در این مقاله به آنچه باید در مورد برج خنک کننده صنعتی بدانید، می پردازیم. برج خنک کننده چیلر میتواند از نوع مکعبی و مخروطی (مدور) تولید و عرضه شود. برج های خنک کننده چیلر اغلب در بالای پشت بام ها و یا در محل پارکینگ قرار می گیرند. این کولینگ تاورها عمدتاً از متریال فایبرگلاس FRP با رنگ سفید قابل مشاهده هستند. وظیفه اصلی این تجهیزات تامین آب سرد در تابستان برای چیلرهای تراکمی و جذبی است. در این مقاله چندین گام اصلی درباره آنچه باید در مورد برج های خنک کننده چیلر بدانید را بررسی می‌کنیم.
آشنایی با برج خنک‌کننده چیلر
برج خنک کننده(در تلفظ زبان انگلیسی: cooling tower) دستگاه خنک‌کننده آب که وظیفه اصلی خنک‌کاری دستگاه‌های تهویه مطبوع از جمله چیلر را برعهده دارد. زمانی که کلمه “چیلر” در کنار برج خنک‌کننده بکار برده شود به معنی دستگاه خنک کننده کندانسور چیلر را برعهده دارد. چیلرهایی نیازمند برج بوده که کندانسور آنها از نوع آب خنک باشد. بسیاری از چیلرهای جذبی شعله مستقیم چند اثره و یا تک اثره همواره نیازمند کولینگ تاور می باشند. در ادامه به مسائل مرتبط با آنچه باید در مورد انواع برج خنک کننده چیلر بدانید می پردازیم.
سیکل کاری چیلر چگونه عمل می کند؟
چیلر تراکمی در مرحله اول با مصرف میزان معینی انرژی الکتریکال، سبب گذر مبرد از کمپرسور و با افزایش فشار و دما وارد اواپراتور میشود. اواپراتور با دریافت میزان انرژی گرمایی معین از آب سبب خنک شدن مبرد مبدل حرارتی (اواپراتور) میشود. آب سرد ایجادشده آنچه که انتظار می‌رود، وارد فن کویل می‌کند. مبرد گرم‌شده پس از عبور از شیر انبساط وارد کندانسور (مبدل حرارتی دوم) میشود. همچنین در تماس با آب سرد برج‌خنک‌کننده چیلر دوباره وارد کمپرسور میگردد.
بنابراین بمنظور تأمین آب سرد برای سیستمهای تهویه مطبوع و صنعتی (سردخانه‌ها) از چیلر جهت یک منبع سرمایشی تراکمی یا جذبی استفاده می‌کنیم. طبیعتاً منبع برودتی همانند برج خنک کننده نیز در مدار تأسیسات جهت تکمیل سیکل استفاده میشود. کولینگ تاور وظیفه خنک کردن چیلر را برعهده می‌گیرد. این دستگاه یعنی برج خنک کننده کندانسور چیلرهای جذبی و تراکمی “کولینگ تاور” نام دارد.
انتخاب صحیح برج خنک‌کننده متناسب با نوع و ظرفیت چیلر
ظرفیت برج خنک‌کننده چیلر در تعاریف ظرفیت دستگاه کولینگ‌تاور در خنک کردن آب در گردش در مدار کندانسور چیلر عنوان میشود. توان سرمایشی برج خنک‌کننده در واقع همان گرمای جذب شده از چیلر در یک زمان معین بحساب می‌آید. عموماً روشهای متفاوتی در محاسبه ظرفیت وجود دارد که در تمامی روشها ظرفیت یا توان سرمایشی برج خنک‌کننده وابسته به دو پارامتر اساسی از مشخصات فنی چیلر می‌باشد.
الف) ظرفیت سرمایشی چیلر
قالباً این مشخصه را با واحدهایی همچون KW یا RT (تن تبرید) نمایش می دهند. البته برخی از چیلرها را باید از مدل آنها و مراجعه به کاتالوگ دستگاه تعیین ظرفیت کرد.روش دیگر نیز عکس گرفتن از پلاک کمپرسور و محاسبه ظرفیت از روی کاتالوگ آن می باشد. با در دست داشتن تعداد و توان کمپرسورهای چیلر ظرفیت محاسبه خواهد شد.
ب) نوع چیلر(تراکمی یا جذبی)
برای پی بردن به نوع چیلر تراکمی یا جذبی باید به نوع مصرف انرژی دستگاه دقت کرد. چیلرهای تراکمی عموماً مصرف برق دارند و درون آنها میتوان کمپرسورهایی را مشاهده کرد. در طرف مقابل نیز چیلرهای جذبی از گاز جهت ایجاد شعله و اشتعال استفاده می کنند. چیلرهای تراکمی دارای مبردهای فریونی بوده و چیلرهای جذبی از آمونیاک بهره می برند. در تصویر زیر انواع چیلرهای آب خنک را مشاهده می‌کنید.
کولینگ تاور بدلیل نیاز به هوای خشک محیط بیرون و افزایش رطوبت نسبی اطراف خود بهتر است در محیطی کاملاً باز قرار گیرد. همواره باید الزاماً فاصله استاندارد بین این دستگاه تا سایر تجهیزات و دیوارهای جانبی برج نیز رعایت شود.
اجزای تشکیل دهنده برج خنک کننده چیلر
مهمترین قطعات و بخشهای تشکیل دهنده برج خنک کننده چیلر به شرح زیر می باشد:
- الکتروموتور: تأمین انرژی و توان برج خنک کننده. (چنانچه الکترموتور درصورت خرابی یا رسوب پذیری خاموش شود، نیز خاموش میشود!)
- پروانه: انتقال دهنده نیرو
- فن: بخشی از سیستم انتقال قدرت و مکنده و دمنده هوای خنک بیرونی به درون برج خنک کننده چیلر
- سیستم توزیع آب: شامل نازل ها و اسپرینکلرهد می باشد. عملکرد صحیح سیستم توزیع آب در برجهای تبخیری، ضامن راندمان بالا و خنکسازی موفق آبهای کولینگ تاور است.
- بیسین: آبهای خنک شده نهایتاَ به درون تشتک زیر دستگاه ریخته میشود.
- لوله های ورودی و خروجی آب
- سطوح فیلینگ: سطوح ارتباط مستقیم در برجهای تبخیری، پکینگ در برج های خنک کننده نام دارد. عمدتاَ پکینگها از میان دو مدل کلی «فیلمی» و «اسپلش» انتخاب میشود.
- کویل مسی: کویلها در برجهای خنک کننده مداربسته، هیبریدی و خشک که انتقال حرارت در آنها بصورت غیرمستقیم است، بکار گرفته میشود.
- فن استک: دهانه خروجی دستگاه
- لوور: کرکره های ورود هوای خنک به درون سیستم کولینگ
- قطره گیر: بمنظور کاهش اتلاف آب در فرآیندهای خنکسازی تبخیری، در درون برج خنک کننده چیلر نصب میشود.
- درب دسترسی به درون کولینگ تاور
- بدنه، ولو، فلنج، شیرهای تنظیم، سیستم کاهنده سرعت، ترموستات، نردبان، حوضچه بالایی، محفظه فن، اتصالات و…
ظرفیت برج خنک کننده و چیلر
هنگام انتخاب و خرید برج خنک کننده متناسب با چیلر، بایستی به ظرفیت برودتی این تجهیزات توجه ویژه ای داشت. یک اشتباه بزرگ و غیرقابل انکار همواره از سوی کارفرمایان اتفاق می افتد و آن، درنظرگیری برابر ظرفیتهای برودتی برج خنک کننده و چیلر است!
درحقیقت همواره توان تبرید یا قدرت سرمایش کولینگ تاورها بایستی بیشتر از چیلر مورد نظر باشد. چرا که قدرت سرمایشی برج خنک کننده چیلر بایستی تا حدی باشد که گرمای دفع شده توسط کندانسورهای چیلر را به خوبی تحت پوشش قرار دهد. درنتیجه بصورت مستمر، دستگاه چیلر خنک میگردد.
نخستین تولید این مدل مدیا توربو اسپلش، در شرکتهای HIWTICH آلمان و کمپانی NERI در ایتالیا صورت گرفته است. گروه کارخانجات دماگستر پیرو کاربری زیاد این مدل پکینگ در صنایع سنگین اقدام به تولید آن نموده است. امروزه در ایران مطابق با استانداردهای اروپا پکینگ توربو اسپلش طراحی و تولید می شود. بسیاری از صنایع سنگین هسته ای، نیروگاهی، نفت و پتروشیمی دستخوش بکارگیری این مدل پکینگ توربو اسپلش خود می‌باشند.
پکینگ توربو اسپلش در کدامین نوع برج خنک کن بیشتر بکار می‌رود؟
این سوالی است که شاید ذهن بیشتر مخاطبان را به خود معطوف نماید. در پاسخ به این سوال باید اینگونه بیان نمود که از پکینگ توربو در انواع کولینگ تاورهای صنعتی قالباً استفاده می شود. بسیاری از سیستم های صنعتی و فوق صنعتی امروزه بدلیل نداشتن آب با کیفیت کافی مجبور به کاربرد از آب های کثیف می شوند. در اینگونه موارد در سیستم خنک کاری داخلی برج از پکینگهای توربو اسپلش استفاده می کنیم. کاربرد این مدل پکینگ بسیار مشابه تیپ گرید اسپلش (grid splash) یا نوع شبکه ای سطوح خنک کن در کولینگ تاور های صنعتی می باشد.
این مدل پکینگ توانایی عبور جریان هوا از دو جهت مختلف یعنی جهت عمود و جریان عرضی را داراست. به دلیل همین ویژگی از پکینگ های توربو اسپلش در انواع کولینگ تاورهای جریان مخالف و جریان متقاطع نیز استفاده می کنند. بسیاری از شهرهای شرجی و مرطوب از برجهای کراس فلو در سیستم های صنعتی خود بهره می برند. این مدل پکینگ جایگزین صنعتی مدل شانه تخم مرغی یا پکینگ ابارایی در کولینگ تاور کراس فلو به حساب می آید.