مقایسه برج خنک کننده مدار بسته و مدار باز

برج خنک کننده، کولینگ تاور Cooling Tower یکی از تجهیزات پر کاربرد در صنعت تهویه مطبوع و تبرید میباشد.
برج های خنک کننده بر اساس مکانیزم چرخش آب به دو گروه برج خنک کننده مدار بسته و برج خنک کننده مدار باز تقسیم‌بندی می‌شوند.
در این مطلب انواع برج خنک کننده مدار بسته و مدار باز را از نظر قیمت، مصرف آب، رسوب پذیری، هزینه تعمیر و نگهداری و... مورد بررسی و مقایسه قرار داده ایم تا با آگاهی کامل از تمامی جنبه ها بتوانید مناسب ترین برج خنک کننده را متناسب با شرایط پروژه انتخاب و خریداری نمایید.

برج خنک کننده، کولینگ تاور Cooling Tower یکی از تجهیزات پر کاربرد در صنعت تهویه مطبوع و تبرید میباشد. 

برج خنک کننده در واقع وظیفه دفع حرارت آب مورد استفاده در سیکل کندانسور را دارد. به طور کلی برج خنک کننده مانند یک مبدل حرارتی عمل می‌کند و علاوه بر سیستم های برودتی و تهویه مطبوع در بسیاری از صنایع دیگر مانند: نیروگاه ها، پالایشگاه ها و ... کاربرد دارد.

نوع بتنی و مخروطی شکل آن را در نیروگاه‌ها می‌توان دید که ابعاد بزرگی دارند و به برج‌های هیپربولیک معروف هستند.

برج های خنک کننده را می توان از نظر ساختار آنها، فن، جنس، شکل ظاهری و ... دسته‌بندی کرد. ما در این مقاله به تقسیم‌بندی برج های خنک کننده بر اساس مکانیزم چرخش آب می پردازیم.

برج های خنک کننده بر اساس مکانیزم چرخش آب به دو گروه برج خنک کننده مدار باز و برج خنک کننده مدار بسته تقسیم‌بندی می‌شوند.
 

برج خنک کننده مدار باز

در برج خنک کننده مدار باز، آب عبوری از سیستم (کندانسور چیلر ها) به طور مستقیم با هوا ارتباط دارد و تبادل حرارت با پاشش آب روی پکینگ ها انجام می شود.
 

برج خنک کننده مدار بسته

در برج خنک کننده مدار بسته آب سیستم (کندانسور) از درون کوئل هایی که در برج خنک کننده قرار دارد عبور می کند و در ارتباط مستقیم با هوا نیستند.

برج های خنک کننده مدار بسته به دو گروه برج های مداربسته خشک و برج های مداربسته هیبریدی تقسیم می‌شوند.
 

برج خنک کننده مدار بسته خشک

در این برج خنک کننده آب سیستم از درون کوئل های تعبیه شده در برج خنک کننده عبور می‌کند و جریان هوای عبوری از روی سطح کویل به وسیله فن باعث انتقال حرارت آب درون کویل ها به هوا می‌شود. این نوع برج ها در فصول گرم سال تبادل حرارت مناسبی ندارند و با گرم شدن هوای محیط میزان تبادل انرژی کاهش پیدا می‌کند که عیب بزرگ این نوع برج های خنک کننده است.
 

برج خنک کننده مدار بسته هیبریدی

این نوع برج های خنک کننده مدار بسته در واقع ترکیبی از نوع مداربسته خشک و نوع مدار باز هستند. به این صورت که دارای کوئل هایی جهت عبور آب سیستم (کندانسور چیلرها) بوده و سیستم پاشش آب جهت خنک سازی به صورت تبخیری نیز به آن اضافه شده است. و مشکل برج های مداربسته خشک به این طریق تا حد زیادی مرتفع شده است. این نوع برج ها می توانند در فصول گرم از سیستم پاشش آب بهره‌مند باشند و در فصول سردتر در سیستم های تبرید سردخانه ها فقط از عبور هوای محیط از سطح کوئل بهره مند باشند.

کویل برج خنک کننده مدار بسته

اساس کار و تبادل انرژی در برج خنک کننده مدار بسته به کوئل‌های آنها برمی گردد هر چه سطح کوئل بیشتر و جنس کوئل مناسب تری به لحاظ تبادل حرارت داشته باشند می‌توانند بازده و راندمان بهتر و مطلوب‌تری را ایجاد میکنند. انواع مختلف کوئل های برج خنک کننده عبارتند از:

1. کوئل های مسی که بیشترین میزان انتقال حرارت را به علت جنس خود دارند. 
2. کوئل های آلومینیوم: با توجه به ضریب هدایت حرارتی مناسب، از انتقال حرارت خوبی برخوردارند. 
3. کوئل های استیل (استنلس استیل): که به لحاظ مقاومت در برابر خوردگی و تبادل حرارت نسبتاً خوب هستند و در مناطق با آب های پر املاح و نمکی کاربرد دارند.
4. کویل های لوله سیاه بدون درز گالوانیزه : با لوله های ½ و ¾ اینچ کوئل هایی گالوانیزه تولید شده که به لحاظ قیمت کمترین قیمت را دارند. و رسوب پذیری در آنها بیشتر از سایر کوئل هاست. البته کوئل های لوله سیاه درزدار هم در بازار وجود دارد که به لحاظ کاربرد و کیفیت از همه کوئل های ذکر شده نمره کمتری را به خود اختصاص داده و جزء آخرین گزینه یک طراح برج خنک کننده مدار بسته خواهد بود.
    

مقایسه قیمت برج خنک کننده مدار بسته و برج خنک کننده مدار باز

اولین فاکتور مقایسه ای می تواند قیمت تمام شده یک برج خنک کننده باشد. که از این لحاظ قیمت برج خنک کننده مدار بسته به علت داشتن کوئل حرارتی، در ظرفیت های مساوی تا سه برابر قیمت برج خنک کننده مدار باز هم می تواند هزینه خرید اولیه بیشتری داشته باشند. 
 

مقایسه مصرف آب برج خنک کننده مدار بسته و برج خنک کننده مدار باز

فاکتور مهم بعدی برای مقایسه دو نوع برج خنک کننده مصرف آب آنها می باشد. چون تبادل حرارت بین آب و هوا می باشد و در هر دو نوع مصرف آب تقریباً برابر است. چرا که در مدار باز آب روی پکینگ ها ریخته و تبخیر شده و در مدار بسته روی سطح کوئل عمل تبخیر انجام می‌شود لذا مصرف آب تقریباً برابر است و مصرف کمتر مداربسته قابل چشم پوشی است. چون تفاوت خیلی جزئی است.
 

مقایسه رسوب پذیری برج خنک کننده مدار بسته و برج خنک کننده مدار باز

فاکتور مهم بعدی در مقایسه برج خنک کننده مدار بسته و مدار باز، میزان رسوب پذیری و هزینه‌های رسوب زدایی است. چون آب در سیستم برج های مدار بسته به صورت مستقیم با هوا در ارتباط نیست و به علت اینکه تبخیر آب روی سطح کویل است و آب داخل کویل دچار تغییرات نخواهد شد. اگر با آب نرم مناسب مسیر کویل ها پر شده باشد رسوب‌گذاری بسیار بسیار کمتر از برجهای مدار باز دارند.
و به همین جهت هزینه های رسوب زدایی به مراتب کمتر خواهد بود. برج خنک کننده مدار باز علاوه بر رسوب گذاری در سطح پکینگ ها به علت تغییر غلظت املاح به علت تبخیر آب رسوب‌گذاری بیشتری در خود برج و در کویل کندانسور چیلر مرتبط با آن برج خواهند داشت.

البته که بلودان به موقع برج در هر دو نوع (چه مداربسته و چه مدار باز) مانع افزایش غلظت آب در برج خنک کننده خواهد شد. چون اساساً بلودان تخلیه آب تشتک برج های خنک کننده به منظور حفظ غلظت مواد معدنی حل نشده در برج های خنک کننده است. 

رسوب زدایی برج خنک کننده

میزان سختی آب (TDS سختی کل و سختی موقت) آب منطقه بر فرآیند رسوب گذاری تأثیر مستقیم دارد. فاکتور مهم بعدی در مقایسه برج خنک کننده مدار بسته و مدار باز سرویس و نگهداری و تعمیرات این نوع برج ها خواهد بود.
 

مقایسه هزینه تعمیر و نگهداری برج خنک کننده مدار بسته و برج خنک کننده مدار باز

در حالت کلی میزان هزینه سرویس و نگهداری هر دو نوع برج تقریباً برابر است. چون بیشتر قطعات آنها مشترک بوده و برج مدار بسته یک کوئل حرارتی بیشتر دارد. اما در بحث تعمیرات به لحاظ گران‌تر بودن کویل و داشتن پمپ جدا جهت پاشش آب و همچنین معضلات خارج کردن کویل و جا زدن آن هزینه‌های برج مداربسته بیشتر خواهد بود. 
 

نتیجه گیری

با توجه به موارد ذکر شده شده برج های خنک کننده مدار بسته به لحاظ قیمت اولیه و قیمت تعمیرات و نگهداری، هزینه بالاتری دارند و تنها در شرایطی که تجهیزات مرتبط با برج مداربسته در مقابل رسوب پذیری حساسیت بالا داشته باشند به طوری که هزینه های مرتبط با برج خنک کننده مدار بسته نسبت به مدار باز در مقابل حفظ سیستم از رسوب ارجحیت داشته باشد، این برج‌ها مقرون به صرفه خواهند بود. 
لازم به ذکر است آلودگی آب در برج خنک کن مدار بسته وجود ندارد.
 

محاسبات برج خنک کننده

محاسبه ظرفیت برج های خنک کننده مبحثی است که در این مقاله بنا نداریم به آن بپردازیم. اما مطالبی در مورد آن جهت آشنایی و همچنین کاربرد آنها ارائه می نماییم.

برای به دست آوردن ظرفیت برج های خنک کننده به طور کلی جدای از نوع بسته یا باز بودن باید موارد زیر را در نظر گرفت.

1. میزان دبی آب در گردش برای کندانسور چیلرها بر اساس ظرفیت چیلر که به صورت سرانگشتی برای چیلرهای تراکمی دبی برج را 3 GPM و برای چیلرهای جذبی دبی پمپ برج را 3.5-4 GPM به ازای هر تن تبرید در نظر می‌گیرند. در روش دیگر برای محاسبه ظرفیت برج خنک کننده، توان و ظرفیت چیلر تراکمی را در عدد 1.3 ضرب می کنند. (۳۰ درصد به ظرفیت اضافه می‌کنند) و در چیلرهای جذبی برای به دست آوردن ظرفیت برج خنک کننده توان و ظرفیت چیلر جذبی را در عدد 2 ضرب می‌کنند.
    
2. اختلاف دمای آب ورودی و خروجی از برج خنک کننده
    
3. موقعیت نصب برج و دمای هوای محیط نصب برج خنک کننده و میزان رطوبت هوای محیط. 

اختلاف بین دمای آب سرد خروجی از برج خنک کننده و دمای مرطوب هوای محیط را آپروچ می‌گویند. 

با توجه به تعریف فوق فرمول راندمان برج خنک کننده به صورت زیر است.

با توجه به اینکه در راندمان برج خنک کننده دمای هوای ورودی بیشترین تاثیر را دارد. لذا با رعایت موارد زیر کارایی و راندمان برج خنک کننده افزایش خواهد یافت.

1. نصب آفتابگیر برای برج های خنک کننده و جلوگیری از برخورد مستقیم نور خورشید و افزایش دمای آب به علت عدم تبادل با هوا (چون هوا در اثر تابش در برج خنک کننده گرم‌تر شده است.)
2. تمیز کردن پکینگ‌های برج و در صورت نیاز تعویض آنها تا تبخیر بهتر انجام شود و در نهایت دمای آب خروجی مناسب تری داشته باشیم. 
3. بلودان کردن آب از قسمت لوله آب گرم ورودی تا علاوه بر کاهش غلظت مواد با آب سرد ورودی جایگزین گردد.

در برج خنک‌کننده انتقال از آب به هوای غیر اشباع صورت می گیرد. دو عامل برای این انتقال حرارت وجود دارد. اختلاف درجه حرارت خشک و اختلاف فشار بخار بین سطح آب و هوا، لذا میزان رطوبت هوا تاثیر زیادی در راندمان برج دارد. به همین دلیل در مناطق مرطوب مثل شمال کشور کمتر مورد استفاده قرار میگیرند.
 

راهنمای خرید برج خنک کننده

فروشگاه اینترنتی بامین تهویه تصاویر، اطلاعات فنی، مشخصات و قیمت انواع برج خنک کننده مدار باز و برج خنک کننده مدار بسته در مدل ها و ظرفیت های مختلف را جهت مقایسه و خریدی مطمئن در اختیار مشتریان محترم قرار داده است.

همچنین می توانید جهت دریافت مشاوره و خرید برج خنک کننده با کارشناسان بامین تهویه تماس حاصل نمایید.

بامین تهویه تخصصی ترین وب سایت کشور در زمینه تأسیسات