חסכון באנרגיה – מעבר לצ'ילרים בטכנולוגיית ספיגה

מיזוג אויר הוא אחד מצרכני החשמל הכבדים בעולם המודרני. צ'ילרים בטכנולוגיית ספיגה מביאים בשורה ירוקה וחסכונית לעולם המיזוג. עם רקורד של מאות התקנות ברחבי העולם, מכונות הספיגה הולכות וצוברות מעמד כתוספת/חלופה ראויה למערכות המיזוג החשמליות המסורתיות. מערכות הספיגה המוצעות כיום הן מכונות אמינות, מתוחכמות וקומפקטיות. הספקי עבודה בטווחים של 5TR÷30TR מאפשרים ישום גם במתקנים קטנים ותומכים בתכנון מודולרי (עם שיקולי יתירות) במתקנים בינוניים וגדולים.

משרד התשתיות הלאומיות בתוכנית לאומית להתייעלות אנרגטית ולצמצום בצריכת החשמל (התפרסמה ביולי 2010) הציב יעדי חסכון ברורים לצילרים במגזרים שונים בשל היותם צרכני חשמל מהותיים. תוכנית זו שמתוכננת לכלול בעתיד גם מענקי עידוד היא ראיה לחשיבות למעבר למערכות מיזוג אויר חסכוניות גם ברמת האינטרס הלאומי.
שתי מגמות עולמיות, מרכזיות דוחפות כיום את החדירה של מערכות מיזוג על בסיס צילרים בספיגה:

1. מודעות גוברת לצורך בחיסכון באנרגיה.
2. מודעות גוברת לחשיבות של שימוש במקורות אנרגיה מתחדשת על-פני שימוש במקורות אנרגיה מתכלים.

צילרים בספיגה מופעלים ע"י מקור חום (מים חמים) המחליף את החיבור לחשמל כמקור הכוח של המתקן.

התהליך של הפיכת חום לקור נשמע כמו פרדוקס אך בפועל מבוסס על שני עקרונות ידועים:

1. תהליך אידוי של מים (המשמשים כקרר) שואב חום מהסביבה (משמע מייצר קור).
2. ספיגת מים של תמיסת ליתיום ברומיד LiBr .

המערכת מחולקת לשני תאים. בכל תא שני אזורים. התא הראשון כולל את איזור הגנרציה (Generator) ואת איזור העיבוי (Condenser) ומצוי בלחץ של כ- 88mBar. התא השני כולל את איזור הספיגה (Absorber) ואת איזור האידוי (Evaporator) ומצוי בלחץ של 8mBar הקרוב לוואקום. תיאור סכמטי של המערכת מופיע בתרשים 1.1.

תמיסת ליתוים ברומיד מדוללת במים נשאבת מאיזור הספיגה (Abs) אל איזור הגנרציה (Gen) בו היא מחוממת לנקודת הרתיחה באמצעות סחרור של מים חמים (מקור הכוח) במחליף חום שנמצא בתא הגנרציה. אדים של הקרר (אדי מים) משתחררים מהתמיסה ועוברים למחליף החום באיזור העיבוי (Con) בו הם מוסרים חום למעגל הקירור של מגדל הקירור והופכים לנוזל.

ההפרדה החלקית של תמיסת הליתיום ברומיד מהמים שמתחוללת באיזור הגנרציה מעלה את ריכוז הליתיום ברומיד בתמיסה שנשארת באיזור הגנרציה. התמיסה בעלת הריכוז הגבוה זורמת מאיזור הגנרציה אל אזור הספיגה בו היא זורמת על מחליף החום של איזור הספיגה.
קירור איזור הספיגה באמצעות מחליף חום בו זורמים מים ממגדל הקירור והריכוז הגבוה של תמיסת הליתיום ברומיד באיזור הספיגה מאפשר שמירת לחץ יחסית נמוך בתא המשותף של איזור האידוי (Eva) ושל איזור הספיגה (Abs). נוזל הקרר מאיזור העיבוי מוזרק דרך מעבר צר ומתאייד על מחליף החום בו זורמים המים של מעגל הקירור.

תמיסת ליתיום ברומיד מרוכזת סופגת את אדי הקרר מאיזור האידוי בזמן שהקרר משנה פאזה מנוזל לאד תוך שהוא שואב חום כמוס מהמים במעגל הקירור הזורמים בתוך מחליף החום של תא האידוי. התוצר של התהליך המתרחש באיזור האידוי הוא ייצור של מים קרים למעגל הקירור.
התמיסה המרוכזת חוזרת למצב של תמיסה מדוללת בתהליך הספיגה של אדי הקרר המתבצע באיזור הספיגה. התמיסה המקוררת חלקית נאספת באיזור הספיגה ומועברת בחזרה לאיזור הגנרציה לחימום לנקודת הרתיחה באמצעות משאבה וכך נסגר מעגל הקירור הרציף של המערכת.

כיוון שהמערכת מופעלת ע"י מקור חום ניתן להעביר את המכונה למצב של חימום בחורף במערכות 2 Pipe או לספק חימום וקירור במהלך כל השנה במערכות 4 Pipe.

קירור בספיגה הוא טכנולוגיה ותיקה וידועה. פריצת הדרך של השנים האחרונות היא הופעתן של מכונות בגדלים בינוניים (עשרות טון בודדים) בעלות מערכות בקרה ופיקוד משופרות. מערכות הבקרה המשופרות והגדלים הבינוניים איפשרו כניסה של מכונות הספיגה לסגמנטים חדשים בתעשייה, במסחר, בבנייני משרדים ובכל מקום בו מותקנים צילרים וקיים מקור חום זמין. מערכות הבקרה המודרניות מונעות את בעיות הקריסטליזציה שהיו מוכרות בעבר במערכות ספיגה גדולות.

מקורות החום הנפוצים במערכות הספיגה הם:

חום שיורי – מפעלים ותעשיות המייצרים חום כחלק מתהליך הייצור שלהם (או שהחום הוא תוצר לוואי של התהליך התעשייתי) ומוסרים את החום העודף לסביבה מבלי לנצל אותו.

בתרשים 2.1 ניתן לראות את מעגל האנרגיה (באדום) המחובר דרך מחליף חום אל מערכת קירור של מנוע בעירה פנימית המייצר חום כתוצר לוואי, את מעגל המיזוג (בכחול) מחובר אל המפזרים במתקן ואת מעגל הקירור (בירוק) המחובר אל מגדל הקירור.

קולטים תרמו סולאריים – שימוש באנרגיית השמש שהשינויים בעוצמתה במהלך היום כמעט מקבילים לדרישות המיזוג. מומלץ להשתמש בקולטים בצינורות ואקום בעלי תכונות משופרות ביחס לקולטים רגילים בפרט בטמפרטורות עבודה גבוהות.

בתרשים 2.2 ניתן לראות את מעגל האנרגיה (באדום) המחובר דרך דוד אל מערך קולטי השמש, את מעגל המיזוג (בכחול) מחובר אל המפזרים במתקן ואת מעגל הקירור (בירוק) המחובר אל מגדל הקירור.

מבער – כמובן שניתן גם להשתמש במבערים לחימום מים. השימוש במבערים נפוץ יותר כגיבוי או כתוספת למערכות מבוססות חום שיורי ו/או תרמו סולאריות. במקרים בהם רוצים להשתמש במבער בלבד ניתן לשקול שימוש בצילר ספיגה המונע ישירות ע"י מבער (לא דרך מעגל חימום מים נוסף).
בתרשים 2.3 ניתן לראות את המבער (באדום) בתוך מכונת הספיגה, את מעגל המיזוג (בכחול) מחובר אל המפזרים במתקן ואת מעגל הקירור (בירוק) המחובר אל מגדל הקירור.

צ'ילרים בטכנולוגיית ספיגה מתאימים למספר גדול של אפליקציות בכל המגזרים ומביאים איתם בשורת חסכון משמעותית בהוצאות השוטפות על מיזוג האויר. אמינות המערכות נובעת בין היתר מהעובדה שאין בהן בכלל חלקים נעים וכפועל יוצא פעולתם שקטה מאד ואינה יוצרת בכלל תנודה.

חברת רדיון מייצגת בישראל באופן בלעדי את חברת Yazaki המובילה על-פי סקרי שוק את תחום הצילרים בספיגה בגודל בינוני בעולם.