راهنمای خرید برج خنک کننده

برج خنک کننده چیست؟

برج خنک کننده Cooling Tower یک مبدل حرارتی مدار باز است که به واسطه تبخیر آب در محیط باز عمل میکند و آب مورد استفاده در سیستم را تا حدودی خنک می کند. هر چه رطوبت محیط کمتر باشد برج های خنک کننده عملکرد بهتری خواهند داشت.
این دستگاه بواسطه تبخیر بخشی از آب در گردش عمل کولینگ را انجام میدهند (تبخیر یک عمل گرماگیر است). برج های خنک کننده در محیط هایی با رطوبت بالا کارایی مناسبی ندارند و به طور کلی در انواع زیر تولید می شوند.

1. فایبرگلاس مدور
2. فایبرگلاس مکعبی
3. گالوانیزه مکعبی
4. گالوانیزه ذوزنقه
5. استوانه ای با مصالح ساختمانی

نحوه عملکرد برج خنک کننده

در داخل برج های خنک کننده المان های افزایش سطح تماس وجود دارد این المان ها میتوانند چوب و یا پکینگ های فیلم و اسپلش  باشند. پاشش آب روی این المان ها و تماس با هوای اجباری فن موجب خنک شدن آب می شود.
بخشی از آب برای انجام عمل خنک کاری تبخیر میشود که باید جایگزین گردد.
در قسمت تحتانی برج های خنک کننده تشت آب وجود دارد که آب خنک شده در آن جمع می شود و خروجی دستگاه به این تشت متصل است.
در برج های خنک کننده آب از بالا به پایین پاشیده می شود و هوا در جهت مخالف با زاویه ۱۸۰ درجه  یا متقاطع با زاویه ۹۰ درجه باآن برخورد می کند.
ایجاد جریان هوا در برج های خنک کننده به واسطه فن دستگاه صورت میگیرد که در مدل های مختلف متفاوت است.در بضی از برج ها از فن ملخی یا آکسیال و در بضی دیگر از انواع فن سانتریفوژ استفاده می شود.

کاربرد برج خنک کن

از برج های خنک کننده در سیستم های تهویه مطبوع و سرمایش و در کارخانه های صنعتی که نیاز به خنک کاری آب دارند استفاده می شود. خنک کاری دستگاه های تزریق، خنک کاری کندانسور و دستگاه های بستنی ساز از جمله موارد استفاده صنعتی از برج های خنک کننده به شمار می رود.
کاربرد برج های خنک کننده به لحاظ دمایی محدودیت هایی دارد اما به لحاظ فشار کاری خیر. می توان در پروژه هایی که فشارکاری بالایی دارند از برج های خنک کننده مدار بسته استفاده کرد .
کاربرد برج خنک کن مخصوصا در برخی از شهر ها که میزان رطوبت بالاست محدود تر می شود.

در اکثر پروسه های صنعتی و تولیدی حرارت تولید شده توسط آب جذب و باید به محیط خارج دفع شود. این کار توسط برج خنک کن انجام می شود اما برج های خنک کن محدودیت هایی نیز در کاربرد دارند که مهمترین آن محدودیت کاهش دمای آب می باشد. یک برج خنک کن ایده آل در بهترین شرایط می تواند دمای آب را تا حداکثر 3 و به بالاتر از دمای مرطوب محیط کاهش دهند به عنوان مثال اگر دمای آب ورودی یک برج خنک کننده چیلر 32 درجه سانتیگراد باشد و دمای مرطوب محیط 24 درجه ، این برج نهایتا می تواند دمای آب را به 27 درجه سانتی گراد برساند.

انواع برج خنک کن

برج های خنک کن به دلیل گستردگی کاربرد دارای انواع  مختلفی هستند که در چند دسته بندی مختلف به آنها اشاره می شود.

انواع برج های خنک کننده از نظر جهت جریان هوا و آب

برج خنک کن جریان مخالف یا کانتر فلو (Counter flow)

در برج های خنک کننده کانتر فلو یا جریان مخالف جهت جریان و هوا مقابل یکدیگر هستند. در این نوع از برج های خنک کن، هوا از پایین به بالا و آب از بالا به پایین جریان دارد. برج های خنک کننده مدور و استوانه ای از این نوع هستند. البته انواع برج های خنک کننده مکعبی هم بصورت کانترفلو تولید می شوند.

برج خنک کن جریان متقاطع یا کراس فلو(Cross flow)

در این نوع از برج های خنک کننده جریان آب و هوا بصورت جریان متقاطع با اختلاف زاویه ۹۰ درجه وارد برج می شوند. که معمولا هوا به صورت مکشی یا دهشو از بغل وارد برج شده و آب از بالا به پایین جریان دارد.
برج های خنک کننده ذوزنقه ای و مکعبی کراس فلو از این نوع هستند.

انواع برج های خنک کننده از نظر شکل ظاهری

برج خنک کننده مکعبی

این نوع از برج های خنک کننده از فایبرگلاس و یا گالوانیزه ساخته می شوند و می تواند بصورت کانترفلو یا کراس فلو . در برج های خنک کننده مکعبی جهت پاشش آب از تشت های سوراخ دار و یا نازل های اب پاش استفاده میشود.
در این نوع از برج های خنک کننده فن میتواند بصورت آکسیال مکنده در بالای دستگاه و یا بصورت سانتریفیوژ  دمنده در پایین دستگاه قرار گیرد .

برج خنک کننده مدور

برج های خنک کننده مدور از جنس فایبرگلاس تولید می شوند و درون برج دارای اسپرینگلر هد جهت پاشش آب هستند. در برج های خنک کننده مدور از بازوهای سوراخ دار جهت پاشش آب استفاده می شود.
این برج دارای گلویی در قسمت بالاست که فن در آن قسمت نصب می شود.

برج خنک کن ذوزنقه ای

برج های خنک کننده ذوزنقه ای که اصطلاحا به مارلی معروف هستند از نوع کراس فلو است. فن در این نوع از برج های خنک کننده معمولا بالای دستگاه نصب می شود.

برج خنک کن استوانه ای

این نوع از برج های خنک کننده معمولا دارای بدنه فلزی یا بتونی است و دارای فن آکسیال در بالای سازه است و بصورت جریان مخالف عمل می کند. از برج های خنک کننده استوانه ای معمولا در نیروگاه ها و صنایع بزرگتر استفاده می شود.

انواع برج های خنک کننده از نظر جنس بدنه

برج های خنک کننده فایبرگلاس

بدنه برج خنک کننده فایبرگلاس با مواد رزینی و مخلوط پلی استر و الیاف شیشه و ونیل استر و اپوکسی و رنگ و مواد دیگر با چگالی بین ۱۸۵۰ تا ۲۰۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب تولید می شود. 
فایبرگلاس در نهایت یک سطح مستحکم با وزن سبک و مقاوم در برابر آب و هوا با قابلیت سوراخ کاری و آب بندی بین قطعات در ساخت برج های خنک کننده رزین با سخت کننده مخلوط میشود و روی ورقه های الیاف شیشه به وسیله غلطک روی لایه ها پخش می شوند. ضخامت قطعات مختلف برج خنک کن مانند تشتک و فن استک و بدنه و لوور ها با هم متفاوت است و تعداد لایه های آغشته شده به رزین برای ضخامت های مختلف متفاوت است. در نهایت لایه بیرونی برج خنک کن روی قطعات مختلف با پوشش نهایی که در برابر رطوبت و اشعه ماورا بنفش و uv مقاوم است با رنگ دلخواه پوشش داده می‌شود.

برج خنک کننده بتنی

برج خنک کن بتنی دارای ابعاد بزرگتر مثال تا ارتفاع ۲۰۰ متر و قرص و قطر ۱۵۰ متر و قطر دهانه ۸۰ متر به صورت جریان طبیعی بدون فن تولید می‌شود. برج خنک کن بتنی در محل با استفاده از مصالح ساختمانی تولید می شود. رزین این نوع برج خنک کن محل جمع آوری آب به قطر برج قرار دارد. آب به وسیله نازل های مخصوص از ارتفاع حدود ٣/١ ارتفاع کلی از سطح زمین به صورت ثقلی پاشیده می‌شود و مسیری حدودا ۶۰ تا ۷۰ متر را برای رسیدن به کف برج طی می‌کند و در مسیر از لایه های پکینگ عبور می‌کند و خنک می شود. 
جریان هوا به صورت معکوس کراس فلو (زاویه آب و هوا ۱۸۰ درجه) از دریچه های پایینی برج وارد بدنه برج خنک کن شده و به واسطه حالت هذلولی به صورت طبیعی به بالا جریان پیدا می کند. 
از برج های خنک کننده بتنی معمولاً در نیروگاه‌ها استفاده می‌شود که نیاز به دبی بالا برای خنک‌کاری دارند. 

برج خنک کننده گالوانیزه یا فلزی (برج خنک کن چوبی)

برج های خنک کننده گالوانیزه یا فلزی که از ورق گالوانیزه فولادی تولید می شود در دو نوع مکعب مستطیل و ذوزنقه ای تولید می شوند. معمولاً برج های خنک کننده گالوانیزه دارای سیستم جریان متقاطع (زاویه آب و هوا ۹۰ درجه) ، در برج های خنک کننده فلزی از پکینگ های کراس فلو یا همان پکینگ دکمه‌ای (شانه تخم مرغی) استفاده می شود. در تمامی مدلهای برج خنک کن فلزی آب از بالا به پایین جریان دارد. اما جریان هوا در برج فلزی مکعبی به صورت پایین به بالا یا در راستای افق و یا با زاویه ۹۰ درجه جریان می یابد. 
برج های خنک کننده فلزی در چهار مدل تولید می شوند. 

1. برج خنک کن جریان مخالف مکعبی با فن آکسیال در بالای برج
2.  برج خنک کن فلزی جریان مخالف مکعبی با فن سانتریفیوژ در پایین برج 
3.  جریان متقاطع مکعبی با فن اکسیال در دیواره برج
4.  ذوزنقه ای با جریان متقاطع و فن آکسیال در بالای برج
    

انواع برج‌های خنک کننده از نظر گردش آب

برج های خنک کننده مدار بسته

در این نوع از برج های خنک کننده از دو مدار باز و بسته استفاده می شود. بخشی از آب که با سیستم در ارتباط است درون کویل مدار بسته قرار میکیرد و بخش دیگر که باز است و با هوای محیط در ارتباط است آب را برای خنک کاری روی این کویل میریزد.
برج های خنک کننده مدار بسته علاوه بر تجهیزات برج مدار باز، یک کویل و یک پمپ دارند که کویل جهت گردش آب سیستم و پمپ جهت انتقال آب از کف برج به بالای برج و نازل هاست.

استفاده از برج های خنک کننده مدار بسته محدودیت فشار کار سیستم را از بین میبرد و مصرف آب کمتری به نسبت برج های خنک کننده مدار باز دارد. با استفاده از برج مدار بسته مشکل رسوب گیری در سیستم ( کندانسور و مبدل حرارتی ) از بین میرود.

برج های خنک کننده مدار باز​

در برج های خنک کننده مدار باز آب در دستگاه مستقیما با هوا در تماس است و خنک می شود. در این نوع از برج های خنک کننده به دلیل باز بودن بخشی از سیستم محدودیت فشار کاری وجود دارد.
در این نوع از برج های خنک کننده مصرف آب بالاست و مشکل رسوب گیری دستگاه هم مطرح است. در واقع به دلیل تبخیر آبی که در دستگاه های خنک شونده و برج های خنک کننده جریان دارد، باید آب جایگزین وارد دستگاه شود و ورود آب جایگزین و وجود عمل تبخیر به معنی تجمع املاح و رسوبات آب در سیستم است.

بیشتر بخوانید. مقایسه برج خنک کننده مدار بسته و مدار باز

انواع برج خنک ساز از لحاظ نوع مونتاژ

انواع برج خنک ساز بر حسب نوع مونتاژ عبارتند از مونتاژ و دمونتاژ

برج های خنک کننده مونتاژ شده در ظرفیت های کوچک ، متوسط و نسبتا بزرگ در محل کارخانه ساخته میشوند و سپس به محل پروژه منتقل میشوند . به دلیل مونتاژ و ساخت برج خنککن در کارخانه معمولا دستگاه از ظرافت بیشتری برخوردار بوده و آب بندی و هوابندی قطعات به درستی انجام میشود.
اگر ابعاد برج خنک کن بزرگ باشد و یا امکان حمل آن به صورت یکپارچه مهیا نباشد و یا دسترسی جرثقیل به محل نصب برج ، برای قرار دادن یک برج یکپارچه مهیا نباشد ، برج به صورت دمونتاژ به محل پروژه منتقل شده و در محل نصب، مونتاژ میشود . بسیاری از شرکت های تولید کننده ، برای سهولت نصب و راه اندازی ، فروش برج را در هر ظرفیتی به هر دو شکل ممکن انجام میدهند . فروش برج یه صورت چند تکه به خصوص در برجهای فایبر گلاس مکعبی مرسوم و متداول است.

انواع برج خنک کننده بر مبنای مکش هوا

تقسیم بندی انواع برج خنک کننده بر مبنای مکش هوا میتواند بر حسب عامل محرکه برای عبور هوا  از برج ، به دو نوع برج خنک کننده با مکش طبیعی و برج خنک کننده با مکش اجباری تقسیم شود .

 برج خنک کننده جریان طبیعی فاقد فن و موتور الکتریکی برای جریان انداختن هوا هستند و جریان هوا بر اثر اختلاف چگالی هوای مرطوب و هوای خشک به طور طبیعی در داخل ستون برج جریان پیدا میکند(مانند اثر دودکشی )  از این برج ها در تاسیسات صنعتی و نیروگاهها استفاده میشود و کاربرد تهویه مطبوع ندارند .

برج خنک کننده جریان اجباری که در ظرفیت و مقیاسهای مختلف ساخته میشوند هوا را به وسیله ی یک عامل مکانیکی  مثل فن از روی سطوح مرطوب تبخیری عبور میدهند .

برج های جریان اجباری میتواند به صورت فشار مثبت و فشار منفی باشند .

برج خنک کننده فشار مثبت

 در برج های فشار مثبت تعداد یک یا چند فن در ورودی برج خنک کننده نصب میشود و هوا را از روی سطوح مرطوب عبور میدهند . مانند برج هی خنک کننده فلزی با فن سانتریفیوژ .

 فشار هوا در این برج ها در قسمت ورودی حداکثر و در قسمت خروجی هوا در حالت حداقل است .

برج خنک کننده فشار منفی

 در برج های فشار منفی فن در خروجی برج نصب میشود و هوا را از روی سطوح مرطوب مکش کرده و از قسمت بالای برج خارج میکند . برج های خنک کننده فایبر گلاس مدور و هذلولی شکل از این دست هستند .

خروج هوا از قسمت بالای برج باعث جلوگیری از پدیده برگشت هوای گرم خروجی به داخل برج میشود که موجب افزایش راندمان برج است .

برج خنک کننده مکش القایی

 نوع دیگری از برج خنک کننده نیز وجود دارد که به نام برج خنک کننده با مکش هوای القایی نامیده میشود . این برج ها نیز فاقد فن هستند و آب به وسیله ی یک پمپ پر فشار به درون محفظه برج پاشیده میشود . جریان پر سرعت آب باعث ایجاد یک منطقه کم فشار در داخل برج شده که اولا باعث مکش هوا به داخل برج میشود و ثانیا میل به تبخیر آب بیشتر شده و باعث تبخیر آب در حد قابل قبولی میشود . این نوع برج خنک کننده فاقد سطوح مرطوب نظیر پکینگ یا مانند آن است و خروج هوا در جهت پاشش آب است.

برج خنک کننده چیلر

برج خنک کننده چیلر به عنوان یک تجهیز جانبی و مکمل چیلر وظیفه انتقال گرمای اخذ شده توسط چیلر به محیط خارج را داراست .

 بار برودتی ساختمان به وسیله ی جریان آب درون فن کویل یا هواساز به گاز مبرد چیلر منتقل میشود این گرما صرف تغیر فاز مبرد میشود (از حالت مایع به گاز) مایع مبرد درون کندانسور با دفع گرما به آب در جریان کندانسور تقطیر میشود . آب درون کندانسور در اثر این فرآیند افزایش دما پیدا میکند و باید برای استفاده مجدد خنک شود که وظیفه این خنک سازی به عهده برج خنک کننده است .

 در حقیقت برج خنک کننده گرمایی را که از یک محیط با دمای پایین تر اخذ شده در یک محیط با دمایی بالاتر دفع میکند و این کار با استفاده از اصل سرمایش تبخیری و تبخیر آب در برج انجام میشود . گرمای دفع شده در برج خنک کننده یک چیلر تراکمی برابر با کل گرمای اخذ شده از محیط سرد شونده به علاوه گرمای ناشی از تراکم گاز و کار کمپرسور است .

 در چیلر جذبی نیز برج خنک کننده ، وظیفه دارد تا گرمای اخذ شده از ساختمان را به اضافه گرمایی که در ژنراتور به ماد مبرد داده میشود را دفع کند . هر چه مقدار بار حرارتی در محیط داخل بیشتر باشد نیاز به دفع گرمای بیشتر در برج است به همین جهت معمولا در راه اندازی اولیه سیستم سرمایش که تجمع بار در محیط وجود دارد ، میزان گرمای دفع شده در  برج خنک کننده نیز در حالت ماکزیمم است .

کارکرد مناسب برج خنک کننده تاثیر بسزایی در کارکرد صحیح چیلر دارد . هر چه انتقال حرارت در برج خنک کننده بیشتر باشد توانایی اخذ گرما در چیلر بالاتر خواهد رفت.

برج خنک کن هیبریدی

واژه هیبرید (Hybrid) به معنی دوگانه و در صنعت به کاربرد های دویا چند گانه یک تجهیز و یا دو یا چند روش برای یک عملیات خاص اطلاق میشود . مانند خودروهای هیبریدی که هم به صورت بنزینی کار میکند و هم انرژی الکتریکی .

 برج خنک ساز هیبریدی به دسته ای از برج های خنک کننده اطلاق میشود که به نوعی ترکیبی از برج خنک کننده خشک و برج خنک کننده تر است . در سیبستم خنک کن خشک آب درون یک کویل جریان دارد و با عبور هوا از روی آن خنک میشود و به طور مستقیم با هوا در ارتباط نیست (شبیه به رادیاتور خودرو)  سیستم خنک کننده خشک مصرف آب ناشی از تبخیر ندارند و توانایی خنک کردن آب را تا حداکثر چند درجه بالاتر از دمای خشک محیط دارند .

در برج خنک کننده مرطوب ، آب در تماس با هوای عبوری به تبادل حرارت پرداخته و بر اساس اصل سرمایش تبخیری و تبخیر بخشی از آب عبوری و اخذ گرمای نهان تبخیر ، خنک میشود . برج های خنک کننده تر توانایی خنک کردن آب را تا چندین درجه بالاتر از دمای مرطوب محیط دارا هستند . (به دلیل اینکه راندمان دستگاه صد در صد نیست) .

علاوه بر بحث دما میزان حرارت دفع شده در برج خشک نسبت به برج مرطوب محدود تر بوده و دفع مقادیر بالای حرارت مستلزم ساخت برجی با ابعاد بسیار بزرگ است . از برج های خشک بیشتر در تاسیسات صنعتی و نیروگاهها و از برج های مرطوب در تمامی تاسیسات اعم از صنعتی و تهویه مطبوع استفاده میشود .

مثلا فرض کنیم در شهری دمای خشک محیط 40 درجه سانتی گراد باشد و دمای مرطوب 25 درجه سانتی گراد باشد . اگر از یک برج خنک کننده خشک استفاده کنیم میتوانیم آب را تا 45 درجه سانتی گراد خنک کنیم و اگر از برج مرطوب استفاده کنیم میتوانیم آب را تا دمای 30 درجه سانتی گراد خنک کنیم .

در برج خنک کننده هیبریدی تلفیق دو روش فوق به کار گرفته میشود . یعنی ابتدا آب درون یک سری مبدل حرارتی هوا خنک جریان یافته و با عبور هوا کمی خنک میشود ( نزدیک به دمای خشک محیط)  و سپس بر روی پکینگ های برج ریخته شده و با تبخیر آب خنک میشود (تا نزدیکی دمای مرطوب محیط).

برج خنک کننده هیبریدی دارای ابعادی بزرگتر نسبت به برج خشک و تر بوده و قیمت خرید اولیه آن نیز بالاتر است . برج خنک کننده هیبریدی در اشکال و ساختار عملکردی مختلف و همگی بر یک اصل طراحی و تولید میشوند . اما دو شکل از تولید این برج ها مرسوم و متداول است .

 در نوع اول آب گرم ابتدا وارد یک کویل در قسمت بالای برج میشود و درون لوله های مبدل جریان میبابد . برای انتقال حرارت بهتر میتوان از لوله های فین دار استفاده نمود .  این کویل در قسمت فوقانی برج و محل خروج هوای مرطوب از برج است . پس از گذر آب از درون این لوله ها و خنک شدن نسبی آب ، همین آب به قسمت پایین (قسمت مرطوب) برج رفته و از طریق نازل هایی در قسمت پایین برج پاشیده میشود و با اصل سرمایش تبخیری تا نزدیکی دمای مرطوب خنک میشود و در انتها آب خنک شده در قسمت تشتک برج جمع شده و به محل مصرف فرستاده میشود . در این نوع از برج خنک کننده میتوان در قسمت دوم برج (بخش مرطوب برج ) ، به جای پاشش آب درون محفظه برج از پکینگ ها استفاده نمود و آب را بر روی آنها پاشید (درست شبیه برج خنک کننده مرطوب) .

این شکل از برج خنک کننده هیبریدی ساده ترین و ارزان ترین نوع بوده و صرفه جویی آب در این نوع از برج خنک کننده هیبریدی نسبت به مدل های دیگر کمتر است .

در نوع دوم برج خنک کننده هیبریدی ، آب ابتدا وارد کویل فوقانی شده و به همان شکل قبلی خنک میشود و سپس به جای پاشش درون محفظه برج ، درون کویل دیگری جریان میبابد که آب تشتک برج به وسیله ی یک پمپ بر روی لوله های این کویل دوم پاشید میشود . این نوع برج خنک کننده هیبریدی به نوعی مدار بسته بوده و برای خنک سازی آبی که نمیخواهیم در مداری باز جریان یابد مناسب است . به دلیل اینکه در این شکل از برج های هیبریدی ، آب خنک شونده مستقیما تبخیر نمیشود ، سختی آن بالا نخواهد رفت و تاثیر سویی از این حیث بر سیستم نخواهد گذاشت . صرفه جویی آب در این نوع از برج های خنک کننده هیبریدی نسبت به نوع قبل بیشتر است و قیمت اولیه دستگاه نیز بالاتر میباشد.

عملکرد برج خنک کننده هیبریدی

نحوه عملکرد برج خنک کننده هیبریدی نسبت به برج خشک و مرطوب دارای مزیت هایی است . در برج خنک کننده هیبریدی مصرف آب تا حد قابل قبولی کاهش میابد و هوای مرطوب خروجی از برج خنککن نیز دارای مقدار کمتری از قطرات معلق آب است .

علت پایین آمدن مصرف آب در برج خنک کننده هیبریدی تلفیق سیستم برج خشک و مرطوب و بهره بردن از مزایای خوب هر دو برج است.

در برج خنک کننده هیبریدی برای خنک کردن آب با دمای بالا تا نزدیکی دمای خشک محیط دیگر نیاز به تبخیر آب نیست و پس از آنکه دمای آب به نزدیکی دمای خشک محیط رسید ، تبخیر آب برای خنک سازی آغاز میشود و این موضوع باعث صرفه جویی چشمگیر در مصرف آب میشود . بنابراین مصرف آب در برج خنک ساز هیبریدی نسبت به برج خنک کننده تر کمتر است و انتقال حرارت در آن میتواند بیشتر باشد .

 استفاده از برج خنک کننده هیبریدی در زمانهایی که نیاز به اختلاف دمای بالایی بین آب ورودی یا خروجی باشد بسیار کارآمد خواهد بود .

مثلا فرض کنیم در شهری با شرایط آب و هوایی مثال قبلی بنا داریم در یک فرآیند صنعتی آبی را از دمای 70 درجه سانتی گراد تا دمای 30 درجه سانتی گراد خنک کنیم اگر این آب به درون یک برج خنک کننده مرطوب فرستاده شود هدف ما برآورده میشود اما کاهش این دما (حدود 40 درجه سانتیگراد) مستلزم تبخیر و مصرف مقدار بسیار زیادی آب است . اگر این آب به درون یک برج هیبریدی فرستاده شود میتوان دمای آب را بدون تبخیر آب تا نزدیکی دمای خشک محیط کاهش دهیم ( مثلا 45 درجه سانتی گراد) سپس با فرستادن آب به بخش مرطوب برج ، دما را به 30 درجه سانتی گراد برسانیم . در این مثال برای کاهش 25 درجه سانتی گراد دمای آب ( از 70 به 45)  هیچگونه تبخیری اتفاق نمی افتد  و این یعنی صرفه جویی قابل توجه در مصرف آب در برج خنک کننده .

گاهی اوقات برخی تولید کنندگان در خصوص میزان صرفه جویی در مصرف آب و میزان خنک کنندگی برج خنک کننده هیبریدی اغراق میکنند . میزان صرفه جویی آب در برج هیبریدی در مقایسه با برج مرطوب با توجه به دبی و دمای آب و درجه حرارت خشک و مرطوب محیط متغیر است و میتواند در حدود 30 درصد یا کمتر و بیشتر باشد . اما اگر مصرف سالانه ی آب در سیستم هایی که نیاز به کاکرد مداوم در طول سال دارند محاسبه شود حتما مقدار صرفه جویی صورت گرفت در آب بیشتر خواهد بود .

 در خصوص دمای آب خروجی از برج هیبریدی نیز باید توجه نمود که این دما نمیتواند از دمای آب خروجی از برج خنک کننده مرطوب کمتر باشد .همانطور که عنوان شد انتقال حرارت در سرمایش تبخیری بر اساس انتقال جرم و تبخیر آب است یعنی هر چه آب بیشتری تبخیر شود گرمای بیشتر اخذ میشود ولی این اخذ گرما نامحدود نیست چرا که پس از تبخیر مقداری آب و وارد شدن بخار آب در هوا ، به تدریج نسبت رطوبت موجود در هوا بالا خواهد رفت و نهایتا هوا به مرحله اشباع میرسد و دیگر شرایط پذیرش رطوبت را نخواهد داشت .

پس حد نهایی تبخیر آب و میزان خنک کنندگی هر دستگاه تبخیری درجه حرارت مرطوب محیط است .

از دیگر مزیت های خوب برج خنک کننده هیبریدی میتوان به توانایی کنترل ظرفیت مناسب برج در سیستمهای با ظرفیت متغیر و کارکرد مطمئن تر برج خنک کننده در زمستان اشاره کرد .

یکی دیگر از مزایای منحصر به فرد برج خنک کننده هیبریدی رسوب گذاری کمتر در سیستم است . این رسوب گذاری کمتر ،از دو جهت اتفاق میافتد اول آنکه به دلیل تبخیر کمتر آب در برج خنک کننده ، غلظت  املاح و سختی کل آب در گردش  نسبت به برج مرطوب کمتر است و این یعنی گردش آب در مبدل با سختی و رسوب گذاری کمتر و دوم اینکه اگر از برج خنک کننده مدار بسته استفاده شود (نوع دوم ) تبخیر آب برای خنک سازی در یک مدار ثانویه اتفاق میافتد و عملا سختی آب در گردش به دلیل تبخیر هیچ گاه بالا نخواهد رفت.

برج خنک کننده گرد یا مکعبی؟

گاهی برای برخی از بهره برداران این سوال مطرح میشود که کدام یک از انواع برج خنک کننده گرد یا مکعبی را برای یک پروژه انتخاب کنند . انتخاب برج خنک کننده گرد یا مکعبی مانند هر تجهیز دیگری نیازمند شناخت نقاط ضعف و قوت هر کدام و سازگاری با پروژه دارد و دارای یک پاسخ کلی و ثابت نیست .

اگر بنا باشد برج خنک کننده گرد با برج خنک کننده مکعبی از نوع جریان متقاطع (کراس فلو) مقایسه شود قطعا موارد اختلافی بسیار زیاد است برخی از این موارد عبارتند از :

1. برج های خنک کننده مدور هوا را بصورت  ۳۶۰ درجه جهت مکش میکند بنابراین نسبت به جریان باد غالب منطقه حساسیت چندانی ندارد اما برج های مکعبی جریان متقاطع نسبت به جهت وزش باد غالب حساس بوده و باید به گونه ای نصب گردند تا وزش باد مانع عملکرد صحیح برج نگردد . ( بهتر است در جهت باد غالب نصب شود) . این نکته در زمان استفاده از چندین برج خنک کننده در مجاورت یکدیگر نمود بیشتری پیدا کرده و حساسیت برجهای مدور نسبت به این موضوع بسیار کمتر خواهد بود .
2. در برج خنک کننده مدور ، زمانی که فن خاموش میشود ، جریان طبیعی هوا ناشی از اختلاف چگالی به خودی خود ایجاد شده و باعث حفظ نسبی راندمان میشود اما این موضع در برجهای مکعبی کمتر وجود دارد .
3. به دلیل مکش ۳۶۰ درجه هوا ، برج خنک کننده مدور برای نصب نیاز به فضای آزاد جانبی بیشتر دارند ولی برج های مکعبی ( مکعبی جریان متقاطع) میتوانند مکش هوا را از یک جهت انجام دهند و محدودیت فضا برای نصب این برج ها کمتر است.
4. برج خنک کننده مکعبی دارای قطره گیر برای جلوگیری از خروج آب است ولی برج خنک کننده مدور معمولا فاقد این قسمت است و اتلاف آب از این نقطه در برجهای خنک کننده مدور بیشتر خواهد بود .
5. برج خنک کننده گرد یا مدور دارای سیستم توزیع آب گردشی (دوار) بوده و حرکت این آب پخش کن با فشار آب است و در صورتی که فشار آب ورودی به آب پخش کن افت داشته باشد باعث توقف حرکت آب پخش کن و افت محسوس راندمان برج میشود . پس انتخاب این نوع برج در محلی که امکان سرویس و بازدید دوره ای از فیلتر ها برای جلوگیری از افت فشار وجود ندارد ، انتخاب مناسبی نیست .

اما اگر بنا باشد مقایسه بین برج خنک کننده گرد و مکعبی جریان مخالف (کانتر فلو) صورت پذیرد تفاوت های موجود را میتوان در موارد زیر به طور خلاصه بیان نمود .

1. شکل ظاهری و انحناهای موجود در برج خنک کننده گرد باعث میشود تا مقاومت آن در مقابل جریان بادهای تند و طوفان بیشتر باشد و این مساله برای برج های مکعبی صدق نمیکند پس اگر بناست برج در محلی نصب شود که در معرض جریان بادهای تند قرار گیرد قطعا انتخاب برج خنک کننده گرد مناسب تر است .
2. برج خنک کننده مکعبی دارای یک شکل هندسی منظم بوده و ساخت فوندانسیون محل نصب آن راحت تر از برج خنک کننده گرد است .
3. برج خنک کننده مدور در اکثر موارد به لحاظ ترمودینامیکی دارای عملکرد و راندمان بهتری نسبت به برج مکعبی است و به دلیل نداشتن گوشه و زوایای تند محبوس شدن هوا در بخشی از برج وجود ندارد .
4. به دلیل شکل هندسی منظم برج خنک کننده مکعبی ، قرار دادن پکینگ ها در برج نسبت به یک برج خنک کننده گرد ، با سهولت بیشتر انجام میشود و دور ریز قطعات پکینگ بر اثر برش کمتر از یک برج گرد است .
5. برج خنک کننده مکعبی دارای دریچه بازدید است اما برج گرد دریچه بازدید ندارد.
6. بدنه برج خنک کننده مدور بواسطه انحنا به مراتب مقاوم تر از برج خنک کننده مکعبی با مقاطع مسطح است.البته ضخامت بدنه در مقاومت ان تاثیر بسزایی دارد.
7. وجود قطعات متحرک در برج خنککن مدور ،خرابی و تعمیرات این دستگاه را در مقابل نوع مکعبی کانتر فلو سخت تر میکند.

دمای برج خنک کن

دمای برج خنک کن و آب در گردش و میزان خنک کنندگی برج خنک کننده بسته به دمای خشک و مرطوب محیط و رطوبت نسبی متفاوت است اما اگر در نظر بگیریم که یک برج خنک کننده دارای صد در صد راندمان است کمترین دمای آب خروجی از برج برابر با درجه حرارت مرطوب محیط است اما از آنجا که در عمل این مساله ممکن نیست معمولا دمای آب خروجی از برج خنک کننده چندین درجه( حدود 6یا 7 درجه) بالاتر از دمای مرطوب محیط است .

به اختلاف دمای بین آب خروجی از برج و دمای هوای مرطوب محیط دمای نزدیکی (Approach) گفته میشود و هر چه میزان دمای نزدیکی کمتر باشد به معنای این است که برج خنک کننده راندمان بیشتری دارد .

در چیلرهای آبی بسته به نوع مبرد و درجه حرارت خشک و مرطوب محل نصب برج و چیلر دمای آب ورودی و خروجی به برج خنک کننده متفاوت است اما معمولا یک اختلاف دمای حدود 5 درجه سانتی گراد را داراست .

 در طراحی و انتخاب برج باید توجه نمود که دمای آب خروجی از برج تحت هیچ شرایطی نمیتواند به زیر دمای هوای مرطوب محیط برسد . مثلا برای شهری که درجه حرارت مرطوب محیط در آن 25 درجه سانتی گراد است مینیمم دمای خروجی از برج خنک کننده بالاتر از 25 درجه سانتی گراد خواهد بود .

جلوگیری از یخ زدگی برج خنک کن

کارکرد برج خنک کننده منحصر به فصل تابستان نیست و گاهی اوقات به لحاظ فنی نیاز به کارکردن یک برج خنک کننده در فصل زمستان است . این موضوع در کاربردهای صنعتی برج خنک کننده بیشتر به چشم میخورد و در سردخانه ها ، چیلرهای صنعتی و فرآیندی ، و یا کاربرهای چهار فصله مانند سالنهای مخابراتی مورد نیاز است .

پایین آمدن دمای هوا به زیر صفر درجه باعث یخ زدگی برج خنک کن در فصل زمستان خواهد شد . به همین جهت برای جلوگیری از یخ زدگی برج خنک کن در فصل زمستان باید نکاتی را رعایت نمود . باید دقت نمود که به دلیل نوسانات دمایی هوای محیط بیرون ، استفاده از این روش ها در تمامی اوقات فصل زمستان ضروری نیست بلکه فقط مخصوص به دماهای محیطی خیلی پایین است و باید یک سیستم کنترلی دقیق با قابلیت تغییر شرایط کاری برج خنک کننده را با توجه به دمای محیط داشته باشد .

جلوگیری از یخ زدگی برج خنک کننده در فصل زمستان با پنج روش عمده صورت میپذیرد .

کنترل هوای عبوری برج خنک کننده

ساده ترین و کم هزینه ترین روش کنترل برج خنک کننده در فصل زمستان و جلوگیری از یخ زدگی آن خاموش نمودن فن برج است . برای این کار یک ترموستات دمای آب خروجی از برج خنک کننده را  حس کرده و در صورت پایین آمد دما فن برج را خاموش میکند .

 برای ایمنی بیشتر این سیستم میتواند مجهز به یک ترموستات حد باشد که به طور سری با ترموستات اولیه قرار میگیرد و دمای هوای محیط را حس خواهد کرد . اگر برج خنک کننده دارای چندین فن و موتور مجزا باشد میتوان فن ها را به صورت پله ای خاموش نمود .

در حالت دیگر میتوان دور موتور فن برج را به صورت تدریجی کنترل نمود که این روش علاوه بر جلوگیری از یخ زدگی برج خنک کننده ، موجب تثبیت نسبی فشار کندانسور خواهد شد . همچنین تغییر دبی هوای عبوری از روی برج با استفاده از دمپر های تدریجی میتواند راهکاری برای مدیریت و کنترل هوای عبوری از برج و جلوگیری از یخ زدگی برج باشد.

کنترل دبی آب عبوری از برج خنک کننده

دبی آب عبوری از برج خنک کننده و کندانسور را میتوان با استفاده از شیرهای سه راهه موتوری تقسیم کننده و مخلوط کننده تغییر داد . تغییر دبی آب عبوری روشی بسیار مناسب و کارآمد برای جلوگیری از یخ زدگی برج خنک کننده در زمستان و کنترل دما و فشار کندانسور است .

 این روش به خصوص در چیلرهای ابزروبشن که نسبت به تغییرات دمای کندانسور حساسیت بیشتری دارد توصیه میشود . همچنین میتوان از شیرهای بای پاس قطع  و وصل در مدار برج خنک کننده استفاده نمود . این شیرها در صورت کاهش دما ، مدار آب ورودی به برج خنک کننده را کاهش داده و یا به طور کامل میبندد و باعث جلوگیری از انجماد آب در برج خنک کننده میشود . اما باید توجه داشت گاهی اوقات کاهش بیش از حد دبی آب عبوری میتواند نتیجه عکس داشته باشد و موجب تسریع در یخ زدگی برج گردد . تنظیم صحیح شیرهای سه راهه برای کنترل مناسب دبی حائز اهمیت است .

استفاده از یک المان تولید حرارت در برج خنک کننده

یکی از روش هایی که میتواند برای جلوگیری از یخ زدگی برج خنک کننده در زمستان مورد استفاده قرار گیرد ، استفاده از یک هیتر حرارتی یا یک کویل گرمایی بخار یا آب گرم در داخل تشتک برج است .

بهتر است از این روش درمحلی استفاده شود که پایین آمدن دما و خطر یخ زدگی فقط در زمان و روزهای خاص و محدودی وجود دارد و استفاده مداوم توصیه نمیشود چرا که هدف ما در برج خنک کننده دفع حرارت به محیط است و نه تولید گرما .

کنترل و فرمان به این المان حرارتی میتواند با حس کردن هوای محیط و یا دمای آب برج و یا هر دو پارامتر و به صورت سری باشد .

استفاده از یک مخزن جانبی برای برج و قرار دادن مخزن در موتورخانه یا محیط داخل

تجمع و ذخیره آب در تشتک برج خطر یخ زدگی برج خنک کننده را افزایش میدهد برای جلوگیری از این خطر میتوان ذخیره آب در تشتک برج را حذف نمود و به جای آن یک مخزن با ظرفیت متناسب با تشتک و در سطحی پایین تر از برج و در محیط داخل استفاده نمود تا تاثیر هوای محیط بر آب ذخیره شده از بین برود . در زمان به کار بردن این سیستم ، استفاده از یک شیر بای پاس کننده با قطع سریع در مدار نیز پیشنهاد میشود . روش اجرای سیستم به شکل زیر میباشد .

استفاده از محلول ضد یخ در مدار آب کندانسور

گاهی اوقات میتوان به جای به کار بردن روشهای کنترلی ، آب در گردش در مدار برج خنک کننده را با محلول گلیکول یا هر نوع ضد یخ دیگر شارژ نمود .

در این صورت باید اولا به سازگاری محلول با متریال به کار رفته در شبکه لوله کشی و امکان تاثیر متقابل این دو بر هم توجه نمود و ثانیا کاهش غلظت و خواص محلول در اثر تبخیر را نیز لحاظ نمود و برنامه ای برای تزریق محلول به آب در گردش ،تدوین نمود .

 استفاده از این روش در کندانسورهای تبخیری نیز متداول است .

اجزای اصلی تشکیل دهنده برج خنک کننده

اجزای اصلی تشکیل دهنده یک برج خنک کننده شامل شش قسمت اصلی است که بسته به نوع برج خنک کننده هر کدام از این اجزا میتواند ساختار و شکلی متفاوت داشته باشد .

1. اجزای اصلی تشکیل دهنده برج خنک کننده عبارتند از
2. بدنه و استراکچکر برج
3. فن استک
4. آب پخش کن
5. فن ها و موتور الکتریکی
6. مجموعه انتقال قدرت
7. قطره گیر ها
8. پرکننده ها ( پکینگ ها )
9. تشتک تحتانی
10. نردبان و...

بدنه و استراکچر اصلی برج  وظیفه نگهداشتن اجزا برج و قرار گیری المان های تبخیری را در خود دارد و باید در مقابل اثرات جوی و وزن تجهیزات مقاوم باشد . بدنه برج میتواند از جنس فایبر گلاس یا کامپوزیت ، آهن گالوانیزه یا استیل ، چوب و سیمان یا بتن باشد .

کولینگ تاور فایبر گلاس و گالوانیزه در صنایع تهویه مطبوع بیشتر به کار میروند و برجهای ساخته شده با سایر متریال به ندرت و در کاربری خاص استفاده میشود .

آب پخش کن ها در برجهای مدور فایبر گلاس به شکل متحرک و گردان ساخته میشوند و در برج های مکعبی به شکل ثابت و در شبکه ای از نازل های مخصوص پاشش آب به کار میروند .

 در برخی مدل های برج خنک کننده مکعبی آب درون یک تشتک با تعداد زیادی سوراخ ریخته شده و تحت نیروی ثقلی به دورن برج ریخته میشود.

سینی توزیع آب در برج خنک کننده مکعبی با تشت فوقانی ثقلی

فن ها ی مورد استفاده در برج خنک کننده به دو شکل فن سانتریفیوژ و فن های پروانه ای (ملخی) به کار میروند . فن های پروانه ای معمولا در بالای برج نصب میشوند و مکش هوا را از روی پکینگ ها انجام میدهد جنس این فن ها از فایبرگلاس ،پلی آمید، آلومینیم یا پی وی سی است . موتور فن های پروانه ای که در بالای برج نصب میشوند میتوانند برای کنترل ظرفیت برج به سیستم دور متغییر مجهز شوند .

 فن های سانتریفیوژ معمولا از ورق های فلزی ساخته شده از طریق یک حلزونی و تحت زاویه 90 درجه نسبت به مسیر حرکت هوا نصب میشوند نکته مهم در استفاده از فن های سانتریفیوژ بالانس بودن فن و شفت مربوطه است . موتورهای الکتریکی مورد استفاده در برج خنک کننده نیز میتوان به صورت مستقیم به فن متصل گردد و یا اتصال آن از طریق تسمه انجام میشود.

موتور مورد استفاده در برج خنک کننده باید دارای مقاومت مناسب در مقابل رطوبت و نفوذ آب باشد . در ظرفیت های بالا اتصال موتور به فن ها از طریق گیربکس صورت میپذیرد.

قطره گیر برج خنک کننده در قسمت خروج هوا از برج نصب میشوند و وظیفه جلوگیری از خروج قطرات آب را بر عهده دارند . بسته به نوع و ساختار برج ، قطره گیر ها میتواند به صورت افقی و عمودی و با متریال متفاوت مورد استفاده قرار گیرد.

پرکننده ها یا پکینگ برج خنک کننده از مهمترین و تاثیر گذارترین اجزا برج هستند که نقش مهمی در راندمان برج دارند . جنس این قسمت از برج میتواند از چوب های اشباع شده ، صفحات آهن گالوانیزه یا استیل و pvc , pp باشد که استفاده از پکینگ های پی وی سی رواج بیشتری دارد . پکینگ پی وی سی در شکل های گوناگون تولید و استفاده میشوند و شکل چیدمان آن در برج نیز تاثیر مستقیم بر راندمان برج دارد.

تشتک تحتانی برج خنک کننده وظیفه ی ذخیره و جمع آوری آب خنک شده توسط برج را دارد و خروجی این تشتک به کندانسور فرستاده میشود . تشتک برج باید همواره از آب پر باشد چرا که خالی شدن تشتک از آب باعث میشود تا پمپ هوا گرفته و جریان آب متوقف شود .

بر روی تشتک برج خنک کننده یک انشعاب از آب شهر مجهز به فلوتر برای تامین آب جبرانی نصب میشود و گاهی اوقات یک لوله پرکن سریع نیز تعبیه میشود . علاوه بر مسیر خروج آب به سمت کندانسور یک لوله تخلیه نیز در قسمت زیرین تشتک وجود دارد که برای شستشو و سرویس برج استفاده میشود و معمولا در بالاترین قسمت تشتک لوله سر ریز نصب میشود.

جنس تشتک برج خنک کننده مطابق با بدنه میتواند فلزی یا فایبر گلاس باشد . تشتک باید ظرفیت کافی برای جمع آوری آب مدار ( آب داخل کندانسور به علاوه خط لوله) را در زمان خاموشی پمپ ها داشته باشد و مقدار این آب ذخیره شده باید در حدی باشد که پس از روشن شدن پمپ ها ، آب به یکباره وارد لوله نشده و تشتک خالی نشود مضافا اینکه ارتفاع آب در تشتک باید به اندازه ای باشد که مکش پمپ از تشتک باعث حرکت گردابی در کف برج نگردد که در این صورت گردش آب درون لوله ها با مشکل مواجه میگردد.

اجزای برج خنک کن

برج خنک کن بر اساس نوع جریان ، شکل ظاهری و جنس بدنه ممکن دارای اجزای مختلفی می باشند اما به طور کلی اجزا و تجهیزات مورد استفاده در برج های خنک کن به شرح زیر است:

بدنه برج خنک کن

بدنه اصلی دستگاه که دیگر اجزای برج بر روی آن نصب و مونتاژ می شود . بدنه برج می تواند از نوع متریال ساختمانی، بتونی، فایبرگلاس و گالوانیزه باشد. در قسمت بالایی بدنه برج های خنک کننده فن استک نصب می شود که محل استقرار فن دستگاه است. برخی از برج های خنک کننده فن را روی دیواره خود دارند و جریان هوا بصورت افقی در آنها در جریان است و در بعضی دیگر از برج های خنک کننده فن ها بصورت سانتریفیوژ در پایین دستگاه نصب شده اند که هوا را وارد برج می کنند.

شاسی برج خنک کن

بر اساس ساختار و طراحی برج ممکن است شاسی برج خنک کن قسمتی از بدنه باشد و یا بصورت جداگانه ساخته و نصب شود و بدنه برج بر روی آن سوار شود.
فونداسیون برج های خنک کننده مورد مجزایی است که باید در محل نصب برای استقرار ساخته شود . در برج های خنک کننده مدور در ظرفیت های پایین پایه ها و شاسی دستگاه جزیی از بدنه هستند و از جنس فایبرگلاس ساخته می شوند اما در ظرفیت های بالاتر پایه های دستگاه از نوع گالوانیزه هستند که در زمان مونتاژ و معمولا در محل پروژه نصب می شوند. این پایه ها روی فونداسیون اصلی می نشینند.

پکینگ برج خنک کن

قسمت اصلی برج خنک کن که شرایط افزایش سطح تبادل حرارت را در برج بوجود آورده تا آب سریعتر و راحت تر تبخیر یا انتقال حرارت را انجام دهد، پکینگ ها هستند . پکینگ ها با توجه به نوع برج خنک کن و این که جریان مخالف هستند و یا جریان متقاطع مدل های مختلفی دارند.. پکینگ در واقع سطح گسترده و نازکی از آب را در مقابل هوا قرار میدهد تا انتقال حرارت صورت پذیرد. جنس پکینگ ها با تغییر دمای کاری برج های خنک کننده باید متناسب باشند برای مثال پکینگ پی وی سی تا ۵۰ درجه و پکینگ پلی پروپیلن تا ۸۰ درجه تحمل دارند.
در دماهای بالاتر از پکینگ های فلزی، استیل یا آلومیینیوم استفاده می شود.
انواع پکینگ شامل پکینگ فیلم و پکینگ اسپلش و چوب های مخصوص هستند.

نازل برج خنک کننده

نازل برج خنک کننده وظیفه پاشش وتقسیم یکنواخت آب با قطرات یکسان با قطر مشخص را بر عهده دارد. نوع نازل و نوع پاشش آب در راندمان برج تاثیر به سزایی دارد.
از نازل در برج های خنک کننده مکعبی استفاده می شود.
نازل ها دارای سایز و دبی های متفاوتی هستند که بسته به ابعاد و کارایی برج های خنک کننده انتخاب می شوند.
دمای آب، کیفیت و خلوص آب، کاربری برج، نوع برج و ابعاد آن تعیین کننده نوع نازل هستند.

فن و الکترو موتور

هوا توسط فن بر روی پکینگ برج خنک کننده به جریان در می آید. فن ها را معمولا از جنس فایبر گلاس یا گالوانیزه می سازند و این فن توسط الکتروموتور به حرکت در می آید . اتصال بین فن و الکتروموتور ممکن است به صورت مستقیم یا توسط گیربکس و یا پولی و تسمه باشد.

قطره گیر برج خنک کن

قطره گیر با جلوگیری از خروج قطرات و ذرات بزرگ آب از برج خنک کن باعث صرفه جویی در مصرف آب برج می شود. ضخامت قطره گیر ها نباید زیاد باشد چرا که افت فشار بالایی را به سیستم تحمیل میکند و فن برج کارایی خود را از دست میدهد. قطره گیر ها دارای دو زاویه در مسیر هوای عبوری هستند و بالاتر پکینگ ها قرار می گیرند. قطره گیر ها معمولابه شکل لانه زنبوری هستند و با ضخامت ۱۳ سانتی متر تولید می شوند.

اسپرینکلر هد یا آبگردان برج خنک کننده

در برج های مدور یا دایره ای برای توزیع مناسب آب در تمام نقاط برج از اسپرینکلر هد استفاده می شود. این وسیله دارای تعدادی لوله است که پس از نصب به آن متصل شده و به وسیله آنها آّب را تقسیم می کند. خود آبگردان یا آب پخش کن نیز توسط نیروی آب که توسط پمپ اعمال می شود به حرکت در می آید.

تفاوت کولینگ تاور با کندانسور؟

گاهی اوقات برای برخی افراد این سوال پیش می آید که تفاوت کولینگ تاور با کندانسور در چیست ؟ این دو تجهیز هم در ساختار و شکل ظاهری و هم در ماهیت عملکرد و کاربرد در سیستم تفاوت های زیادی دارد که برخی از این تفاوت ها به شرح ذیل میباشد .

کندانسور یک مبدل حرارتی است که در آن سیالی خنک شده و از حالت گاز به مایع تبدیل میشود . در کندانسور چیلر تراکمی گاز مبرد به مایع تبدیل میشود و در یک کندانسور چیلر جذبی ماده مبرد که میتواند آب مقطر باشد از حالت بخار به مایع تبدیل میشود .

 فرآیند تغییر فاز در کندانسور با از دست دادن گرما صورت میپذیرد و معمولا این گرما به وسیله ی یک سیال واسطه که میتواند آب یا هوا باشد به یک چشمه طبیعی دفع میشود . کندانسور ها در سه نوع آبی یا آب خنک ، هوایی یا هواخنک و تبخیری یافت میشود .

برج خنک کننده هم یک مبدل حرارتی است اما در این مبدل حرارتی قرار نیست تغییر فازی صورت پذیرد بلکه آب حاصل از یک فرآیند در کولینگ تاور خنک میشود . برجهای خنک کننده در نوع خشک ، مرطوب و ترکیبی (هیبریدی) وجود دارد که استعمال واژه برج خنک کننده یا کولینگ تاور متخص برج های مرطوب است .

اولین تفاوت کولینگ تاور با کندانسور در نوع فرآیند و عمل صورت گرفته در هر کدام است . کندانسور مبدلی است که سیالی را خنک و سپس تقطیر میکند اما در برج خنک کننده سیال فقط خنک میشود و قرار نیست تغییر فاز دهد .

دومین تفاوت کولینگ تاور با کندانسور در نحوه انتقال حرارت است . در کندانسور انتقال حرارت از طریق جریان همرفت و هدایت حرارتی است و یک سیال ثانویه گرما را از کندانسورخارج میکند . در یک کندانسور آبی به وسیله ی آب در گردش ، و در یک کندانسور هوایی با عبور هوا از روی کندانسور ، عمل انتقال حرارت به سیال ثانویه انجام میشود . اما انتقال حرارت در کولینگ تاور با تبخیر آب و بر اساس اصل سرمایش تبخیری است به عبارتی حرارت دفع شده در برج خنک کننده صرف تغییر فاز و تبخیر آب میشود و به سیال دیگری مستقیما منتقل نمیشود.

نحوه نصب برج خنک کن

هر برج خنک کن یا کولینگ تاور بر اساس نوع عملکرد و ساختار آن شرایط نصب متفاوتی دارد و شرکت های تولید کننده برج مشخصات و شرایط نصب برج خنک کن را در اختیار خریدار آن قرار می دهد.

نقشه استراکچر برج خنک کن باید توسط تولید کننده به مشتری ارائه گردد. محل نصب برج خنک کن شرایط خاص دارد برای مثال فاصله از برج های خنک کننده دیگر و فاصله از دیوار برای وجود جریان هوای مناسب باید رعایت گردد. همچنین لوله کشی آب و امکان تخلیه پساب برج های خنک کننده باید در محل نصب پیش بینی شده باشد.

بیشتر بخوانید. نصب و راه اندازی برج خنک کننده

نگهداری برج خنک کن در زمستان

نگهداری برج خنک کننده در فصل زمستان هم برای برج های در حال کار و هم برای برجهای خاموش و خارج از سرویس حائز اهمیت است . در نگهداری برج خنک کننده در حال کار در فصل زمستان مهمترین نکته جلوگیری از یخ زدگی برج است که روشهای جلوگیری از یخ زدگی تشریح گردید . مساله دیگر در نگهداری برج خنک کن در زمستان تثبیت فشار و دمای کندانسور آبی متصل به برج خنک کن در محدوده مجاز و تعریف شده است . 

یکی از نکاتی که در زمان کارکرد زمستانی برج خنک کن باید مورد توجه قرار گیرد خروج قطرات آب و جریان هوای مه آلود از برج است . پاشش این قطرات در مسیر تردد افراد و خودروها میتواند سریعا باعث یخ زدگی و مشکلات بعدی گردد .

برای نگهداری برج های خنک کننده خاموش در فصل زمستان ضروری است آب موجود در تشتک برج به طور کامل تخلیه شود . خشک شدن برج خنک کننده بهترین زمان برای زدودن رسوبات و خوردگی های بدنه برج است .

زمانی که لوله ها از آب خالی میشوند به دلیل محیط مرطوب لوله در مجاورت با اکسیژن ، سطوح بسیار مستعد زنگ زدگی هستند . بنابراین بهتر است خط لوله برج و کندانسور از آب خالی نشود البته در این صورت تهمید لازم برای جلوگیری از یخ زدگی باید لحاظ گردد .

برج خنک کن خاموش نیز میتوان مستعد زنگ زدگی و پوسیدگی باشد به همین جهت گاهی اوقات میتوان با اضافه نمودن برخی مواد شیمایی به آب برج قبل از خاموشی و گردش آن در مدار ، روند زنگ زدگی را کند و خنثی کرد . برخی از منابع اضافه نمودن محلول های شیمایی برای ضد عفونی کردن برج در زمان خاموشی را نیز پیشنهاد میدهند . در زمان خاموشی برج خنک کن قطعا نیازی به بودن آب در خط لوله مدار تغذیه برج خنک کننده نیست به همین جهت بهتر است جریان آب تغذیه قطع وآب موجود نیز تخلیه شود.

عوامل تاثیر گذار در ظرفیت برج خنک کن

معمولا طراحان و مهندسان برای انتخاب یک برج خنک کننده دماهای ورود و خروج آب و دمای خشک و مرطوب محیط و دبی آب عبوری را در نظر گرفته و برج خنک کننده با ظرفیت مناسب را انتخاب میکنند اما پس از انتخاب و به کار گیری یک برج خنک کننده ممکن است برخی عوامل تاثیر گذار در ظرفیت برج خنک کننده موجب تغییر در ظرفیت اسمی برج گردد .

 عوامل تاثیر گذار در ظرفیت برج خنک کن را میتوان در دو دسته تقسیم بندی کرد . دسته اول عواملی هستند که از عدم کارکرد صحیح برج و اشتباه در نگهداری صحیح برج حاصل میشود مثلا تغییر ظرفیت برج بر اثر بروز مشکل در دبی هوای عبوری از برج ناشی از خرابی الکتروموتور یا تسمه ها و دسته دوم را میتوان عوامل مستقل از کارکرد صحیح برج  دانست . یعنی با فرض کارکرد مناسب تمامی قطعات و ادوات برج خنک کننده ، ظرفیت برج دچار تغییر خواهد شد .

عوامل محیطی مانند افزایش یا کاهش رطوبت هوای محیط و یا سرعت وزش باد از این دست از عوامل هستند . برخی از مهمترین عوامل تاثیر گذار بر ظرفیت یک برج خنک کننده به شرح ذیل میباشد.

تغییر ظرفیت برج خنک کننده ناشی از تغییر دبی و سرعت هوای عبوری از برج

تغییر در دبی و سرعت هوای عبوری از برج خنک کننده موجب تغییر در ظرفیت برج خنک کننده خواهد شد . افزایش دبی و سرعت معمولا موجب افزایش ظرفیت برج و کاهش دبی و سرعت موجب کاهش ظرفیت برج خنک کننده خواهد شد اما این قاعد همیشه حاکم نیست و گاهی اوقات ممکن است نقض شود ! افزایش سرعت هوا برای افزایش ظرفیت برج خنک کننده تا جایی مطلوب و به صرفه خواهد بود و افزایش بیش از حد سرعت هوا موجب خروج قطرات آب از برج و هدر رفت آب خواهد شد.

تغییر ظرفیت برج خنک کننده ناشی از تغییر مقدار تبخیر آب

دلیل عمده خنک شدن آب در برج خنک کننده ، تبخیر سطحی آب و اخذ گرمای نهان تبخیر از آب باقی مانده در برج است و هر چه این مقدار تبخیر بیشتر شود طبیعتا ظرفیت خنک کنندگی برج بیشتر خواهد شد . عوامل متعددی در افزایش یا کاهش میزان تبخیر در یک برج خنک کننده تاثیر گذار است مانند سرعت و دبی هوای عبوری ، سطح انتقال حرارت و ... که مستقلا مورد بحث قرار گرفت .

نحوه پخش و پاشش آب در برج و آرایش قرار گیری آب پخش کن ها بر تغییر مقدار تبخیر تاثیر گذار است . یکی از عوامل موثر در افزایش یا کاهش میزان تبخیر در برج خنک کننده که عمدتا به آن توجه نمیشود  ، قطر و اندازه قطرات آب است.

اندازه قطرات باید متناسب با سرعت عبور هوا و جریان آب انتخاب شود تا بتوان بهترین شرایط تبخیر را ایجاد نمود که معمولا این کار توسط تولید کنندگان برج و توسط نرم افزارهای محاسباتی انجام میپذیرد.

 بزرگتر بودن بیش از حد قطره های آب باعث کاهش مقدار تبخیر و افت ظرفیت برج خنک کننده خواهد شد و کاهش بیش از حد اندازه قطره های آب موجب افزایش بی مورد تبخیر و خنک شدن هوای عبوری از برج به جای آب در گردش خواهد شد که این مساله موجب هدر رفت بی مورد آب خواهد شد.

تغییر ظرفیت برج خنک کننده ناشی از تغییر سطح تبخیر

هر چه سطح تماس آب با هوا بیشر باشد امکان تبخیر بهتر فراهم خواهد آمد . استفاده از پکینگ هایی با سطح حرارتی بیشتر موجب افزایش سطح تبادل حرارت و جرم میشود . گاهی اوقات به دلیل رسوب گرفتگی ، منافذ عبور آب و هوا از روی پکینگ ها گرفته شده و سطح تبادل حرارت و جرم کاهش میابد این مساله جدای از اثر زیان آور جلوگیری از عبور هوا در اثر انسداد است .

تغییر ظرفیت برج خنک کننده ناشی از تغییرات دبی ، فشار و سرعت آب در گردش

هر چه دبی آب در گردش بیشتر باشد برج خنک کننده قابلیت تبخیر مقدار بیشتری آب را دارد و در نتیجه راندمان تبخیر و راندمان خنک کنندگی آن بیشتر خواهد شد . همچنین مناسب بودن فشار آب در مدار باعث میشود آب فشار لازم برای خروج از نازل های پخش کننده و به حرکت درآوردن آب پخش کن را داشته باشد که این عامل نقش مهمی در ظرفیت برج خنک کننده دارد . یکی از عواملی که باعث کاهش دبی و فشار آب عبوری از برج خنک کننده میشود گرفتگی فیلتر صافی های برج و پمپ هاست  که سرویس دوره ای آن برای برای جلوگیری از این مساله پیشنهاد میشود .

مورد دیگر که بسیار هم شایع است ، گرفتگی نازل های پخش آب در برج های خنک کننده است که موجب کاهش چشمگیر ظرفیت برج خنک کننده میشود . همچنین کاهش سرعت حرکت آب در برج خنک کننده موجب افزایش زمان تماس آب با هوا و در نتیجه انتقال حرارت و تبخیر بیشتر شده و ظرفیت و راندمان برج افزایش پیدا میکند و بالعکس .

تغییر ظرفیت برج خنک کننده به دلیل تغییر شرایط جوی ( تغییر دمای خشک و مرطوب محیط ، رطوبت نسبی ، سرعت و جهت باد و ...)

تغییر دمای هوای خشک و مرطوب محیط بیرون موجب تغییر در ظرفیت برج خنک کننده خواهد شد . هر چه دمای هوای مرطوب محیط بیشتر باشد موجب کاهش ظرفیت برج خواهد شد و هر چه دمای مرطوب محیط کمتر و اختلاف بین دمای مرطوب و آب ورودی به برج بیشتر باشد افزایش ظرفیت خنک کنندگی برج را به همراه خواهد آورد .

 معمولا در نصب برج خنک کننده به جهت باد غالب هر شهر توجه میشود و برج خنک کننده را به نوعی نصب میکنند که ورود و خروج هوا به برج تحت الشعاع وزش باد قرار نگیرد . تغییر در جهت و یا سرعت وزش باد میتواند موجب تغییر در ظرفیت برج خنک کننده گردد .

تغییر ظرفیت برج به دلیل نصب نا مناسب برج خنک کننده

نصب برج خنک کننده و در نظر گرفتن محلی مناسب برای نصب یک برج خنک کننده تابع دستوالعمل و قوانین خاصی است که در جای خود مورد بحث قرار خواهد گرفت . اگر برج در محل مناسبی نصب نشود و جریان هوای محیط خارج به راحتی از روی برج عبور نکند موجب کاهش چشمگیر ظرفیت برج خواهد شد . همچنین در نصب چندین برج در مجاورت یکدیگر باید دقت نمود که هوای گرم خروجی از یک برج توسط سایر برج ها مکش نشود .

عوامل تاثیر گذار در ظرفیت برج خنک کننده بسیار گسترده بوده و در اینجا صرفا برخی از موارد شایع عنوان گردید .

محاسبات و طراحی برج خنک کننده 

انتخاب و طراحی برج خنک کن به پارامترهای زیادی وابسته می باشد از جمله : دمای هوای خشک محیط ، دمای مرطوب محیط ، دمای آب ورودی ، دمای آب خروجی ، نوع گردش آب و ... به همین جهت پیشنهاد می شود طراحی و محاسبه ظرفیت کولینگ تاور را به شرکت سازنده و تولید کننده واگذار کنید.

مزایای سرویس دوره ای برج خنک کن

عدم سرویس برج خنک کن در سیستم های تهویه مطبوع سبب آسیب به چیلر و لوله کشی و عدم امکان تامین بار برودتی در فصل گرما می شود.
سرویس دوره ای برج خنک کن علاوه بر عملکرد صحیح از بروز ایرادات خسارت بار جلوگیری می کند.
از مزایای سرویس دوره ای برج خنک کن می توان به موارد زیر اشاره کرد.

جلوگیری از رسوب گرفتگی در کولینگ تاور

با سرویس دوره ای برج های خنک کننده مانند شستشوی پکینگ ها با اسید و زیراب کشی و استفاده از آب نرم و سخت گیری شده و نظافت داخل برج می‌توان از رسوب گذاری در پکینگ ها که منجر به نیاز به تعویض پکینگ ها می شود جلوگیری کرد. عدم رسوب در برج خنک کن علاوه بر افزایش عمر چیلر و برج ، سبب مصرف برق کمتر به واسطه انتقال حرارت بهتر و کارکرد کمتر الکتروموتور و چیلر می باشد.

بیشتر بخوانید.  رسوب زدایی برج خنک کننده

جلوگیری از سوختگی الکتروموتور 

با گریسکاری یاتاقان ها، آمپر گیری و کنترل عملکرد الکتروموتور، اطمینان از سالم بودن تسمه ها و سیستم کاهش دور می توان از سوختگی الکتروموتور جلوگیری کرد.

سرویس دوره ای کولینگ تاور بدنه دستگاه و احیای پوشش ضد UV سبب افزایش عمر دستگاه خواهد شد. بسیاری از شرکت‌های تولیدکننده متاسفانه از پوشش نهایی ضد UV استفاده نمی کنند و با توجه به اینکه برج خنک کن همیشه در معرض باد، باران و آفتاب است باید بدنه آن همواره تمیز و لایه ضد UV آن پس از چند سال تجدید گردد.

جلوگیری از سوپاپ کردن چیلر

جلوگیری از سوپاپ کردن چیلر از دیگر مزایای سرویس دوره ای برج خنک کن است بدین صورت که در چیلرهای تراکمی زمانی که دمای برج بالا می‌رود امکان انتقال حرارت در کندانسور را ندارد و دمای کندانسور بالا می‌رود و شیر اطمینان کندانسور برای کاهش فشار عمل می‌کند و گاز مبرد را خارج می کند سوپاپ اطمینان روی کندانسورها معمولا از نوع پاره شونده است و تمام گاز دستگاه خارج می شود. افزایش دمای آب برج خنک کن می‌تواند به دلیل دبی پایین و عملکرد نادرست پمپ های سیرکوله، عدم کارکرد صحیح فن به دلیل بروز ایراد در ترموستات و یا الکتروموتور و تسمه ها و سیستم کاهش دور، رسوب گرفتگی داخل برج و پکینگ ها و عدم انتقال حرارت باشد.

سرویس دوره ای برج خنک کن شامل سیستم ‌تغذیه آب نیز می شود. سرویس، تعمیر و یا در صورت نیاز تعویض فلوتر برج که ممکن است به دلیل سوراخ شدن توپی، رسوب گرفتگی و یا خارج شدن از کالیبره باعث سرریز و یا کم آبی برج های خنک کننده شود.

سرویس دوره ای برج خنک کن تنها شامل خود برج نمی‌شود و سرویس پمپ ها و صافی ها و کندانسور و یا مبدلی که آب چیلر در آن گردش دارد نقش اساسی در کارکرد برج خنک کن دارد.

یکی از مواردی که در کارکرد کولینگ تاور بسیار تاثیرگذار است سرویس استرینر ها و صافی های ورودی به پمپ سیرکولاتور آب برج خنک کن است. رسوبات در برج های خنک کننده اکثرا شکل پولکی هستند که شکننده اند و با جریان آب منتقل می شوند. شکل پولکی رسوبات به دلیل جریان فیلم روی پکینگ ها است. لذا این رسوب ها در کف برج جمع می‌شوند و با روشن شدن پمپ سیرکوله به سمت پمپ حرکت می‌کنند و درون استرینر تجمع می‌کنند. عدم نظافت صافی های مکش پمپ های سیرکوله برج سبب کاهش دبی و افزایش دما در کندانسور خواهد شد و همین طور عدم تامین دبی مکش پمپ سبب بروز مشکل کاویتاسیون در پروانه پمپ ها خواهد شد.

 قیمت برج خنک کننده

برج های خنک کن بر اساس جنس بدنه ، نوع عملکرد و نوع گردش آب قیمت های متفاوتی دارند اما در مقام مقایسه باید گفت به طور کلی برج های خنک کننده کراس فلو با بدنه گالوانیزه و چوب اشباع شده گرانترین قیمت را دارند. و باید گفت اگر به دنبال برج خنک کن ارزان هستید باید برج خود را از نوع فایبرگلاس مدور یا فایبرگلاس مکعبی انتخاب کنید.  

​گارانتی و خدمات پس از فروش برج خنک کننده

تمامی برج های خنک کننده ارائه شده توسط شرکت بامین تهویه دارای 5 سال گارانتی بدنه و 18 ماه گارانتی قطعات میباشند.

مشاوره و فروش برج خنک کننده 

پرسنل شرکت بامین تهویه آماده ارائه مشاوره در زمینه انتخاب نوع ، جنس و ظرفیت برج های خنک کننده به مشتریان گرامی می باشد. شرکت بامین تهویه تولید کننده انواع برج های خنک کننده مدار باز ، مدار بسته ، گالوانیزه ، فایبر گلاس، مکعبی و مدور و ... اطلاعات فنی ، مشخصات و قیمت انواع برج های خنک کننده را جهت بررسی فنی ومالی و سفارش خرید در اختیار مشتریان محترم قرار داده است.

بامین تهویه ، تخصصی ترین وب سایت کشور در زمینه تاسیسات