تفاوت برج های خنک کننده با سیستم های هوا خنک

برج های خنک کننده به صورت گسترده در انواع صنایع 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 و تقریباً هر جایی که در پروسه تولید و ساخت نیاز به آب خنک باشد، به کار می‌روند. سیستم های هوا خنک، از به روزترین و مورد توجه‌ترین سیستم‌هایی است که همیشه در صنعت مورد نیاز است؛ به این معنی که در روزهای سرد سال که دستگاه‌های صنعتی در حال کار هستند و نیاز به خنک کاری دارند، از کولینگ تاور استفاده می‌شود. در این مقاله از کارا فناور اطلس پارسی، قصد داریم تا در مورد تفاوت برج های خنک کننده با سیستم های هوا خنک صحبت کنیم.

برج خنک کننده

در سیستم های تهویه، اعم از هر نوع که از ابتدای علم مهندسی تاسیسات و تهویه مورد توجه قرار داشته است برج خنک کننده همیشه جزو مهمترین دستگاه‌های مورد استفاده بوده است، برای اینکه بتوانیم به صورت علمی این موضوع را مورد بررسی قرار دهیم باید کمی بیشتر در این مورد در طول تاریخ به دنبال انواع آن بگردیم که این نیز ملزم به دانستن یکسری کلید واژه در این صنعت است.

سیستم کولینگ تاور هوا خنک (فری کولینگ)

یکی از به روزترین و مورد توجه‌ترین عواملی که همیشه مورد نیاز در صنعت بوده است سیستم خنک کاری است. در آغاز پایه‌گذاری این مبحث (خنک کاری) همیشه این مطلب مورد سوال بوده است که چگونه باید از گرم شدن بیش از حد دستگاه‌های صنعتی (های تمپرشر) و همچنین اصطلاک بیش از اندازه دستگاه‌ها جلوگیری کرد که با تکنولوژی آن زمان (بین سال های 1940 – 1890) که هنوز مهندسین خبره وارد عمل نشده بودند تنها راه، عبور دو سیال (لیکوئید) از کنار هم بود؛ پس در کولینگ تاورهای هوا خنک (فری کولینگ) همیشه هوا به عنوان عامل کنترل دما وجود دارد.

فری کولینگ از آن جا مورد بحث قرار گرفت که در ماه هایی از سال (در هر کشور و موقعیت جغرافیایی متفاوت است) نیاز به روشن بودن سیستم چیلر نیست. پس در قسمت کندانسور (تیوپ و فین) در قسمت داخلی لوله های (مسی و استیل) کندانسور که از داخل آن گاز مبرد یا هر مبردی دیگر (گاز آمونیاک یا بخار لیتیوم برماید) کویلی ثانویه تعبیه می شود که به آن کویل هواخنک گویند و در روزهای سرد سال که دستگاه های صنعتی در حال کار هستند و نیاز به خنک کاری دارند، از این قسمت استفاده می‌شود.

سیستم کولینگ تاور خشک (درای کولر)

در برج های خنک کن که تنها عامل اصلی کنترل دما هوای عبوری (وایند) است، لازم است که همیشه کنترل سرعت و حجم هوا محاسبه شود. برای مثال اگر در سیستم های هوا خشک سرعت بیش از حد یا کمتر از میزان مورد نیاز باشد، یا بی اثر خواهد بود و یا عملکرد برج خنک کننده بدون نتیجه می ماند. پس به این نتیجه می رسیم که درای کولر همیشه بر اساس حجم هوای مورد نیاز بابت کنترل دمای محلولی دیگر که در داخل لوله های مورد استفاده در حال جریال است، مورد استفاده قرا می‌گیرد. بنابراین در کولینگ تاور خشک (درای کولر) هیچ عامل ثانویه ای به نام آب یا سیال (لیکوئید) در مدار وجود ندارد و تنها کنترل کننده دمای دستگاه، هوا (با سرعت کنترل شده) است.

سیستم کولینگ تاور آب خنک (برج های خنک کننده مدار باز)

البته این عنوان کولینگ تاور آب خنک کمی از لحاظ لغوی ایراد دارد، زیرا کولینگ تاور همیشه دارای سیال (آب یا هر نوع محلول دیگر) است. پس این نکته باید مورد توجه باشد که همیشه آب خنک بودن یا هواخنک بودن به خودی خود دارای دستگاه های خاص است.

برج های خنک کننده مدار باز به دو شکل در بازار مورد استفاده قرار می گیرند:

1. برج خنک کننده (کولینگ تاور) مکعبی یا مربع
2. برج خنک کننده (کولینگ تاور) مدور یا گرد

برج های خنک کننده مکعبی همیشه در هر کجای جهان بدین شکل کار می کنند که آب به صورت پاشش از نازل های طراحی شده روی پکینگ به صورت پله ای دمای خود را از دست داده و تا 3 الی 3.5 درجه سانتی گراد بالای دمای مرطوب می‌رسد. سپس با پمپاژ شدن به دستگاهی که در نظر گرفته شده است باز می‌گردد. نحوه کار نازل‌ها بسته به دبی آب در حال جریان و همچنین فشاری که پشت آن قرار دارد متغیر است و هیچگاه نمی شود یک نوع نازل را برای همه برج ها به کار برد.

در کولینگ تاورهای مدور یا گرد به جای نازل از بازویی (آب پخش کن یا هد اسپرینگلر) استفاده می‌شود که هم دارای ریزش آب وسیع تری نسبت به نازل است، هم اینکه بدلیل چرخش مداوم آب پخش کن، همیشه تا حدی دبی آب بیشتری در این مدل از برج ها قابل عبور می‌باشد.

انواع برج های خنک کننده (کولینگ تاور)

برج های خنک کننده در مدل های جهانی تفاوت های زیادی با یکدیگر ندارند، به صورتی که اگر بخواهیم انواع برج خنک کننده را از لحاظ عبور هوا مورد بررسی قرار دهیم به دو مدل

1. جریان متقاطع
2. جریان مخالف

تقسیم بندی می‌شوند.

از لحاظ فن برج خنک کننده نیز به دو مدل

1. جریان القایی
2. جریان اجباری

طبقه بندی شده‌اند.

همچنین اگر بخواهیم از لحاظ نوع سیستم خنک کاری (با سیال آب)، برج‌های خنک کننده را مورد بررسی قرار دهیم به سه مدل

1. پاشش آب (نازل)
2. ریزش آب (بازویی)
3. آبشار محلول (در سیستم های بسیار بزرگ و صنعتی با دبی بسیار بالا)

تقسیم می‌شوند.

عملکرد برج های خنک کننده (کولینگ تاور)

پرفورمنس یا عملکرد برج های خنک کننده در موقعیت‌های جغرافیایی مختلف و همچنین بسیاری عوامل دیگر، متفاوت خواهد بود. هیچ گاه نمی‌توان یک یا دو عامل را در همه پروژه‌ها به عنوان علت اصلی در نظر گرفت؛ بنابراین برای باز شدن موضوع کمی بیشتر درباره مطلب توضیح خواهیم داد.

برج های خنک کننده چوبی، برج های خنک کننده فایبرگلاس، برج های خنک کننده گالوانیزه، کولینگ تاورهای استیل، کولینگ تاورهای بتنی و بسیاری مدل‌های دیگر تولید و به بازار ارائه می‌شوند. پس تا اینجا به این جمع بندی رسیدیم که هیچ گاه یک برج خنک کننده در هیچ کجای دنیا یک عملکرد مشخص ندارد.

برای مثال در پروژه‌های مسکونی با سختی آب پایین (بین 100 تا  300)، برج های مکعبی (نازل دار) مناسب است. اما در همان پروژه اگر سختی آب از 350 تا 700 باشد، در مدت زمان کوتاهی نازل‌ها شاید به 50 درصد کارایی خود تحلیل رفته و ظرفیت کولینگ تاور تا زیر نصف نیز کاهش یابد. پس از کولینگ تاور با عملکرد بالاتر با نام کولینگ تاور مدور یا گرد استفاده می شود که بازویی با سوراخ های قابل کنترل بابت عبور حجم بیشتر آب بسیار مناسب را دارد. با این توضیحات به این نتیجه خواهیم رسید که اگر در پروژه‌ای یک برج خنک کننده مناسب باشد، دلیل بر جوابگو بودن در سایر پروژه‌ها نیست.

برج های خنک کننده طرح ابارایی نوعی دیگر از انواع کولینگ تاورها هستند که نه نازل های پاششی مانند کولینگ تاورهای معکبی دارد و نه مانند برج های مدور، دارای بازویی و آب پخش کن است. در این نوع برج ها همیشه و در همه شرایط از پکینگ های فیلمی با ضخامت 200 تا 500 میکرون استفاده شده و نازلی که در همه این برج های خنک کننده استفاده می شود، نازل مارلی نام دارد که با توجه به دبی آب سایز آنها نیز متفاوت خواهد بود.

نکته ای که در اینجا مورد توجه خواهد بود این است که بالای 90 درصد پروژه‌های صنعتی و دما بالا از این نوع برج استفاده نمی شود، زیرا اصل تولید و ساخت این نوع از کولینگ تاورها در پروژه های ساختمانی و مسکونی است.

برج خنک کننده چیلرهای آب خنک

چیلر یا همان دستگاه خنک کردن آب، همان طور که از نام آن پیداست، قادر است که سرمای محلول (عمدتاً آب) را تا حدی نزدیک به 7 درجه سانتی گراد رسانده و در سیستم (فن کویل و هواساز) در ساختمان به جریان (با کمک پمپ های سیرکولاسیون) در آورد. پس واضح است که خود دستگاه چیلر بسته به نوع آن (تراکمی و جذبی) نیاز به خنک کاری (مبرد یا محلول لیتیوم برماید) دارد که این وظیفه بر عهده برج های خنک کننده یا همان کولینگ تاورهای پشت بامی است.

این توضیح بخوبی روشن کرده که که هیچگاه نمی توان چیلری (یکپارچه و آب خنک) را بدون برج خنک کننده، استارت و مورد بهره برداری قرار داد. زیرا اصولا بدون برج خنک کننده، چیلر روشن نخواهد شد (بحث سوئیچ های جریانی یا فلو سوئیچ ها).

چیلرهای هوا خنک و سیستم کندانسور هوایی

سیستم های یکپارچه همیشه در یک قسمت از ساختمان روی فنداسیون قرار می گیرند و بسته به طراحی و جانمایی اولیه این مطلب مشخص می گردد. پس اینکه در قسمت بام هر ساختمان یا در فضای باز، یک دستگاه چیلر جانمایی شود، موضوعی عادی است. اما هیچ گاه نمی شود یک چیلر یکپارچه را در موتورخانه جانمایی کرد. زیرا در همه سیستم های هوا خنک یک پارچه بخشی تعبیه شده است به نام کاندنسر که نیاز اساسی آن تغذیه از هوای آزاد با دبی مشخص و عبور از سطح فن و کویل است. پس اگر بعنوان مثال یک چیلر هوا خنک را در موتورخانه قرار دهیم، شاید در زمان 10 دقیقه پس از استارت دستگاه، خطای (فشار کم) یا خطای (های تمپرشر) یا این دسته از آلارم ها را خواهد داد که دلیل آن همانطور که اشاره شد، نبود هوای کافی و اکسیژن در فضای موتورخانه است.

در این نوع از چیلرها دو نوع کندانسور قابل طراحی است:

1. کندانسور عبور گاز مبرد (با شکل حرف اچ انگلیسی)
2. کندانسور عبور گاز مبرد (با شکل حرف وی انگلیسی)

که هر دو نوع بالا در هر پروژه مرسوم و قابل استفاده خواهد بود، با این تفاوت که در کندانسور نوع دوم تا حدود 25 درصد کارایی و عملکرد چیلر بدلیل عبور صحیح تر هوا از تمامی سطح کویل بالاتر از نوع اول است.

چیلرهای هوا خنک و سیستم کندانسور هوایی دو پارچه (مجزا)

نحوه کار این نوع از چیلرها بدین شکل است که گاهی پیش می‌آید که در پروژه ای بدلیل کاربرد ماکزیمم از زمین، هیچ فضایی بابت چیلر در نظر گرفته نشده است. پس راه حل در این دسته از ساختمان ها پیشنهاد چیلرهای دو پارچه است. به این شکل که 4 بخش از چیلر (کمپرسور و اواپراتور و شیر انبساط و البته کنترولینگ سیستم) در فضایی کم بر روی شاسی قرار داده می شود و بخش اساسی (مهمترین قسمت هر چیلر) کندانسور در فضایی دیگر با لوله های مسی به چیلر هوا خنک متصل می گردد و این باعث می شود که نه نیاز به فضایی زیاد جهت نصب چیلر هوا خنک داشته باشیم و نه محدود به موتورخانه شویم. پس این نوع سیستم های دو پارچه که تنها شرکت های تولیدی تهویه مطبوع در ایران قادر به ساخت آن هستند و کمتر نوع وارداتی از آن دیده شده است، پیشنهاد بسیار خوب و مهندسی شده ای خواهد بود.

مزایا و معایب سیستم های هوا خنک

در تمامی چیلرهای هوا خنک مصرف برق (نسبت آمپر مصرفی به هوای سرد تولید شده) مسئله ای بسیار اساسی است. زیرا علاوه بر کارکرد کمپرسور که البته در همه انواع دیگر نیاز به آن وجود دارد، الکتروموتورهای فن نیز آمپر زیادی را مصرف می کنند که این موضوع با پیشرفت علم و تولید دستگاه اینورتر (جریان متغیر)، تا حدودی زیاد حل شده است.
سیستم های هوا خنک دارای طول عمر بالایی نسبت به سیستم های آب خنک هستند. زیرا خود آب به عنوان محلول اصلی خنک کاری (کندانسور آبی) دارای مشکلاتی مانند ایجاد خوردگی و زنگ زدگی در سیستم می شود و در طولانی مدت نیاز به اسید شویی پیدا خواهند کرد. همچنین آب همیشه در کشور ما مسئله‌ای مهم و غیرقابل جبران است که باید از هدر رفت آن جلوگیری شود.
سیستم های هوا خنک یکپارچه در تناژ بالا دارای وزن زیادی هستند. به طوری که گاهی تحمل ساختمان از لحاظ خستگی فلزات (مبحث متالوروژی) بسیار مهم است به طوری که در طولانی مدت اگر شاسی مناسب (بتن یا آهن) برای این دستگاه (که قلب هر ساختمان است) طراحی و اجرای دقیق نشده باشد، لرزه و صدا در کل ساختمان پیش خواهد آمد البته به این نکته نیز باید اشاره کرد که مطمئناً مهندسان ناظر خوب کشور ما همیشه این موضوع را مورد نظر قرار می دهند.

سخن پایانی

در همه نقاط جهان چه قاره آمریکا (در هر نقطه)، چه کشور های آسیایی و چه کشور های اروپایی سیستم هواخنک بهترین کارایی را خواهند داشت. زیرا مسئله آب (با وجود اقیانوس و دریا) که همیشه این موضوع به اشتباه عنوان شده، در مقاله‌ای دیگر راجع به آن خواهیم پرداخت. زیرا کوچکترین استفاده ای از آب دریا و اقیانوس ها در سیستم های تهویه صورت نمی گیرد (بجز استثناء در صنعت کشتیرانی). اما در کشور ما سیستم آب خنک (به خصوص در صنعت که آب همیشه دارای ظرفیت گرمای نهان بیشتری نسبت به هوا است)، کارایی بیشتری نسبت به انوع کندانسورهای هوایی دارند و این موضوع که در ابتدای مقاله به آن اشاره شد نیز همیشه وجود خواهد داشت که در هر شرایطی و هر موقعیتی انتخاب نوع دستگاه متفاوت خواهد بود و هیچگاه یک نوع دستگاه چیلر یا کولینگ تاور یا کندانسور یونیت جوابی یکسان نخواهند داد.

شرکت کارا فناور اطلس پارسی (بادران تهویه صنعت)

تلفن تماس: ۰۲۱۲۶۷۰۹۹۱۸ / ۰۲۱۲۶۷۰۹۳۶۸ / ۰۲۱۲۲۶۴۵۸۹۰ / ۰۲۱۲۶۶۰۲۷۷۶

تماس فوری / واتس اپ: ۰۹۲۱۳۶۰۲۶۹۰

وب سایت رسمی: Badrantahvieh.net

ایمیل: badran.tahvieh@gmail.com

گروه تلگرام: Cooling tower

سوالات تکمیلی