برج خنک کننده

برج خنک کننده یا کولینگ تاور، سازه ای گرد به شکل مخروطی و یا مکعبی است که وظیفه دریافت گرما از سیال فرآیندی به روش طبیعی و یا مکانیکی، از طریق مکش یا دمش با فن و خنک کاری و انتقال گرمای زائد به اتمسفر یا جو را بر عهده دارد.

برجهای خنک کننده به دستگاه‌های خنک کننده آب به یکی از دو منظور تهویه مطبوع و یا گرفتن گرمای تجهیزات صنعتی کارخانجات گفته می‌شود. وظیفه آن کاهش دمای آب یا هر سیالی است که ظرفیت گرمایی ویژه بالایی دارند؛ همچون روغن، اسید و غیره. این سیستم یکی از مهمترین تجهیزات در مبحث تهویه مطبوع می‌باشد و بر اساس نحوه کارکرد و جنس بدنه و قطعات دارای تقسیم بندیهای متفاوتی است.

برج خنک کننده چیست؟

برج خنک کننده مشتمل بر تجهیزات خنک کاری است که گاه بصورت منفرد و بعضا همراه با چیلر وظیفه دریافت گرمای اضافی از سیال فرآیندی و تبادل آن با اتمسفر را بر عهده دارد. این سیستمها با متریال فلزی، چوب، بتن و فایبرگلاس تولید و بر روی ساختمانها و کارخانجات نصب می گردند. انواع کولینگ تاور عباتند از:

• گرد یا مکعبی
• تر، خشک و هیبریدی
• مدار بسته یا باز
• جریان مخالف یا متقاطع
• جریان طبیعی یا مکانیکی

که در ادامه به معرفی آنها خواهیم پرداخت.

خنک سازی آب با اهداف مختلف در کاربردهای صنعتی، تهویه مطبوع و… توسط برج‌های خنک کن انجام می‌شود. عملکرد آن نیز در واقع مشابه عملکرد کولر آبی می‌باشد. کولر آبی با پاشش آب سبب افزایش رطوبت هوا و کاهش دمای خشک هوا در تابستان می‌گردد. برج خنک کننده نیز با پاشش آب و تماس با هوا موجب تبخیر بخش کوچکی از آب و در نتیجه سبب کاهش دمای آب می‌گردد.

ظرفیت برج خنک کننده اصطلاحا با تن تبرید یا کیلو وات نمایش داده میشود. این عدد بیانگر میزان گرمایی است که این دستگاه در واحد زمان از آب دریافت میکند. ظرفیتهای برج خنک کن تولیدی شرکت ناب زیست در انواع مختلف از 5 تن برودتی یا تن تبرید آغاز و تا 5000 تن تبرید (به صورت چندسلولی و صنعتی) ادامه دارد.

سیستمهای خنک سازی در گذر زمان در انواع مختلفی طراحی و تولید گردیده و سیستم نهایی این دستگاه دستخوش تغییرات بسیاری بوده است. نسل ابتدایی این دستگاه به صورت رسمی بعد از انقلاب کبیر فرانسه به صورت برج خنک کن اتمسفریک و یا برج دست ساز معرفی شد. این سیستمها با پاشش جریان طبیعی آب بر روی چوب عموما آب را خنک می‌کردند.

بعد از یک سری تغییرات کلی، این سیستمها به حالت بتنی تغییر پیدا کردند و سازه‌های بزرگ هذلولی با یک سیستم هوادهی دمنده تحت عنوان برج خنک کننده بتنی مورد استفاده قرار گرفتند. به دلیل هزینه‌های عمرانی بالای این مدل از نسل بعدی تحت عنوان برج‌های گالوانیزه رونمایی گردید. مشخصات کلی کولینگ تاورهای گالوانیزه عبارت بود از:

• بدنه این دستگاه از ورق گالوانیزه گرم تشکیل می‌شد.
• سیستم هوادهی این مدل به صورت سانتریفوژ بود.
• مصرف انرژی و میزان صدای تولیدی بالایی نیز داشتند.

به دلایل رسوب زیاد، خوردگی سریع، نیاز به تعمیر مداوم و نگهداری سخت مدل گالوانیزه این مدل نیز همانند رقبای خود منسوخ گردید. به طوری که هم اکنون تولیدکننده‌های بسیار کمی این مدل را تولید می‌کنند. آخرین نسل از این سیستمهای خنک کاری، برج خنک کن فایبرگلاس با سیستم فن محوری بسیار کم مصرف و کم صدا می‌باشد. این مدل از برج خنک کننده اگر با استانداردهای جهانی تولید و طراحی گردد دیگر هیچ یک از محدودیتهای انواع برج‌های قبلی را نخواهد داشت.

نحوه کار کولینگ تاور

نحوه کار برج خنک کننده بر اساس شرایط سایکرومتریک محیط در شرایط فصلی مختلف (زمستان یا تابستان) متفاوت است. آب، این سیال ارزان قیمت بعنوان سیال فرآیندی ابتدا وارد لوله کشی قسمت بالایی برج خنک کن گردیده و از طریق نازل‌ها با قدرت به سمت پایین پاشیده می‌شود.

در بخش نازل، سرعت آب افزایش می‌یابد و بخشی از فشار جریان صرف گذر از نازل می‌گردد. آب که هم اکنون از سرعت بالا و فشار نسبی کمتری برخوردار است بر روی سطوحی به نام پکینگ مدیا پاشیده می‌شود. در این مرحله همزمان با گذر آب از سطح پکینگ مدیا در تماس با هوا قرار گرفته و بخشی از فلو (دبی – جریان) اصلی آب تبخیر و وارد هوا می‌گردد.

به این ترتیب آب ورودی، بواسطه عبور از پکینگ مدیا و تبخیر سطحی (فرآیندی گرماده) دمای خود را از دست می‌دهد و با دمایی نزدیک به دمای مرطوب محیط وارد بیسین دستگاه می‌گردد. آب از طریق لوله کشی برای خنک کاری سیستمهایی که بواسطه کار زیاد گرم شده اند حرکت می‌نماید و بعنوان سیال فرآیندی با قرار گرفتن در مجاورت این دستگاه‌ها گرمای زائد تجهیزات را گرفته و مجددا به سمت کولینگ تاور حرکت می‌نماید.

این فرآیند به اندازه ای تکرار می‌شود که تجهیزات یا به سطح خاصی از دما برسند و یا در سیستمهای تهویه مطبوع، هوای مورد نظر به دمای 29 درجه سانتیگراد رسیده و وارد چیلرها و فن کویلها گردد.

کاربردهای برج خنک کننده

انواع برج های خنک کننده در صنایع بزرگ کشور، پالایشگاه‌ها و پتروشیمی‌ها کاربرد فراوانی دارد. همچنین از آنها می‌توان در سیستمهای تهویه مطبوع بیمارستانها، مجتمع‌های مسکونی، تجاری و اداری نیز استفاده کرد.

کاربری ماشین‌های برودتی دیگر همچون چیلر نیز در صنایع کوچک و بزرگ رایج می‌باشد. هزینه‌های بالا در مصرف انرژی، تعمیر و نگهداری دشوار چیلرها، موجب استقبال صنعت از برج خنک کننده گردیده است.

در صنایع سیمان و فولاد و ذوب فلزات نیز در راستای خنک کاری کوره و بویلر یکی از اساسی‌ترین دستگاه‌های سیستم تبرید محسوب می‌گردد. به عنوان مثال دیگر در صنعت تزریق پلاستیک از این تجهیز به عنوان سیستم خنک کاری سیکل روغن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

برج خنک کننده خانگی نامی دیگر برای سیستمهای تهویه مطبوع غیر صنعتی است. اغلب برج‌های مسکونی، اداری و تجاری که با سیستم چیلر و فن کویل اعم از سقفی، دیواری و شامل مدل‌های توکار و روکار خنک کاری و هوای آنها تهویه میشود از مدل خانگی استفاده می‌نمایند.

توجه داشته باشد که فقط چیلرهایی که دارای کندانسور آبی می‌باشند از سیستم خنک کاری تبخیری در مدار کندانسور خود استفاده می‌نمایند. امروزه بیشتر چیلرهای تراکمی و تمامی چیلرهای جذبی دارای کندانسور آبی می‌باشند.

برج خنک کننده مدار باز

به سیستمی گفته میشود که آب را توسط یک سیکل باز (به لحاظ انتقال جرم) خنک میکند. آب در این نوع از سیستمها توسط یک سری نازل بر روی سطوح خنک کننده یا پکینگها پاشش میکند و در اثر افت دما از خروجی تشتک آن خارج می‌گردد. هوا نیز از قسمت لوور یا کرکره‌های ورودی هوا وارد می‌گردد. بعد از تماس با آب و رطوبت زنی به صورت اشباع از قسمت دیگر (فن استک) خارج می‌گردد.

برجهای خنک‌ کن مدار باز در یک دسته بندی کلی به دو نوع جریان متقاطع و جریان مخالف تقسیم بندی می‌شود. در ادامه به بررسی آنها پرداخته‌ایم.

برج خنک کن مدار باز جریان متقاطع

کولینگ تاور کراس فلو عموما در مکانهایی استفاده می‌شود که به دلیل شرایط محیطی دارای رطوبت نسبی بالایی در فصول گرم تابستان می‌باشد. در ایران از برج های جریان متقاطع یا همان کراس فلو بیشتر در مناطق شمال و جنوب کشور مورد استفاده قرار می‌گیرد. دلیل استفاده از این مدل در این مناطق بیشتر به نحوه عملکرد این مدل از سیستمهای مدار باز وابسته میباشد.

برج خنک کننده مدار باز جریان متقاطع به دلیل نوع عملکرد مخصوص آنها با ساختار مکعبی قابل تولید می‌باشد. نوع کراس فلو یا جریان متقاطع اولین بار توسط یک شرکت ژاپنی به نام ابارا (EBARA) تولید و عرضه گردید. به همین دلیل به این دستگاه ساخته شده در داخل کشور به آن “برج خنک کننده ابارایی” نیز گفته می‌شود.

از برجهای خنک کننده کراس فلو در کاربری زیر استفاده می‌گردد:

1. صنایع گرمابر در پتروشیمی
2. صنعت آلومینیوم و فشرده سازی هوا.

برج خنک کننده مدار باز جریان مخالف

این مدل از کولینگ تاورها در کلیه مناطق مورد کاربرد قرار می‌گیرد. راندمان حرارتی این سیستمها جریان مخالف عموما در مکانهایی با رطوبت نسبی پایین، بالاتر از مدل جریان متقاطع یا کراس فلو میباشد.

برج خنک کننده جریان مخالف همانطور که از اسم این دستگاه مشخص است در قیاس با همتای خود، جریان بین آب و هوا در اختلاف فاز 180 درجه‌ای تماس پیدا میکند. برج جریان مخالف بر اساس شکل ظاهری انواع مختلفی دارد که در زیر به شرح مفصل آنها می‌پردازیم.

از این نوع سیستمهای خنک کاری در صنایع زیر بیشتر استفاده می‌گردد:

1. پالایشگاه‌های نفتی
2. پالایشگاه گاز
3. صنایع پتروشیمی
4. نیروگاهها

کولینگ تاور مدار بسته

به سیستمی گفته میشود که آب یا هر نوع سیال فرآیندی دیگر درون مدار بسته خود را توسط یک سیکل بسته خنک میکند. همانطور که از تعریف فوق مشخص است در مدل مدار بسته هیچ گونه انتقال جرمی بین سیال فرآیندی و هوا صورت نمی‌پذیرد.

دقت کنید کولینگ تاور مدار بسته با برج خنک کننده خشک تفاوتی اساسی دارد. بطور خلاصه در مدل خشک، هیچ گونه مصرف آبی حتی برای خنک کاری کویلها استفاده نمی‌شود لیکن در مدل مدار بسته، سیال فرآیندی داخل کویلهای مسی میتواند با پاشش آب روی کویلها خنک کاری شود. البته همچون هر تجهیز صنعتی در سراسر جهان، هم مدل مدار بسته و هم سیستم خنک کاری خشک محدودیتهایی نیز دارند.

به عنوان مثال برج های مدار بسته توانایی کاهش آب تا دمای مرطوب محیط را ندارد. بلکه آب تا نزدیکی دمای خشک محیط کاهش دما پیدا میکند. بنابراین این سیستم در حالت مدار بسته دارای راندمان حرارتی پایین تری نسبت به برج خنک کننده مدار باز میباشد. موضوع راندمان حرارتی سیستم در تابستان بیشتر حائز اهمیت میباشد. زیرا که در فصل تابستان با توجه به افزایش شدید دمای خشک محیط عملا کاهش دمای آب به زیر دمای 40 الی 45 درجه سانتی گراد امکان پذیر نمیباشد.

عملکرد کولینگ تاورهای مداربسته نیز همانند نوع مدار باز میباشد. اما با این تفاوت که در برج خنک کن مدار باز آب با هوا ارتباط مستقیم دارد ولی در این مدل ارتباط غیر مستقیم دارد. به این صورت که ابتدا آبی که از سیستم می‌آید از طریق فلنچ ورودی به درون کویلها وارد شده و در داخل مسیر پر پیچ و خم کویل حرکت میکند. سپس توسط آبی که از بالا بر روی سطح کویل پاشیده میشود حرارت خود را از دست داده و به سیستم برای خنک کاری کندانسور باز می‌گردد.

با توجه به این که در این نوع کولینگ تاور به دلیل تبخیر نشدن آب درون کویل میتوان یک بار از آب نرم استفاده کرد که رسوبی هم در سیستم ایجاد نشود. اما در قسمت بعدی برج آب دائما در حال گردش و پاشیده شدن بر روی کویلها میباشد. به این صورت که آب از تشتک برج به وسیله پمپ مکش میشود و بر روی کویلها پاشیده میشود. همزمان هوا به وسیله فن در جریان است و هنگام برخورد به آب سبب تبخیر آب از روی کویلها میشود.

جنس کویلهای برج خنک کننده مدار بسته را میتوان از مس یا برای کاهش هزینه از گالوانیزه استفاده کرد. موارد استفاده از این مدل سیستمهای خنک کاری در مناطق گرمسیر که در آنجا مشکل تامین آب وجود دارد و استفاده از چیلر تراکمی هوا خنک به دلیل گرمی هوا و کاهش راندمان این نوع از سیستم عملا مقدور نیست استفاده میشود.

برج خنک کننده هیبریدی

دسته‌ای دیگری از سیستمهای خنک‌کاری با پیشرفت دانش و تکنولوژی وارد صنعت تبرید گردید که از هر دو مدل مدار باز و مدار بسته بصورت ترکیبی استفاده میکند. برج خنک کننده هیبریدی خود به دو نوع تقسیم می‌گردد.

در نوع اول در بخش بالایی آن کولینگ تاور مدار بسته قرار دارد و در پایین برج مدار باز. عملکرد این برج بدین گونه است که آب گرم بعد از ورود به درون کویلهای مسی با هوای ورودی که توسط فن و از دریچه ورود هوا به درون برج خنک کن نفوذ کرده است تماس یافته و گرمای آب درون کویل تا دمای خشک کویل کاهش پیدا نموده است. سپس همین آب وارد بخش مدار باز در پایین شده و توسط نازلها بر سطح پکینگها پاشش میشود و گرمای خود را تا چند درجه بیش از دمای اشباع از دست داده و وارد تشت آب شده و از آنجا وارد لوله‌های خروجی می‌گردد.

در نوع دوم از برج خنک کننده هیبریدی در حقیقت ما با دو نوع کویل روبرو هستیم. یک کویل به کویل ناحیه خشک معروف است که آب گرم بعد از ورود به آن دمای خود تا دمای خشک کویل خشک از دست میدهد و سپس همین آب وارد کویل تر ناحیه تر می‌گردد و بعد از اینکه آب توسط نازلها بر سطح این کویلها پاشیده شد و دمای آب تا حد محسوس کاهش یافت وارد تشتک یا حوضچه آب می‌گردد و از آنجا توسط پمپ به چرخه فرآیند صنایع بر می‌گردد.

درز کولینگ تاور مدار بسته هوا همزمان از پایین برج وارد شده و بعد از برخورد با سطح دو کویل از بالا خارج می‌گردد. نکته قابل توجه در این نوع از برجها ارتفاع آن ها در مقایسه با انواع دیگر است. ارتفاع برج هیبریدی به سبب برخورداری از هر دو مدار باز و بسته ، خیلی بیشتر از مدلهای دیگر میباشد. سیستم لوله کشی این برجها بسیار دقیق اجرا می‌گردد.

کاربرد کولینگ تاور هیبریدی

در کل از برج خنک کننده هیبریدی در صنایعی که دمای آب ورودی بالاتر از دمای خشک محیط می‌باشد و یا نیازمند آب سرد با دمای پایین از دمای خشک دارند استفاده می‌گردد و مهمترین کاربریهایی آن عبارتند از:

1. صنایع انرژی
2. صنعت پتروشیمی
3. صنایع شیمیایی
4. صنایع مواد و متالوژی
5. صنعت تزریق پلاستیک و لاستیک سازی
6. صنایع پردازش مواد غذایی و پالایش شکر
7. صنعت کاغذسازی

اگر بخواهیم برج خنک کننده جریان مخالف را از نظر شکل ظاهری مقایسه کنیم می توان دو مدل مکعبی و مخروطی را نام ببریم که در ادامه به توضیح کامل آن می پردازیم.

کولینگ تاور مکعبی

دارای سیستم پاشش آب ثابت و سیستم هوادهی مکش القایی میباشد. شکل ظاهری این دستگاه دقیقا مکعب یا مکعب مستطیل می‌باشد. قیمت این دستگاه نسبت به نمونه گرد آن گران تر است. در عمل کارایی مدل مکعبی نسبت به برج‌های گرد بیشتر است. در کولینگ تاور مکعبی یک تعداد معینی ورودی وارد نازلهای پاشش آب می‌گردد. پس از خروج از نازل جریان آب به صورت منظم بر روی سطوح پکینگ مدیا همپوشانی میشود. جریان آب پس از گذر از لایه‌های پکینگ مدیا در مدل مکعبی از قسمتهای زیرین لایه آخر سطوح خنک کننده در تشتک جمع آوری می‌گردد.

از طرف دیگر، هوا از بخش کرکره‌های ورودی هوا به داخل برج خنک کننده مکعبی مکش می‌شود. در مرحله بعد، هوا از ما بین منافذ پکینگ مدیا عبور کرده و در تماس مستقیم با جریان آب ریزشی در تمامی لایه‌های پکینگ قرار می‌گیرد. بعد از این مرحله هوا با افزایش رطوبت نسبی به حالت اشباع می‌رسد و از قسمت فن استک یا فن دک (Fan Deck) خارج می‌گردد.

برج خنک کننده مخروطی

دارای سیستم پاشش آب چرخشی و هوادهی مکش القایی بوده و در 100% موارد با جنس بدنه فایبرگلاس ساخته می شود. قیمت این و کارایی آنها نسبت به مدل مکعبی پایین تر می‌باشد.

در برج خنک کننده مخروطی یا گرد آب از ورودی در قسمت پایین وارد دستگاه می‌شود و در اولین مرحله بعد از گذر از یک لوله عمودی به قطعه‌ای تحت عنوان اسپرینکلرهد یا آب پخش کن یا کلگی می‌رسد.

در این قسمت آب تحت فشار با برخورد به این قطعه سبب چرخش آن می‌شود و پس از چرخش آب به صورت فواره‌ای شکل بر روی سطوح خنک کننده پاشیده می‌شود. جریان هوا نیز همانند مدلهای مکعبی از قسمت لوورهای مکش هوا وارد برج خنک کن شده و از قسمت انتهایی فن دک نیز خارج می‌گردد.

برج خنک کننده جریان طبیعی (اتمسفریک)

در کولینگ تاور جریان طبیعی در واقع جریان هوا بواسطه اختلاف چگالی بین دمای هوای گرم داخل برج و دمای هوای خنک بیرون بصورت طبیعی بوجود آمده و از پایین وارد و از بالا خارج می‌گردد. این مدل برج خنک کن نیازی به استفاده از فن ندارد و در نیروگاهها و واحدهای بزرگ صنعتی با راندمان بالا و مطمئن مورد استفاده قرار میگیرد.

از این مدل سیستمهای خنک کاری با عنوان کولینگ تاور نیروگاه یا ایترسون نیز یاد می‌گردد. برج خنک کننده هلر نیز یکی از انواع برجهای مکش طبیعی میباشد. این نوع از سیستمهای خنک‌کاری براساس نیاز مصرفی واحد مصرف کننده طراحی و ساخته میشوند.

گردش هوا درون این سیستمها بواسطه نوع طراحی سیستم خنک کاری انجام می شود تا اینکه هوا را به طور طبیعی و بدون استفاده از فن ها به سمت بالا حرکت دهند. این نوع دستگاه‌ها از قانون تراکم های متفاوتی که بین هوای محیط و هوای گرم وجود دارد استفاده می‌کنند. از این رو، این سیستم ها برای تحریک جریان هوا بلند هستند و به شکل “hyperbole” ساخته می شوند.

آنها به طور معمول در بیرون ساختمانها قرار دارند تا جریان هوا فراهم شود و عمده آنها با استفاده از بتن ساخته می شوند. درون این مدل سیستمهای خنک کاری، جریان هوای لازم به دلیل اختلاف چگالی (شناور بودن) ایجاد می شود.

در شکل زیر عملکرد یک سیستم خنک کاری تبخیری جریان  طبیعی با سیستم ها مدار بسته و باز را مشاهده می کنید. سطوح تبادل گرما درست در قسمت زیرین وجود دارد و جریان را بوسیله شناوری تولید می‌کند. در مقایسه با سیستم جریان مکانیکی، مزیت این نوع دستگاه‌ها این است که برای فن ها نیازمند به برق نیست و بسیار به صرفه برای نیروگاه‌ها و مکانهایی که نیازمند دستگاه‌های خنک کاری عظیم هستند، می باشد.

از طرف دیگر به دلیل نبودن فن در این مدل مسئله هزینه برای خرابی و تعمیر و نگهداری فن و الکتروموتور ها کاملا از بین می رود و همچنین فنی وجود ندارد تا صداهای آزار دهنده تولید کند. ولی این سیستم دارای معایبی نیز هست که از جمله آن نیازمندی به ساخت با ارتفاع زیاد اشاره کرد. البته عیب دیگر آنها این است که چون جریان هوا به طور طبیعی است نمی توان میزان هوای ورودی را کنترل کرد و یا افزایش و کاهش داد.

کولینگ تاور جریان مکانیکی

در این نوع از برجها از یک یا چند فن جهت تزریق هوا به داخل و یا بیرون از دستگاه استفاده میشود. در کولینگ تاور جریان مکانیکی میتوان شرایط جوی و بار حرارتی را تغییر یا خنثی نمود و عملکرد تقریبا مطمئنی دارند. اندازه آنها نسبت به مدل جریان طبیعی کوچکتر و دارای عملکرد پایدارتر میباشد.

جهت نصب این نوع برج ها نیاز به فضای زیادی نمی‌باشد. اما دارای معایبی همچون نیازمندی به تعمیرات و نگهداری بالا به دلیل رطوبت بالا درون آن، احتمال خوردگی و پوسیدگی بالا نیز می‌باشند. از آنها می‌توان در صنایع شیمیایی و صنایع غذایی استفاده نمود.

فن های رایج مورد استفاده در این دستگاه‌ها شامل فن های پروانه ای یا آکسیال و فن های سانتریفیوژ می باشند. سیستم های جریان مکانیکی نسبت به سیستمهای جریان طبیعی مؤثرتر هستند و حتی در صورت فرسودگی نیز عملکرد بهتری ارائه می‌کنند. با این حال، آنها نسبت به کولینگ تاورهای جریان طبیعی انرژی بیشتری مصرف می‌کنند و برای کار نهایی هزینه بیشتری دارند.

در سیستم های خنک کاری جریان مکانیکی آب بر روی پکینگ ها از بالا به پایین سقوط نموده و به افزایش زمان تماس بین آب و هوا کمک می‌کند. میزان خنک کنندگی در برجهای خنک کننده جریان مکانیکی بستگی به قطر فن و سرعت کار آن دارد. این سیستمهای خنک کاری تبخیری بسیار پر کاربردتر از نمونه طبیعی هستند و به دو صورت جریان القایی و جریان اجباری تقسیم می شود.

برج خنک کن جریان اجباری

یک فن از نوع دمنده در ورودی قرار می گیرد تا هوا را به سمت برج خنک کننده هدایت کند. معمولا این نوع برج سرعت هوای ورودی و خروجی کمی ایجاد نموده و از فن های سانتریفیوژ استفاده می‌کنند.

در مدل جریان القایی فن در قسمت پایین دستگاه قرار دارد و جریان هوا را از پایین به درون برج می‌دمد و آن را به سمت بالا هل میدهد. میزان سرمایش در این دسته از برجهای جریان مکانیکی کم می‌باشد و همچنین احتمال ورود مجدد هوای گرم شده به داخل برج وجود دارد. اما از مزایای آن میتوان به بهره برداری و تعمیر آسان و دسترسی ساده به فن، موتور و قطعات، مناسب در برابر مقاومت هوا اشاره نمود.

برج خنک کن جریان القایی

معمولا از فن‌های آکسیال یا همان محوری در آنها استفاده شده و در بالای دستگاه نصب می شوند هوا از داخل به سمت خارج مکیده می شود. برج خنک کننده القایی بیشترین تقاضا و کاربرد را در صنعت دارد که قابلیت کار با ظرفیت های پایین مانند 10 تن تا ظرفیت های بالا مانند 1000 تن را دارد.

از این مدل برجهای خنک کننده در صنایع شیمیایی و انرژی استفاده می‌گردد و فن در قسمت بالای دستگاه قرار دارد تا هوا را از پایین برج مکش نموده و بعد از تبادل حرارتی به بیرون پرت میکند. همچنین در این حالت هوای گرم شده مجدد به داخل دستگاه برنمی‌گردد و به دلیل افزایش سطح تماس آب با هوا دارای بازده بالایی میباشد.

برج خنک کننده بتنی

برای کاربردهای صنعتی سنگین کاربرد دارد که از جمله آن میتوان به نیروگاه‌ها، پالایشگاه‌های پتروشیمی و… اشاره نمود. ساخت نوع بتنی این سیستم یک فعالیت عمرانی و صنعتی عظیم است که لازمه آن تهیه و تنظیم انواع نقشه کشی‌ها در 2 بعد و 3 بعد میباشد. محل فن‌ها و ورودی و خروجیها باید کاملا مشخص شود و برنامه ساخت با یک شرکت بتن ریز هماهنگ شود. نوع بتنی تک سلول از ابعاد 6*6 تا 15*15 توسط گروه صنعتی ناب زیست قابل تولید هستند.

از ایرادات اصلی کولینگ تاور بتنی میتوان به کند بودن انجام پروژه به دلیل بتن ریزی مرحله به مرحله و همچنین وزن بالای بتن و لزوم استفاده از پایه‌ها و استراکچر عظیم در قسمت پایینی برج اشاره نمود. البته نوع بتنی دارای مزایایی نیز میباشد که از جمله آن به کارکرد در دماهای بسیار بالا به دلیل استفاده از پکینگهای توربو اسپلش و همچنین ایجاد صدای کم و همچنین سیستم توزیع جوی اشاره نمود.

برج خنک کننده فلزی

به آن دسته از کولینگ تاورهایی گفته میشود که تمام یا بیشتر اجزاء بدنه آنها از فلز ساخته شده باشد. به دلیل ارتباط مستقیم آن با رطوبت و آب آن هم با سختیهای مختلف بدنه این برجها را باید از فلزی استفاده نمود که زنگ نزند و مقاومت بالایی نسبت به اکسایش داشته باشد.

بهترین گزینه استفاده از استنلس استیل با گریدهای مختلف اعم از 304 یا 316 است که به اصطلاح به استیل ضد زنگ و ضد اسید معروف هستند. ولی به دلیل قیمت بالای این نوع از آلیاژ آهن فقط در موارد خاص و در مکانهایی که هیچ گزینه دیگری برای کارفرما وجود نداشته باشد این آلیاژ استفاده میشود. ولی به صورت گسترده برای ساخت این مدل از گالوانیزه گرم استفاده میشود.

کولینگ تاور گالوانیزه برای مدت زیادی در حدود 50 سال در ظرفیتهای پایین ساخته میشدند و در شرایط ایده آل آب و هوایی تقریبا تا 20 سال نیز عمر داشتند. در مناطقی که رطوبت هوا بالا بود و آب ورودی نیز خورندگی داشت خیلی زود با ایجاد زنگ سفید روی گالوانیزه این برجها به سمت فرسایش پیش میرفت.

برجهای گالوانیزه معمولا مجهز به فن سانتریفیوژ بوده و جریان هوا به صورت اجباری به داخل آنها فرستاده میشد. در برخی موارد نیز از کربن استیل برای ساخت آن استفاده میشد که برای جلوگیری از مسئله زنگ زدگی توسط رنگ یا پی وی سی روی فلز پوشانده میشد.

لازم به ذکر است که برج خنک کننده گالوانیزه و به طور کل فلزی به دلیل خاصیت تبادل حرارتی فلز دارای راندمان خوبی نیز بودن ولی به دلیل هزینه نگهداری بالا و خرابی زیاد جای خود را به مدل فایبرگلاس دادند.

کولینگ تاور فایبرگلاس

به برج خنک کننده ای که بدنه اصلی مخزن از فایبرگلاس، کامپوزیت یا ورقهای grp تشکیل شده از الیاف سوزنی و حصیری، رزین پلی استر، ژلکت آنتی باکتریال و… ساخته شده باشد کولینگ تاور فایبرگلاس گفته میشود.

مزایای بسیار زیاد مدلهای فایبرگلاس از جمله عدم پوسیدگی و زنگ زدگی بدلیل تماس مداوم با آب، شکل پذیری عالی و تطابق با فضای محل نصب، رنگ پذیری و کمک به معماری نمای مجتمعها، عایق حرارتی صد در صد بودن و کمک به خنک کاری با راندمان بیشتر دستگاه، باعث گردیده است روز به روز به تقاضای خرید این مدل افزوده شود.

مزایای برج خنک کننده فایبرگلاس

• از قیمت مناسب و مقرون به صرفه ای برخوردار است.
• دارای کیفیت مرغوب و قابل قبولی می باشد.
• یک عایق به شدت عالی است.
• در برابر آلاینده های شیمیایی مقاومت بالایی دارد.
• در شکل ها و مدل های مختلف تولید می شود.
• در صنایع بسیار زیادی کاربرد دارد و مورد استفاده قرار می گیرد.
• آنتی یووی و ضد اشعه نور خورشید است.
• بسیار سبک است و هر ورق آن از ضخامت کمی برخوردار می باشد.
• انعطاف پذیری بالایی دارد.
• به شدت مقاوم، مستحکم و با دوام است و گاهی اوقات از فولاد محکم تر می باشد.
• از خاصیت هدایت الکتریکی برخوردار نیست اما هدایت حرارتی دارد.
• جلبک و باکتری در آن رشد نمی کند یا به کندی رشد می کند.
• طول عمر بسیار بالایی دارد.
• دارای وزن سبکی می باشد.
• حمل و نقل و جا به جایی آن راحت و آسان است.
• به ندرت دچار رسوب گرفتگی می شود.
• در برابر مواد شیمیایی، مواد اسیدی و نمک دچار خوردگی نمی شود.
• غیر قابل نفوذ است و گرمای خورشید به درون آن نفوذ نمی کند.
• در مواجهه با آب و رطوبت، دچار زنگ زدگی و پوسیدگی نمی شود.
• در شرایط آب و هوایی سخت، مقاوم است و عملکرد آن با مشکل مواجه نمی شود.
• به راحتی تمیز و شسته می شود.
• در برابر آتش، برف، باران های اسیدی و حرارت بالا مقاوم است.
• به راحتی روی پشت بام ها نصب می شود.
• راندمان کاری و بازدهی بالایی دارد.
• هزینه نصب، تعمیر و نگهداری از آن بسیار پایین است.
• ظاهری زیبا و چشم نواز دارد.

نحوه ساخت کولینگ تاور فایبرگلاس

ساخت و تولید برج خنک کننده فایبرگلاس طی چند مرحله انجام می شود.

1. قالب گیری قطعات و بدنه برج خنک کن می باشد. در این مرحله تمام قسمت ها و اجزا به صورت جدا جدا و توسط قالب مشخص و معین، قالب گیری می شوند.
2. پخت و پرداخت قطعات و اجزا می باشد. در این مرحله تمام قطعات قالب گیری شده، از داخل قالب جدا می شوند و برای مدت مشخصی در معرض نور خورشید قرار می گیرند. قطعات زیر نور خورشید، پخته می شوند و رزین در بافت داخلی قطعات نفوذ می کند. بعد از تمام شدن فرآیند پخت، نوبت به پرداخت قطعات می رسد.
3. تراشکاری قطعات فلزی می باشد. قطعات و اجزای فلزی برج عبارتند از: قطعات نگهدارنده موتور، فن و اسپرینکلر. هر یک از این اجزا به وسیله دستگاه های تراشکاری و ریخته گری ساخته و تولید می شوند. بعد از تراشکاری این قطعات، آنها را بالانس می کنند.
4. تولید قطعات پلاستیکی است. قطعات پلاستیکی کولینگ تاور عبارتند از: لوله ها، قطره گیر، نازل، پکینگ و بست ها. این قطعات به وسیله دستگاه تزریق یا اکسترودر، قالب گیری شده و تولید می شوند. این قطعات بعد از قالب گیری، به یکدیگر وصل می شوند و درون دستگاه قرار می گیرند.
5. مونتاژ کردن و سر جمع کردن قطعات در کنار یکدیگر است. برای انجام این مرحله به یک نقشه و برنامه ریزی دقیق نیاز است. تمام قطعات قبل از سر هم شدن و اسمبل شدن، در اختیار بخش تولید و مونتاژ قرار می گیرند. بخش مونتاژ، طبق نقشه، تمام قطعات و اجزای قالب گیری و تولید شده را به یکدیگر وصل می کند. مونتاژ نهایی کولینگ تاور هم در کارخانه و هم در محل پروژه انجام می شود.

این مدل سیستمهای خنک کننده که حقیقتا امروزه بیش از 95% از بازار کولینگ تاورها را در اختیار گرفته اند تا ظرفیت 500 تن تبرید بصورت تولید و مونتاژ در کارخانه و بیش از آن بصورت مونتاژ در محل نصب در دو قالب مکعبی و مخروطی تولید و جهت فروش به تامین کننگان تجهیزات برودتی عرضه میشود.

پر فروش‌ترین ظرفیت مدل فایبرگلاس 100 تا 250 تن تبرید است که ناب زیست همواره تلاش کرده است در هر دو مدل مدار باز و مدار بسته حداقل یک دستگاه در ظرفیتهای 100 تن، 125، 150، 200، 225 و 250 تن تبرید در محل کارگاه تولید و بصورت آماده جهت تحویل فوری در انبار کارخانه نگهداری نماید.

برج خنک کننده چیلر

به کولینگ تاوری که سر راه چیلر قرار گرفته و با خنک کاری اولیه آب باعث کاهش فشار به چیلر تراکمی یا جذبی می‌گردد برج خنک کننده چیلر گفته میشود. مکانیزم عملکرد این دستگاه در زیر تشریح می‌گردد.

بنابر این با انتقال گرما از گاز مبرد به آب درون کندانسور، گاز مبرد خنک شده و وارد سیکل گردش درون چیلر میشود. آب نسبتا گرم با گرمایی که از ماده مبرد گرفته به سمت برج خنک کن چیلر تراکمی حرکت میکند تا گرمای خود را از دست بدهد.

اصول عملکرد کولینگ تاور چیلر جذبی به این صورت است که در چیلرهای جذبی محلول رقیق شده در ژنراتور گرم میشود و این فرآیند باعث غلیظ شدن مایع مبرد میشود. در ادامه بخار مبردی که از ژنراتور خارج میشود وارد کندانسور میشود و حرارت خود را در کندانسور به آب ورودی میدهد. سپس این آب که گرمای ماده مبرد را گرفته به درون برج خنک کننده چیلر جذبی انتقال داده میشود و سپس داخل تاور، گرما توسط هوا گرفته شده و به محیط انتقال پیدا میکند.

کاتالوگ برج خنک کننده

یک دستگاه صنعتی در بخشهای مختلف شامل تجهیزات و بخشهای گوناگونی است. کسب اطلاعات کافی در زمینه این بخشها و تجهیزات، برای خرید و انتخاب سیستم مورد نظر بسیار مفید خواهد بود.

کاتالوگ برج خنک کننده در برگیرنده اطلاعات جامعی از محدوده توانمندیهای شرکت تولید کننده دستگاه‌های تهویه مطبوع در این حوزه میباشد. گروه صنعتی ناب زیست، با تجربه چندین ساله در این زمینه کاتالوگ جامعی از انواع کولینگ تاور، ظرفیتهای مختلف این دستگاه و قطعات جانبی آن را به کاربران گرامی ارائه میکند که از لینک زیر قابل دانلود است.

حل مشکل رسوب آب کولینگ تاور

برج خنک کننده بر اساس تبخیر آب فرآیند خنک سازی سیال ورودی را انجام میدهد. آب گرم ورودی به اغلب دارای املاح میباشد که این املاح به مرور زمان سبب آسیب رساندن به قسمتهای مختلف آن می‌گردد. تجهیزاتی همچون تشتک، نازل، لوله‌های ورودی، پکینگ در معرض رسوب گرفتگی قرار دارند که ممکن است موجب کاهش راندمان برج خنک کننده و یا سبب فشار به موتور و خرابی و از کار افتادن دستگاه گردد. بدین منظور باید از روشهای زیر جهت رسوب زدایی درون کولینگ تاور استفاده نمود.

1. سختی آب قبل از ورود به دستگاه اندازه گیری شود و در صورت بالا بودن مقدار آن، حتما از سختی گیر استفاده شود.
2. پکینگها و تشتک و نازلها بصورت دوره‌ای بازدید و در صورت وجود رسوب از مواد شیمیایی رسوب زدا استفاده گردد.
3. در صورت مشاهده رسوب درون حوضچه حتما باید آب درون تشتک در مدت زمان کارکرد مشخص تخلیه یا بلودان گردد.

دمای برج خنک کننده

منظور از دمای برج خنک کننده همان دمایی است که توسط یک دماسنج نصب شده بر روی خروجی تشتک برج بدون هیچ مداخله دیگری به ثبت می‌رسد. مقصود از دمای مرطوب  همان دمایی میباشد که با بخار آب تغلیظ شده مخلوط گشته و به هوای اشباع (رطوبت 100) نیز معروف میباشد.

برای طراحی بهینه برج خنک کن باید دمای خشک و دمای مرطوب مد نظر قرار گیرد. اختلاف فشار بین بخار موجود در هوا و هوای خشک، نیرو محرکه خنک سازی درون برج به حساب می‌آید. به اختلاف دمای آب سرد خروجی و دمای هوای مرطوب درون برج دمای اپروچ گفته میشود.

محاسبه آب جبرانی در برج خنک کن

آب جبرانی، کمبود آب حاصل از سه فرآیند تبخیر آب داخل سیستم جهت تبرید، دریفت قطرات آب و بلودان آب درون تشتک را تامین می‌نماید. بنابراین برای محاسبه دقیق آب جبرانی کارشناسان ما به بررسی موارد زیر می‌پردازند:

1. دمای آب ورودی به نازل‌ها
2. دمای آب خروجی از تشتک یا بیسین
3. میزان تبخیر آب درون برج خنک کن
4. میزان پرتاب قطرات آب به اطراف برج و خارج از آن
5. میزان تخلیه آب درون تشتک که دارای TDS بالاست، به این فرآیند بلودان تشتک گویند.

جلوگیری از یخ زدگی برج خنک کننده

فعالیتهایی وجود دارد که میتوان با انجام آنها از پایین آمدن بیش از اندازه دما و یخ زدگی در کولینگ تاور ها جلوگیری کرد. در زیر به شرح آنها پرداخته‌ایم.

• با خاموش کردن فن در فصول سرد سال میتوان از پایین آمدن بیش از اندازه دما جلوگیری کرد. در واقع با این کار هوای گرمی که از سیال گرفته میشود به خارج از برج انتقال نیافته و داخل برج خنک کن را تا مقدار زیادی گرم نگه میدارد.
• اضافه نمودن ضد یخ به سیکل خنک کاری با اضافه کردن اتیلن گلیکول به تشتک دستگاه امکان تشکیل بلورهای یخ تا حد زیادی کاهش یافته و در دماهای منفی نزدیک به صفر دیگر برج یخ نمی‌زند.
• راه حل دیگر استفاده از منبع آب گرم جبرانی برای ایجاد تعادل دمایی در دستگاه میباشد.
• اصولی‌ترین و مطمئن‌ترین راه برای جلوگیری از یخ زدن برج خنک کن در زمستان تعبیه هیتر در داخل تشتک دستگاه است. هیتر خودکار معمولا به عنوان آپشن اضافی در نظر گرفته میشود. ولی باید گفت که یکی از اصلی‌ترین تجهیزات داخلی این سیستمها است که در مناطق سردسیر نصب میشود.

• با قراردادن سنسور دما یا ترموستات هیتر شما میتوانید از یخ نزدن دستگاه در فصل زمستان اطمینان حاصل کنید. این تجهیزات میتواند طوری تنظیم شود تا به محض کاهش بیش از اندازه آب در تشتک هیتر عمل کرده و به دمای دلخواه برسد. این هیترها فقط در فصول خاصی استفاده می‌شوند و ممکن است به طور دائم قطع و وصل شوند. پس بهتر است از هیترهای با کیفیت ایتالیایی و آلمانی استفاده نمایید تا با یک بار عمل نکردن هیتر خسارت سنگینی را بابت تخریب کلی در برج خنک کننده متحمل شوید.
• وجود گرد و غبار نیز میتواند عاملی باشد که سیال داخل کولینگ تاور تمایل بیشتری به انجماد داشته باشد. به این منظور قرادادن فیلترهای استیل یا آلومینیومی مناسب‌ترین گزینه میباشد. زیرا هر چه ذرات خارجی داخل برج بیشتر شود امکان شکل گیری بلورهای یخ نیز بیشتر میشود.

نصب و راه اندازی برج خنک کننده

یکی از موارد اصلی در بهره برداری مناسب از برج خنک کننده، رعایت اصول استاندارد در زمان نصب و راه اندازی این دستگاه میباشد. نصب کولینگ تاور عبارت است از مجموعه اقداماتی که شامل جانمایی، آماده سازی قطعات و اتصالات، استارت اولیه و تست دستگاه و راه اندازی نهایی میباشد.

نصب این سیستمها از اهمیت بالای برخوردار است و حتما باید توسط تکنسین‌های ماهر و کار بلد انجام شود. رعایت مواردی از قبیل انتخاب محل درست برای نصب، اجرای فوندانسیون مناسب با توجه به وزن و ابعاد سازه، دقت در زمان مونتاژ و… در عملکرد مناسب دستگاه تاثیر مستقیم دارد.

معمولا ساختار برج خنک کن به صورتی طراحی میشود که یا در محل کارخانه مونتاژ میشود یا بعد از ارسال به مکان نصب مونتاژ میگردد. البته در بعضی موارد بصورت ترکیبی عمل میشود یعنی قسمتی از دستگاه در کارخانه مونتاژ می‌گردد و قسمتی از قطعات در محل نصب دستگاه توسط مونتاژ کار به برج اضافه می‌گردد. به غیر از نحوه نصب صحیح، انتخاب محل مناسب برای نصب برج خنک کننده از اهمیت بالای برخوردارست، محل نصب باید به گونه‌ای باشد که هوای تازه به مقدار کافی برای خنک سازی آب تامین شود، همچنین باید توجه داشت در اطراف دستگاه فضای کافی در نظر گرفته شود تا در زمان تعمیرات و نگهداری، سرویس کاران با مشکل کمبود فضا مواجه نشوند.

قیمت برج خنک کننده

قیمت برج خنک کننده از عوامل مختلفی تاثیر می‌پذیرد. از جمله مهمترین عوامل تاثیرگذار در قیمت کولینگ تاور، میتوان به مدار باز بودن یا بسته بودن، ظرفیت برودتی و جنس متریال مورد استفاده در ساخت بدنه و تجهیزات داخلی آن اشاره نمود. یک کارخانه تولید کننده یا سازنده به منظور برآورد قیمت نهایی تولید با ظرفیت معین عموما در تیپهای تولیدی مختلف دستگاه‌های تولیدی خود را دسته بندی می‌نماید.

در حقیقت شرکت این توانایی را برای خود محفوظ میداند که نیاز هر خریداری با هر بودجه‌ای و قیمتی را بتواند تامین نماید. شرکت ناب زیست در تامین قطعات همواره تلاش می‌نماید با کیفیت‌ترین الکتروموتورها، پمپها، رزین و پلی استر و پکینگهای اسپلش با جنس پلی پروپیلن را در تولید کولینگ تاور خود مورد استفاده قرار دهد.

برخی از مشتریان با توجه به محدودیت بودجه و یا غیر دائم بودن پروژه خود قصد خرید آن را با بالاترین کیفیت را ندارند. چرا که بطور مثال برج در تجهیز کارگاه مورد استفاده قرار خواهد گرفت و بعد از اتمام پروژه میتوان برج خنک کننده را از مدار خارج نمود. از این رو ما نیز به هنگام ارائه پیش فاکتور فروش در چندین مدل پیشنهاد فنی و قیمت برج را ارائه می‌نمائیم تا بتوانیم نظر تمامی مشتریان با سطح بودجه‌های متفاوت را تامین نمائیم.

از جمله دسته بندیهای مورد استفاده در تعیین قیمت برج خنک کننده میتوان به تقسیم بندی متریال مورد کاربرد در زمینه نازل، پکینگ و فن اشاره نمود. با توجه به موضوع بیان شده در تعیین قیمت تمام شده برجها، توصیه میشود به منظور تخمین دقیق تر قیمت به نوع قطعات به کار رفته در تولید آن دقت نمود.