چیلر چیست و چگونه کار می‌کند؟ (راهنمای کامل برای همه سطوح)

🔍 مقدمه

چیلر تراکمی یک سیستم پیچیده و دقیق است که با مبرد R‑22 در بسیاری از کاربردهای تجاری و صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این مقاله با تمرکز بر:

• مقادیر عملیاتی فشار و دما

• تعریف دقیق مفاهیم subcool و superheat

• معرفی تمام تجهیزات شامل فیلتر درایر، چک ولو و ابزار کنترل

• لینک به منابع استاندارد ASHRAE و دستورالعمل‌های فنی
  ارائه می‌شود تا به عنوان مرجع تخصصی در گوگل ارزیابی گردد.

---

۱. سیکل تبرید تراکمی با مبرد R‑22

۱.۱ فشار و دما در نقاط مختلف سیکل

• اواپراتور (ساکشن): فشار حدود ۵۰–۷۰ psi برای R‑22؛ سوپرهیت معمولاً ۵–۱۲°C

• خروجی کمپرسور: فشار حدود ۲۲۰–۲۵۰ psi؛ دمای بخار داغ

• کندانسور: فشار مشابه خروجی کمپرسور؛ دمای اشباع حدود ۴۰–۵۵°C؛ پس از آن ساب‌کول ۵–۱۰°C ایجاد می‌شود

• پس از شیر انبساط: مخلوط مبرد مایع و بخار با فشار ۵۰–۷۰ psi وارد اواپراتور می‌شود

این مقادیر نمونه‌ای از عملکرد عملیاتی استاندارد R‑22 هستند و توسط استانداردهای ASHRAE فهرست شده‌اند opteon.com+5xp20.ashrae.org+5freon.com+5.

۱.۲ سوپرهیت و ساب‌کول

• ساب‌کول (Subcool): خنک شدن مبرد مایع پس از کندانسور تا چند درجه پایین‌تر از دمای اشباع. این موضوع باعث افزایش راندمان و جلوگیری از فوران حباب در شیر انبساط می‌شود freon.comNational Refrigerants, Inc..

• سوپرهیت (Superheat): افزایش دمای بخار خروجی از اواپراتور نسبت به دمای اشباع (مثلاً اگر فشار معادل ۵۰ psi باشد که مربوط به اشباع ۴۰°F است و دمای گاز ۵۰°F شود، سوپرهیت = ۱۰°F) hvacrassets.net.

---

۲. تجهیزات دوره سیکل و نقش هر جزء

۲.۱ کمپرسورها

• انواع: Reciprocating (رفت‌وبرگشتی)، Scroll (اسکرال)، Screw (اسکرو)، Centrifugal (سانتریفیوژ)

• برندهای مطرح: Copeland (Emerson)، Bitzer، Danfoss، Trane، Carrier

کمپرسور وظیفه فشرده‌سازی بخار سوپرهیت را بر عهده دارد تا به فشار کندانس برسد.

۲.2 کندانسور

• نوع هواخنک (فن‌دار) یا آب‌خنک (با برج خنک‌کننده)

• ایجاد چگالش و تولید مایع اشباع همراه با ساب‌کول

۲.۳ شیر انبساط (Metering Device)

• TXV (Thermostatic Expansion Valve): تنظیم خروجی مبرد با هدف کنترل سوپرهیت ثابت خروجی اواپراتور opteon.com+13hvacrassets.net+13pts.myrheem.com+13opteon.com+3National Refrigerants, Inc.+3assets.danfoss.com+3

• EEV (Electronic Expansion Valve): کنترل دقیق‌تر شار مبرد و بهبود پاسخ دینامیکی

۲.۴ فیلتر درایر (Filter Drier)

جذب رطوبت، اسید و ذرات معلق؛ ضروری برای جلوگیری از یخ‌زدگی و آسیب به شیرها و کمپرسور. تعویض مرتب آن به خصوص در هنگام رِتروفیت ضروری است ASHRAE.

۲.۵ ساید گلس (Sight Glass)

برای مشاهده جریان مبرد و شناسایی حباب یا رطوبت — نشان‌دهنده وضعیت شارژ مناسب و سلامت سیکل.

۲.۶ چک ولو (Check Valve)

جلوگیری از برگشت مخلوط مبرد، به خصوص در پمپ کردن یا شرایط تغییر بار.

۲.۷ سنسورهای فشار (Pressure Switch / Transmitter)

• Low-Pressure Switch / Transducer: قطع سیستم در صورت افت فشار خطرناک

• High-Pressure Switch: محافظت در فشار ملاکی بالا در کندانسور

۲.۸ فلوسوئیچ (Flow Switch)**

اطمینان از جریان آب کافی در اواپراتور؛ در صورت قطع جریان، چرخه متوقف می‌شود تا یخ‌زدگی جلوگیری شود.

---

۳. سیستم کنترل و اتوماسیون

۳.۱ برد کنترل (Control Board)

• کنترل کمپرسورها، پمپ‌ها، فن‌ها، EEV

• پاسخ به سنسورهای فشار، دما و جریان

• ارتباط با BMS از طریق پروتکل‌هایی نظیر Modbus یا BACnet

۳.۲ برندهای کنترلی مطرح

Carel، Danfoss MCX، Dixell، Siemens، Schneider Electric — این برندها با الگوریتم‌های کنترل هوشمند، بازده و امنیت سیستم را تضمین می‌کنند.

۳.۳ کنترل فن کندانسور

کنترل به دو شکل:

• دو سرعت (On/Off)

• کنترل VFD: کاهش مصرف انرژی، نویز و کنترل فشار کندانس دقیق

---

۴. نقشه جریان مبرد و دیاگرام نقاط فشار/دما

---

۵. منابع 

• Pressure‑temperature charts مبرد R‑22 در دستورالعمل‌های Honeywell, Opteon و ASHRAE shareddocs.com+8Refrigeration Supplies Distributor+8opteon.com+8

• راهنمای تنظیم TXV و روش‌های اندازه‌گیری سوپرهیت توسط ASHRAE و تولیدکنندگان سوپرهیت hvacrassets.netNational Refrigerants, Inc.

• طراحی لوله‌کشی مبرد برای R‑22 و دیگر مبردها از McQuay و ASHRAE برای ارزیابی فشار افت و طول متناظر xp20.ashrae.org+10Olympic International+10shareddocs.com+10

---

✅ جمع‌بندی و توصیه نهایی

این مقاله:

• فشارها و دماهای عملکردی مبرد R‑22 را به صورت واضح و عددی بیان کرده

• مفاهیم ساب‌کول و سوپرهیت را با نمونه عملیاتی روشن کرده

• تمامی اجزای سیستم شامل کمپرسور، شیر انبساط، فیلتر درایر، کنترلرها و ابزاری کنترلی در یک دید کلی قرار داده

• با لینک‌دهی به منابع معتبر ASHRAE، Honeywell و McQuay، اعتبار و تخصص را بالا برده برای SEO و شناخته شدن به عنوان مرجع تخصصی

---

ا

🧠 مقدمه و اهمیت استانداردهای ASHRAE

ASHRAE مجموعه استانداردها و دستورالعمل‌های فنی تهویه مطبوع و برودت را در قالب استانداردهای جهانی ارائه می‌دهد. جهت طراحی، نصب و نگهداری چیلر تراکمی، توجه به معیارهای ASHRAE الزامی است Trane+5ASHRAE+5Energy Codes+5.

---

۱. استانداردهای نرخ جریان آب در مبدل‌ها (Evaporator & Condenser)

• سرعت عبور آب در کویل اواپراتور یا کندانسور چیلر آب‌خنک: بین 3 تا 12 ft/s به‌عنوان محدوده استاندارد پیشنهاد می‌شود. سرعت کمتر از 3 ft/s احتمال گرفتگی و دبی غیرتوربولان و سرعت بالاتر از 12 ft/s خطر خوردگی و نویز ایجاد می‌کند water-cti.com.

• سرعت عبور هوا از کویل‌های هوایی (condensing coil):

  • برای جلوگیری از carryover (رطوبت جذب‌شده همراه جریان هوا)، حداکثر face velocity پیشنهادی ≤ 500 fpm (8.5 ft/s) است. همچنین ظرفیت‌سنجی AHRI معمولاً بین 400–800 fpm ارائه می‌شود ashraemadison.orgwww.cedengineering.ca.

---

۲. سیکل تبرید تراکمی و برج خنک‌کن

A. سیکل تبرید (با مبرد R‑22)

• اواپراتور (Chilled water coil): مبرد وارد می‌شود در فشار پایین (~50–70 psi)، با سوپرهیت ۵–۱۲ °C.

• کمپرسور: افزایش فشار تا حدود 220–250 psi.

• کندانسور: تراکم بخار، چگالش به مایع اشباع و سپس ساب‌کول (~5–10 °C زیر دمای اشباع).

• شیر انبساط (TXV یا EEV): کاهش فشار و آماده‌سازی مبرد جهت تبخیر مجدد.

B. برج خنک‌کن (Cooling Tower Loop)

در سیستم چیلر آب‌خنک، پس از کندانسور، آب کندانسور به برج خنک‌کن جهت دفع حرارت هدایت می‌شود. طبق ASHRAE Guideline 36، کنترل دبی پمپ، حداقل سرعت گردش، و حداقل جریان آب باید جهت حفظ فشار مناسب هدف‌گذاری شود California Energy Commission+12ASHRAE+12Trane+12ASHRAE.

---

۳. میانگین سرعت‌های جریان و ضوابط ASHRAE

---

۴. انواع مبدل‌های حرارتی در چیلر و کاربرد

• Chilled‑water coil (اواپراتور): مبدل آب-به-مبرد، دریافت گرما از آب سرد.

• Condenser coil (کندانسور هوا یا آب): تبادل حرارت مبرد با هوا یا آب برج.

• براساس AHRI 410‑2023 طراحی می‌شوند که ویژگی‌هایی مانند ضخامت فین، نوع لوله و عملکرد حرارتی را تعریف می‌کند YouTube+1Trane+1www.cedengineering.ca+1davidpwilson.com+1Trane+4ahrinet.org+4Trane+4.

---

۵. شرایط عملکردی استاندارد ASHRAE در چیلرها

• الگوریتم کنترل حداقل دبی پمپ‌ها و سرعت به‌طور مرحله‌ای (Test & Balance): بازبینی بر اساس فشار دیفرانسیل و تعیین حداقل سرعت پمپ بر پایه 110% از جریان سوئیچ جریان آب کندانسور ASHRAE.

• استاندارد روش آزمایش (Standard 30‑2019): نحوه اندازه‌گیری دقیق جریان مبرد، سوپرهیت حداقل 5°F و ساب‌کول حداقل 3°F تعریف شده است ASHRAE.

• ASHRAE 90.1 (از نسخه 2016): الزامی برای انتخاب کویل با دلتای دمای حداقل 15°F بین آب سرد وارد و خارج Energy Codes+2YouTube+2Trane+2.

---

۶. سفارشی‌سازی برای مهندسین (از مبتدی تا حرفه‌ای)

برای مبتدیان:

• نگهداری دبی آب بین 2 تا 4 ft/s برای جلوگیری از مشکلات.

• حفظ face velocity ≤500 fpm برای جلوگیری از رطوبت همراه هوا.

برای مهندسین پیشرفته:

• طراحی دقیق کویل براساس AHRI 410: انتخاب ضخامت فین، چگالی لوله و سطح انتقال حرارت به‌همراه محاسبات ضریب انتقال حرارت هوا/آب Tranewww.cedengineering.ca+3ashraemadison.org+3Trane+3.

• تعیین حداقل سرعت پمپ و set‑pointهای کنترل به‌وسیله Guideline 36 برای plant optimization ASHRAE.

---

🔗 منابع مرجع انگلیسی

• ASHRAE Standard 30‑2019 – روش‌های آزمایش چیلرها و کنترل سوپرهیت/ساب‌کول Olympic International+5ASHRAE+5ahrinet.org+5

• ASHRAE Guideline 36–2018 Addendum – کنترل حداقل جریان آب کندانسور و تست تعادل سیستم ASHRAE

• Trane / AHRI 410 – انتخاب بهینه کویل اواپراتور/کندانسور، سرعت هوا و آب، جلوگیری از Carryover Trane

• ASHRAE Handbook / Standard 90.1 – الزام انتخاب کویل با ΔT حداقل 15°F Energy Codes+2YouTube+2Trane+2

---

✅ جمع‌بندی تخصصی

این مقاله، با استناد به استانداردهای معتبر ASHRAE، مقادیر طراحی واقعی (مثل سرعت آب 3–12 ft/s، face velocity ≤500 fpm)، روش‌های کنترل حداقل پمپ و تست، و انتخاب دقیق کویل مطابق AHRI را پوشش می‌دهد. ساختار محتوا به‌گونه‌ای است که برای بلاگ تخصصی مهندسی HVAC به‌عنوان مرجع جامع و استنادپذیر آماده استفاده است.