ذرات معلق دردسرساز برای برج خنک کننده

ورود آشغالهای معلق در هوا به دستگاه از طریق فن های مکنده هوا، یکی از بزرگترین مشکلات برج های خنک کننده در گذشته بشمار می‌آمد. عاملی که موجب کثیفی مکرر سیستم های کولینگ میشد و هزینه‌های نگهداری و تعمیر این دستگاه ها را شدیداَ افزایش می‌داد.

همچنین ورود زباله های معلق در هوا به برج، منجر به آلوده شدن آبهای در گردش نیز می‌شد. انباشت کثیفی در درون سیستم و تشکیل لایه های رسوبی، یکی دیگر از مشلات ورود زباله های هوایی به سیستم‌های خنکساز بود. (و گاهاَ هنوز هم هست!)

در مقاله‌ی حاضر میخواهیم به سراغ یک نمونه مطالعاتی واقعی برویم. برجهای خنکساز بیمارستان باپتیست شرق، ازجمله‌ی سیستم های صنعتی بودند که همواره با مشکلات ناشی از ورود آلودگیهای معلق به سیستم، دست و پنجه نرم می‌کردند. اما مشکل ذرات معلق هوا در این سیستمها، چگونه حل شد؟!

مطالعه موردی برج خنک کننده بیمارستان باپتیست شرق

پیش از هرچیز نیاز است که به معرفی لوکیشن نمونه مطالعاتی مدنظرمان بپردازیم. بیمارستان باپتیست که در شهر لوئیز ویل کنتاکی واقع شده است، از جمله‌ی مطرحترین مراکز سلامتی در این منطقه است که دارای 520 تخت می‌باشد. وجود چندین ساختمان پزشکی مدرن که شامل دفاتر شرکتی سیستم مراقبت بهداشتی باپتیست و همچنین دفاتر پزشکان و سایر امکانات خدمات بهداشتی بیمارستان باپتیست شرق  (BHE)، آن را به عنوان یک بیمارستان پیشرو در منطقه لوئیزویل برای:

• انکولوژی،
• قلب و عروق،
• ارتوپدی و
• جراحی مغز و اعصاب،

مطرح نموده است. بدلیل شلوغی همیشگی این بیمارستان از دیرباز تا کنون، فعالیت های گسترده‌ی خنکسازی این مجموعه به کمک دو برج خنک کننده صورت می‌پذیرد. البته که در ابتدا زباله های هوابرد، این برجها را شدیداَ تحت مراقبت های ویژه‌ی گروه‌های خدمات نظافتی، قرار داده بودند. مطالعات شهری نیز نشان میداد که هوای این منطقه، همواره دارای حجم زیادی از املاح و ریزگرد و ریززباله ها بود!!

اهمیت نگهداری صحیح سیستم‌های کولینگ

استفاده از کولینگ تاورها در بیمارستان ها، معمولاَ برای ساپورت سیستمهای خنک کننده (خدماتدهی غیرمستقیم) صورت میپذیرد. درحقیقت هرگاه برج‌های خنک‌کننده چه برای خنک‌سازی فرآیندی و چه برای خنکسازی‌های محیطی استفاده شوند، تعمیر و نگهداری مناسب برج از امور واجب بشمار میرود. به‌عبارتی نگهداری مناسب، برای اطمینان از عملکرد بهینه در برآوردن نیازهای خنک‌کننده تاسیسات یا عملیات انجام میشود. به‌همین منظور باید گفت که:

زباله‌های معلق در هوا که به برج های خنک کننده کشیده می‌شوند، همواره یکی از بزرگترین مشکلات کاربری‌های مختلف هستند. زیرا به رسوب‌گیری سیستم، کاهش راندمان عملکردی، خرابی و افزایش هزینه تعمیر و نگهداری منجر می شوند.

هنگامی که برجهای خنک کن به درستی نگهداری نمی شوند، عملکرد آسیب می بیند و در نتیجه دمای داخل کاربری مورد نظر (خانه، بیمارستان، صنایع تولیدی و…) افزایش می یابد. همچنین با کاهش راندمان عملکرد آنها، سطح راحتی افراد حاضر در فضاها کاهش می یابد. بدین‌معنی که معمولاَ کاهش بهره‌وری کارکنان قطعی خواهد بود و حتی بیماران، آسایش خود را از دست میدهند. افزایش دما همچنین میتواند روی اتاق‌های کامپیوتر و تجهیزات و واحدهای عملیاتی که پشتیبانی می‌کنند، تأثیر بگذارد.

علاوه بر اینها، هنگامی که برجها در برنامه های خنک‌کننده فرآیندی شکست می خورند، می توانند تولید را به توقف کامل برسانند و هزینه از دست دادن بهره وری، گاهاَ بسیار سرسام آور خواهد بود. روایت زیر، حاکی از انواع مشکلاتیست که ممکن است برای هر برجی رخ دهد (کاربردهای خنک کننده فرآیندی و محیطی). نکته‌ی امیدوارکننده اینجاست که خواهیم گفت یک بیمارستان، چگونه مشکلات برج خنک کننده خود را حل کرده است.

وضعیت نگهداری برج‌های BHE تا سال 1999

تا پیش از سال 1999 و در طی 16 سال، مدیریت سرمایش ساختمان های بیمارستان باپتیست شرقی به دلیل چالش های تعمیر و نگهداری دو برج خنک کننده BAC (کویل هوای بالتیمور)، همواره یک چالش اساسی بوده است. گیلبرت فیستر، مدیر املاک ساختمان‌های پردیس BHE (بیمارستان باپتیست شرقی)، دو بار در سال برج‌ها را برای تعمیرات برنامه‌ریزی شده از حالت عملیات خارج می‌کرد. بعلاوه به دلیل غلظت بالای فصلی آلاینده‌های موجود در هوا که به داخل برج‌ها کشیده می‌شد، آنها نیاز به تعمیر و نگهداری برنامه‌ریزی نشده داشتند. یعنی بیشتر از آنچه که دیگر سیستم‌های خنکساز در بسیاری از نواحی آمریکا بدان نیاز داشتند!!!

مشکلات اصلی برج خنک کننده بیمارستان باپتیست شرق

بطور مفصل در رابطه با مشکلات اصلی دو برج خنک کننده مدل BAC بیمارستان باپتیست شرقی میتوان به موارد زیر اشاره داشت:

1. اگرچه برج های BAC مجهز به سیستم های تصفیه آب هستند. ولی نیاز به نظارت و تمیز کردن هفتگی داشتند و در وهله اول از ورود زباله ها به آب خنک کننده محافظت نمی کردند.
2. علاوه بر این، آنها هیچ کاری برای محافظت از مواد پر کننده در برابر گرفتگی های ناشی از زباله های کشیده شده انجام ندادند. درنتیجه با عبور آب خنکساز از مواد پرکننده، راندمان حرارتی کاهش می‌یافت.
3. دیگر مشکل این بود که زباله‌های آلی، اعم از:

• مردار حشرات،
• سوزن‌های کاج،
• دانه‌های چوب پنبه،
• کثیفی برگ‌ها،
• شن‌ریزه های بلند شده توسط طوفانها،
• و سایر مواد معلق موجود در هوا،

در حوضچه جمع شده و تجزیه می‌شوند. فرآیند تجزیه این زباله های آلی، منجر به تجمع لجن می‌شود که از تکثیر باکتری‌ها حمایت می‌کند. ضمناَ صافی‌های حوضچه برج ها را هم مسدود نموده و راندمان خنک‌کننده را کاهش می‌دهد. چیلر تراکمی در بسیاری از موارد، زباله‌ها را از صافی حوضچه عبور می‌داد و در نتیجه شیر برقی در حالت باز، گیر می‌کرد. این امر باعث آزادسازی خودکار مواد شیمیایی تصفیه آب می‌گشت و مخزن شیمیایی تصفیه بیمارستان باپتیست شرقی را پیش از موعد تخلیه میکرد!!. (تزریق های مجدد شیمیایی، فقط باید در موارد اضطراری درخواست شود. بنابراین باید از خالی شدن این مخازن جلوگیری گردد)

4. همچنین هنگامی که دریچه دمنده در حالت باز گیر می‌کرد، منجر به از دست‌رفتن هزاران گالن آب می‌شد. امری که موجب شکست خوردن قطعی سیستم و البته وارد آمدن هزینه های مصرفی بالا در هر کاربری میشود!!.

شستشوی مداوم برجهای خنک کن BHE

فیستر در رابطه با گرفتگی های دائمی سیستم میگوید: «در بهار و تابستان، مگس‌های کاج، سوزن‌های کاج و سایر مواد به‌طور جدی اجزای پرکننده و صافی‌های حوضچه ما را مسدود می‌کنند. درنتیجه باعث ایجاد یکسری مشکلات مکرر عملیاتی می‌شوند!!». در طول تعمیر و نگهداری برنامه ریزی شده، برج های بیمارستان باپتیست شرقی، به طور معمول با استفاده از:

• واتر جت و
• حلال های تمیز کننده،

مورد شستشو و تمیزسازی قرار میگرفتند. بیشتر کار، بر روی تمیزسازی مواد پرکننده متمرکز بود که غلظت زباله‌های بالایی در سطح آن وجود داشت. بنابراین طی یک سال، به معنای واقعی کلمه هزاران دلار صرف حفظ برج های خنک کننده از نظر عملکردی و محیط زیستی سالم شد. گیلبرت از این وضعیت راضی نبود و تصمیم گرفت تا نیازهای تعمیر و نگهداری را که برای این سیستم های مهم اعمال می شود، بهبود بخشد. درنتیجه هر مسئول یا کارفرمایی در این شرایط، بایستی به دنبال راه حلی اساسی میگشت. (راه حل هایی به غیر از موارد تمیزسازی و شستشوی مداوم!)

راه حل بهبود نگهداری

در حین مشورت با پیمانکار تعمیر و نگهداری، گیلبرت متوجه شد که آنها به راه حلی نیاز دارند که از ورود زباله ها به برج های خنک کننده در وهله اول جلوگیری کند. درواقع این کار باید به‌جای تلاش برای مدیریت زباله ها پس از ورود به داخل سیستم، انجام شود. درهمین زمینه از یکی از شرکتهای پیشرو در تولید برج خنک کن و سیستم های فیلتر ورودی هوای کویل چیلر در میشیگان، بهره گرفته شد. فیلترهای هوای سنتی، معمولاً بعنوان توری فیلتراسیون در واحد جابجایی هوا استفاده می‌شدند. درحالیکه فیلترهای ورودی هوای جدید، در قسمت بیرونی دهانه‌های ورودی نصب می‌شوند. به‌لطف طراحی خاصشان، مهمترین وظیفه فیلترهای جدید، جداسازی زباله‌های موجود در هوا در همان بیرون برج خنک‌کننده است.

فیلترها از یک محیط پلی استر با پوشش وینیل غیرالکترواستاتیک ساخته شده‌اند که به آنها این امکان را داده است که:

• مقاومتی عالی در برابر اشعه ماوراء بنفش داشته باشند.
• در برابر کپگ ها و آسیب های باکتریایی مقاوم باشند.
• هرگز نیاز به تعویض ندارد.
• ضمن اینکه به راحتی و با استفاده از برس، جارو یا جاروبرقی تمیز می شوند.

نکته: برج های خنک کننده در کنار چیلرها و انواع دستگاه هواساز ، یکی از تأسیسات صنعتی مهم بسیاری از کاربری های درمانی محسوب میشوند. بیمارستان ها غالباَ دارای اتاق هواساز جداگانه هستند.

وضعیت نگهداری پس از نصب فیلتر

«تصویر فوق مربوط به سایت بیمارستان باپتیست شرقی نمی باشد»

از زمان نصب فیلترها در سال 1999، BHE تجمع لجن را حذف کرده است. بطوریکه دیگر هیچگاه گرفتگی دریچه صافی یا دمنده را تجربه نکرده است. علاوه بر این، مصرف مواد شیمیایی خود را بیش از 50 درصد و مصرف آب خود را تا 35 درصد کاهش داده‌اند. از آنجایی که فیلترهای ورودی هوا در حال حاضر زباله ها را از سیستم خارج میکنند، BHE دیگر به سرویس های برنامه ریزی نشده نیاز ندارد. مگر اینکه کولینگ تاور بطور طبیعی به رسوب گرفتگی دچار شود و نیاز به سرویس داشته باشد. اما هرچه که هست، هزاران دلار در هزینه کار و خدمات صرفه جویی شده است.

گیلبرت همچنین اظهار میدارد: «از زمان نصب فیلترهای ورودی هوا، ما اکنون فقط بصورت ماهانه برج‌های خود را بازرسی می‌کنیم. معمولاَ بعد از هر بار بازرسی نیز، یا نیازی به تعمیر و نگهداری کمی وجود دارد. و یا اصلاَ هیچگونه نیاز به تعمیر و نگهداری حس نمیشود. این درحالیست که سابقاَ به بازرسی هفتگی (قبل از نصب فیلترها) نیاز داشتیم».

مسئولین بیمارستان باپتیست شرقی نیز در پیام‌های متعددی بارها ابراز داشته‌اند که نصب فیلترهای ورودی هوا روی برج‌های خنک‌کننده، دلارهای بی‌شماری را برای این مرکز سلامتی ذخیره ساخته است. دلارهایی که به جای هزینه‌های مکرر تعمیرات/ سرویس، اکنون برای گسترش سلامتی بکار گرفته میشوند. آرامش ذهنی نیز برای کادرهای اجرایی بیمارستان به ارمغان آمده است. چنانکه گیلبرت و همکاران، اکنون به جای درگیر بودن با سرویسهای مداوم، در حال تمرکز بر روی:

• بهینه‌سازی کارایی عملیاتی و
• محافظت از هسته سیستم‌های برج های خنک کننده بیمارستان باپتیست

هستند.

دلایل برون سپاری امور نگهداری و خدمات صنعتی

اکثر شرکت ها و مؤسساتی که خدمات سیستم تهویه مطبوع خود را برون سپاری می کنند، این کار را به عنوان وسیله ای برای:

• کاهش هزینه عملیات خود و
• در عین حال بمنظور بهبود کارایی سیستم،

انجام می دهند. این معمولا مستلزم ایجاد قراردادهای خدمات سالانه با پیمانکاران تصفیه آب و سرویس دهنده مکانیکی برای اطمینان از فواصل زمان‌بندی شده تعمیر و نگهداری است. اما برای بهینه سازی واقعی صرفه جویی در هزینه، خود سیستم باید به گونه ای کارآمد مجهز باشد. بطوریکه نیازهای خدماتی غیرعادی و برنامه ریزی نشده، تا حدود زیادی از بین نرود. یکی دیگر از دلایل برون سپاری خدمات نگهداری و سرویس نیز، نیاز به نیروی متخصص می‌باشد. امور سرویس و خدمات نگهداری برج خنک کننده، بصورت ماهانه و گاهاَ در بدترین حالت بصورت هفتگی می باشد. فلذا استخدام یک نیروی متخصص در این زمینه، بار مالی معنادارای را برای شرکت در پی خواهد داشت!

دیدگاه ارائه دهندگان خدمات مکانیکی و تصفیه آب

در مورد بیمارستان باپتیست شرقی (BHE)، ارائه‌دهنده خدمات تصفیه آب آن‌ها برای:

• خدمات سالانه؛ و
• تکمیل مواد شیمیایی بر اساس تعمیر و نگهداری و بهره‌برداری عادی،

قرارداد بسته است. ولی در برهه‌ای، مصرف مواد شیمیایی به طور چشمگیری افزایش یافت. زیرا دریچه‌های دمنده باز می‌شدند و با افزایش ورود زباله‌های هوایی به برج، آبهای در گردش آلوده می‌شدند. دراین میان، شرکت ارائه‌دهنده خدمات شیمیایی با ضررهای زیادی مواجه بود و بایستی مطابق با قرارداد امضاشده، هزینه‌های اضافی را متحمل می‌شد!!.

هنگامی که فیلترهای ورودی هوا نصب شدند، BHE و تامین کننده تصفیه آب آنها برنده بودند. به گفته شرکت خدمات مورد استفاده توسط BHE، «استفاده از فیلترهای ورودی هوا به ما کمک کرده است تا با برج های خنک کننده آنها، به‌خوبی کار کنیم. چنانکه زمان چرخه تعمیر و نگهداری ما، تقریباً به نصف کاهش یافت».

مزیت برج های BHE در حال حاضر این است که آنها، برای مدت زمان کوتاه تری در طول تعمیرات برنامه ریزی شده، از سرویس خارج می‌شوند. همچنین با کاهش ورود آلودگی ها به سیستم، مدت زمان ارائه خدمات تصفیه کاهش داشته است. از آنجایی که فیلترهای ورودی هوا در تمیز نگه داشتن برج های BHE دارای عملکرد عالی هستند، شرکتهای خدمات تصفیه نیز بهره‌ی مالی بیشتری بدست می‌آورند. چراکه اکنون منابع تصفیه را فقط در فواصل زمانی برنامه ریزی‌شده مستقر نموده و عملاً تعمیر و نگهداری اضطراری برنامه ریزی نشده در 2 برج خنک کننده BHE (بیمارستان باپتیست شرقی)، به صفر رسیده است.

نکته: همواره باید به تصفیه نمودن آب برجهای خنک‌کن اقدام نمود. زیرا با جلوگیری از انباشت آلودگی و عدم تشکیل رسوب، از گرفتگیهای قطعات برج خنک کننده و آسیبها جلوگیری می‌شود. بایستی بدانید که سیستم‌های تصفیه آب کولینگ تاور با سیستم های تصفیه آب صنعتی همانند: آب شیرین کن صنعتی ، صافی شنی، دستگاه ازن ساز و… که برای آبهای آشامیدنیست، متفاوت می‌باشد.

مزایای فیلتر هوای ورودی در برج خنک‌کننده بیمارستان باپتیست شرقی

بعنوان نتیجه گیری و در باب مزیت های نصب فیلتر هوای ورودی در برج خنک‌کننده بیمارستان باپتیست شرقی، میتوان به پارامترهای زیر اشاره داشت:

1. مانع از ورود حشرات، سوزن‌های کاج، کاغذ و سایر زباله‌های موجود در هوا به برج‌های خنک‌کننده می‌شود.
2. برگ‌ها و عناصر گیاهی معلق در هوا نیز قابلیت وارد شدن به سیستم کولینگ را نخواهند داشت.
3. مسدود شدن مواد پر کننده؛ امکان آزادسازی حرارتی بهینه را فراهم می کند.
4. به جلوگیری از تجمع لجن در حوضچه ها کمک می کند.
5. مسدود شدن صافی حوضچه و دریچه دمنده پس از نصب فیلتر هوا، دیگر رخ نداد.
6. کاهش 50 درصدی مصرف مواد شیمیایی تصفیه آب
7. کاهش 35 درصدی مصرف آب آرایشی
8. بهبود راندمان چیلر
9. رفع قطعی برنامه ریزی نشده و کاهس تماس ها برای دریافت خدمات تعمیر و نگهداری به دلیل گرفتگی و رسوب.
10. زمان چرخه تعمیر و نگهداری را نزدیک به 50 درصد کاهش داد.
11. صرفه جویی قابل توجهی در زمان اتفاق افتاد. زیرا سرویس و نگهداری از حالت هفتگی به بررسی های سالانه و گاهاَ ماهانه تبدیل شد.

استفاده از فیلترهای ورودی هوا همراه با یک برنامه تصفیه آب مناسب، به خوبی میتواند به مدیریت برنامه های تعمیر و نگهداری برنامه ریزی شده کمک کند. بنابراین پرواضح است که عملکرد بهینه برج های خنک کننده، به ارمغان می آید. (همچنین در سوی مقابل، به جلوگیری از خدمات اضطراری برنامه ریزی نشده کمک می کند)