کولینگ تاور (برج خنک کننده)

“کولینگ تاور” یا “برج خنک کن” (برج خنک کننده به انگلیسی: Cooling Tower) در واقع یک نوع مبدل حرارتی است که وظیفه آن دریافت گرمای بوجود آمده در فرآیندها، ماشین‌‌ها و دستگاه‌‌های صنعتی از آب در حال جریان و انتقال گرمای دریافت شده از سیال به اتمسفر از طریق تبخیر و مجدداً آب خنک را به سیستم برگرداند.

کلمه کولینگ به معنی خنک کننده و تاور نیز به معنی برج یا سازه است که ترکیب این دو واژه را کولینگ تاور می‌گویند که از پرکاربردترین روش‌های صنعتی خنک کردن آب شناخته می‌شود. کولینگ تاورها در گذشته به عنوان خنک کننده چیلر و کاربری‌های صنعتی کاربرد داشته است.

برج‌های خنک کننده، دستگاه‌های دفع گرما هستند که برای انتقال گرمای اتلاف به جو از طریق خنک سازی جریان آب مورد استفاده قرار می‌گیرند. برج‌های خنک کن بیشتر برای خنک کردن آب در گردش مورد استفاده در نیروگاه‌ها کاربرد دارند. کولینگ تاورها عموماً در سیستم‌های گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع، نیروگاه‌های برق و کاربری‌های تولیدی مورد استفاده قرار می‌گیرند. مشکل اصلی برج‌های خنک کننده، افت تبخیر است. اتلاف تبخیر با استفاده از فن‌ها، حذف کننده‌های رانش برای صرفه جویی بیشتر در آب کاهش می‌یابد.

در واقع، برج خنک‌ کن یک مبدل انرژی است که با قرار گرفتن بین آب و هوا، با دریافت گرما از سیال، مقداری آب از فاز مایع به فاز بخار تبدیل شده و به اتمسفر وارد می‌شود. هنگامی که این تبخیر انجام شود با توجه به انرژی که از آب گرفته شده، میزان دمای مابقی آب که به صورت سیال است کاهش می‌یابد.

به این پدیده، سرمایش تبخیری (Evaporative Cooling) می‌گویند و این همان چیزی است که در کولینگ تاور مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مقاله از کارا فناور اطلس پارسی، می‌خواهیم در مورد کولینگ تاورها، انواع و طرز کارشان به صورت مفصل مطالبی را بیان کنیم.

کولینگ تاور چیست؟

از نقطه نظر ترمودینامیک در پاسخ به پرسش بالا، باید اشاره کرد که در واقع کارکرد برج خنک کننده بر مبنای تبخیر آب است. به اینصورت که با افزایش مقدار، شدت و زمان تماس میان آب و هوا، مقداری از آب موجود در سیستم تبخیر شده و به دلیل دریافت گرمای نهان این آب تبخیر شده از آب در حال جریان در سیستم، باعث خنک شدن آب باقی مانده می‌گردد.

برج‌های خنک کننده با حذف مستقیم گرما از آب توسط جریان هوا و تبخیر بخشی از آب کار می‌کنند. هر دو شکل خنک کننده با جریان مخالف هوا و آب انجام می‌شود. برج‌ها از چوب، فلز یا بتن با بسته بندی چوبی یا پلاستیکی برای توزیع جریان آب ساخته شده‌اند. بخشی از آب که از روی برج خنک کننده عبور می‌کند، تبخیر می‌شود. هر جامدی که این آب داشته باشد باقی می‌ماند و باعث افزایش غلظت مواد جامد در آب می‌گردد. برای محدود کردن غلظت مواد جامد و جلوگیری از رسوب آنها بر روی سطوح خنک کننده، باید درصد معینی از آب در گردش را تبدیل به جریان باد کرد. تلفات بیشتر آب زمانی اتفاق می‌افتد که آب در اثر جریان باد از برج خارج می‌گردد که به آن رانش یا باد می‌گویند.

در یک جمله مختصر باید گفت که برج خنک‌ کننده (کولینگ تاور)، یک منبع تولید کننده آب خنک مورد نیاز صنایع مختلف است. آب سرد تولید شده بوسیله این منبع برودتی، مجدداً انرژی اضافی تجهیزات را جذب و آن را به هوا منتقل می‌کند.

این فرآیند، در واقع تبادل یک سیکل تکراری است که دمای فعالیت ماشین‌ آلات صنعتی را دائماً ثابت نگه می‌‌دارد. این دستگاه خنک کننده و تبریدی با فراهم کردن دائم آب سرد می‌تواند گرمای چیلرها، دیگ‌ها یا کوره‌‌های القایی را بگیرد. کاهش دائمی دمای ماشین آلات و جذب گرمای آنها یک دغدغه بزرگ در تضمین ثبات سیستم به شمار می‌آید.

نمونه ملموس جهت درک سوال برج خنک کننده چیست، درک این موضوع است که وقتی شما دست خود را خیس کرده و در مسیر هوا قرار می‌دهید، دست شما خنک می‌شود. در اصل، آب موجود روی دست شما در تماس با جریان هوا، گرمای نهان مورد نیاز برای تبخیر را از دست شما دریافت کرده و تبخیر می‌شود و به این ترتیب دست شما خنک می‌گردد. فرآیند عرق کردن در هنگام فعالیت در انسان نیز در جهت تبخیر و خنک شدن بدن می‌باشد، انسان نیز به مانند ماشین‌ها و فرآیندهای صنعتی برای ادامه فعالیت نیاز به خنک شدن دارد.

کاربرد برج خنک کننده

کولینگ تاور به صورت گسترده در انواع صنایع به کار می‌رود؛ از جمله در صنایع نفت، پالایشگاه، پتروشیمی، نیروگاه حرارتی، نیروگاه اتمی، کارخانجات شیمیایی، غذایی، دارویی، صنایع ذوب فلزات، ریخته ‌گری، کوره‌‌های القایی، صنایع تولید لاستیک و پلاستیک، صنایع تولید شیشه، صنایع تولید سرامیک و کاشی، صنایع تولید خودرو، صنایع رنگ، کارخانجات تولید لبنیات و مواد غذایی، صنایع تولید کاغذ و تقریباً هر جایی که در پروسه تولید و ساخت نیاز به آب خنک باشد.

برج خنک کننده چیلر

یکی از مهمترین کاربردهای برج خنک کن استفاده از آن در تاسیسات ساختمان‌های مسکونی، تجاری و اداری است. نقش کولینگ تاور در این ساختمان‌ها خنک کردن کندانسور چیلر است.

چیلر، آب خنک با دمای زیر 10 درجه سانتیگراد ایجاد کرده و به سرتاسر ساختمان ارسال می‌کند تا از طریق فن کوئل یا هواساز هوای داخل ساختمان را خنک کند. چیلر در زمان فعالیت، گرما تولید می‌کند. این گرما به آب در مدار دیگری منتقل می‌شود که این آب گرم به کولینگ تاور ارسال شده و خنک می‌گردد. عملکرد صحیح چیلر منوط به عملکرد صحیح برج خنک کن است.

“(مطالعه بیشتر در مورد چیلر و برج خنک کننده)”

ویژگی‌های برج خنک‌ کننده

انرژی حرارتی دفع شده در برج خنک کننده به محیط اطراف باعث سرد‌ شدن سیال خنک کننده شده و از این جهت برج‌ خنک‌ کن را نوعی سرد کننده صنعتی نیز به شمار آورند. انتقال انرژی در برج خنک کن از طریق گرمای نهان تبخیر سیال، خنک کاری صورت می‌پذیرد و از این رو درصد‌ کمی از حجم سیال در گردش، تبخیر‌ شده و سپس وارد هوای محیط بیرون می‌شود.

سیال خنک کننده باید در گردش خود در یک سیکل گرمازا و در عبور از برج‌ خنک کننده، توانایی دریافت میزان قابل توجهی از انرژی را دارا باشد. در واقع توانایی دریافت انرژی در سیال خنک‌ کن، تحت عنوان ظرفیت‌ گرمایشی‌ ویژه عنوان می‌شود که آب بهترین سیال در عملیات خنک‌ کنندگی در یک چرخه‌ صنعتی است.

انتقال جرمی بخارات حاصل از تبخیر در برج‌ خنک‌ کن در صورتی که سیال در گردش از نوع آب باشد، باعث افزایش رطوبت نسبی محیط اطراف و در نهایت تشکیل مه می‌‌شود. بنابراین همواره توصیه می‌‌شود که کولینگ تاور در محیط بیرونی (outdoor) نصب شود تا هوای داخل محیط قرارگیری به مرور زمان اشباع نشده و راندمان نهایی (Efficiently) عملکرد برج با افت روبرو نشود.

ابعاد برج خنک‌ کننده در واقع فاکتور اصلی ایجاد سطح مبادله انرژی به شمار می‌آید. هر چقدر که خنک کن ابعاد بزرگتری داشته باشد، سطح مقطع بزرگتری نیز خواهد داشت که این موضوع در نهایت باعث انتقال حجم بیشتری ازحرارت بیشتر می‌شود.

ابعاد و اندازه کولینگ تاور، رابطه مستقیمی با ظرفیت سرمایی یا توان برودتی دارد. برج‌های خنک کن بزرگتر، ظرفیت بیشتری خواهند داشت. امروزه نمونه‌های از اسکیل بزرگ، کاربرد برج خنک‌ کننده را در صنعت در نیروگاه و پالایشگاه‌ها می‌توان به راحتی جستجو نمود.

در اکثر نیروگاه‌ها به طور معمول از برج‌های غول پیکر بتنی با سازه هذلولی جهت خنک نمودن حجم بسیار زیادی از آب در ساعت استفاده می‌شود. در اسکیل کوچک و در ابعاد تقریبی 100 در 100 می‌توان مشاهده نمود که برجهای خنک‌ کننده کوچک در صنایع کوچک همانند تزریق پلاستیک، گلاب‌گیری و عرق‌گیری استفاده می‌گردد. مشخصات ابعادی دستگاه‌های برودتی و ماشین آلات، فاکتوری است که همواره در کاتالوگ محصولات شرکت‌های سازنده برج خنک‌ کن می‌توان آن را مشاهده نمود.

طراحی برج خنک کننده

طراحی کولینگ تاور، غالباً بر اساس پارامترهای مختلف انجام می‌پذیرد. این پارامترها شامل مواردی چون دمای ورود آب گرم به کولینگ تاور، دمای خروج آب سرد از کولینگ تاور، دبی آب و حداکثر دمای مرطوب محل نصب دستگاه صورت می‌باشند.

همچنین در طراحی برج خنک کن عوامل دیگری نیز از جمله ارتفاع محل نصب، دمای خشک، رطوبت نسبی، کیفیت آب، میزان تداخل و میزان گردش مجدد نیز می‌تواند تأثیرگذار باشد. البته این نکته قابل ذکر است که دمای مرطوب بر طراحی کلیه دستگاه‌های تهویه مطبوع تبخیری، اثرگذار است.

برج خنک‌ کننده معمولاً از چه موادی ساخته می‌شود؟

برج‌های خنک‌ کننده معمولاً از بتن، چوب یا فایبرگلاس ساخته شده‌اند. برج‌ خنک‌ کن همچنین مجهز به تجهیزات مکانیکی متشکل از فن، پکینگ، الکتروموتور و سیستم لوله کشی و… می‌باشند که به گردش هوا در سراسر برج کمک می‌کند.

برج خنک کننده چگونه کار می‌‌کند؟

برج خنک کننده چگونه کار میکند؟ یا به عبارت دیگر روش کار برج خنک کننده چگونه است؟ بطور کلی سیستم‌ها و فرآیندهای صنعتی حرارت زیادی را به شکل آب داغ تولید می‌کنند که این آب باید خنک گردد. این آب داغ از داخل کولینگ تاور عبور کرده و در معرض هوای خشک و خنک محیط قرار می‌‌گیرد.

گرما بوسیله تبخیر دفع می‌‌گردد. این آب خنک مجدد وارد فرآیند شده و گرم می‌‌شود، این سیکل بارها و بارها قابل تکرار است. آب گرم در برج خنک کن بوسیله نازل به قطرات ریز تبدیل شده و بروی پکینگ پاشیده شده که موجب افزایش سطح تماس و افزایش میزان تبخیر می‌‌شود.

فن که بالای کولینگ تاور قرار کرفته است، هوا را از پایین دستگاه به سمت بالا، در خلاف جهت آب هدایت می‌‌کند. سپس این هوا، گرما و آب تبخیر شده را به اتمسفر خارج منتقل می‌کند. آب گرم در این فرآیند، خنک شده و بخشی از جرم خود را از دست می‌دهد که به صورت تبخیر همراه با هوا خارج می‌شود؛ سپس این آب خنک در تشت دستگاه جمع شده و به سمت سیستم مکش می‌شد.

به طور کلی برج خنک‌ کن برای حذف گرما از ساختمان یا تأسیسات با پاشیدن آب از طریق برج برای تبادل گرما به داخل ساختمان طراحی و ساخته شده است. هوا از کناره‌های برج وارد می‌شده و از آب در حال سقوط عبور می‌کند.

کولینگ تاور به دلیل تبخیر مداوم آب مصرف آب بالایی دارد به طوریکه در مناطق خشک و کم آب می‌‌توان از برج خنک کن مدار بسته، هیبریدی، آدیاباتیک یا خشک استفاده نمود و میزان مصرف آب را کاهش داد.

“(محاسبه آنلاین مصرف آب برج خنک‌ کننده)“

سیستم توزیع آب در برج خنک کننده

سیستم توزیع آب در تمام انواع برج خنک کننده به طریقی است که آب را به قطرات کوچکتر تقسیم کند تا سطح تماس آب با هوا افزایش یافته و در نتیجه تبخیر افزایش پیدا کند. هدف دیگر، میزان زمان در فرآیند در تماس بودن آب و هوا است که هر چه زمان تماس بالاتر باشد، میزان تبخیر نیز بیشتر است. نکته بعدی، شدت جریان هوا است که هر چه شدت آن بیشتر باشد، میزان تبخیر نیز افزایش می‌یابد. در نظر داشته باشید که ظرفیت و قیمت برج خنک کننده بر اساس این موارد نیز تغییر خواهد کرد.

تجهیزات و قطعات برج خنک کننده

قطعات برج خنک‌ کننده عبارتند از الکتروموتور، کاهنده دور / گریبکس، فن استک، نازل‌‌ها / آب پخش کن، لوله‌های توزیع آب، پکینگ کولینگ تاور / سطوح انتقال حرارت، قطره‌گیر، بدنه / تشت / سازه اصلی، ساپورت‌های فلزی با کامپوزیت جهت نگه داشتن تجهیزات‌، فلنج‌های ورود و خروج، دریچه‌های هوا، اتصالات دستگاه.

هر کدام از این قطعات و تجهیزات دارای انواع مختلفی هستند که متناسب با طراحی و عملکرد برج خنک‌ کن به کار برده می‌‌شوند. درتصویر بالا می‌توانید نحوه قرارگیری اجزای مختلف برج خنک کننده را مشاهده نمایید.

معمولاً یک برج خنک کننده از قطعات و اجزاء زیر تشکیل شده است:

• الکتروموتور کاهنده
• دور یا گیربکس
• فن استک
• بدنه
• سیستم توزیع آب
• نازل
• پکینگ
• قطره‌گیر
• تشت
• ساپورت‌ها
• فلنج‌ها
• اتصالات
• و …

هر کدام از این تجهیزات و قطعات دارای انواع مختلفی است که متناسب با کاربرد آن در برج، ساخته می‌شود. در ادامه شرح مختصری در مورد وظیفه هر کدام از قطعات کولینگ تاور ارائه خواهد شد.

• فن برج خنک‌ کننده

به جریان انداختن هوا در کولینگ تاور (فن کولینگ تاور، یکی از مهمترین و اصلی‌‌ترین اجزاء برج خنک کن است که عملکرد دستگاه به شدت به آن وابستگی دارد. فن باید سبک باشد تا نیروی گشتاور محرکه کمتری برای به دوران درآوردن آن لازم باشد و همچنین مقاومت کافی در برابر تنش و خستگی داشته باشد به صورت متداول از استیل، آلومینیوم، فایبرگلاس و یا انواع پلاستک می‌‌سازند. فن‌ها معمولاً در دو نوع محوری و سانتریفیوژ مورد استفاده قرار می‌‌گیرند که نوع سانتریفیوژ فشار استاتیکی بالاتر و نوع محوری دبی بالاتری تأمین می‌‌کنند).

• پکینگ برج خنک کننده

ایجاد سطح تماس گسترده میان آب و هوا (نقش پکینگ کولینگ تاور، ایجاد حداکثر سطح تماس میان آب و هوا در طولانی‌‌ترین بازه زمانی ممکن است تا بتواند تبخیر را به حداکثر رسانده و آب را بیشتر خنک کند.

پکینگ یا سطوح انتقال حرارت به عنوان قلب کولینگ تاور شناخته می‌شود و در دو مدل اساسی اسپلش (قطره ای) و فیلمی طراحی و ساخته می‌شود. هر دو نوع پکینگ فیلمی و پکینگ اسپلش برای استفاده در کولینگ تاور به کار برده می‌‌شوند.

اما پکینگ فیلمی دارای راندمان بیشتری نسبت به پکینگ اسپلش است و سطح تماس گسترده‌‌تری میان آب و هوا ایجاد می‌نماید، ولی پکینگ فیلمی نسبت به پکینگ اسپلش در مقابل رسوب و آب بی کیفیت مقاومت کمتری دارد. البته ضمن اینکه تحمل دمایی کمتری را دارا است، زودتر نیز دچار گرفتگی و فرسایش می‌گردد).

انواع پکینگ برج خنک کننده

انواع پکینگ کولینگ تاور از نظر مکانیزم به دو نوع کلی اسپلش و فیلمی تقسیم بندی می‌‌شوند. در نوع پکینگ اسپلش، آب به صورت قطرات ریز در آمده و بنابراین سطح و زمان تماس میان آب و هوا افزایش می‌یابد. ولی در پکینگ فیلمی، آب به صورت لایه نازک درآمده که در این صورت، سطح و زمان تماس بیشتری را بوجود می‌آورد.

“(مطالعه بیشتر در مورد انواع پکینگ برج خنک کننده)“

• نازل برج خنک کننده

پاشش و توزیع آب

• قطره‌گیر برج خنک کننده

جلوگیری از پرتاب آب به بیرون

• چوب اشباع برج خنک کننده

چوب اشباع شده جهت ایجاد سطح تماس آب و هوا (فرآیند اشباع سازی جهت افزایش عمر چوب به وسیله اسید کرومات مس و به میزان مشخص تحت فشار صورت گرفته و معمولاً از چوب درختان کاج نزدیک به قطب شمال (چوب روسی) با رعابت استانداردهای حد ترک و گره در چوب استفاده می‌شود).

تجهیزات تکمیلی برج خنک کننده

تجهیزات تکمیلی برج خنک کن جهت کنترل، بهبود و افزایش کارایی کولینگ تاور، نصب و مورد استفاده قرار می‌گیرند. این تجهیزات شامل سیستم‌‌های کنترل کیفیت آب برج خنک کننده مانند سیستم‌‌های فیلتراسیون، سیستم تزریق اسید، سیستم تزریق مواد شیمیایی، سیستم تزریق کلر و … هستند که جهت بهبود و کنترل کیفیت آب برج خنک کن بکار برده می‌شوند. در کاتالوگ برج خنک‌ کننده تمام مشخصات شامل شرح کارکرد، جدول مشخصات فنی، شرح قطعات و اجزاء، نمودار تعیین ظرفیت و رزومه پروژه‌های برج خنک‌ کن آورده شده است.

انواع برج خنک کننده (انواع کولینگ تاور)

برج خنک کن دارای انواع مختلفی است که از نظر نحوه ساخت، مسیر و نحوه توزیع جریان آب و هوا و در نهایت بر اساس روش انتقال حرارت و فرایند تبخیر آب تقسیم بندی می‌شوند. روش انتخاب برج خنک‌ کننده، بر اساس نوع و نیاز واحد بهره بردار انجام می‌گیرد. تقسیم بندی انواع کولینگ تاور به شرح زیر است.

“شما عزیزان می‌توانید جهت دریافت محاسبات فنی آنلاین و قیمت انواع برج خنک کننده، با کارشناسان خبره شرکت بادران تهویه صنعت

تماس حاصل فرمایید.“

انواع برج خنک کننده بر اساس جریان هوا

انواع کولینگ تاور از نظر جریان هوا به موارد زیر تقسیم می‌شوند.

• برج خنک کننده جریان طبیعی
• برج خنک کننده جریان مکانیکی
• برج خنک کننده جریان اجباری
• برج خنک کننده جریان القایی
• برج خنک کننده جریان مرکب

برج خنک کن جریان طبیعی

نوع برج خنک کن مورد استفاده در فرآیندهای صنعتی اغلب حائز اهمیت است. این برج‌‌های خنک کن بلند و استوانه‌ ای برای واحد‌های نیروگاهی و صنعتی بسیار بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند. سازه دودکشی در برج خنک کننده جریان طبیعی کمک می‌کند که هوا از پایین به بالا بدون نیاز به فن، حرکت طبیعی داشته باشد.

برج خنک کننده هذلولی از نوع جریان طبیعی بوده که از بتن ساخته شده و دارای ابعاد و ارتفاع بسیار بلندی است و معمولاً در نیروگاه‌ها و کارخانجاتی که به آب خنک فراوان احتیاج دارند، کاربرد دارد.

برج خنک کن جریان مکانیکی

در برج خنک کننده جریان مکانیکی، هوا بوسیله فن درون دستگاه به جریان می‌‌افتد، هم فن ملخی و هم فن سانتریفیوژ مورد استفاده قرار می‌گیرند. این نوع کولینگ تاور عملکرد موثرتری نسبت به جریان طبیعی دارد، انرژی بیشتری به دلیل استفاده از پروانه مصرف کرده، در نتیجه هزینه بالاتری نیز خواهد داشت.

برج خنک کننده فایبرگلاس مکعبی 60 تن کارا فناور اطلس پارسی، از نوع برج‌های خنک کننده جریان مکانیکی است که با جریان هوای COUNTER FLOW کار می‌کند. عملکرد برج‌های خنک کننده فایبرگلاس مکعبی به این صورت است که با جریان یافتن هوا در داخل برج خنک کننده و خنک کردن آب در گردش، مقداری از آب برج خنک کننده نیز تبخیر می‌شود. پس از انجام فرآیند خنک سازی آب در برج خنک کننده، آب خنک جمع آوری شده در قسمت حوضچه و بخش زیرین دستگاه، بوسیله پمپ‌های گردش به سمت چیلر هدایت می‌شود.

برج خنک کن جریان القایی و اجباری

در کولینگ تاور جریان القایی، فن در ناحیه خروجی هوا قرار داد؛ مزیت این نوع برج خروج هوای گرم با سرعت بالا است و امکان گردش مجدد هوا به درون دستگاه را ندارد. در برج خنک کن جریان اجباری، فن در ناحیه ورود هوا قرار گرفته است و هوا را به داخل دستگاه وارد می‌کند. به طور کلی برج خنک کن جریان القایی 30 تا 70 درصد انرژی کمتری نسبت به برج با جریان اجباری مصرف می‌‌کند.

کولینگ تاور جریان مرکب

برج خنک کننده جریان مرکب، از انواع برج خنک کننده است که ظاهری شبیه کولینگ تاور جریان طبیعی دارد، ولی ارتقاع آن معمولاً کمتر بوده و درون آن از یک یا چندیدن پروانه برای به جریان انداختن هوا استفاده شده است. امکان دارد در فصل‌های سرد، در این نوع برج پروانه‌ها خاموش باشند که در این حالت، در زمان نیاز و در بار شدید، پروانه‌های سیستم شروع به کار خواهند کرد.

طراحی برج خنک کننده جریان مرکب جوری انجام می‌شود که فن‌های سیستم فقط در زمان اوج بار و یا گرمای شدید هوا، مجبور به کار شوند. غالباً فن‌ها در ناحیه ورود هوا قرار گرفته‌ اند و به مانند جریان اجباری فن را به داخل برج خنک کننده می‌دمند و هوا را از بالای برج خنک کننده به خارج از برج هدایت می‌کنند.

برج خنک کننده هیبریدی

برج خنک کن هیبریدی (Hybrid Cooling Tower)، ترکیب همزمان دو دستگاه برج خنک کننده خشک و برج خنک کننده مرطوب (تر) در یک دستگاه می‌باشد. در قسمت بالا قسمت خشک و در قسمت پایین قسمت مرطوب قرار گرفته است.

استفاده از برج خنک کن هیبریدی، تبخیر و اتلاف آب و همچنین مصرف برق را نیز کاهش می‌دهد. کولینگ تاور هیبریدی به جهت طراحی دارای ارتفاع بلندی بوده و دارای سیستم لوله‌ کشی دقیق می‌باشند.

کولینگ تاور هیبریدی در صنایعی قابل استفاده است که هم دمای آب ورودی بالاتر از دمای خشک محیط باشد و هم نیاز به آب سرد پایین تر از دمای خشک محیط (نزدیک به دمای مرطوب) باشد. قیمت برج خنک کننده هیبریدی به دلیل استفاده از دو سیستم کوئل، دارای قیمت بالاتری نسبت به انواع برج‌های خنک کننده دیگر است، اما در طی عملکرد دستگاه، با کاهش هزینه‌های مصرف آب و انرژی هزینه اولیه توجیه پذیر خواهد بود. با توجه به اینکه کشور ایران در تنش آبی قرار گرفته است و در سال‌های آینده کمبود آب بسیار جدی خواهد بود، لذا خرید برج خنک کننده هیبریدی به طور جدی پیشنهاد می‌گردد.

انواع کولینگ تاور بر اساس مسیر جریان آب و هوا

برج‌های خنک کننده بر اساس مسیر جریان هوا و آب نسبت به هم در داخل برج خنک کننده به صورت زیر تقسیم بندی شده‌اند.

• برج خنک کننده جریان مخالف
• برج خنک کننده جریان متقاطع

در برج خنک کننده جریان متقاطع مسیر برخورد آب و هوا به صورت متقاطع و در برج خنک کن جریان مخالف مسیر برخورد آب و هوا در جهت مخالف یکدیگر است. در هر دو نوع دستگاه آب گرم پس از خنک شدن در تشت دستگاه جمع آوری می‌‌گردد.

انواع برج خنک کن بر اساس مدار آب

یک نوع دیگر تقسیم‌ بندی بر اساس مدار جریان آب برای برج‌‌های خنک کننده وجود دارد. بر این اساس، برج خنک کننده به دو دسته زیر تقسیم‌ بندی می‌شوند.

• برج خنک کن مدار باز
• برج خنک کن مدار بسته

کولینگ تاور مدار باز

برج خنک کننده مدار باز به همان برج خنک کن معمولی گفته می‌شود که آب در هنگام ورد به کولینگ تاور از لوله خارج شده و داخل دستگاه پاشیده می‌شود و با هوا در تماس بوده و به اصطلاح مدار باز است و در تمام مسیر، آب داخل لوله نمی‌باشد.

کولینگ تاور مدار بسته

در برج خنک کننده مدار بسته، کوئل به کار رفته و آب سیستم از درون این کوئل‌ها عبور کرده و خنک می‌شود. تنها تفاوت در عملکرد برج خنک کننده مدار بسته نسبت به عملکرد برج خنک کننده معمولی (مدار باز)، جلوگیری از تبخیر و رسوب گرفتن در آب سیستم است؛ به نحوی که آب سیستم با دلیل عبور از داخل کوئل با هوا در تماس نبوده، بنابراین آب تبخیر نمی‌شود و ناخالصی نیز وارد آن نمی‌‌شود.

انواع کولینگ تاور بر اساس جنس سازه

برج خنک کننده بر اساس جنس سازه به چهار دسته زیر طبقه بندی شده است.

• برج خنک کننده فایبرگلاس
• برج خنک کننده گالوانیزه یا فلزی
• برج خنک کننده بتنی
• برج خنک کننده چوبی

“(توضیح کامل انواع برج خنک کننده)“

روش‌های انتقال نیرو در برج خنک کننده

فناوری‌های انتقال نیرو در برج خنک کننده شامل درایو دنده (گیربکس)، درایو تسمه (تسمه و پولی)، درایو مستقیم (کوپل مستقیم) و درایو با جابجایی الکترونیکی EC (اینورتری) است. هر کدام از این فن آوری‌ها در کولینگ تاور دارای مزایا و معایبی هستند. فناوری مناسب انتفال نیرو، تعادل مناسبی را بین هزینه اولیه در مقابل هزینه‌های عملیاتی ایجاد خواهند کرد.

انواع روش‌های انتقال نیرو در برج خنک کننده

• درایو دنده (گیربکسی) (Gearbox drive)
• درایوهای تسمه و پولی (Belt drive)
• درایو مستقیم یا کوپل مستقیم (Direct drive)
• الکتروموتورهای EC

تناژ برج خنک کننده (تن تبرید برج خنک کننده) چیست؟

تناژ برج خنک‌ کن به معنی تن تبرید یا ظرفیت خنک کاری کولینگ تاور است و واحدی برای سنجش انتقال حرارت است. یک تن تبرید برابر میزان گرمای لازم برای آب کردن یک تن (907 کیلوگرم) یخ 0 درجه به آب 0 درجه در مدت زمان 24 ساعت است.

نحوه محاسبه تناژ برج خنک کننده

یک تن برج خنک‌ کننده برابر 12000 Btu/hr یا 3.5 kw است. بنابراین وقتی اعلام می‌‌شود که تناژ یک برج خنک‌ کن برابر 200 تن تبرید است، یعنی برابر 700 کیلووات یا 2400000 Btu/hr است.

معمولاً برای تفکیک و دسته‌‌ بندی برج‌‌‌های خنک‌‌ کننده از واحد تن استفاده می‌‌شود. به طور مثال برج خنک‌ کننده MX-100. یعنی برج خنک‌ کن مدل MX با ظرفیت 100 تن تبرید است.

برای محاسبه تناژ برج خنک‌ کننده یا محاسبه ظرفیت برودتی برج خنک‌ کننده به چهار پارامتر نیاز داریم. دبی آب در گردش در کولینگ تاور، دمای آب ورود به برج خنک‌ کننده، دمای آب خروج از برج خنک‌ کننده و دمای مرطوب محیط که نحوه به دست آوردن آن در مقاله تناژ برج خنک کننده شرح داده شده است.

حال این اعداد را با استفاده از توابع تعریف شده یا در روش ساده‌تر با استفاده از نمودار تعیین ظرفیت که در بحث طراحی برج خنک کن توضیح داده شد و یا با استفاده از نرم‌ افزار، می‌توان مقدار دقیق را بدست آورد.

قابل ذکر است که ظرفیت کولینگ تاور یا ظرفیت برج خنک کننده به ابعاد، میزان دبی آب و جریان هوا، میزان پکینگ، ارتفاع ریزش و محل نصب کولینگ تاور بستگی دارد و متفاوت خواهد بود. در واقع باید گفت که ظرفیت برج خنک کن به وسیله چهار پارامتر اصلی یعنی دمای ورود، دمای خروج، حداکثر دمای مرطوب محیط و دبی آب در گردش قابل محاسبه است.

با افزایش دبی هم میزان تناژ برج خنک‌‌‌ کننده هم مقداری قابل افزایش است. به عنوان مثال اگر با همان دماهای ذکر شده، میزان دبی برابر 180 و 250 متر مکعب در ساعت باشد، تناژ کولینگ تاور به ترتیب برابر 172 و 239 خواهد شد. بنابراین می‌بینیم که این میزان به شرایط دمایی بسیار حساس بوده و مقدار آن به شدت متغیر است.

عوامل تاثیرگذار بر ظرفیت کولینگ تاور

• دبی جرمی سیال در گردش
• نوع سیال خنک‌ شونده و تعیین ظرفیت گرمایشی ویژه در فشار ثابت
• دمای ورود و خروج سیال
• ضریب تأثیر طراحی در محاسبه ظرفیت نامی و تفکیک آن از توان واقعی
• روش‌‌های رایج محاسبه ظرفیت کولینگ تاور
• معادلات ترمودینامیکی حاکم بر شرایط طراحی (Q=m×c×ΔT)
• استفاده از نرم افزارهای محاسباتی برج خنک کننده بادران تهویه صنعت
• محاسبه براساس ظرفیت و نوعیت چیلر

محاسبات برج خنک کننده

محاسبات کولینگ تاور، به مجموعه روابط ریاضی حاکم بر عملکرد ترمودینامیکی برج خنک کن گفته می‌‌شود. محاسبات برج خنک کننده شامل مواردی چون محاسبه ظرفیت برودتی، راندمان و آب جبرانی در برج خنک کننده است که اصول اساسی طراحی کولینگ تاور هستند.

محاسبه آنلاین برج خنک کننده به وسیله نرم افزار (محاسبه برج خنک کننده)

در این نرم افزار آنلاین محاسبه برای محاسبه برج خنک کننده در ابتدا باید دمای آب ورودی به برج خنک کن، دمای آب خروج از برج خنک کن را وارد نمایید. در ادامه باید منطقه جغرافیایی محل نصب برج خنک کن را انتخاب کنید. سپس میزان دبی آب در گردش را وارد نمایید. در آخر کار، نرم افزار میزان تناژ دستگاه و مشخصات را محاسبه و اعلام نشان می‌دهد.

محاسبه توان یا ظرفیت برج خنک کننده

کارایی کولینگ تاور در دفع انرژی گرمایی از سیال آب و انتقال آن به هوا را توان برودتی می‌گویند. به هر میزان این توان برودتی بالاتر باشد، پتانسیل دستگاه در کاهش دمای آب بهتر خواهد بود.سیال خنک‌ شونده (معمولاً آب)، میزان مایع در گردش و اختلاف دمای ورودی و خروجی عوامل اولیه تعیین ظرفیت برودتی حساب می‌‌شوند.

به نرخ حجمی آب گردشی، دبی آب سیرکوله (Water Flow Rate) می‌گویند. البته دمای مرطوب محیط، میزان رطوبت نسبی و ارتفاع از سطح دریا نیز عوامل ثانویه موثر در شرایط کارکرد هستند. اختلاف دمای ورودی و خروجی سیال را اصطلاحاً دلتا – تی (T∆) یا رنج (Range) می‌‌نامند.

روش‌های افزایش کارایی و راندمان برج خنک کننده

چندین اقدام جهت افزایش راندمان و کارایی برج خنک کن که در همه برج‌های خنک‌ کننده قابل اعمال است موثر می‌‌باشند که در ادامه، بصورت مختصر به آنها اشاره خواهیم کرد.

• افزایش راندمان برج خنک کننده از طریق تخلیه زیرآب کولینگ تاور از قسمت آب گرم
• افزایش راندمان برج خنک‌ کن از طریق نصب آفتابگیر یا گریل
• افزایش راندمان برج خنک‌ کننده با استفاده از سیستم کنترل هوشمند
• افزایش راندمان برج خنک کن با بررسی و بهینه‌ سازی سیستم توزیع آب
• افزایش راندمان کولینگ تاور با بررسی توان الکتروموتور برج خنک کننده و تقویت فن
• افزایش راندمان کولینگ تاور با افزایش حجم یا تغییر نوع سطوح انتقال حرارت

محاسبه و تبدیل واحد آنلاین دمای برج خنک کننده

در مبحث تبدیل واحد آنلاین دما در برج خنک کننده، باید گفت که دما یک کمیت فیزیکی (کمی) است که میزان گرمی یا سردی را نشان می‌‌دهد و در حقیقت نمایانگر انرژی گرمایی در ماده بوده و بوسیله دما سنج قابل اندازه‌گیری است.

برای اندازه‌ گیری دما در کولینگ تاور، چندین مقیاس واحد تعریف شده که مهمترین آنها مقیاس سلسیوس (سانتیگراد) است که با نماد C مشخص می‌گردد که برای تبدیل واحد فارنهایت به سلسیوس یا سانتیگراد، در ابتدا باید اطلاعات خواسته شده در فرم را وارد نموده و سپس بر روی محاسبه کن، کلیک کنید.

مقیاس بعدی اندازه‌گیری دمای برج خنک کن، درجه فارنهایت است که با نماد F قابل تعریف است. مقیاس دیگری که در مطالعات علمی بکار می‌رود، مقیاس کلوین است که با نماد K قابل نمایش است.

قابل ذکر است که با استفاده از محاسبه‌ گر تبدیل واحد دما ارائه شده توسط بادران تهویه صنعت، می‌توانید عملیات تبدیل واحد آنلاین دما را به راحتی و دقیق انجام دهید.

محاسبه برج خنک کننده با استفاده از نمودارهای طراحی شده (نمودار انتخاب برج ‌خنک کننده)

با داشتن چهار پارامتر دمای آب ورود به برج خنک کننده، دمای آب خروج از برج خنک کن، حداکثر دمای مرطوب محیط و دبی آب در گردش می‌‌توان با استفاده از نمودار انتخاب برج خنک کننده، میزان ظرفیت برج خنک کن را بدست آورد.

مناسب ترین محل برای نصب و راه اندازی کولینگ تاور

برای خنک کردن هوای درون ساختمان از تجهیزات سرمایشی مختلفی استفاده می‌شود. تجهیزات اصلی یک سیستم سرمایش عبارتند از: چیلر، برج خنک کن (برج خنک کننده یا کولینگ تاور)، فن کوئل، هواساز و پمپ.

در اینجا این سوال مطرح است که چرا “کولینگ تاور” در بالای ساختمان‌ها نصب می‌‌شود؟ در پاسخ به این پرسش باید گفت که دو شرط اساسی در رابطه با محل نصب برج خنک کننده در ساختمان‌ها باید در نظر گرفته شود.

1. برای نصب و راه اندازی کولینگ تاور، فضای آزاد کافی در محیط اطراف برج جهت تشکیل هوای مناسب وجود داشته باشد.
2. فاصله لازم برج خنک کننده با سایر موانع دیگر به دلیل جلوگیری از بایپس هوای خروجی به قسمت ورودی رعایت شود.

همانطور که مشاهده می‌شود این سیستم‌های برودتی در بر روی بام‌های ساختمان نصب می‌گردد؛ بنابراین بهترین گزینه برای کسب بالاترین عملکرد کولینگ تاور، فضای بالای ساختمان‌ها است. پشت بام ساختمان‌ها به علت داشتن فاصله زیاد نسبت به تجهیزات موتورخانه، همچنین وجود فضای آزاد برای عملکرد بهتر کولینگ تاور، مناسب ترین گزینه برای محل نصب این دستگاه خنک کننده آب است.

علاوه بر محل نصب کولینگ تاور، رعایت حد فاصل محل قرارگیری برج با سایر تجهیزات گرمازا نیز بسیار از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در ضمن برج‌های خنک کن باید فاصله آزاد مناسبی را نسبت به دیوارها و سایر موانع اطراف داشته باشند. قابل ذکر است که در صورت قرار گرفتن چندین دستگاه برج خنک کننده در یک محیط، محل نصب برج‌های خنک کننده باید به نحوی باشد که هوای تخلیه شده یک برج به داخل برج دیگر وارد نشود.

تعمیر برج خنک‌ کن چگونه است و در چه زمانی باید انجام شود؟

تعمیرات برج خنک‌ کننده شامل مجموعه اقداماتی جهت بازسازی، بروز رسانی و بهسازی برج خنک‌ کننده است. اقداماتی از جمله تعویض قطعات مصرفی شامل پکینگ، تسمه، نازل، آب پخش کن، بازسازی بدنه و رفع نشتی کولینگ تاور، تعویض قطعات معیوب از جمله پروانه یا الکتروموتور و یا ارتقا عملکرد دستگاه شامل کاهش مصرف آب یا کاهش مصرف انرژی.

بسیاری از قطعات کولینگ تاور در دوره زمانبندی مشخص نیاز به بازرسی، تعمیر و یا تعویض دارند. بازرسی قطعات باید مطابق با جدول زمان بندی صورت پذیرد. برای انجام تعیمرات کولینگ تاور، پس از خاموش کردن سیستم، باید ابتدا قطعاتی که نیاز به تعمیر یا جایگزینی دارند را مشخص کرد. برخی از قطعات را می‌‌توان در همان محل پروژه تعمیر و بازسازی نمود و برخی از قطعات هم بایستی جایگزین شوند.

قطعات مصرفی برج خنک کن از جمله پکینگ برج خنک‌‌ کننده از جمله قطعاتی هستند که در دوره زمانی مشخص نیاز به تعویض دارند. در ادامه به نحوه تعمیر برج خنک‌‌ کن اشاره خواهد شد.

نحوه تعمیر برج خنک‌‌ کننده

• آب موجود داخل حوضچه بوسیله پمپ‌های تخلیه، خالی شود
• گل و لای و لجن‌های موجود در حوضچه به صورت دستی و یا با استفاده از خشک کن از حوضچه تخلیه شود
• بخش مکش پمپ‌ها بازدید شده و صافی‌های آنها تمیز گردد
• یاتاقان‌‌های الکتروموتورها در صورت نیاز تعمیر شود
• و سایر اقداماتی که باید بسته به نوع کولینگ تاور و منطقه بر روی برج خنک کن انجام گیرد.

مفاهیم و اصطلاحات برج خنک کننده

برای درک بهتر موضوعات مرتبط با برج‌های خنک‌ کننده، در ادامه این مطلب در مورد چند اصطلاح اساسی توضیحاتی ارائه شده است.

• محدوده خنک کننده Cooling Range

عبارت است از تفاوت بین دمای آب ورودی و خروجی از برج خنک کننده.

• بار خنک کنندگی Cooling Load

به معنی سرعت خروج گرما از آب است.

• آب Make-up

مقدار آب تازه و تصفیه شده‌ای که باید برای سیستم آبی تامین شود تا همان مقدار آبی که بخار شده را جایگزین کند.

• پرتاب آب یا Drift

ذرات هوا که در تماس با آب توسط جریان هوا حمل و به بیرون از تشت برج خنک کن منتقل می‌شوند.

• ستون هوای گرم یا Plume

مخلوط هوای گرم و بخار آب خارج شده از یک برج خنک کننده است.

• اَپروچ Approach

تفاوت بین دمای آب خروجی از برج و دمای مرطوب هوای ورودی.

• دمای مرطوب wet-bulb

دمای هوای محیط در رطوبت نسبی 100٪. این شاخص توسط یک روانسنج قابل اندازه‌گیری است که در آن لایه نازکی از رطوبت، حباب دماسنج را پوشانده و در معرض هوای جاری قرار می‌‌گیرد. عدد اندازه‌گیری شده، معمولاً در مقایسه با اندازه‌گیری دماسنج معمولی بسته به رطوبت نسبی، خنک‌تر است.

• بلودان Blowdown

آبی که به طور عمدی از سیستم خارج می‌شود تا قسمت‌هایی از جامدات انباشته شده در اثر تبخیر مداوم آب و لجن ناشی از ناخالصی‌ها و رشد باکتری‌ها حذف شوند.

• گردش مجدد Recirculation

زمانی رخ می‌دهد که هوای تخلیه شده با مخلوط شدن با هوای تازه، دوباره وارد سیستم شود. این امر باعث کاهش راندمان برج خنک کن می‌شود.

نحوه خرید برج خنک کننده چگونه است؟

جهت خرید کولینگ تاور ابتدا باید پلان نیاز به دستگاه خنک کن نوشته شود. سپس با توجه شرایط دمایی، ظرفیت برج خنک کن مشخص شود. همچنین باید نوع دستگاه، قطعات و تجهیزات، بررسی و انتخاب شوند. در ادامه نیز قیمت‌ها و خدمات تامین کنندگان مقایسه شود و در نهایت نسبت به خرید برج خنک کن اقدام گردد.

انتخاب کولینگ تاور بر اساس چهار پارامتر اصلی دمای ورود آب به کولینگ تاور، دمای خروج آب از کولینگ تاور، حداکثر دمای مرطوب محیط نصب و دبی آب در گردش انجام می‌‌شود و پس از تعیین تناژ و ظرفیت باید نسبت به تطبیق دبی آب فعلی و اتصالات اطمینان حاصل کرد.

جهت وارد کردن اطلاعات در نرم افزار، واحدهای دما حتماً باید به درجه سانتیگراد باشد و واحد دبی آب به متر مکعب در ساعت باشد. می‌توانید از محاسبه‌گرهای تبدیل واحد دما و تبدیل واحد دبی آب جهت تغییر واحدها استفاده کنید.

قیمت برج خنک کننده چقدر است؟

قیمت برج خنک کن همانند سایر دستگاه‌‌های صنعتی، به پارامترها و شاخصه‌‌های متعددی وابسته است. باید در نظر داشت که هزینه استفاده از کولینگ تاور، فقط هزینه مربوط به خرید آن نیست و هزینه‌‌های جانبی دیگری از جمله هزینه طراحی و اجرای لوله‌ کشی، هزینه ساخت فوندانسیون، هزینه تأمین آب را شامل می‌‌شود.

قیمت و بهای تمام شده یک برج خنک کن صنعتی شامل مجموع هزینه‌‌های ساخت اجزا تشکیل دهنده به ترتیب زیر خواهد بود.

قیمت کولینگ تاور به بسیاری از عوامل بستگی دارد. از جمله این عوامل می‌توان به مواردی چون اندازه و ظرفیت برج، نوع مصالح استفاده شده در ساخت برج، تکنولوژی استفاده شده، شرایط نصب و نگهداری و شرکت سازنده برج‌های خنک کننده، اشاره نمود.

به طور کلی، برای خرید برج خنک کننده، باید در نظر داشت که هزینه نصب و راه‌ اندازی، هزینه نگهداری و تعمیرات و هزینه مصرف انرژی نیز باید محاسبه شود. به طور مثال، قیمت یک برج خنک‌ کننده صنعتی ظرفیت 100 تن که از فن‌ و مواد اولیه معمولی استفاده شده است، در حدود 50 تا 100 میلیون تومان خواهد بود.

اما با افزایش ظرفیت و استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته، قیمت کولینگ تاور می‌تواند به چند صد میلیون تومان هم برسد. لازم به ذکر است که برای دانستن قیمت دقیق برج خنک کن، باید با شرکت‌های سازنده تماس گرفت و درخواست پیش فاکتور کرد.

بهترین سازنده برج خنک‌ کننده تهران

شرکت کارا فناور اطلس پارسی که با نام تجاری بادران تهویه صنعت شناخته می‌شود، با تکیه بر دانش فنی روز و سال‌ها تجربه، در زمینه مهندسی، طراحی، ساخت و تعمیر انواع برج خنک کننده فعالیت می‌‌نماید و از شرکت‌های سازنده برج خنک کننده در تهران بشمار می‌آید.

تولید در این شرکت بر پایه بکارگیری مواد اولیه مرغوب، رعایت استانداردهای مکانیکی و ترمودینامیکی، ساخت دقیق و استفاده از دستگاه‌‌ها و ماشین آلات به روز استوار است. این شرکت دارای رزومه‌‌ای مشتمل بر بیش از 200 پروژه به نام در سراسر کشور و بیش از 5000 تن برج خنک کننده فعال می‌‌باشد. همچنین این شرکت با اطمینان از کیفیت ساخت محصولات، ضمانت و گارانتی 2 ساله به مشتریان خود ارائه می‌‌نماید.

از دیگر ویژگی‌های مجموعه بزرگ صنعتی کارا فناور اطلس پارسی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• استفاده از جدیدترین تکنولوژی‌‌های روز دنیا در ساخت انواع برج‌های خنک کننده
• طراحی، تعمیر و ساخت انواع برج خنک کننده
• محاسبات دقیق منطبق بر اصول علمی و عملی بروی درخواست‌های مشتری
• مشاوره در زمینه طراحی و محاسبه و انتخاب انواع برج خنک کننده
• هوشمند سازی دستگاه‌های تهویه مطبوع به منظور کنترل دقیق‌ تر و افزایش طول عمر دستگاه‌ها
• ضمانت و گارانتی طولانی مدت به مشتریان خود
• همراهی مستمر و همیشگی مشتریان

سوالات تکمیلی