اکونومایزر، یکی از مهم‌ترین و کاربردی‌ترین قطعات در سیستم‌های تهویه مطبوع، بویلرها و نیروگاه‌ها، به‌عنوان یک مبدل حرارتی، نقشی کلیدی در بهبود عملکرد و افزایش راندمان سیستم‌ها ایفا می‌کند. اما اکونومایزر در چیلر چیست؟ به زبان ساده، این دستگاه با استفاده از گرمای تلف شده از گازهای خروجی از دودکش، موجب افزایش بهره‌وری چیلرها و کاهش مصرف انرژی می‌شود. در کلینیک انرژی، تیم تخصصی ما به‌طور کامل از خدمات نگهداری و تعمیرات چیلرها، از جمله استفاده از اکونومایزرها، پشتیبانی می‌کند. از بازسازی موتورخانه گرفته تا تعمیر و نگهداری چیلرها، ما با داشتن تجربه و تخصص در این زمینه، به شرکت‌ها و ساختمان‌های بزرگ کمک می‌کنیم تا سیستم‌های تهویه مطبوع خود را با بالاترین راندمان به‌کار گیرند. در این مقاله، به سوال اکونومایزر چیست، پاسخ جامعی داده‌ایم.
اکونومایزر چیست؟
اکونومایزر یک وسیله مکانیکی در نگهداری تاسیسات ساختمان است که برای کاهش مصرف انرژی طراحی شده است. این دستگاه به‌عنوان یک مبدل حرارتی عمل کرده و در بویلرها، نیروگاه‌ها، موتورهای صنعتی و سیستم‌های تهویه مطبوع کاربرد دارد. به طور خاص، از اکونومایزر در بویلرها برای استفاده از گرمای هدر رفته گازهای خروجی دودکش و گرم کردن آب تغذیه بویلر استفاده می‌شود. این فرآیند باعث می‌شود که آب با دمای بالاتری وارد بویلر شود و بنابراین به انرژی کمتری برای تبخیر یا گرمایش نیاز دارد که نتیجه آن افزایش راندمان سیستم است.
اکونومایزرها همچنین در سیستم‌های تهویه مطبوع برای کاهش مصرف انرژی و کنترل دما استفاده می‌شوند. این دستگاه‌ها می‌توانند به کاهش وابستگی به سیستم‌های خنک‌کننده مانند چیلر صنعتی، چیلر خانگی و کمپرسورها کمک کرده و مصرف انرژی را کاهش دهند. در مناطق سردتر، اکونومایزرها بیشترین کارایی را دارند، اما حتی در شرایط آب و هوایی گرم‌تر نیز می‌توانند در شب یا ماه‌های سردتر به کاهش مصرف انرژی کمک کنند. این دستگاه‌ها همچنین می‌توانند عمر دستگاه‌های خنک‌کننده را افزایش داده و در نتیجه هزینه‌های عملیاتی را کاهش دهند.
طرز کار اکونومایزر
حال که به سوال اکونومایزر در چیلر چیست پاسخ دادیم، بهتر است اندکی در مورد نحوه کار آن توضیحاتی ارائه دهیم. اکونومایزر بویلر بر اساس اصل انتقال حرارت عمل می‌کند، به این صورت که انتقال حرارت از دمای بالاتر گازهای خروجی دودکش به آب سرد ورودی به بویلر انجام می‌شود. در این فرآیند، گازهای داغ خروجی از بویلر که در دمایی بین ۱۸۰ تا ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد قرار دارند، انرژی حرارتی خود را به آب تغذیه منتقل می‌کنند. این کار باعث پیش‌گرم شدن آب ورودی و افزایش دمای آن می‌شود که در نتیجه انرژی کمتری برای تبخیر یا گرمایش نیاز است و راندمان بویلر افزایش می‌یابد.
در ادامه پاسخ سوال نحوه کار اکونومایزر چیست، باید بدانید که این مبدل حرارتی از انرژی گازهای خروجی استفاده می‌کند که برای گرم کردن آب تغذیه بویلر کافی نیستند، اما می‌توانند آنتالپی مفید بیشتری را بازیافت کنند. در برخی از طراحی‌ها، مانند بویلرهای فایرتیوب، گازهای داغ خروجی ممکن است تا دمای شبنم کاهش یابند که برای جلوگیری از خوردگی فلزات در دودکش‌ها، باید دمای گازها کمتر از ۱۲۰ درجه سانتی‌گراد نباشد. برای جلوگیری از آسیب‌های ناشی از ترکیبات خورنده عدم نیاز به بازسازی موتورخانه، جنس اکونومایزر معمولاً از فلزات مقاوم در برابر خوردگی مانند استنلس استیل ساخته می‌شود.
انواع اکونومایزر
انواع اکونومایزرها به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند:
• اکونومایزر غیرچگالشی
این نوع اکونومایزر برای جلوگیری از خوردگی مجرای گاز دودکش با نگه داشتن دمای گاز دودکش بالاتر از دمای چگالش طراحی می‌شود. به ویژه برای سوخت‌هایی که حاوی گوگرد هستند، این ویژگی اهمیت دارد زیرا ترکیبات گوگردی در گاز دودکش باعث افزایش نقطه شبنم و تشکیل اسید سولفوریک خورنده می‌شود. این نوع اکونومایزر معمولاً یک سیم پیچ مبدل حرارتی است که در لوله دودکش بویلر نصب می‌شود و به طور معمول توانایی بهینه سازی و کاهش مصرف گاز و افزایش راندمان سیستم تا ۲-۴٪ را دارد.
• اکونومایزر چگالشی
در این نوع اکونومایزر، دمای گاز دودکش به زیر نقطه شبنم کاهش می‌یابد که این امر به بازیابی گرمای نهان و محسوس بخار آب از گاز دودکش کمک می‌کند. اکونومایزر چگالشی به افزایش راندمان حرارتی نیروگاه، کاهش مصرف سوخت و کاهش رطوبت گاز خروجی کمک می‌کند. این نوع اکونومایزر به دلیل چگالش بخار آب، باید مقاومت بالایی در برابر خوردگی اسیدی داشته باشد.
در زمینه طراحی و ساخت، اکونومایزرها به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند که شامل موارد زیر است:
•اکونومایزر لخت: ساده‌ترین و کم‌هزینه‌ترین نوع است که در پاسخ سوال نحوه کار این نوع اکونومایزر چیست باید گفت که از لوله‌های صاف بدون فین برای انتقال حرارت استفاده می‌کند.
• اکونومایزر فین دار: دارای راندمان بالا است و از لوله‌های دارای فین‌های دایره‌ای برای انتقال حرارت به آب تغذیه استفاده می‌کند.
• اکونومایزر شاخدار: برای شرایطی که گاز دودکش بسیار آلوده است، مناسب است. این نوع اکونومایزر از لوله‌هایی با فین‌های بلند و شاخ‌مانند برای جلوگیری از رسوب مواد در سیستم استفاده می‌کند.
مزایای اکونومایزر
مزیت‌های استفاده استفاده از اکونومایزر در چیلرهای تراکمی بسیار زیاد است که در ادامه این مزایا را آورده‌ایم:
- کاهش مصرف سوخت: اکونومایزر با بازیابی حرارت گازهای داغ دودکش که در حالت عادی از دست می‌رود، این گرما را برای پیش‌گرمایش آب تغذیه ورودی به دیگ مورد استفاده قرار می‌دهد و باعث کاهش مصرف سوخت و هزینه‌ها می‌شود.
- کاهش شوک حرارتی: به دلیل دمای بالای آب تغذیه، دیگ توانایی بیشتری برای هماهنگ شدن با تغییرات ناگهانی بار پیدا می‌کند.
- کاهش آلودگی: در صورتی که خروجی بخار ثابت باشد، نرخ احتراق کاهش می‌یابد و به تبع آن تولید NOx کاهش می‌یابد.
- تأمین آب تغذیه با دمای بالاتر: از آنجایی که اکونومایزر در سمت پر فشار پمپ تغذیه قرار می‌گیرد، این امکان را می‌دهد که آب تغذیه بویلر با دمای بالاتر از ۱۰۰ درجه سلسیوس تأمین شود.
تفاوت بین اکونومایزرهای چگالشی و غیر چگالشی چیست؟
تفاوت اصلی بین اکونومایزرهای چگالشی و غیرچگالشی در نحوه عملکرد و دمای گاز دودکش است. اکونومایزر غیرچگالشی دمای گاز دودکش را بالاتر از دمای چگالش نگه می‌دارد تا از خوردگی مجرای گاز دودکش جلوگیری کند. این نوع اکونومایزر بیشتر برای سوخت‌های حاوی گوگرد هستند. در مقابل، اکونومایزر چگالشی دمای گاز دودکش را به زیر نقطه شبنم کاهش می‌دهد، به طوری که گرمای نهان و محسوس بخار آب از گاز دودکش بازیابی می‌شود. این نوع اکونومایزرها راندمان حرارتی را افزایش داده و مصرف سوخت را کاهش می‌دهند.
کاربردهای اکونومایزر
حال‌که به‌سوال اکونومایزر چیست، پاسخی جامع داده‌ایم بهتر است اندکی در مورد کاربرد اکونومایزر چیلر نیز توضیح دهیم.
- موتور استرلینگ: در این موتور، اکونومایزر گرما را از قسمت داغ موتور می‌گیرد و به قسمت سرد منتقل می‌کند تا باعث افزایش کارایی موتور شود.
- سیستم HVAC: اکونومایزرهای Air side با استفاده از هوای سرد بیرون می‌توانند برای خنک کردن هوای داخل ساختمان استفاده شوند که در نتیجه در مصرف انرژی صرفه‌جویی می‌شود پس اگر هم‌اکنون این سیستم را ندارید حتما در بازسازی موتورخانه برای صرفه‌جویی در هزینه‌ها اقدام به تهیه و استفاده از آن نمایید.
- نیروگاه: در نیروگاه‌های حرارتی، اکونومایزر گرمای بازیافتی را از دودکش گرفته و برای گرم کردن آب تغذیه بویلر استفاده می‌کند.
- تبرید: اکونومایزرها برای تبرید صنعتی که نیاز به تبرید تراکمی بخار دارند، طراحی می‌شوند تا راندمان کمپرسور گاز را بالا ببرند.
اکونومایزر چگونه باعث افزایش راندمان می شود؟
اکونومایزر به وسیله کاهش کیفیت بخار مبرد ورودی به اواپراتور، باعث افزایش راندمان سیستم‌های برودتی می‌شود. در این فرایند، اکونومایزر با سرد کردن جریان مبرد مایع پیش از ورود به شیر انبساط، موجب کاهش درصد بخار در مخلوط دو فازی مبرد می‌شود. این کاهش کیفیت بخار باعث افزایش ظرفیت خنک کاری سیستم می‌شود.
نزدیک به ۹۹ درصد از ظرفیت برودتی اواپراتور، ناشی از تبخیر مبرد مایع است. بنابراین، هر چه کیفیت بخار کمتر باشد، دبی جرمی مبرد مایع وارد شده به اواپراتور بیشتر خواهد بود که نتیجه آن تولید برودت بیشتر در اواپراتور است.
در سیستم‌های چیلر جذبی و چیلر تراکمی، اکونومایزر با بهبود سیکل ترمودینامیکی، نسبت برودت تولیدی به برق مصرفی را افزایش می‌دهد و در نتیجه سبب صرفه جویی در مصرف انرژی خواهد شد. این امر موجب افزایش راندمان مصرف انرژی می‌شود و استفاده از اکونومایزر در چیلرهای تراکمی باعث بهبود قابل توجه عملکرد آن‌ها می‌گردد.
جمع‌بندی
در این متن سعی شد به صورت جامع به سوال اکونومایزر چیست، پاسخ دهیم. اکونومایزر یک مبدل حرارتی است که برای بهبود عملکرد سیستم‌ها و کاهش مصرف انرژی در صنایع مختلف مانند تهویه مطبوع، بویلرها، نیروگاه‌ها و موتورهای صنعتی استفاده می‌شود. در سیستم‌های تهویه مطبوع، مانند چیلرها، این دستگاه با استفاده از گرمای تلف‌شده گازهای خروجی از دودکش، موجب افزایش بهره‌وری و کاهش مصرف انرژی می‌شود. کاربرد اکونومایزر چیلر به ویژه در کاهش هزینه‌های انرژی و افزایش راندمان سیستم‌های سرمایشی بسیار موثر است.
