برج خنک کننده

برج خنک کننده دستگاهی است بتنی، فایبرگلاس و یا فلزی که وظیفه گرفتن حرارت از تجهیزات و ماشین آلات در حال کار یا محیط زندگی یا کار انسانها و تبادل آن به هوای آزاد (اتمسفر) با مکانیزم‌های متفاوت مدار بسته و مدار باز را بر عهده دارد.

از انواع برج خنک کننده (Cooling Tower) چه می دانید؟!. حتماً تابه‌حال نام چیلر و برج خنک‌ کننده را در صنایع مختلف شنیده‌اید. مدلهای مختلف کولینگ تاور (برجهای خنک کن) کاربرد زیادی دارند و برای اهداف مختلفی استفاده می‌شوند. کاهش مصرف آب، خنکسازی سیال به جهت استفاده مجدد در چرخه تولید و صنعت، جلوگیری از تشکیل رسوبات و کمک به افزایش طول عمر دستگاه‌ها، همه و همه از مزایای انواع برج خنک کننده محسوب میشود. در ادامه انواع مدلهای برج‌ خنک‌کننده و عملکرد آنها را بررسی می‌کنیم و به سؤالات احتمالی شما در این زمینه پاسخ خواهیم داد.

برج خنک ‌کننده چیست؟

انواع برج خنک‌ کننده سیستم‌های آب چرخشی هستند که برای حذف گرما از تجهیزات تهویه مطبوع ساختمان، آبهای پرحرارت و فرایندهای صنعتی استفاده می‌شوند. آنها برای اطمینان از عملکرد ایمن، کارآمد و قابل‌اعتماد، از جمله یک برنامه مؤثر تصفیه آب، به تعمیر و نگهداری تخصصی نیاز دارند. با درک نحوه عملکرد سیستم‌های برج خنک‌کننده صاحبان تأسیسات و اپراتورها می‌توانند سیستم‌های خود را به طور مؤثرتری به کار گیرند و نگهداری کنند.

وظیفه برج خنک کننده

سیستم‌های برج خنک ‌کننده با استفاده از آب، برای استخراج گرمای هدررفته از یک سیستم و بیرون ریختن آن به جو در درجه اول از طریق تبخیر کار می‌کنند. به عبارت دیگر، کولینگ تاورها با ایجاد تماس مستقیم یا غیرمستقیم جریان آب داغ و هوای محیط بیرون با یکدیگر، موجب خنکسازی آب میشوند. سپس آب (سیال) خنک شده از طریق لوله‌های خروجی به سیکل تولید بازگردانده میشوند. سه جزء کلیدی یک سیستم خنک‌کننده کولینگ تاور عبارت‌اند از:

• بدنه برج خنک‌کننده
• پمپ چرخشی و
• مبدل حرارتی.

آب ابتدا از یک مبدل حرارتی عبور می‌کند و در آنجا گرما را جذب می‌کند. سپس آب در بالای برج خنک کننده از طریق سیستمهای توزیع آب، بر روی پکینگها پاشش می ‌شود. جایی که هوای وارد شده از طریق فن‌ها از کنار آب گرم عبور می‌کند و باعث تبخیر بخشی از آب می‌شود.

گرما از جریان آب به جریان هوا منتقل می‌شود و دمای هوا و رطوبت نسبی آن را تا 100 درصد افزایش می‌دهد. این هوای گرم سپس به اتمسفر (محیط بیرون از سیستم کولینگ) تخلیه می‌شود و در نتیجه جریان آب خنک ایجاد می‌شود. نهایتاَ آب سرد شده از حوضچه از طریق مبدل حرارتی به عقب پمپ شده و چرخه تکرار می‌شود.

مزایای برج‌ خنک کننده تبخیری

دستگاه‌های دفع حرارت تبخیری مانند برج‌ خنک‌ کننده، قادرند تا دمای آب را به طور قابل‌توجهی کاهش دهند. در حقیقت بسیار بیشتر از دستگاه‌های دفع گرمای خشک یا مدلهای خنک کننده با هوا!

همچنین به لحاظ مصرف آب و انرژی نیز بسیار بهینه تر عمل می کنند. درنتیجه استفاده از برج خنک‌کننده شدیداَ مقرون‌به‌صرفه‌تر و کم‌هزینه‌تر از سایر دستگاه‌ها خواهد بود.

به ‌عنوان ‌مثال برای راه‌اندازی یک چیلر 400 تنی هوا خنک نسبت به چیلرهای 400 تنی با آب خنک، تا 50 درصد برق بیشتری مصرف میشود. با وجود تمام ویژگیهای مثبت برج خنک کننده، باید گفت که سیستم‌های تهویه مطبوع، سردخانه و سیستم‌های خنک‌کننده صنعتی را می‌توان برای دستیابی به کارآمدترین خروجی و درعین‌حال به‌حداقل‌رساندن هزینه‌های عملیاتی، بهینه نمود.

قیمت برج خنک کننده

قیمت برج خنک کننده همواره با توجه به پارامترها و فاکتورهای مختلفی تعیین میشود. بطور کلی اگر بخواهیم بازه ای را برای قیمتگذاری این تجهیزات معین کنیم، بایستی گفت که

عمدتاَ قیمت برج خنک کننده با ظرفیت 5 تن معادل 16 میلیون تومان عرضه میشود. همچنین در بیشترین حالت ممکن، قیمت کولینگ تاور ظرفیت 7500 تن با هزینه 4.5میلیارد تومان عرضه میگردد.

البته این اعداد تنها یک مثال کلی بود و پارامترهای زیادی بر کاهش یا افزایش این کمیت ها موثر خواهند بود.

پارامترهای تعیین قیمت برج خنک کننده

از جمله فاکتورهای مهم و تأثیرگذار بر تعیین قیمت برج خنک کننده میتوان به موارد زیر اشاره نمود:

• نوسانات دلار و ارز
• کیفیت ساختاری و قطعاتی دستگاه
• نوع انتقال حرارت و نوع جریان سیستم کولینگ
• میزان بهره گیری از قطعات و دستگاه‌های کاهنده مصرف آب و انرژی. (سیستمهای کاهنده سرعت، ترموستات، قطره گیر برجهای خنک کن و…)
• میزان کیفیت بدنه. (نوع تولید و تعداد لایه‌های بکاررفته به جهت استحکام)
• برند سازنده و برند قطعات. (قطعات ساخت داخل، مسلماَ قیمت مناسبتری را برای کولینگ تاور به ارمغان می آورند).
• نوع قطعات مصرفی. (مدلهای مختلف پکینگ، کویل، الکتروموتور، گیربکس و…)

اصطلاحات رایج برجهای خنک‌ کن

• محدوده خنک‌کننده: این اصطلاح به تفاوت بین دمای آب در ورودی و خروجی از برج خنک‌ کننده اشاره دارد.
• بار خنک‌کننده: سرعتی که گرما از آب خارج می‌شود.
• آرایش: مقدار آب شیرینی که باید به سیستم آبی عرضه شود و جایگزین همان مقدار آبی می‌شود که تبخیر شده است. این ویژگی با عنوان آب جبرانی نیز شناخته میشود.
• Approach یا رویکرد: تفاوت بین دمای آب خروجی از برج و دمای حباب مرطوب هوای ورودی.
• دمای لامپ مرطوب: به دمای هوای محیط در رطوبت نسبی 100٪. اشاره دارد. این دما توسط دما سنجی اندازه‌گیری می‌شود که در آن لایه نازکی از رطوبت حباب دماسنج را می‌پوشاند. سپس در معرض هوای جاری قرار می‌گیرد. اندازه‌گیری حاصله معمولاً در مقایسه با اندازه‌گیری دماسنج معمولی بسته به رطوبت نسبی خنک‌تر است.
• پایین آوردن: آبی که به طور عمدی از برج خنک کننده خارج می‌شود تا قسمت‌هایی از جامدات انباشته شده در اثر تبخیر مداوم آب و لجن ناشی از ناخالصی‌ها و رشد باکتری‌ها حذف شود.
• گردش مجدد: زمانی رخ می‌دهد که هوای تخلیه شده، با مخلوط شدن با هوای تازه دوباره وارد سیستم شود. این امر باعث کاهش راندمان برج خنک ‌کننده می‌شود. فلذا فاصله سیستم کولینگ از دیوارها و موانع بایستی در هنگام نصب، رعایت شود.
• دریفت یا رانش: این همان قطرات آب است که توسط هوای خروجی از برج خنک کننده به بیرون پرتاب می‌شود. به عبارتی دریفت اتلاف آب از برج خنک‌کننده است؛ بنابراین می‌توان آن را با کمک قطعه ای به نام قطره گیر کاهش داد.
• دمای حباب خشک (DBT): دمای هوای ورودی با دماسنج حباب خشک اندازه‌گیری می‌شود.

تجهیزات و قطعات برج خنک‌ کننده

قطعات برج خنک کننده را میتوان به 3 بخش ساختاری، مکانیکی و الکتریکی تقسیم بندی نمود.

• تجهیزات ساختاری سیستم کولینگ شامل: حوضچه، چارچوب و بدنه برج، محفظه فن، تشتک، عرشه فن، پوشش و لوورها هستند.
• از طرف دیگر قطعات مکانیکی تجهیزات دوار هستند: فن‌ها، پروانه‌ها، سیستم توزیع آب و نازلها، گیربکس، میل‌های محرک و کاهنده سرعت.
• قطعات الکتریکی نیز از موتورها و سیستمهای کنترل‌ آن‌ها تشکیل شده است.

پکینگ برج خنک کننده

پکینگ برج خنک کننده که به آن سطوح انتقال حرارت نیز گفته می‌شود، سطح وسیعی را برای خنک‌سازی تبخیری فراهم می‌کند. سطوح پکینگ در زیر لایه سیستم توزیع آب و بالای حوضچه برج خنک‌کننده قرار دارد. انواع مختلفی از پکینگ وجود دارند (فیلمی، اسپلش و…) و هرکدام از عملکرد راندمانی و مقاومت متفاوتی برخوردارند.

عرشه فن

گاهی اوقات به عنوان عرشه یا سطح مرطوب نامیده می‌شود و سطح برج خنک کننده را افزایش می‌دهد تا سطح تماس بهینه بین هوا و آب را فراهم کند. بدین صورت که حداقل محدودیت برای جریان هوا ایجاد شود و عملیات تبخیر به خوبی انجام گیرد.

سیستم توزیع آب

سیستم توزیع به نوع سیستم کولینگ و جریان هوا به آب بستگی دارد. برج‌های خنک کننده جریان متقاطع از یک سیستم توزیع جریان گرانشی استفاده می‌کنند که در آن آب در ارتفاعی بالاتر از پر توزیع می‌شود. برای برج خنک کننده ضد جریان از سیستم‌های اسپری آب تحت‌فشار استفاده می‌شود. بیاد داشته باشید که در صورت عملکرد بد و غیریکنواخت سیستم توزیع آب و نازل برج خنک کننده:

• هم راندمان سیستم کولینگ افت می کند.
• و هم بخشی از پکینگ ها خشک مانده و دچار رسوب پذیری میشوند.

دریفت المیناتور (قطره گیر برج خنک کننده)

حذف‌کننده‌های رانش با ایجاد تغییرات ناگهانی در مسیر جریان هوا از خروج قطرات آب جلوگیری می‌کنند. با عبور جریان هوا، قطرات بزرگ آب به دیواره‌های قطره گیر برج خنک کننده برخورد می‌کند و باعث می‌شوند که این آب به داخل دستگاه برگردد. درنتیجه اتلاف آب (سیال) به حداقل ممکن می رسد.

لوورها

لوورهای ورودی هوا بخشی از برج خنک کننده هستند که به ‌عنوان بلوکی برای پاشش آب، سروصدا و زباله عمل می‌کنند. قطعات لوور در سیستمهای جریان متقاطع رایج هستند. درحالی‌که گاهی اوقات برای جریان مخالف استفاده می‌ شوند.

بدنه برج خنک کننده

وظیفۀ بدنه، تأمین محفظه و انتقال بارها به چارچوب برج است. بهترین جنس بدنه برای سیستمهای کولینگ، مدلهای فایبرگلاس می‌باشد که دارای تحمل فشار و ضربه چشمگیری هستند.

در این قسمت پیشنهاد می نمائیم با کلیک روی لینک مخزن فایبرگلاس در این مورد اطلاعات بیشتری کسب کنید.

الکتروموتور سیستم کولینگ

نقش تأمین نیروی کولینگ تاور و انتقال آن به بخشهای مختلف را بر عهده دارد. موتور سیستم کولینگ تاور به عنوان مغز این تجهیزات شناخته میشود. الکتروموتورها میتوانند به دلایلی همچون: نفوذ آب به بدنه موتور، تشکیل شدید رسوبات، پایان عمر مفید و… دچار خرابی شوند.

فن برج خنک کننده

فن‌ها بسته به نوع پیش‌نویس موردنیاز برای کاربرد، هوا را به داخل یا خارج از برج خنک کننده هدایت می‌کنند. همچنین محرک اصلی موتور می باشند. گشتاور موتور توسط میل متحرک به فن یا گیربکس منتقل می‌شود. برجهای خنک‌ کن بزرگ با فن‌های بزرگ و سنگین، برای افزایش گشتاور نیاز به گیربکس دارند. گیربکس نیاز به موتورهای سنگین را از بین می‌برد و به نوبه خود نیاز به ساختار قوی‌تر را رفع می‌کند. در برخی موارد به‌ جای جعبه‌دنده از مجموعه‌های تسمه و قرقره استفاده می‌شود.

پشته فن

پشته فن که به آن سیلندر فن یا پوشش فن نیز گفته می‌شود، کارایی فن را افزایش می‌دهد. این کار توسط یک ورودی هوای استاندارد انجام می‌شود تا جریان هوای صاف به داخل فن ایجاد شود. همچنین به تخلیه هوا در ارتفاعات بالاتر کمک می‌کند و گردش مجدد و تداخل را به حداقل می‌رساند.

فن دک برج خنک کننده

فن دم به ‌عنوان یک تکیه‌گاه برای سیلندرهای فن تعبیه میشود. ضمناَ به عنوان یک عضو ساختاری برای انتقال بارها در سراسر چارچوب برج عمل می‌کند.

سوپاپ‌ها

شیرهایی برای کنترل سطح آب در داخل برج خنک ‌کننده مورد نیاز است که عبارت‌اند از:

• دریچه‌های ایزوله: شیرهای ایزوله برای تنظیم جریان در یک برج چندطبقه یا برای جداسازی سلول سیستم کولینگ جهت شروع کار و نگهداری استفاده می‌شود.
• شیرهای کنترل جریان: دریچه‌های کنترل جریان برای یکسان کردن جریان از حوضچه‌های توزیع مختلف یا سطح آب در سلول‌های یک برج خنک‌ کننده چندسلولی استفاده می‌شود.
• شیرهای تنظیم‌کننده آرایش: دریچه‌های تنظیم‌کننده آب جبرانی برای اضافه‌کردن خودکار آب به سیستم کولینگ استفاده می‌شوند. زیرا مقداری از آب همواره در اثر تبخیر، رانش و انفجار از بین می ‌رود.

حوضچه جمع‌آوری آب

حوض جمع‌آوری آب در پایین برج خنک کننده قرار دارد. هدف اصلی حوضچه جمع‌آوری، ذخیره‌ی آب خنک شده‌ی در حال سقوط است که در اثر رانش تبخیر نشده یا از بین نمی‌رود. معمولاً حوضچه به‌ عنوان پایه برج خنک‌ کننده نیز عمل می‌کند. اینجاست که مواد و درمان‌های شیمیایی برای آب در گردش اضافه می‌شود.

حوضچه توزیع

حوضچه توزیع یک حوض کوچک با سوراخ‌ها یا نازل‌هایی است که در بالای قسمت پرشده قرار دارند. این بخشی از سیستم توزیع یک برج خنک‌ کننده جریان متقاطع است که در آن گرانش برای توزیع یکنواخت آب گرم در سراسر مواد پرکننده عمل می‌کند.

چارچوب سیستم کولینگ

چارچوب سیستم کولینگ، کل عملکرد برج خنک‌ کننده را پشتیبانی می‌کند و تمام بارها را به فونداسیون انتقال می‌دهد. مصالح رایجی که در چارچوب برج استفاده می‌شود، بتن، چوب، فایبرگلاس و فولاد ضدزنگ هستند.

معرفی انواع برج خنک ‌کننده

به‌طورکلی ۴ دسته‌ بندی در زمینه کولینگ‌تاورها وجود دارد:

۱. دسته‌بندی کولینگ ‌تاور از نظر جریان هوا

• جریان طبیعی
• جریان مکانیکی
• جریان اجباری
• جریان القایی
• جریان مرکب
• برج خنک‌کننده هیبریدی

۲. تقسیم‌ بندی کولینگ ‌تاور بر اساس مسیر جریان آب‌ و هوا نسبت به هم:

• جریان مخالف
• جریان متقاطع

۳. تقسیم‌بندی کولینگ ‌تاور بر اساس مدار آب:

• مدار باز
• مدار بسته

۴.تفکیک کولینگ ‌تاور بر اساس جنس سازه

• برج خنک ‌کننده فایبرگلاس
• سیستم کولینگ گالوانیزه یا فلزی
• برج خنک‌ کننده بتنی
• برجهای خنک‌کن چوبی

۵. دسته بندی بر اساس محل ساخت

• برجهای خنک ‌کننده ساخته شده در محل (مونتاژ)
• سیستمهای کولینگ مونتاژ شده در کارخانه (دمونتاژ)

بررسی انواع برج خنک ‌کننده

انواع کولینگ‌تاور از نظر جریان هوا

انواع برج‌ خنک‌ کننده بر اساس نحوه واردشدن جریان هوا در سیستم متفاوت هستند و در سه نوع طبیعی، مکانیکی یا ترکیبی دسته‌بندی می‌شوند. برج‌های خنک‌کننده مکانیکی بیشتر به دودسته جریان اجباری و جریان القایی تقسیم می‌شوند.

برج خنک کننده جریان طبیعی

برج‌ خنک‌کننده طبیعی از هیچ درایور یا فن مکانیکی برای ایجاد جریان هوا در برج خنک‌کننده استفاده نمی‌کند. مدلهای کولینگ تاور طبیعی از تفاوت چگالی هوای محیط در زیر و بالای برج بهره می‌برد. جریان هوا زمانی ایجاد می‌شود که هوای متراکم‌تر در پایین برج به ناحیه فشار پایین‌تری در بالای برج می‌رود. این برج‌ها ارزان هستند؛ اما فقط در فضای باز قابل نصب هستند. همچنین برج خنک کننده طبیعی از قابلیت اطمینان کمتری برخوردارست؛ زیرا بیشتر تحت‌ تأثیر باد و تغییرات دمایی محیط قرار می‌گیرند.

عملکرد سیستم کولینگ مکانیکی

سیستمهای کولینگ مکانیکی از فن‌های تک یا چندگانه برای ایجاد جریان هوا در برج استفاده می‌کنند. برج‌ خنک‌ کننده مکانیکی نسبت به برج‌های طبیعی قابل‌اعتمادتر و پایدارتر می‌باشد. زیرا جریان هوا را می‌توان با توجه ‌به بار خنکسازی موردنیاز، دست‌کاری نمود. برجهای خنک کن مکانیکی را می‌توان در دو دسته اجباری یا القایی طبقه‌ بندی کرد.

تفاوت انواع برج خنک کننده مکانیکی

• برج‌های خنک‌کننده اجباری: همان‌طور که از نام آن پیداست این نوع برج خنک‌کننده از فن یا دمنده استفاده می‌کند تا هوا را وارد برج خنک‌کننده کند. جریان هوا از سرعت ورودی بالایی برخوردار است زیرا توسط دمنده با فشار وارد می‌شود. با عبور از برج، جریان هوا کند می‌شود. بنابراین عملکرد برج در مقایسه با برج‌های القایی به دلیل گردش مجدد، پایداری کمتری دارد. برج‌های خنک‌کننده با جریان اجباری در کاربردهای داخلی استفاده می‌شود، در مواردی که فشار استاتیکی بالا یک نگرانی به ‌حساب می‌آید.
• برج‌های خنک‌کننده القایی: برخلاف برج‌های اجباری ورودی هوا در برج‌های القایی کم و سرعت خروج بالا است و این منجر به کاهش گردش مجدد می‌شود. این نوع از برج‌ خنک ‌کننده به طور گسترده‌ای در کارخانه‌های صنعتی که نیاز به عملکرد پایدار دارند استفاده می‌شوند.

برج خنک ‌کننده جریان مرکب

این برج‌ها ترکیبی از برج‌های طبیعی و مکانیکی هستند. به عبارتی هوا در این برج‌ها به دو صورت طبیعی و مکانیکی جریان پیدا می‌کند. ظاهر این برج‌ها شبیه برج‌های خنک‌کننده طبیعی است ولی ارتفاع کمتری دارند. این سازه در حالت عادی، جریان طبیعی ایجاد می‌کند و زمانی که فن روشن می‌شود، جریان مکانیکی نیز پدیدار می‌شود.

برج خنک ‌کننده هیبریدی

عملکرد این برج‌ها مانند برج‌های طبیعی است، اما مجهز به فن‌هایی برای افزایش جریان هوا هستند. فن‌های این برج‌ها در مقایسه با فن‌های برج‌های اجباری و القایی قدرت اسب بخار کمتری دارند. این برج‌ها به ‌نوعی خنک‌کننده‌‌تر و خشک هستند و از نظر اقتصادی هزینه کمی دارند. همچنین این برج‌ها هماهنگی بیشتری با محیط‌زیست دارند.

انواع کولینگ‌تاور بر اساس مسیر جریان آب‌وهوا

جریان هوا نسبت به آب یکی از فاکتورهایی است که بر اساس آن می‌توان برج‌های خنک‌کننده را طبقه‌بندی کرد. این طبقه‌بندی برج‌های خنک‌کننده را به برج‌های خنک‌کننده جریان متقاطع و برج خنک‌کننده جریان مخالف تقسیم می‌کند. تفاوت آنها در روش تماس آب با جریان هوا است.

برج خنک ‌کننده جریان متقاطع

در پیکربندی جریان متقاطع، هوا به‌ صورت افقی در مسیر آب قرار می‌گیرد. یک حوضچه توزیع آب گرم را به طور مساوی از طریق نازل‌ها یا روزنه‌ها به داخل آب وارد می‌کند. عمل گرانش نیاز به سیستم اسپری تحت‌فشار را از بین می‌برد. تعمیر و نگهداری برج‌های خنک‌کننده با جریان متقاطع آسان‌تر است زیرا سیستم توزیع را می‌توان به ‌صورت جداگانه تقسیم و سرویس کرد و زمان خرابی را حذف نمود.

برج خنک‌کننده جریان مخالف

در این نوع برج جریان هوا به‌موازات اما مخالف ریزش آب جریان دارد. برج‌ خنک‌ کننده ضد جریان دارای سیستم توزیع اسپری تحت‌فشار است. نیاز به این سیستم تحت‌فشار برج‌های خنک‌کننده با جریان مخالف را در مضیقه قرار می‌دهد. بااین‌وجود انواع ضد جریان فضای کمتری نسبت به جریان متقاطع برای همان بار خنک‌کننده اشغال می‌کنند. جدول زیر به طور خلاصه ویژگی‌های هر نوع را نشان می‌دهد.

انواع سیستم کولینگ بر اساس مدار آب و انتقال حرارت

دو روش برای حذف گرما از آب وجود دارد: از دست ‌دادن گرمای نهان از طریق خنک‌سازی تبخیری و خنک‌سازی از طریق انتقال حرارت محسوس. انتقال حرارت محسوس در یک برج خنک‌کننده یا از طریق رسانش، همرفت یا ترکیبی از هر دو است. طبقه‌بندی بر اساس روش‌های انتقال حرارت، برج‌های خنک‌کننده را در نحوه اعمال این اصول متمایز می‌کند.

برج‌ خنک ‌کننده مدار باز یا مرطوب

برج خنک‌کن مدار باز یک مبدل حرارتی است که آب را قادر می‌سازد از طریق تماس مستقیم با هوا خنک شود. آب گرمی که قرار است خنک شود از طریق لوله‌هایی به بالای برج خنک‌کننده باز پمپاژ می‌شود. این آب توسط نازل‌های توزیع آب کم‌فشار بر روی سطح تبادل حرارت تقسیم و توزیع می‌شود.

همه برج‌های خنک‌کننده که در بالا توضیح داده شد، از برج‌های جریان طبیعی یا مکانیکی گرفته تا جریان متقاطع یا مخالف، برج‌های خنک‌کننده مرطوب هستند. برج‌های خنک‌کننده مرطوب عمدتاً بر اساس اصل خنک‌کننده تبخیری کار می‌کنند. مقداری گرما نیز از طریق انتقال حرارت محسوس حذف می‌شود. مزیت اصلی برج‌های خنک‌کننده مرطوب خنک‌کنندگی کارآمد آنها است. در یک برج خنک‌کننده مرطوب می‌توان آب را کمتر از دمای محیط یا دمای حباب خشک خنک کرد.

برج‌ خنک‌ کننده مدار بسته (سیال)

در مقابل برج‌ خنک‌ کننده با مدار بسته از سیم‌پیچ‌هایی در داخل استفاده می‌کند و آب را همیشه در معرض تماس مستقیم با هوا قرار نمی‌دهد. در خارج از این لوله‌ها آب مشابه برج‌های خنک‌کننده مرطوب پاشیده می‌شود.

برج‌های خنک‌کننده خشک با رسوب آب مواجه نیستند و این امر به جلوگیری از زنگ‌زدگی و عمر طولانی دستگاه کمک می‌کند. البته این نوع برج خنک‌کننده قیمت بالاتری دارد، چون از فن کویل استفاده می‌کنند. مزیت اصلی این سیستم این است که آب مصرفی مصرف‌کنندگان بدون آلودگی است.

انواع برج‌های خنک‌کننده بر اساس محل ساخت

این طبقه‌بندی برج‌های خنک‌کننده را بر اساس نحوه برپایی یا ساخت سازه تقسیم می‌کند:

برج خنک‌ کننده ساخته شده در محل

این برج خنک‌کن در محل مورداستفاده ساخته یا مونتاژ می‌شود. برج‌هایی با قطعات پیش‌ساخته و حمل و مونتاژ در محل به عنوان برج‌های خنک‌کننده میدانی در نظر گرفته می‌شوند. برج‌های خنک‌کننده زمینی معمولاً در کارخانه‌های صنعتی یافت می‌شوند. این‌ها همچنین به عنوان برج‌های خنک‌کننده بسته‌بندی یا واحد شناخته می‌شوند.

سیستم کولینگ مونتاژ در کارخانه

برج‌های خنک‌کننده مونتاژ شده در کارخانه از زمان ساخت به‌صورت مکانیکی کامل هستند. این‌ها در محل ارسال می‌شوند و تقریباً هیچ فرایند مونتاژ مورد نیازی ندارند. برج‌های خنک‌کننده مونتاژ شده در کارخانه برای کارخانه‌های تجاری، مسکونی و برخی از کارخانه‌های تولیدی استفاده می‌شوند.

نگهداری و تعمیرات برج خنک ‌کننده

برج‌های خنک‌کننده مانند هر تجهیزات دیگری، باید به طور معمول بازرسی و نگهداری شوند تا از عملکرد کافی و کارآمد برخوردار باشند و درعین‌حال در سال‌های طولانی بتوان به‌خوبی آنها را مورداستفاده قرار داد. در زیر برخی از روش‌های بازرسی تعمیر و نگهداری برای برج‌ خنک کننده آورده شده است.

نکات نگهداری برج خنک ‌کننده

برنامه‌های بازرسی را طبق توصیه‌های سازنده و اصول نگهداری کولینگ تاورها دنبال کنید. امورات بازرسی و نگهداری برج خنک کننده می‌تواند در زمانهای مختلفی نظیر:

1. هنگام تعطیلی کامل کارخانه
2. زمانهایی که حداقل نیاز به آب برای خنکسازی وجود دارد
3. و یا زمانهایی که بطور کلی هیچ نیازی به آب خنک‌کننده وجود ندارد،

انجام داد. پیشنهاد میشود در طول بازرسی از سیستم کولینگ، موارد زیر را بررسی کنید:

• حذف‌کننده‌های دریفت برای وضعیت کلی خوب. (موقعیت مناسب، تمیزی و غیره)
• روغن‌کاری مناسب یاتاقانهای تجهیزات دوار
• جریان مناسب مجموعه تسمه و قرقره
• عملکرد کنترل‌کننده سطح
• وضعیت رسوب یا گرفتگی
• وضعیت لوله‌های فلزی، سازه‌ها و لوازم در برابر هرگونه خوردگی
• موارد نشتی در لوله‌کشی و شیرهای جداسازی
• هرگونه ترک یا آسیب بر روی حوضچه، پوشش، عرشه فن و چارچوب برج
• در صورت امکان، تمامی فلس‌ها و رسوبات را بردارید. برای سطوح فلزی خورده شده، پوشش‌های مناسب را اعمال کنید تا از خراب ‌شدنشان بیشتر جلوگیری شود.
• صافی‌ ها را تمیز کنید و هرگونه زباله را از لگن جدا کنید.
• برای برج‌های خنک‌کننده با فیلترهای جریان جانبی شستشوی معکوس را به طور منظم اجرا کنید.

کاربرد برج خنک ‌کننده در صنعت

کاربردهای برج خنک کننده بسیار بسیار زیاد و گسترده است؛ یعنی تقریباَ به اندازه‌ی تمامی شرکتهای صنعتی سبک و سنگین جهان!!.

کارخانه‌های صنعتی همواره گرمای زیادی را از تجهیزات مورداستفاده خود در فرایندهای مختلف تولید می‌کنند. نیاز به حذف گرمای نامطلوب، یک اتفاق رایج در فرایندهای تولید صنعتی است. همین امر در مورد ساختمان‌های تجاری و مسکونی نیز صادق است، اگر گرمای نامطلوب تولید شده حذف یا دفع نشود، ماشین‌آلات، تجهیزات و سیستم‌های تهویه مطبوع به‌درستی کار نمی‌کنند.

برج‌ خنک‌کننده به دلیل کارایی بالا در سیستم دفع گرما بسیار پرکاربرد می‌باشد. چنانکه از کولینگ تاورها در بیش از 95% صنایع سبک و سنگین جهان استفاده میشود.

اندازه برج خنک‌ کننده بسته به نوع کاربرد متفاوت است. از واحدهای چیلر کوچک برای سرمایش منازل گرفتـــــــــــــه تا سازه‌های بلند 200 متری که نیروگاه‌های تولید برق را پشتیبانی می‌کنند. در زیر برخی از کاربردهای سیستم کولینگ آورده شده است:

گرمایش و تهویه مطبوع (HVAC)

HVAC برای سرمایش مناطق مسکونی و تجاری استفاده می‌ شود. گرمای تولید شده از افراد، تجهیزات (کامپیوتر، سرورها و غیره)، روشنایی، تشعشعات خورشیدی و هوای محیط بیرون توسط سیستم خنک‌کننده جذب شده و از طریق برج خنک ‌کننده دفع می‌شود.

تبرید سیستم کولینگ

تبرید به ذخیره‌سازی سرد در صنایع غذایی و آشامیدنی، داروسازی، تولید هوا و گاز و غیره اشاره دارد. اینگونه کاربرد شبیه به سیستم HVAC است. درواقع در آن یک واحد سردخانه، گرما را از یک فضای بسته جذب می‌کند و آن گرما را با برج خنک‌کننده دفع می‌کند.

نیروگاه‌های تولید برق

نیروگاه‌های تولید برق از بخار به عنوان سیال کار استفاده می‌کنند. برای تولید برق، آب توسط زغال‌سنگ، گاز طبیعی یا حتی تشعشعات هسته‌ای به بخار تبدیل می‌شود. سپس این گرما به انرژی مکانیکی تبدیل می‌شود. بااین‌حال مقداری از این گرما را نمی‌توان به انرژی تبدیل کرد و برای تکمیل چرخه بخار باید حذف شود. اینجاست که انواع برج‌ خنک‌کننده وارد عمل می‌شوند.

کارخانه‌های صنعتی

ایگونه کارخانه‌ها که عملکردی شبیه به نیروگاه‌ها دارند، کندانسورها و مبدل‌های حرارتی گرما را از فرایندها جذب می‌کنند. سپس این گرما توسط آب منتقل می‌شود تا از طریق سیستم کولینگ دفع شود.

طراحی برج خنک کننده

طراحی برج خنک کننده بسته به عوامل و ویژگی‌های بی‌شماری انجام می گیرد. از سیال سنجی گرفته تا تعادل گرما و جرم. جدا از مطالعه خصوصیات هوا و آب ورودی و خروجی از سیستم، باید خصوصیات فیزیکی حاصل از برج را نیز در نظر گرفت:

• اینکه آیا برج می‌تواند یک پیش‌ران طبیعی ایجاد کند یا اینکه برج از نظر ساختاری سالم خواهد بود؟
• و یا اینکه چه پارامترهایی بر عملکرد برج‌ خنک ‌کننده تأثیرگذار است؟

محدوده خنک‌کننده، سرعت جریان آب و دمای لامپ مرطوب، در حقیقت مهم‌ترین فاکتورهایی هستند که در طراحی برج‎ خنک‎ کننده مؤثر هستند.

محاسبه راندمان برج خنک کننده

محدوده خنک‌کننده به عنوان اختلاف دمای آب ورودی (CW بازگشت) و خروجی (تأمین CW) از برج تعریف می‌شود. درحالیکه رویکرد تفاوت بین دمای آب خروجی و دمای حباب مرطوب هوا است. از طریق محاسبه راندمان برج خنک‌ کننده می‌توان دریافت که یک کولینگ تاور با رویکرد کوچک‌تر، کارایی بیشتری دارد.

انواع برج‌ خنک کننده معمولاً رویکردی بین 5 تا 10 درجه فارنهایت دارند. زمانی که یک رویکرد کوچک مدنظر باشد، هزینه سرمایه‌گذاری ممکن است غیرعملی باشد. چراکه اندازه سیستم کولینگ به طور تصاعدی با کاهش رویکرد افزایش می‌یابد. بنابراین برای افزایش راندمان برج خنک ‌کن به کولینگ تاور بزرگ‌تری نیاز داریم.

نقش دمای لامپ مرطوب در کولینگ تاور

معمولاً «محدوده خنک ‎کننده» و «سرعت جریان آب» پارامترهایی هستند که در برج‎ خنک‎ کننده متعادل می‎شوند. دلیل این امر اینست که بار گرمایی قبل از تقاضای مصرف‎کننده ارائه می‎شود و دمای لامپ مرطوب هوای محیط ممکن است دست‌کاری نشود. این موضوع افزایش برد برج خنک کننده را بالا می ‎برد. با افزایش دمای برگشت آب خنک‎کننده یا با کاهش دمای منبع آب خنک‎کننده نیز می‎توان این کار را انجام داد.

معمولاً یک دما به دلیل نیاز کاربران، در هر یک از موارد ثابت است. از میان این دو گزینه، افزایش دمای برگشت آب خنک‌کننده عملی‌تر است، زیرا اختلاف دمای هوا و آب در تماس، بسیار بیشتر خواهد بود. بطورکلی هر چه اختلاف دما بیشتر باشد، گرمای بیشتری را می‎توان دفع کرد. اگر تنها گزینه کاهش دمای منبع آب خنک‎کننده باشد، نتیجه نیز رویکرد را کاهش می‌دهد. در نتیجه به طراحی یک برج خنک کننده بزرگتر و با ظرفیت بیشتر نیاز است.

دمای لامپ مرطوب یک پارامتر مهم برای برج‎ خنک ‎کننده تبخیری است. دمای طراحی لامپ مرطوب به شرایط موجود در سایت بستگی دارد. بنابراین، بررسی‌های دقیق محل به‌ ویژه در ماه‌های تابستان که دمای محیط و رطوبت نسبی بالا است باید انجام شود. یک طراح باید اخبار سازمان‎های مهندسی و علمی را برای بهترین و بدترین شرایط طراحی برای یک مکان خاص در نظر بگیرد.

کاهش مصرف انرژی در برج‎های خنک‌کننده

یکی از روشهای صرفه‌جویی در مصرف انرژی برج خنک کننده، استفاده از سیستم کنترل سرعت فن است. سرعت انتقال حرارت با افزایش سرعت هوا افزایش می‌یابد. بنابراین اگر به انتقال حرارت یا خنک‌کننده تبخیری زیادی نیاز نباشد، می‌توان سرعت فن را کاهش داد. این کار را می‌توان با استفاده از:

• موتورهای درایو با سرعت متغیر
• موتورهای فن دو تا سه سرعته و
• تیغه‌های فن با قابلیت تنظیم پیچ

انجام داد. گزینه دیگر برای کاهش مصرف انرژی برج خنک کننده، طراحی یک کولینگ تاور چندسلولی است. در این گونه یک سلول در ساعات غیرفعال یا در مواقع کم تقاضا، میتواند در حالت آماده‌بکار باشد.

خرید برج خنک کننده

وقتی نوبت به خرید قطعات برج خنک‌کن می‌رسد، کیفیت یک نکته ضروری است که باید در نظر بگیرید. این قطعات باید بالاترین کیفیت را داشته باشند تا بتوانند برای مدت طولانی دوام بیاورند و سیستم خنک‌کننده شما را بسیار کاربردی نگه دارند.

نکات مهم خرید برج خنک کننده

• قطعاتی را بخرید که متناسب با سیستم خنک‌کننده شما تولید می‌شوند و اورجینال باشند.
• بمنظور خرید برج خنک کننده به سراغ شرکتهای معتبر سازنده بروید.
• دقت در طراحی قطعات این دستگاه‌ها، موجب افزایش راندمان سیستم کولینگ میشود.
• بررسی کنید که از چه محصولات و موادی در ساخت قطعات استفاده شده است. این قطعات باید باکیفیت تولید شوند تا در محیط سخت داخل برج خنک کننده به‌درستی عمل کنند.
• اجزای کولینگ تاور باید در برابر خوردگی مقاوم باشند.
• قطعات بادوامی بخرید که کارایی سیستم شما را بهبود می‌بخشد.

سازنده برج خنک کننده

برج‌ خنک‌ کننده یک مبدل‌ حرارتی تخصصی است و انتقال گرما را از طریق تماس آب ‌و هوا انجام می‌دهد. این خنک‌سازی از طریق عملیات تبخیری و انتقال حرارت معقول به دست می‌آید. برج‌های خنک‌کننده بسته به نوع تولید جریان هوا، نسبت جریان هوا به آب، روش انتقال حرارت و ساخت انواع مختلفی دارند که تمامی این مدل کولینگ تاورها به خوبی و با بالاترین کیفیت ممکن توسط مهندسین نخبه و کارآزموده شرکت هلدینگ صنایع برتر طراحی و تولید میشوند.

شرکت هلدینگ صنایع برتر (https://holding-bartar.com) با تکیه بر تجربه اندوخته شده در دو دهه فعالیت مستمر، دراختیارگیری ماشین آلات تولید پیشرفته، طراحان متخصص و حرفه ای و بهره گیری از استانداردهای بین المللی طراحی (cooling tower design standards) و مواد اولیه باکیفیت، همواره موفقیتهای فراوانی را در کارنامه خود و روند تولید صنایع به ثبت رسانده است.