כדי להבין מה זה צ'ילר צריך להבחין בינו לבין מקרר או מזגן, המקררים ישירות את המוצרים או את האוויר בחלל. לעומת זאת, צ'ילר מקרר מים או נוזל אחר, והנוזל המקורר מוזרם באמצעות משאבות אל מכונה, תהליך ייצור, מחליף חום או מערכת מיזוג. לאחר שהנוזל סופג חום, הוא חוזר לצ'ילר ומקורר מחדש.

צ'ילרים משמשים במפעלים, במבנים מסחריים ובמתקנים שבהם נדרש לפנות חום באופן רציף או לשמור על תנאי עבודה מוגדרים. ההתאמה שלהם אינה נקבעת רק לפי גודל המבנה, אלא לפי עומס החום, טמפרטורת הנוזל, קצב הזרימה, שעות הפעילות והתשתיות הקיימות.

במאמר זה נסביר כיצד פועל צ'ילר, מה ההבדל בין צ'ילר מקורר אוויר לצ'ילר מקורר מים, מה תפקידו של מגדל הקירור ואילו נתונים נדרשים לצורך בחירת מערכת המתאימה לעסק או למפעל.

צ'ילר – מערכת לקירור מים ונוזלים

תפקידו של הצ'ילר הוא לפנות חום מנוזל המשמש להעברת אנרגיה תרמית. ברוב המקרים מדובר במים, אך בהתאם ליישום ולתנאי העבודה ניתן להשתמש גם בנוזלים אחרים או בתערובות המיועדות למערכת.

הנוזל המקורר מוזרם באמצעות משאבות אל המקום שבו נדרש הקירור. במפעל הוא יכול לעבור דרך מכונה או מחליף חום, ובמערכת מיזוג הוא מגיע ליחידות המטפלות באוויר המבנה. במהלך המעבר הנוזל סופג חום וחוזר אל הצ'ילר בטמפרטורה גבוהה יותר.

כך נוצר מעגל עבודה מחזורי: הצ'ילר מקרר את הנוזל, המשאבות מעבירות אותו אל נקודות הקירור, הנוזל קולט מהן חום וחוזר למערכת לקירור נוסף. מבנה זה מאפשר לרכז את ייצור הקירור במקום אחד ולחלק אותו בין מספר אזורים או תהליכים.

עקרון הפעולה של צ'ילר תעשייתי

צ'ילר תעשייתי מבוסס בדרך כלל על מחזור קירור הכולל מאייד, מדחס, מעבה ואמצעי התפשטות. לצד מעגל הקרר פועל מעגל המים או הנוזל שאותו המערכת נדרשת לקרר.

קירור המים או הנוזל

הנוזל החוזר מהתהליך או מהמבנה עובר דרך מחליף חום הנקרא מאייד. בתוך המאייד הקרר סופג את החום מהנוזל, ולכן טמפרטורת הנוזל יורדת. לאחר מכן הוא מוזרם שוב אל התהליך או אל יחידות המיזוג.

המאייד מפריד בין מעגל הנוזל לבין מעגל הקרר. הנוזלים אינם מתערבבים, והחום עובר ביניהם דרך דפנות מחליף החום.

פעולת מעגל הקרר

לאחר ספיגת החום במאייד, אדי הקרר מגיעים למדחס. המדחס מעלה את הלחץ ואת הטמפרטורה שלהם ומעביר אותם אל המעבה. במעבה הקרר מוסר את החום לסביבה ומתעבה לנוזל. לאחר מכן הוא עובר דרך אמצעי ההתפשטות, הלחץ והטמפרטורה שלו יורדים והוא חוזר למאייד לצורך מחזור נוסף.

המדחס, המאייד, המעבה ואמצעי ההתפשטות צריכים להתאים זה לזה ולעומס שהמערכת נדרשת לספק. רכיב שאינו מתאים עלול להגביל את פעולת הצ'ילר כולו.

הזרמת הנוזל אל התהליך או המבנה

המשאבות אחראיות להעביר את הנוזל המקורר בין הצ'ילר לבין נקודות הקירור. התכנון צריך להביא בחשבון את אורך הצנרת, הפרשי הגובה, קוטר הצינורות, מספר נקודות הקירור וקצב הזרימה הדרוש.

זרימה נמוכה מהנדרש עלולה לפגוע בהעברת החום וביציבות פעולת הצ'ילר. זרימה גבוהה מהמתוכנן עלולה להגדיל את הפסדי הלחץ ואת צריכת האנרגיה של המשאבות ואף לחרוג ממגבלות הזרימה של הציוד. לכן הצ'ילר אינו נבחר כיחידה עצמאית בלבד, אלא כחלק ממערכת קירור המותאמת לעסק ולתשתיותיו.

השימושים של צ'ילרים בעסקים ובמפעלים

צ'ילרים יכולים לספק מים או נוזל מקורר למגוון שימושים. בחלק מהמערכות הקירור נועד לשמור על תנאים נוחים במבנה, ובאחרות הוא משתלב ישירות בתהליך הייצור.

קירור מכונות ותהליכי ייצור

מכונות, מנועים ותהליכי עיבוד עשויים לפלוט חום במהלך העבודה. כאשר הטמפרטורה משפיעה על איכות המוצר, על קצב הייצור או על תקינות הציוד, אפשר להשתמש בצ'ילר לפינוי החום ולשמירה על תנאים מוגדרים.

במערכות כאלה יש להתאים את טמפרטורת הנוזל ואת קצב זרימתו לדרישות התהליך. כמו כן, יש להביא בחשבון את השינויים בעומס במהלך יום העבודה, למשל כאשר מספר מכונות מתחילות או מפסיקות לפעול.

שילוב במערכות מיזוג מרכזיות

במערכת מיזוג המבוססת על מים קרים, הצ'ילר מקרר את המים המוזרמים אל יחידות טיפול באוויר או אל יחידות קצה במבנה. האוויר עובר דרך סוללה שבתוכה זורמים המים המקוררים, מעביר אליהם חום וחוזר אל החלל בטמפרטורה נמוכה יותר.

מערכת כזו יכולה לשרת מספר חללים או אזורים. חלוקת המים ומערכת הבקרה מאפשרות להתאים את פעולת המיזוג לשימוש בכל חלק של המבנה, בהתאם לתכנון המערכת.

קירור בתעשיית המזון ובמתקנים מסחריים

בתעשיית המזון צ'ילר יכול להשתלב בקירור תהליכים, מכונות, מחליפי חום או נוזלים הנדרשים במהלך הייצור. השימוש המדויק נקבע לפי סוג המוצר, שלבי העבודה, הטמפרטורות הנדרשות ודרישות המפעל.

בשונה ממקרר או מחדר קירור המשמשים בעיקר לאחסון, הצ'ילר יכול לספק קירור כחלק פעיל מתהליך הייצור. לכן בתכנון פתרונות קירור לתעשייה יש לבחון את הקשר בין הצ'ילר, הציוד המקורר ושאר המערכות במפעל.

סוגי צ'ילרים לפי אופן פינוי החום

ההבדל המרכזי בין צ'ילר מקורר אוויר לבין צ'ילר מקורר מים הוא בדרך שבה החום שנאסף מהתהליך נפלט אל הסביבה. שתי המערכות מקררות נוזל, אך הן משתמשות בתשתיות שונות לפינוי החום.

צ'ילר מקורר אוויר

בצ'ילר מקורר אוויר המעבה פולט את החום באמצעות זרימת אוויר שמייצרים מאווררים. מערכת כזאת אינה זקוקה למגדל קירור או למעגל נפרד של מי מעבה.

הציוד מותקן בדרך כלל במקום המאפשר זרימת אוויר ופינוי של החום הנפלט ממנו. בעת התכנון יש להתייחס לטמפרטורת הסביבה, למרווחים הדרושים סביב היחידה, לרעש ולגישה לצורך ניקוי ותחזוקה.

הביצועים של צ'ילר מקורר אוויר מושפעים מתנאי האוויר החיצוני. ככל שטמפרטורת הסביבה עולה, פינוי החום נעשה מאתגר יותר. משום כך יש לבחור את המערכת לפי תנאי ההתקנה והעומסים הצפויים בפועל.

צ'ילר מקורר מים

בצ'ילר מקורר מים המעבה מעביר את החום למעגל מים נוסף. מים אלה אינם המים המקוררים המוזרמים אל התהליך או אל מערכת המיזוג, אלא מעגל נפרד שתפקידו להעביר את החום מהמעבה אל אמצעי פינוי החום.

במערכות רבות המים החמים יותר היוצאים מהמעבה מוזרמים אל מגדל קירור. לאחר שחלק מהחום נפלט במגדל, המים חוזרים אל המעבה וממשיכים במחזור.

מערכת כזו כוללת מעגל נוסף של מים, משאבות וצנרת, ובמערכת הכוללת מגדל קירור נדרש גם טיפול מתאים במים. משום כך יש להתייחס לא רק לצ'ילר עצמו, אלא גם לתשתיות, לצריכת המים, לתחזוקה ולשטח הדרוש למערכת כולה.

ההבדלים המרכזיים בין שתי המערכות

צ'ילר מקורר אוויר מפנה את החום ישירות לאוויר באמצעות מאווררים. המבנה שלו אינו מחייב מגדל קירור, אך פעולתו מושפעת במידה רבה מתנאי הסביבה ומזרימת האוויר סביב היחידה.

צ'ילר מקורר מים משתמש במעגל מים נוסף לצורך פינוי החום. הוא דורש יותר רכיבים ותשתיות, אך יכול להתאים למערכות שבהן היקף הפעילות, תנאי האתר ואופי העומס מצדיקים פתרון מסוג זה.

אין סוג אחד שמתאים לכל מפעל או מבנה. הבחירה נעשית לפי עומס הקירור, שעות הפעילות, תנאי האקלים, השטח הזמין, מגבלות הרעש, תשתיות המים והחשמל ועלויות התפעול הצפויות.

תפקידו של מגדל קירור במערכת הצ'ילר

במערכת צ'ילר מקוררת מים בתצורה הנפוצה, מגדל קירור אינו מקרר את מעגל המים המוזרם אל המכונות או אל יחידות המיזוג. תפקידו הוא לפנות לסביבה את החום שהועבר למעגל מי המעבה.

במגדל קירור הפועל באמצעות אידוי, מי המעבה מגיעים אל המגדל לאחר שספגו חום בצ'ילר. זרימת אוויר ואידוי של חלק מהמים מסייעים להפחית את טמפרטורת המים הנותרים לפני חזרתם אל המעבה.

במערכת המתוארת פועלים שלושה מעגלים שונים:

• מעגל המים המקוררים, המעביר קירור אל המבנה או אל התהליך.
• מעגל הקרר הפנימי של הצ'ילר.
• מעגל מי המעבה, המעביר את החום מהצ'ילר אל מגדל הקירור.

ההפרדה בין המעגלים חשובה להבנת המערכת. בתצורה זו, המים היוצאים ממגדל הקירור חוזרים אל המעבה ואינם מוזרמים אל מעגל המים המקוררים של המבנה או של תהליך הייצור.

צ'ילר מקורר אוויר אינו זקוק למגדל קירור, משום שהמעבה שלו פולט את החום ישירות לאוויר. במערכות אחרות אפשר להשתמש באמצעים נוספים לפינוי החום, ולכן עצם קיומו של צ'ילר אינו מעיד בהכרח על צורך במגדל.

ההבדל בין צ'ילר תעשייתי לבין Blast Chiller

המונח Chiller עלול ליצור בלבול משום שהוא משמש לתיאור מערכות שונות. צ'ילר תעשייתי מקרר מים או נוזל אחר, אשר מוזרם אל ציוד, תהליך ייצור או מערכת מיזוג.

לעומתו, Blast Chiller הוא תא המיועד לצינון מהיר של מזון. המוצרים מוכנסים לתוכו ישירות, והמערכת מפחיתה את טמפרטורת המזון באמצעות זרימת אוויר קרה. מערכת שוק פריזר מיועדת להקפאה מהירה. קיימות יחידות המשלבות אפשרויות של צינון מהיר והקפאה מהירה, אך יש לבדוק זאת במפרט של כל דגם.

Blast Chiller ושוק פריזר אינם סוגים של צ'ילר מים ואינם מחוברים למגדל קירור כחלק מעקרון פעולתם הרגיל. אלה מערכות שונות מבחינת המוצר המקורר, המבנה ואופן השימוש.

הנתונים הנדרשים להתאמת צ'ילר

התאמת הצ'ילר מתחילה בהבנת התהליך שהוא נדרש לשרת. חישוב לפי שטח המבנה בלבד אינו מספיק, ובמפעלים יש להתייחס גם לציוד, למוצרים ולקצב הפעילות.

במסגרת האפיון יש לבחון:

• מהו מקור החום שהמערכת נדרשת לפנות?
• מהו עומס החום הממוצע ומהו עומס השיא?
• איזו טמפרטורה נדרשת ביציאה מהצ'ילר?
• באיזו טמפרטורה הנוזל חוזר אל המערכת?
• איזה נוזל יוזרם במערכת והאם נדרשת תערובת מים וגליקול?
• מהו קצב הזרימה הדרוש?
• כמה שעות ביום ובאילו עונות תפעל המערכת?
• האם העומס קבוע או משתנה במהלך העבודה?
• האם הקירור משרת תהליך יחיד או מספר נקודות קירור?
• אילו תשתיות חשמל, מים, ניקוז וצנרת קיימות באתר?
• מהם תנאי הטמפרטורה והלחות הצפויים במקום ההתקנה?
• היכן אפשר להציב את היחידה ולאפשר פינוי חום וגישה לתחזוקה?
• האם הפסקת הקירור עלולה לעצור את הייצור או לפגוע במוצרים?
• האם צפויה הרחבה של הפעילות בעתיד?

הנתונים שנאספו משמשים בסיס לחישוב תפוקת הקירור ולתכנון תצורת הצ'ילר, מעגלי הנוזל, המשאבות ומערכת הבקרה. הם מסייעים גם לבחון אם נדרשת יחידה אחת או חלוקה בין מספר יחידות.

התאמה לעבודה בעומסים חלקיים

מפעל או מבנה אינם פועלים תמיד בעומס המרבי. מספר המכונות הפעילות, תפוקת הייצור, מספר האנשים ותנאי הסביבה יכולים להשתנות לאורך היום.

לכן אין להסתפק בבדיקת התפוקה המרבית של הצ'ילר. יש לבחון גם כיצד המערכת מווסתת את פעולתה כאשר נדרש רק חלק מהתפוקה, משום שחלק ניכר משעות העבודה עשוי להתקיים בעומסים חלקיים.

שימוש במספר מדחסים, במספר יחידות, בדרגות תפוקה או בוויסות מהירות יכול לאפשר למערכת להתאים את תפוקתה בצורה טובה יותר לשינויים בעומס. אפשרויות הוויסות וטווח הפעולה החלקי משתנים בין הדגמים, ולכן יש לבחון אותם כחלק מהמפרט הכולל.

רציפות עבודה וגיבוי

כאשר הצ'ילר משרת תהליך שהפסקתו עלולה לעצור קו ייצור או לפגוע במוצרים, יש לכלול בתכנון גם את ההתמודדות עם תקלה. בהתאם לחשיבות הקירור ניתן לבחון חלוקה בין מספר יחידות, גיבוי למשאבות, מערכות התראה או אפשרות להמשיך לספק תפוקה חלקית בזמן הטיפול.

הצורך בגיבוי אינו זהה בכל עסק. הוא נקבע לפי הנזק האפשרי מהשבתה, משך הזמן שבו אפשר להפסיק את הקירור וזמינותו של פתרון חלופי.

פיקוד ובקרה במערכות צ'ילר

מערכת הפיקוד של הצ'ילר מנהלת את פעולת המדחסים ואת רכיבי היחידה בהתאם לטמפרטורות, ללחצים ולעומס הקירור. בהתאם לתצורת המערכת, הבקרה יכולה לתאם גם משאבות, מאווררים, מספר יחידות ורכיבים נוספים. כמו כן, אפשר לשלב חיישנים, טיימרים, דרגות הפעלה, התראות ואפשרויות מעקב.

פעולה יציבה תלויה בתפוקת הצ'ילר, ביכולת הוויסות, בנפח הנוזל במערכת ובהגדרות הבקרה. התאמה בין הגורמים האלה מסייעת לשמור על טמפרטורת הנוזל ולצמצם הפעלה וכיבוי תכופים של המדחסים.

במערכת המחוברת למספר תהליכים או אזורים יש לקבוע היכן נמדדת הטמפרטורה ואילו נתונים נחוצים למפעילים. הערך המופיע בצג מתאר את הטמפרטורה בנקודת המדידה ואינו מלמד לבדו על התנאים בכל חלקי המערכת.

יעילות אנרגטית ועלויות תפעול

צריכת האנרגיה של הצ'ילר מצטברת לאורך שעות פעילות רבות, ולכן הבחירה אינה צריכה להתבסס רק על מחיר הרכישה. יש לבחון את ביצועי המערכת בעומס מלא ובעומסים חלקיים, את פעולת המשאבות והמאווררים ואת התנאים שבהם הציוד יותקן.

בצ'ילר מקורר אוויר משפיעים על הצריכה בין היתר טמפרטורת הסביבה, זרימת האוויר סביב המעבה וניקיון הסוללות. במערכת מקוררת מים יש להביא בחשבון גם את צריכת המשאבות והמאווררים של מגדל הקירור.

גם טמפרטורת הנוזל הנדרשת משפיעה על פעולת המערכת. כאשר הצ'ילר נדרש לספק נוזל בטמפרטורה נמוכה יותר, מחזור הקירור פועל מול הפרש טמפרטורות גדול יותר, והדבר עשוי להפחית את היעילות ולהגדיל את צריכת האנרגיה. משום כך יש להגדיר את תנאי העבודה לפי דרישות התהליך ולא לקבוע טמפרטורה נמוכה מהנדרש ללא צורך תפעולי.

התקנת הצ'ילר והתאמתו לתשתיות

לפני התקנת צ'ילר צריך לבדוק את מידות הציוד, משקלו, נתיב הכנסתו ומקום הצבתו. יש להכין את חיבורי החשמל, הצנרת, המשאבות והניקוז בהתאם לתוכניות ולמפרט המערכת.

בצ'ילר מקורר אוויר יש להשאיר מרחב המאפשר כניסה ויציאה של אוויר ופינוי של החום מהמעבה. הצבה קרובה מדי לקירות או לציוד אחר עלולה לגרום לאוויר החם לחזור אל היחידה ולהכביד על פעולתה.

במערכת הכוללת צ'ילר מקורר מים ומגדל קירור יש לתכנן גם את הצנרת בין המעבה למגדל, את המשאבות ואת אופן הטיפול במים. כמו כן, יש להשאיר גישה למדחסים, למחליפי החום, ללוחות הבקרה ולרכיבים האחרים לצורך בדיקה וטיפול.

תחזוקת הצ'ילר ומגדל הקירור

תחזוקה מסודרת מסייעת לשמור על מעבר החום, על זרימת הנוזל ועל פעולת רכיבי המערכת. תדירות הבדיקות נקבעת לפי סוג הצ'ילר, הוראות היצרן, שעות הפעילות, תנאי הסביבה וחשיבות המערכת לתהליך.

בצ'ילר מקורר אוויר יש לבדוק בין היתר את ניקיון המעבה, זרימת האוויר, פעולת המאווררים ומצב החיבורים. לכלוך המצטבר על הסוללות מקשה על פינוי החום ועלול לגרום למערכת לעבוד בעומס גבוה יותר.

בצ'ילר מקורר מים יש להתייחס גם למחליפי החום, למשאבות, למעגל מי המעבה ולאיכות המים. הצטברות אבנית, קורוזיה או לכלוך עלולה לפגוע במעבר החום ולהשפיע על פעולת הצ'ילר.

תחזוקת מגדל הקירור כוללת בדיקה של הרכיבים המכניים ושל זרימת המים, לצד תוכנית מסודרת לניהול ולטיפול במים. התוכנית צריכה להתייחס בין היתר לאבנית, לקורוזיה, למשקעים ולגידול מיקרוביאלי, בהתאם למבנה המערכת, להוראות היצרן ולדרישות החלות על המתקן. את פעולות הניקוי, הטיפול והניטור יש לבצע באמצעות בעלי מקצוע מתאימים.

פעולות הקשורות למעגל הקרר, לחשמל ולרכיבים המכניים צריכות להתבצע בידי בעלי מקצוע בעלי הכשרה ורישוי המתאימים לסוג העבודה. במקרה של ירידה בתפוקה, שינוי בטמפרטורת הנוזל, רעש חריג, נזילה או התראה במערכת הבקרה, כדאי להזמין שירות מקצועי לציוד קירור ולא להמתין עד להשבתה מלאה.

לוגיקור – התאמת פתרונות קירור לעסקים ולמפעלים

אנו בלוגיקור מתאימים פתרונות קירור לעסקים, למוסדות ולמפעלים לפי התהליך, עומסי החום, תנאי המבנה והתשתיות הקיימות. הניסיון שלנו בתכנון מערכות קירור ובהתמודדות עם מגבלות מקום מאפשר לנו לבחון כל צורך לגופו ולגבש מענה המתאים לפעילות המתבצעת בשטח.

אם אתם בוחנים פתרון קירור עבור העסק או המפעל, נוכל ללמוד את דרישות הפעילות, לבדוק את התנאים הקיימים ולסייע בבחינת המענה המתאים. לקבלת מידע וייעוץ התקשרו אלינו בטלפון 052-2210305.

שאלות ותשובות על צ'ילרים