کمپرسور یکی از اجزای اصلی چیلر و سردخانه به شمار میرود که در دو نوع سیلندر پیستونی (ضربه ای) و روتاری (اسکرال، اسکرو، سانتریفیوژ) دسته بندی میشود و یک نمونه از این کمپرسور ها هرمتیک میباشد که در سردکننده های کوچک مثل یخچال خانگی و صنعتی مورد استفاده قرار میگیرد ؛ هر کمپرسوری که به صورت پلمپ ساخته شده غیر قابل تعمیر می باشد.
چیلر تراکمی از 4 قسمت اصلی کمپرسور، کندانسور، اکسپنشن ولو (شیر انبساط) و اواپراتور تشکیل شده است که کمپرسور چیلر به عنوان قلب سیستم از آن یاد می شود.
کمپرسور در زبان پارسی یعنی متراکم کننده که در چیلر عملیات تراکم فریون بر عهده کمپرسور چیلر میباشد و بدین صورت که فریون در کمپرسور چیلر مورد تراکم قرار میگیرد و سوپرهیت شده پس از تراکم وارد کندانسور (تقطیر کننده) شده تا گرمای آن در فشار ثابت گرفته شود تا تبدیل به مایع سابکول و وارد اکسپنشن ولو شود و پس از شکستن فشار، وارد اواپراتور (تبخیر کننده) میگردد تا با گرفتن گرمای سیال به بخار تبدیل شود و مجددا وارد به کمپرسور چیلر شود.کمپرسور چیلر از دو بخش الکتریکی و مکانیکی تشکیل شده است که در بخش الکتریکی سیم پیچ و سنسور های سنجش دما نصب شده است.
از لحاظ علمی کمپرسور چیلر یعنی وسیله ای که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل میکند. ادر چرخه تبرید فشرده سازی بخار، کمپرسورها نقش مهمی در فشار دادن مبرد بخار شونده از فشار و درجه حرارت پایین به فشار بالا و درجه حرارت در آماده سازی برای سفر از طریق یک کندانسور دارند. در حالی که کمپرسورها همه عملکرد اصلی یکسانی را در یک سیستم تبرید صنعتی دارند، در واقع انواع مختلفی از کمپرسورها با روشهای مختلف ایجاد فشار وجود دارد. در بخش های بعدی، انواع مختلف کمپرسور و همچنین مزایا و معایب اصلی آنها را مرور خواهیم کرد.
در این کمپرسور همانند سایر کمپرسورها از روغن جهت روانکاری قطعات استفاده میشود و روغن در کمپرسور از سایش قطعات به همدیگر جلوگیری میکند و در نتیجه دمای روغن بالا میرود.
در کمپرسور سیلندر پیستونی از یک پیستون و سیلندر برای فشرده سازی مبرد ورودی استفاده میشود با حرکت پیستون به سمت پایین، مبرد فریون به داخل سیلندر کشیده می شود. سپس پیستون به سمت بالا حرکت می کند و مبرد را فشرده می کند و آن را در پایین دست و کندانسور تخلیه می کند. دریچه های ورودی و خروجی اطمینان حاصل می کنند که مبرد به عقب جریان نمی یابد. این نوع کمپرسورها در کاربردهای کوچکتر بسیار مقرون به صرفه و کارآمد هستند. همانند کمپرسورهای پره ای دوار و اسکرو که در زیر بحث می شود.
کمپرسورهای مدل چرخشی (اسکرو، اسکرال و ساتنریفیوژ) برای فشرده سازی مبرد سرد کننده استفاده می شود. کمپرسورهای جابجایی مثبت با دو دستگاه مکانیکی مانند روتورهای اسکرال یا مارپیچی کار می کنند. این دستگاه ها بخار مبرد فریون را به دام می اندازند و با کاهش تدریجی حجم، فشار آن را فشرده می کنند و پس از ان فریون به داخل کندانسوز فرستاده می شود.
کارخانه های کوچک برای تامین سرمایش خورد تا ظرفیت تقریباً 200 تن تبرید از کمپرسورهای اسکرال برای تولید آب سرد استفاده می کنند. چیلرهایی با کمپرسور اسکرال از 20 تن تبرید شروع می شوند و اندازه آنها تقریباً به 200 تن افزایش می یابد. با افزایش ظرفیت چیلر، تعداد کمپرسورها را افزایش می دهند، معمولاً در اندازه های مساوی برای تأمین ظرفیت کل چیلر مورد نیاز می باشد.
عیب این مدل چیلر های با تعداد کمپرسور بالا این است که کنترل ظرفیت چیلر به جای کنترل تعدیل، به عنوان کنترل پله ای ارائه می شود یعنی این که زمانی که به دمای مورد نظر نزدیک میشویم از تعداد کمپرسور ها کاسته میشود. اگرچه کمپرسورهای متعدد ممکن است برای کنترل ظرفیت یک ضرر باشد، اما به طور کلی آنها با چندین مدار به صورت موازی با هم مجموعا دارای یک ورودی و یک مبرد و یک خروجی تجمیع شده را دارا میباشند.
به عنوان مثال: یک چیلر 80 تنی ممکن است دارای چهار کمپرسور 20 تنی باشد که در هر مدار مبرد دو کمپرسور وجود دارد. خرابی یک کمپرسور باعث از بین رفتن ظرفیت آن سیکل میشود.
هنگامی که ظرفیت چیلر بالا میباشد به طور مثال برای چیلر 180 تن تبرید، به طور معمول بجای استفاده از شش کمپرسور اسکرال 30 تنی، از کمپرسورهای اسکرو استفاده می کنند. کمپرسورهای اسکرو در اندازه های حداکثر 500 تن موجود است. کمپرسورهای اسکرو توانایی تغییر ظرفیت خروجی خنک کننده از 100٪ به 20٪ را با استفاده از پره کشویی (اسلاید ولو) دارند تا میزان مبرد را به کمپرسور محدود کنند و یک انتقال نرم و تعدیل کننده بین ظرفیت ها را ایجاد کنند. توجه به این نکته مهم است که چیلرهای اسکرو فقط یک کمپرسور دارند، بنابراین از بین رفتن کمپرسور باعث از بین رفتن کامل ظرفیت چیلر می شود. چیلرهای اسکرو معمولاً دارای بازده بسیار خوب کامل و نیمه بار کیلووات بر تن هستند. کمپرسورهای اسکرو نیز به طور کلی از لحاظ اندازه طولی بلند تر از کمپرسورهای سیلندر پیستونی هستند.
کمپرسور سومین و آخرین کمپرسور ، کمپرسور گریز از مرکز ( سانتریفیوژ ) ، با یک فلسفه کمپرسور متفاوت کار می کند که برای فشرده سازی و افزایش فشار مبرد متکی به فشرده سازی دینامیکی ( جریانی ) است. از پروانه دوار برای تسریع مبرد و اجازه تبدیل انرژی سرعت به انرژی فشار استفاده می شود. کمپرسور سانتریفیوژ تقریباً از 200 تن شروع می شوند و بسته به تعداد کمپرسورها تا هزاران تن افزایش می یابند. کمپرسورهای سانتریفیوژ معمولاً برای فشرده سازی حجم زیادی مبرد به فشارهای نسبتاً کم استفاده می شوند و می توانند با تغییر تعداد مراحل ، سرعت و اندازه کمپرسور ، قطر پروانه ، نوع مبرد و اندازه پوسته کندانسور و اواپراتور به طور خاص برای کاربرد مورد نظر دسته بندی شوند. کنترل ظرفیت چیلرهای گریز از مرکز از طریق پره های ورودی در ورودی کمپرسور انجام می شود که جریان مبرد را در مراحل مختلف در پاسخ به بار سرمایی ساختمان تغییر می دهد.
همچنین می توان از یک درایو فرکانس متغیر (VFD) برای کنترل ظرفیت استفاده کرد تا سرعت چرخش پروانه را در رابطه با پره های ورودی تغییر . پره های ورودی و اهداف مختلفی را به انجام می رسانند: پره های ورودی برای ساختمانهایی استفاده می شوند که ممکن است تنوع زیادی در بار داشته باشند ، در حالی که VFD باید برای ساختمانهایی که تغییرات بالایی در آنها زیاد است استفاده شود که این مساوی با تغییر در تسکین کندانسور است. VFD ها همیشه گزینه مناسبی برای چیلرها نیستند و استفاده از آنها تا حد زیادی به توانایی آنها در تغییر دما بستگی دارد. صرف نظر از این ، باید توجه زیادی به شرایط کم بار نزدیک به ظرفیت 20٪ توجه شود ، در این شرایط بازده به سرعت تخریب می شود و باعث می شود که چیلر در شرایطی معروف به موج باشد.
چیلرهای گریز از مرکز نیز با سرعت بالا کار می کنند ، که می تواند منجر به ایجاد لرزش و انتقال سر و صدا بیشتر به داخل ساختمان شود ، اما دستگاه هایی بسیار قابل اعتماد و مقاوم هستند. کمپرسورهای سانتریفیوژ در کل بازه عملکرد خود بازدهی بالایی دارند و از نظر میزان تناژ قابل تهیه در فوت مربع فضای اتاق نسبتاً جمع و جور هستند. چیلر گریز از مرکز می تواند ظرفیت را به جای کنترل پله ای به طور مداوم تغییر دهد ، که می تواند ظرفیت تولید را بر اساس مشخصات بار ساختمان فراهم کند. این در حالی که فقط از انرژی مورد نیاز استفاده می کنید امکان کنترل دقیق دما را فراهم می کند. کمپرسورهای گریز از مرکز ( سانتریفیوژ ) که به کمپرسورهای توربو یا شعاعی نیز معروف هستند ، با مجبور کردن مبرد از طریق پروانه چرخان ، مبرد را تحت فشار قرار می دهند. پروانه مبرد را با سرعت فزاینده می چرخاند و انرژی جنبشی تولید می کند. سپس از انرژی جنبشی تولید شده برای فشار دادن مبرد با عبور از دیفیوزر استفاده می شود که سرعت حرکت شعاعی بخار را کند می کند. این روند کاهش حرکت شعاعی مبرد ، انرژی جنبشی را به شکل فشار به انرژی پتانسیل تبدیل می کند
کمپرسورهای گریز از مرکز بیشترین ظرفیت را دارند و برای فشرده سازی حجم زیادی مبرد مناسب هستند. علاوه بر این ، کمپرسورهای گریز از مرکز را می توان به صورت پیکربندی تک ، دو مرحله ای یا چند مرحله ای تنظیم کرد تا مبرد را بر اساس نیازهای کاربردی به فشار و دمای بالاتر فشرده کند.