ارزيابی فنی و اقتصادی انواع چيلر

با توجه به قانون هدفمند شدن یارانه ها توضیح خواهیم داد در مقالات قبلی نحوه نگهداری چیلر های توضیحاتی را ارائه دادیم ،برای ارزيابی فنی و اقتصادی انواع چيلر با مشاوره رایگان با ما تماس بگیرید و همچنین در مورد قیمت انواع چیلر های جذبی و تراکمی با ما تماس بگیرید و یا به صفحه مربوط لیست قیمت انواع چیلر مراجعه فرمیید

چكيده مقاله ارزیابی فنی و اقتصادی انواع چیلر

در اين تحقيق به مقايسه چيلرهاي جذبي و تراكمي در ظرفيت هاي مختلف برودتي پرداخته شده است. هدف از انجام اين تحقيق تحليل اقتصادي جامع از انواع چيلر با ظرفيت هاي مختلف بوده كه ميتواند درانتخاب چيلر مناسب در پروژههاي مختلف بسيار موثر باشد. براي اين مقايسه ظرفيت هاي برودتي 600 ،200 ،100و 1000
تن تبريد در نظر گرفته شده است. در اين مقايسه از انواع چيلر جذبي، تراكمي هواخنك و تراكمي آب خنك شركت هيتاچي ژاپن استفاده شده است. شايان ذكر است كه به دليل تنوع بالاي چيلر ها، بررسي تمامي آنها امكان پذير نبوده و به همين دليل آخرين تكنولوژي موجود در بازار ايران در هر دو نوع جذبي و تراكمي مورد
بررسي قرار گرفته است بدين ترتيب اين مقايسه بين چيلرهاي تراكمي نوع اسكرو و چيلرهاي جذبي شعله مستقيم دو اثره شركت هيتاچي ژاپن انجام شده است. در اين مقاله ابتدا تحليل فني چيلرهاي انتخاب شده ارائه شده سپس تحليل اقتصادي كامل و جامعي بر اساس قيمت هاي جديد حامل هاي انرژي پس از قانون هدفمند
شدن يارانه ها انجام گرفته است. در اين تحقيق هزينه هاي جاري و اوليه به صورت جداگانه مورد ارزيابي قرار گرفته است. نتايج اين تحليل بيانگر اين است كه در صورت امكان در ظرفيتهاي برودتي مختلف چيلرهاي تراكمي آب خنك از لحاظ اقتصادي مقرون به صرفه تر از انواع چيلر تراكمي هوا خنك و يا چيلرهاي جذبي مي باشند. در
ضمن نتايج نشان مي دهد كه افزايش قيمت هر متر مكعب گاز پس از هدفمند شدن يارانه ها سبب شده كه چيلرهاي جذبي در ظرفيت هاي برودتي پايين بسيار پرهزينه بوده و به هيچ وجه توجيه اقتصادي نداشته باشد. البته در ظرفيت هاي بالا چيلرهاي جذبي از نظر اقتصادي نسبت به چيلرهاي تراكمي هوا خنك مقرون به صرفه
تر بوده هرچند كه عمر مفيد چيلر جذبي نسبت به نوع تراكمي پايين تر است

مقدمه ای بر ارزیابی فنی و اقتصادی انواع چیلر

در سيستم هاي تهويه مطبوع، چيلرها از جمله تجهيزات بسيار مهم به شمار ميروند. به طور كلي ميتوان چيلرها را به دو دسته جذبي و تراكمي تقسيمبندي نمود. چيلرهاي تراكمي از انرژي الكتريكي و چيلرهاي جذبي از انرژي حرارتي به عنوان منبع اصلي انرژي براي ايجاد سرمايش استفاده مي كنند. با توجه به قانون هدفمند شدن يارانه ها و آزاد شدن قيمت حامل هاي انرژي، انتخاب چيلر مناسب در پروژههاي مختلف با سيستم هاي تهويه مطبوع مركزي بسيار پيچيده شده است. در ضمن اين نكته حائز اهميت است كه براي بررسي جامع و كامل بايد تجهيزات جانبي چيلرها نيز در نظر گرفته شود كه به پيچيدگي موضوع ميافزايد. در اين تحقيق به مقايسه چيلرهاي جذبي و تراكمي در ظرفيت هاي مختلف برودتي پرداخته شده است. هدف از انجام اين تحقيق تحليل اقتصادي كامل از انواع چيلر با ظرفيت هاي مختلف بوده كه ميتواند درانتخاب چيلر مناسب در پروژههاي مختلف بسيار موثر باشد. براي اين مقايسه ظرفيت هاي برودتي 600 ،200 ،100و 1000 تن تبريد در نظر گرفته شده است و در اين مقايسه 3نوع چيلر جذبي، تراكمي هواخنك و تراكمي آب خنك بررسي مي شوند. براي اينكه بتوان تحليل اقتصادي مناسبي از انواع چيلر ارائه داد، چيلرها بايد از توليدات يك سازنده معتبر انتخاب شوند. در اين تحقيق از چيلرهاي شركت هيتاچي ژاپن استفاده شده است. شايان ذكر است كه به دليل تنوع بالاي اين دستگاه ها، بررسي تمامي آنها امكان پذير نبوده و به همين دليل آخرين تكنولوژي موجود در بازار ايران در هر دو نوع جذبي و تراكمي بررسي شده است بدين ترتيب اين مقايسه بين چيلرهاي تراكمي نوع اسكرو و چيلرهاي جذبي شعله مستقيم دو اثره شركت هيتاچي ژاپن انجام شده است. در اين مقاله ابتدا مقايسه فني دو نوع چيلر ارائه مي شود. سپس مشخصات چيلرها با ظرفيتهاي برودتي مختلف درجدولهائي ارائه شده و در نهايت به تحليل اقتصادي چيلرهاي مذكور پرداخته ميشود.][1-2مقايسه فني چيلرها در يك تعريف كلي ميتوان گفت چيلرهاي تراكمي از انرژي الكتريكي و چيلرهاي جذبي از انرژي حرارتي به عنوان منبع اصلي انرژي براي ايجاد سرمايش استفاده مي كنند. در اين
بخش چيلر جذبي و تراكمي از نظر فني مورد بررسي قرار ميگيرند.

چيلر تراكمی در ارزيابی فنی و اقتصادی انواع چيلر

چيلرهاي تراكمي يك سيكل ساده تبريد با چهار بخش اصلي كمپرسور، كندانسور، اواپراتور و شير انبساط ميباشد در اين نوع خنك كننده كمپرسور انرژي خود را از
الكتروموتور دريافت كرده و گاز را متراكم ميكند. گاز فشرده شده در كندانسور به كمك آب يا هواي محيط خنك شده و به مايع تبديل مي شود اين مايع فشار بالاپس
از گذشتن از شير انبساط فشارش تقليل يافته و وارد اواپراتور ميشود مايع پس از تبخير در اواپراتور و گرفتن گرما از محيط اطراف، به گاز فشار پايين تبديل شده و وارد
كمپرسور مي شود و سيكل تكرار ميشود. در شكل شماره 1سيكل مربوط به چيلرهاي تراكمي نشان داده شده است

چيلر هاي تراكمي نوع اسكرو، نسل جديد چيلرهاي تراكمي به حساب مي آيند و مزيت آنها در وجود كمپرسورهاي مارپيچي است كه باعث زير بار رفتن چيلر به صورت
تدريجي )با توجه به ميزان برودت مورد نياز( ميشود. راندمان بالاتر، كاهش جريان راه اندازي بسيار پايينتر و داشتن قطعات متحرك كمتر مزيتهاي چيلرهاي تراكمي با
كمپرسور اسكرو نسبت به چيلرهاي تراكمي با كمپرسور رفت و برگشتي مي باشند. چيلرهاي تراكمي با كمپرسور اسكرو داراي ضريب عملكرد بالائي ) (COP=5/2بوده كه اين مسئله در كاهش مصرف انرژي الكتريكي بسيار حائز اهميت است. .

چيلر جذبی در ارزيابی فنی و اقتصادی انواع چيلر

ارزيابی فنی و اقتصادی انواع چيلر در يك تقسيم بندي عمومي مي توان چيلرهاي جذبي را در دو دسته چيلرهاي جذبي آب و آمونياك و چيلرهاي جذبي ليتيوم برومايد و آب طبقه بندي نمود. در واقع در هر
سيكل تبريد جذبي، يك سيال نقش جاذب و يك سيال مبرد وجود دارد كه تقسيم بندي فوق بر اين مبنا انجام شده است .در سيستم آب و آمونياك، سيال مبرد آمونياك
و سيال جاذب آب است. در سيستم ليتيوم برومايد و آب، سيال مبرد آب و سيال جاذب، محلول ليتيوم برومايد است در اين قسمت سيكل چيلر جذبي دو اثره با جاذب ليتيوم برومايد تشريح ميگردد. چيلرهاي جذبي دو اثره از چهار قسمت اصلي اواپراتور، جذب كننده، ژنراتور و كندانسور تشكيل گرديده است. در شكل شماره 2سيكل مربوط به چيلرهاي جذبي دو اثره نشان داده شده است

ژنراتور اين چيلرها از دو ژنراتور دما بالا و دما پايين تشكيل شده است. استفاده از دو ژنراتور دما بالا و دما پايين باعث افزايش ضريب عملكرد ) (COPاز 0/6الي 0/8به 1الي
1/2مي شود. مايع مبرد)آب( در قسمت اواپراتور تبخير شده و باعث سرد شدن محيط اطراف ميگردد بخار خارج شده از اواپراتور در جذب كننده توسط محلول غليظ ليتيوم
برومايد جذب مي گردد و محلول با جذب آب رقيق گشته و توسط پمپ كوچكي به قسمت فوقاني چيلر يعني ژنراتور منتقل ميگردد. در ژنراتور دو اثره تغليظ محلول ليتيوم
برومايد رقيق در دو مرحله صورت مي گيرد. ) (1در ژنراتور دما بالا محلول ليتيوم برومايد رقيق داغ شده و آب آن تبخير ميگردد. ) (2در ژنراتور دما پايين با استفاده از بخار
آب حاصل از محلول ليتيوم برومايد رقيق در ژنراتور دما بالا، تغليظ بخشي ديگر از محلول ليتيوم برومايد انجام مي شود سپس ليتيوم برومايد غليظ شده به قسمت جذب
كننده بازگشت داده مي شود. بخارات آب تبخير شده در ژنراتور توسط لوله هاي كندانسور تقطير گشته و پس از عبور از شير انبساط مجدداً وارد اواپراتور شده و سيكل تكرار ميشود

مقايسه چيلرجذبی با چيلرتراكمی

چيلرهاي جذبي از بعضي لحاظ شبيه چيلرهاي تراكمي عمل مي كنند كه مهمترين اين شباهتها عبارتند از :

الف – در اواپراتور از گرماي محيط اطراف براي تبخير مبرد در فشار پايين استفاده مي گردد.
ب – گاز مبرد فشار پايين از اواپراتور گرفته شده و گاز مبرد فشار بالا به كندانسور فرستاده مي شود.
ج – گاز مبرد در كندانسور تقطير مي گردد.
د – مبرد در يك سيكل همواره در گردش است.

تفاوت های اصلی چيلرهای جذبی وتراكمي عبارتند از

الف – چيلرهاي تراكمي براي گردش مبرد از كمپرسور استفاده مي كنند در حالي كه چيلرهاي جذبي فاقد كمپرسور بوده وبه جاي آن از انرژي گرمايي منابع مختلف
استفاده كرده و غلظت محلول جاذب را تغيير ميدهند،همچنان كه غلظت تغيير مي كند، فشار نيز در اجزاي مختلف چيلر تغيير مي كند .اين اختلاف فشار باعث گردش
مبرد در سيستم مي گردد.
ب – ژنراتور و جذب كننده درچيلرهاي جذبي جايگزين كمپرسور در چيلرهاي تراكمي شده است.
ج – درچيلرهاي جذبي از يك جاذب استفاده مي شود كه معمولا آب يا نمك ليتيوم برومايد است.
د – مبرد در چيلرهاي تراكمي يكي از انواع كلروفلئوروكربن ها يا هالوكلروفلئوروكربن ها است در حالي كه در چيلرهاي جذبي مبرد معمولا آب يا آمونياك است.
ه – چيلرهاي تراكمي انرژي مورد نياز خود را از انرژي الكتريكي تأمين مي كنند در حالي كه انرژي ورودي به چيلرهاي جذبي از انرژي گرمايي منابع مختلف به ژنراتور تأمين مي شود

تحليل اقتصادی چیلر جذبی و تراکمی

در اين قسمت به تحليل اقتصادي چيلرهاي جذبي و تراكمي پرداخته شده است. پارامترهاي مهم در تحليل اقتصادي اين دو نوع چيلر براي ظرفيت هاي ،200 ،100
600و 1000تن تبريد در جدول هاي شماره 1و 2آورده شده است. )دماي ورود و خروج آب سرد به ترتيب 7و 12 در نظر گرفته شده و دماي ورود و خروج آب خنك كننده
به ترتيب 30و 35درجه در نظر گرفته شده است)شرايط استاندارد( براي چيلر هوا خنك نيز دماي هواي ورودي به كندانسور 35درجه سانتيگراد درنظر گرفته شده است( با
توجه به اينكه چيلرهاي تراكمي با ظرفيت هاي بالا توليد نمي شوند براي چيلر 600تن تبريد از 3چيلر 200تني و براي چيلر 1000تن تبريد از 5چيلر 200تني در هر دو حالت هوا خنك و آب خنك استفاده شده است. با توجه به اينكه چيلرهاي جذبي تا ظرفيت 500تن تبريد موجود مي باشند. در اين تحليل براي ظرفيت 1000تن تبريد از 3 چيلر 330تن استفاده شده است. در ضمن براي چيلرهاي آب خنك ميزان اتلاف آب در جداول مربوطه مشخص است. در هر سه نوع چيلر توان پمپ گردش مبرد يكسان فرض
شده و در محاسبات وارد نشده است. البته هزينه پمپ مربوط به انتقال آب خنك كننده در برج خنك كن هاي آبي در نظر گرفته شده است. هزينه پمپ برج خنك كن در
چيلر جذبي شعله مستقيم و نيز چيلر تراكمي آب خنك در نظر گرفته شده است

مشخصات فني چيلر تراكمي آب خنك با كمپرسور نوع [3] Twin Screw

ظرفيت برودتي	چيلر تراكمي آب خنك
توان كمپرسور [kw]	توان برج و پمپ [kw]	دبي آب برج خنك كننده [m3/h]	اتلاف آب برج خنك كننده [m3/h]
تن100 تبريد	1/14	70/7	11	67
تن200 تبريد	2/1	146/2	18/7	137
تن600 تبريد	6/3	438/6	56/1	411
تن1000 تبريد	10/5	731	93/5	702

جدول ) :(2مشخصات فني چيلر تراكمي هوا خنك با كمپرسور نوع [3] Screw

ظرفيت برودتي	چيلر تراكمي هوا خنك
توان كمپرسور [kw]	توان كندانسور هواخنك [kw]
8/8	105	تن تبريد100
17/6	210	تن تبريد200
52/8	660	تن تبريد600
88	1050	تن تبريد1000

جدول ) :(3مشخصات فني چيلرهاي جذبي شعله مستقيم دو اثره ][3

ظرفيت برودتي	چيلر جذبي
توان الكتريكي مورد نياز چيلر [kw]	توان برج خنك كن و پمپ [kw]	دبي آب برج خنك كننده [m3/h]	اتلاف آب برج خنك كننده [m3/h]	مصرف گاز [m3/h]
تن100 تبريد	37	1/29	92	18/5	3/5
تن200 تبريد	67/3	2/44	210	29/5	6
تن600 تبريد	201/9	7/32	630	88/5	18
تن1000 تبريد	308/1	10/77	900	118/5	25/5

با توجه به اينكه براي تحليل اقتصادي هزينه هاي مربوط به آب و گاز و برق مصرفي و نيز بهاي پست برق، هزينه ديماند و هزينه ايستگاه تقليل فشار لازم است در جداول 4تا 7 تمامي اطلاعات مورد نياز كه بدان اشاره شد آورده شده است. اين جداول مربوط به سال 1390بوده و قانون هدفمند شدن يارانه ها در آن لحاظ شده است.

جدول ) :(4هزينه پست برق )ريال( ][4

مقدار ديماند درخواستي )(D	هزينه هاي عمومي برقراري انشعاب	هزينه هاي تجهيزات پست
–	D x 439230	30≤D≤250
D x 439230+ (D^2) x 34.4	D≥250	(D x 363) +110110

جدول ) :(5تعرفه برق مصرفي )ريال( ][4

بهاي قدرت به ازاي هر كيلووات ساعت	بهاي انرژي به ازاي هر كيلووات ساعت
ميان باري	اوج بار	كم باري
با قدرت بيشتر از 30كيلووات	170	680	340	32000
با قدرت كمتر از 30كيلووات	220	880	440	–

جدول ) :(6تعرفه گاز مصرفي )ريال( ][5

بهاي هر متر مكعب بر ساعت	هزينه ايستگاه تقليل فشار تا 160متر مكعب بر ساعت	هزينه ايستگاه تقليل فشار از 160تا 400 متر مكعب بر ساعت
99000000	66000000	700

جدول ) :(7تعرفه آب مصرفي )ريال( ][6

بهاي هر متر مكعب بر ساعت	هزينه فصلي كه معادل %20آب بهاي مصرفي در فصل است.
4000	دارد

هزينه های اوليه چيلرها

در اين قسمت هزينه اوليه چيلرها در جداولي ارائه شده است. در برآورد هزينه اوليه چيلرها بايد هزينه مربوط به پست برق و ايستگاه تقليل فشار به ترتيب براي چيلرهاي
تراكمي و جذبي در نظر گرفته شود.

جدول 8 هزينه هاي اوليه چيلر تراكمي هواخنك ميليون ريال

ظرفيت برودتي	چيلر تراكمي هوا خنك
هزينه چيلر	بهاي پست برق	مجموع هزينه هاي اوليه
1505	50	1455	100
2942	100	2842	200
8856	330	8526	600
14755	545	14210	1000

هزينه تجهيزات جانبي مشترك در تحليل اقتصادي لحاظ نشده و فقط هزينه مربوط به تجهيزات غير مشترك كه شامل پمپ آب خنك كننده برج خنك كن است در تحليل آورده شده است اين هزينه در چيلر تراكمي هوا خنك وجود ندارد. در جداول ) (8تا ) (10هزينه ها بر حسب ميليون ريال براي چيلرهاي مذكور محاسبه شده است.

جدول ) :(9هزينه هاي اوليه چيلر تراكمي آب خنك ميليون ريال

 

ظرفيت برودتي	چيلر تراكمي آب خنك
هزينه چيلر	هزينه تجهيزات جانبي	بهاي پست برق	مجموع هزينه هاي اوليه
1147	34	55	1058	100
2375	68	75	2232	200
7134	213	225	6696	600
11907	372	375	11160	1000

جدول ) :(10هزينه هاي اوليه چيلر جذبي شعله مستقيم )ميليون ريال(

ظرفيت برودتي	چيلر جذبي شعله مستقيم دو اثره
هزينه چيلر	هزينه تجهيزات جانبي	بهاي پست برق	بهاي پست تقليل فشار	مجموع هزينه هاي اوليه
2238	66	10	72	2090	100
3780	66	16	98	3600	200
11238	99	47	292	10800	600
13512	99	63	450	12900	1000

هزينه های جاری

هزينه هاي جاري علاوه بر هزينه آب، برق و گاز مصرفي شامل هزينه هاي تعميرات و نگهداري ميباشد. با توجه به مشخصات فني چيلرها در جداول شماره ) (1و )(2
مي توان ميزان آب، برق و يا گاز مصرفي را استخراج نمود.معمولا براي هزينه هاي تعميرات و نگهداري ساليانه درصدي از هزينه اوليه چيلر و تجهيزات جانبي آن كه
معمولا 0/5درصد است را در نظر مي گيرند. در جداول شماره 10تا 12هزينه هاي جاري براي انواع چيلر با توجه به جداول 5تا 7محاسبه شده است

جدول 11هزينه هاي جاري ساليانه چيلر تراكمي هواخنك ميليون ريال

 

تن تبريد	هزينه برق مصرفي	هزينه ديماند	هزينه تعمير و نگهداري	مجموع هزينه هاي جاري
390	7	44	339	100
780	15	87	678	200
2341	44	262	2035	600
3902	74	437	3391	1000

جدول 12هزينه هاي جاري ساليانه چيلر تراكمي آب خنك ميليون ريال

 

تن تبريد	هزينه برق مصرفي	هزينه ديماند	هزينه آب مصرفي	هزينه تعمير و نگهداري	مجموع هزينه هاي جاري
316	6	48	30	232	100
624	12	89	60	463	200
1872	36	266	179	1391	600
3122	60	444	299	2319	1000

جدول 13هزينه هاي جاري ساليانه چيلر جذبي شعله مستقيم ميليون ريال

 

تن تبريد	هزينه برق مصرفي و ديماند	هزينه آب مصرفي	هزينه گاز مصرفي	هزينه تعمير و نگهداري	مجموع هزينه هاي جاري
366	11	227	54	74	100
653	18	413	103	119	200
1960	56	1238	308	358	600
2893	68	1889	452	484	1000

در نمودارهاي شماره 1و 2 مقايسه هزينه اوليه و جاري ساليانه چيلرها ميليون ريال بر حسب تن تبريد نشان داده شده است

نتيجه گيری

در  مقاله ارزيابی فنی و اقتصادی انواع چيلر تحليل اقتصادي در زمينه انواع چيلرها انجام شده است به كمك اين ارزيابي ميتوان چيلر مناسب هر پروژه را انتخاب نمود البته در اين انتخاب بايد به محل اجراي پروژه توجه نمود. در انتخاب چيلر مناسب اين نكته حائز اهميت است كه عمر مفيد چيلر جذبي نسبت به نوع تراكمي كمتر است. با توجه به اينكه در ظرفيت 1000تن هزينه جاري چيلر جذبي 229ميليون ريال از هزينه جاري چيلر تراكمي آب خنك كمتر بوده و اختلاف هزينه اوليه چيلر جذبي دو اثره شعله مستقيم نسبت به نوع تراكمي آب خنك در حدود 1600ميليون ريال بيشتر مي باشد مي توان گفت كه با انتخاب چيلر جذبي در ظرفيت 1000 تن در روش بازگشت سرمايه پس از 7سال اختلاف هزينه اوليه چيلر جذبي و تراكمي جبران شده و پس از 7سال چيلر جذبي سوددهي خواهد داشت اما اين نكته حائز اهميت است كه عمر چيلرهاي جذبي بسيار كمتر از عمر چيلرهاي تراكمي مي باشد پس در ظرفيت 1000تن تبريد بهترين انتخاب چيلر تراكمي آب خنك خواهد بود. تحليل بيان شده در ظرفيت 400و 600تن بين چيلر جذبي شعله مستقيم و چيلر تراكمي هواخنك نيز صادق بوده كه به دليل عمر كمتر چيلر جذبي، در اين ظرفيت ها اولويت با چيلر تراكمي هوا خنك مي باشد. در جدول شماره 14 چيلر مناسب در ظرفيتهاي مختلف بر حسب تن تبريد به ترتيب اولويت نشان داده شده است بديهي است كه در آب و هواي مرطوب استفاده از برج خنك كن بي معني بوده و به اين دليل در اين نوع اقليم فقط از چيلرهاي تراكمي هوا خنك استفاده مي شود

 

جدول ) :(14ترتيب اولويت انتخاب چيلر مناسب بر حسب تن تبريد

ظرفيت برودتي	ترتيب انتخاب چيلر مناسب
انتخاب اول	انتخاب دوم	انتخاب سوم
100	چيلر تراكمي آب خنك	چيلر تراكمي هوا خنك	چيلر جذبي دو اثره شعله مستقيم
200	چيلر تراكمي آب خنك	چيلر تراكمي هوا خنك	چيلر جذبي دو اثره شعله مستقيم
600	چيلر تراكمي آب خنك	چيلر تراكمي هوا خنك	چيلر جذبي دو اثره شعله مستقيم
1000	چيلر تراكمي آب خنك	چيلر جذبي دو اثره شعله مستقيم	چيلر تراكمي هوا خنك