صدای غیر عادی دارد یا دبی آب افت کرده است ، نباید فورا نتیجه گرفت که منبع انبساط کوچک است. افت فشار در مکش پمپ می تواند احتمال کاویتاسیون را بالا ببرد ، اما این وضعیت ممکن است به دلیل گرفتگی صافی ، بسته بودن شیر ، هوای محبوس ، دبی نا مناسب یا انتخاب غلط پمپ هم رخ دهد.
بررسی باید از اندازه گیری فشار مکش و دهش ، کنترل صافی و شیرها ، بررسی هواگیری و مقایسه دبی واقعی با دبی طراحی شروع شود. بعد از این مرحله می توان اثر فشار استاتیک و عملکرد منبع را ارزیابی کرد. تعویض منبع بدون بررسی این موارد ممکن است هزینه ایجاد کند ولی مشکل اصلی باقی بماند.
خطای هفتم: نادیده گرفتن وضعیت کندانسور و اواپراتور
منبع انبساط وظیفه کنترل تغییر حجم سیال در مدار آب را دارد. اما راندمان چیلر به وضعیت انتقال حرارت در اواپراتور و کندانسور هم وابسته است. رسوب ، گرفتگی ، دبی نامناسب یا شرایط نامناسب دفع حرارت می توانند باعث افت عملکرد شوند.
در چیلر آب خنک ، وضعیت کندانسور چیلر و کیفیت آب آن باید جداگانه بررسی شود. در مدار آب سرد نیز اواپراتور چیلر و دبی عبوری از آن اهمیت دارد. این دو مورد کمک می کنند عیب یابی از مسیر درست پیش برود و همه مشکلات به یک تجهیز نسبت داده نشوند.
چطور حجم مناسب منبع انبساط چیلر را تعیین کنیم؟
بعد از شناسایی خطاهای رایج ، نوبت محاسبه است. برای انتخاب منبع انبساط باید چند داده واقعی در دسترس باشد. بدون این داده ها انتخاب حجم مخزن بیشتر شبیه حدس زدن است تا طراحی مهندسی.
اطلاعات پایه شامل حجم کل سیال در مدار ، کمترین و بیشترین دمای مورد انتظار ، فشار پر کردن مدار ، ارتفاع استاتیک ، فشار مجاز تجهیزات و مشخصات خود منبع است. اگر در مدار از محلول آب و گلیکول استفاده می شود ، باید ضریب انبساط و مشخصات همان محلول لحاظ شود.
مرحله اول: محاسبه حجم واقعی سیال
حجم کل مدار فقط حجم آب داخل چیلر نیست. لوله های رفت و برگشت ، اواپراتور ، کویل های هواساز ، مبدل های متصل به مدار و مخزن بافر در صورت وجود باید محاسبه شوند. در پروژه های بزرگ ، حجم لوله ها ممکن است سهم قابل توجهی از کل حجم سیستم را تشکیل دهد.
برای یک لوله استوانه ای ، حجم داخلی از رابطه زیر به دست می آید:
V = π × D² × L / 4
در این رابطه D قطر داخلی لوله و L طول آن است. قطر داخلی را باید از ابعاد واقعی لوله به دست آورد ، نه اینکه قطر اسمی را بدون بررسی جایگزین کرد. حجم به دست آمده باید به واحدی یکسان تبدیل شود و سپس با حجم سایر اجزا جمع شود.
اگر مدار چند شاخه دارد ، حجم تمام شاخه های دارای سیال را در نظر بگیرید. در پروژه ای که چند چیلر به یک مدار مشترک متصل هستند ، نحوه اتصال و وضعیت شیرهای جداساز هم باید مشخص شود. ممکن است حجم مدار در زمان کار عادی با حجم کل تجهیزات نصب شده برابر نباشد.
مرحله دوم: تعیین تغییر حجم سیال
حجم آب در اثر تغییر دما عوض می شود. برای یک برآورد ساده در محدوده دمایی مشخص می توان از رابطه زیر استفاده کرد:
ΔV = V × β × ΔT
در این رابطه V حجم اولیه سیال ، β ضریب انبساط حجمی و ΔT تغییر دما است. این رابطه برای برآورد اولیه مفید است ، اما برای طراحی نهایی باید خواص واقعی سیال در دماهای مورد انتظار بررسی شود. ضریب انبساط آب ثابت نیست و با دما تغییر می کند. برای مخلوط آب و گلیکول نیز نباید ضریب آب خالص را بدون بررسی به کار برد.
نکته مهم این است که تغییر دمای مورد استفاده باید با شرایط واقعی کار سازگار باشد. صرف استفاده از اختلاف دمای رفت و برگشت نامی ، همیشه تغییر حجم کل مدار را نشان نمی دهد. دمای پر کردن مدار ، کمترین دمای زمان توقف و بیشترین دمای محتمل در شرایط کار نیز باید بررسی شوند.
مرحله سوم: تعیین فشارهای طراحی
فشار پیش شارژ منبع ، فشار پر کردن مدار در حالت سرد و فشار کاری حداکثر سه مفهوم متفاوت هستند. نباید این سه عدد را با هم یکی دانست.
فشار استاتیک از اختلاف ارتفاع عمودی و چگالی سیال اثر می گیرد. رابطه پایه آن به صورت زیر است:
P = ρ × g × h
در این رابطه ρ چگالی سیال ، g شتاب گرانش و h ارتفاع عمودی است. این رابطه اختلاف فشار ناشی از ارتفاع را نشان می دهد ؛ فشار مورد نیاز واقعی سیستم علاوه بر آن به فشار باقی مانده در بالاترین نقطه ، فشارهای کاری و محدودیت تجهیزات بستگی دارد.
برای محاسبه منبع دیافراگمی باید توجه کرد که روابط گاز فشرده بر پایه فشار مطلق نوشته می شوند. اگر فشارها با گیج اندازه گیری شده باشند ، تبدیل درست آن ها به فشار مطلق ضروری است. استفاده مستقیم از فشار گیج در رابطه گاز می تواند نتیجه نادرست بدهد.
مرحله چهارم: انتخاب ظرفیت اسمی منبع
حجم اسمی منبع با حجم آبی که می تواند بدون عبور از محدوده فشار مجاز جذب کند یکسان نیست. بخشی از حجم مخزن به گاز اختصاص دارد و ظرفیت پذیرش آب به فشار اولیه ، فشار نهایی ، طراحی دیافراگم و مشخصات سازنده وابسته است.
به همین دلیل ، نباید یک فرمول ساده را برای همه منابع به کار برد و بعد بدون بررسی یک درصد ثابت به عنوان ضریب اطمینان اضافه کرد. روش درست این است که حجم انبساط محاسبه شود و سپس با جدول یا روش محاسباتی سازنده ، ظرفیت پذیرش و حجم اسمی لازم تعیین شود.
در صورت وجود مخزن بافر ، حجم آن را در محاسبه حجم سیال مدار لحاظ کنید ؛ اما آن را با منبع انبساط اشتباه نگیرید. مخزن بافر برای افزایش حجم آب و کمک به پایداری عملکرد سیستم به کار می رود ، در حالی که منبع انبساط وظیفه جبران تغییر حجم و کنترل فشار مدار را دارد.
بررسی فشار پیش شارژ در زمان سرویس
فشار پیش شارژ باید طبق دستورالعمل سازنده و در شرایطی اندازه گیری شود که فشار سمت آب منبع به صورت ایمن تخلیه شده باشد. اندازه گیری فشار گاز در حالی که منبع تحت فشار آب است ، لزوما فشار واقعی پیش شارژ را نشان نمی دهد.
در زمان سرویس ، این موارد را ثبت کنید:
فشار پیش شارژ و روش اندازه گیری
فشار مدار در حالت سرد
فشار مدار در شرایط کار
دمای آب در زمان ثبت فشار
وجود نشتی یا آثار خوردگی در بدنه و اتصالات
وضعیت شیر اطمینان و مسیر تخلیه
مشخصات سازنده و مدل منبع
اگر فشار مدار در زمان گرم شدن زیاد بالا می رود ، ابتدا بررسی کنید آیا منبع به درستی به مدار متصل است و شیر جداساز احتمالی بسته نمانده است. سپس فشار پیش شارژ ، ظرفیت منبع و فشار تنظیم شیر اطمینان را بررسی کنید. اگر مدار مرتب آب از دست می دهد ، فقط با آبگیری مجدد مشکل را پنهان نکنید ؛ علت تخلیه باید پیدا شود.توضیحات چیلر اسکرو در صنعت یعنی چه؟ برای شناخت این نوع سیستم کاربرد دارد.
چگونه نوسان فشار را از مشکل دبی تشخیص دهیم؟
در عیب یابی باید فشار و دبی را همزمان بررسی کرد. ممکن است فشار مدار در محدوده قابل قبول باشد اما صافی کثیف ، شیر نیمه بسته ، وجود هوا یا عملکرد نادرست پمپ باعث کاهش دبی شده باشد. در چنین شرایطی تعویض منبع انبساط لزوما کمکی نمی کند.
اگر پمپ صدای غیرعادی دارد ، فشار مکش و دهش را اندازه بگیرید و آن ها را با شرایط طراحی مقایسه کنید. وضعیت صافی ، شیرهای قطع و وصل ، هواگیری و مسیر لوله کشی هم باید بررسی شود. کاویتاسیون یک تشخیص فنی است و بهتر است صرفا بر اساس صدا درباره آن تصمیم گرفته نشود.
در سیستم های دارای کنترل دور متغیر ، تغییر دبی ممکن است بخشی از عملکرد طبیعی کنترل باشد. بنابراین باید مشخص شود که آیا دبی واقعی از محدوده مورد نیاز اواپراتور پایین تر آمده یا سیستم در حال تنظیم عادی بار است. بررسی چیلر آب خنک می تواند برای درک ارتباط میان مدار آب و اجزای دفع حرارت مفید باشد ، اما عیب یابی هر پروژه باید بر اساس نقشه و داده های همان پروژه انجام شود.
رابطه منبع انبساط با مصرف انرژی چیلر
منبع انبساط به تنهایی وسیله افزایش راندمان نیست. نقش آن حفظ شرایط فشار مناسب در مدار آب است. اگر انتخاب یا تنظیم آن باعث افت فشار در نقاط مهم مدار ، ورود هوا یا اختلال در گردش آب شود ، عملکرد کل سیستم ممکن است تحت تاثیر قرار بگیرد.
با این حال ، افزایش مصرف برق چیلر را نمی توان مستقیما به منبع انبساط نسبت داد. برای ارزیابی مصرف باید دبی آب ، اختلاف دمای رفت و برگشت ، بار سرمایشی ، شرایط کندانسور ، زمان کارکرد کمپرسور و توان پمپ بررسی شود.
برای آشنایی بیشتر با شاخص های عملکرد سیستم می توانید مقاله چیلر کم مصرف و راندمان انرژی را مطالعه کنید. در ارزیابی میدانی ، بهتر است داده های قبل و بعد از اصلاح در شرایط بار مشابه مقایسه شوند تا اثر واقعی تغییرات مشخص شود.
ارتباط منبع انبساط با تجهیزات دیگر چیلر
منبع انبساط بخشی از مدار هیدرونیک است و باید در کنار پمپ، شیر اطمینان ، تجهیزات اندازه گیری و لوله کشی بررسی شود. برای مثال اگر چیلر دارای کمپرسور اسکرو باشد ، انتخاب نوع کمپرسور ارتباط مستقیمی با محاسبه حجم منبع ندارد ؛ ولی شناخت ساختار کلی دستگاه برای عیب یابی مفید است.
در چیلر هوا خنک ، کندانسور و فن ها وظیفه دفع حرارت مبرد را دارند. خرابی فن یا کاهش جریان هوا می تواند باعث افزایش فشار مبرد شود ؛ این وضعیت با افزایش فشار مدار آب به دلیل عملکرد منبع انبساط یکی نیست. برای بررسی این بخش می توان به مقاله فن کندانسور چیلر مراجعه کرد.
چک لیست قبل از انتخاب یا تعویض منبع انبساط
پیش از سفارش تجهیز جدید ، این اطلاعات را جمع آوری کنید:
حجم واقعی سیال داخل مدار
نوع سیال و غلظت گلیکول در صورت استفاده
کمترین و بیشترین دمای طراحی
فشار پر کردن مدار و ارتفاع استاتیک
فشار پیش شارژ مورد نیاز
فشار مجاز تجهیزات و تنظیم شیر اطمینان
ظرفیت پذیرش آب و حجم اسمی منبع
فضای نصب ، نوع اتصال و امکان سرویس
وضعیت پمپ ، صافی ، شیرها و تجهیزات اندازه گیری
دستورالعمل سازنده منبع و چیلر
اگر بخشی از اطلاعات در دسترس نیست ، آن را با حدس جایگزین نکنید.همچنین اگر مسئله اصلی به کارکرد کمپرسور مربوط باشد ، مقاله راهنمای کمپرسور چیلر مسیر عیب یابی جداگانه ای را پوشش می دهد. مشخصات کاتالوگ ، نقشه اجرایی و اندازه گیری میدانی می توانند داده های لازم را فراهم کنند. انتخاب نهایی باید توسط فرد دارای صلاحیت فنی و با رعایت الزامات ایمنی انجام شود.
