پیشتر در صفحه اختصاصی در مورد نحوه طراحی، ارزیابی ظرفیت و انتخاب برج خنک کننده بصورت کامل صحبت کردیم. در این مقاله در مورد مقایسه سیستم های خنک سازی مدار بسته و مدار باز توضیحاتی را ارائه خواهیم نمود و در ادامه اینکه کدام سیستم به کار شما خواهد آمد را معرفی خواهیم نمود.
دو نوع طرح خنک سازی در صنایع یا HVAC وجود دارد. سیستمهای خنک کننده حلقه ای بسته و سیستم آب خنک کننده مدار باز. هر دو نوع برج به یک منظور مورد استفاده قرار می گیرند ، اما به روش های مختلف باعث خنک شدن آب می شوند.
پروژه امروز تیم فنی مهتاب گستر این است که به شما توضیح دهد سیستم خنک سازی مدار باز بهترین عملکرد را دارد یا یک برج خنک کننده مدار بسته؟
وقتی نوبت به فناوری مدرن دفع گرما و خنک سازی در صنعت و تهویه مطبوع می رسد تجهیزات خنک کننده مدار باز و مدار بسته، مجموعه مشخصی از مزایا را برای یک مهندس، نصاب و صاحب ساختمان فراهم می کنند.
انتظارات خاصی که کارفرما از خنک کننده پروژه دارد، همراه با پارامترهای فیزیکی سایت، ملاحظات بودجه ای و اهداف زیست محیطی در نهایت باید نوع سیستمی را که مناسب ترین و بهترین عملکرد را دارد، تعیین کند.
هر کسی در مراحل اولیه طراحی سیستم خود که نیاز به دفع گرما دارد، مطمئنا این سوال را از خود می پرسد. پاسخ را می تواند تا حدودی به صورت بصری داد اما باز هم از لحاظ کاربردی باید بین این دو حالت خنک سازی انتخاب شود.
اگر سیستمی دارید که نیاز به محافظت از سطوح انتقال گرما از تجهیزات خنک کننده ساختمان مانند پمپ حرارتی منبع آب دارد، احتمالا برج خنک کننده حلقه باز برای شما مناسب است.
همچنین اگر نیاز است که کولینگ تاور در منطقه ای قرار بگیرد که در معرض زباله های محیطی زیادی (برگ ها، خاک و …) قرار دارد به برج خنک کننده مدار بسته نیاز دارید.
برجهای خنک کن مدار باز یا مدار بسته؟
اگر برج خنک کننده به درستی برای بار خنک کننده فرآیند تجاری یا صنعتی طراحی شود هر دو نوع سیستم می توانند بهره وری ، اطمینان و ماندگاری بی نظیر انرژی را ارائه دهند. تعیین این که کدام سیستم برای برنامه خاصی مناسب تر است برعهده مهندسین طراح و سایر افرادی که از نزدیک با نیازهای سیستم یا ساختمان آشنا هستند، می باشد.
برج خنک کننده مدار باز
رایج ترین نوع تجهیزات دفع گرما در مقیاس بزرگ که امروزه استفاده می شود برجهای خنک کننده مدار باز است. این سیستم ها به دلیل گستردگی فراوان در ظرفیت ها و پیکربندی های موجود ، هزینه اول مناسب و بازده انرژی مناسب شناخته می شوند.
عملکرد برج خنک کن مدار باز در واقع یک مبدل حرارتی است که باعث می شود آب از طریق تماس مستقیم با هوا خنک شود. انتقال حرارت از آب به هوا تا حدی با انتقال حرارت معقول انجام می شود، اما عمدتا توسط انتقال حرارت نهفته (تبخیر بخشی از آب به هوا)، که رسیدن به دمای خنک کمتر از دمای محیط را امکان پذیر می کند.
آب داغی که باید خنک شود از طریق لوله ها به بالای سیستم های خنک کننده باز پمپ می شود. این آب توسط نازل های توزیع کننده با فشار کم بر روی سطح تبادل گرما تقسیم و توزیع می شود. هوای تازه توسط فن به قسمت پایین برج مدار باز وارد می شود و پس از گرم شدن و اشباع شدن با عبور از سطح تبادل حرارت مرطوب، از قسمت فوقانی خارج می شود. آب به لطف تهویه اجباری خنک می شود و به حوضچه پایین برج می ریزد. سپس آب از صافی مکیده شده و به سیکل بر میگردد.
در این سیستم ها، مدار باز بودن امکان ورود آلودگی به آب در سیستم را بالا می برد به همین سبب نگهداری مناسب از تمام تجهیزات موجود در مدار بسیار مهم است. این امر همچنین اهمیت تصفیه آب/ سیال را افزایش می دهد.
اگر آب فرآیند در حوضچه برج خنک کننده به درستی تصفیه، فیلتر و نگهداری نشود، در کنار مبدل های حرارتی و لوله های چیلر ایجاد رسوب می کند و همچنین بازده انرژی سیستم با گذشت زمان کاهش می یابد. بدین منظور پیشنهاد می شود از دستگاه سختی گیر در تامین آب جبرانی برجهای خنک کن اعم از مدار بسته و باز استفاده شود.
همچنین برج های خنک کننده مدار باز معمولا هزینه اولیه کمتری را به صاحبان خود ارائه می دهند. آنها همچنین به طور معمول آب سردتری را تامین می کنند.
برج خنک کننده مدار بسته
سیستم های خنک کننده مدار بسته شبیه کولینگ تاورهای مدار باز هستند با این تفاوت که در این برج ها، کویل هایی قرار می گیرد تا آب خنک کننده و آب فرآیندی از هم متمایز شوند.
سیستم های خنک کننده مدار بسته که به کولرهای مایع تبخیری نیز معروف هستند، سیستم را در یک حلقه بسته تمیز و بدون آلودگی نگه می دارند. با این کار دو مدار سیال جداگانه ایجاد می شود:
- یک مدار خارجی، که در آن آب اسپری بر روی کویل گردش می کند و با هوای خارج مخلوط می شود
- یک مدار داخلی، که در آن سیال فرآیندی یا خنک کننده در داخل کویل گردش می کند. در حین کار گرما از مایع گرم موجود در کویل به آب پاشیده شده روی کویل ها منتقل می شود و سپس با تبخیر بخشی از آب به جو می رسد.
علاوه بر کاربردهای چیلر و خنک کننده فرآیند صنعتی، برج های خنک کننده مدار بسته اغلب با سیستم های پمپ گرمایی مورد استفاده قرار می گیرند، جایی که خنک کننده حلقه بسته مورد نیاز است.
در حالی که سیستم های خنک کننده مدار باز تبادل گرمایی متغیری در کل سیستم دارند برجهای خنک کننده مدار بسته از عملکرد گرمایی پایدار در کل سیستم بهره مند می شوند.
بازده کل سیستم با گذشت زمان کاهش نمیابد زیرا سطوح انتقال حرارت رسوب کمتری را تجربه می کنند. سیستم های مدار بسته صرفه جویی قابل ملاحظه ای در اصول نصب خود به همراه دارند چون در صورت استفاده از این سیستم ها نیاز به مبدل حرارتی صفحه ای و فریم میانی، شیرهای گران قیمت و لوله های اختصاصی از بین می رود و همچنین الکتروموتور با اسب بخار کمتری مورد نیاز است.
این امر با صرفه جویی عملیاتی در طول عمر خود شامل کاهش هزینه های تصفیه آب / مواد شیمیایی، کاهش مصرف آب و کاهش تعمیر و نگهداری و خرابی کمتر همراه است.
از آن جا که سیال فرآیندی درون یک برج مدار بسته همواره خالص باقی می ماند، باعث کاهش تعمیر و نگه داری و فرسودگی تمام تجهیزات متصل می شود لذا چرخه عمر تجهیزات طولانی تر می گردد.
سیستم های خنک کاری مدار بسته در مقایسه با برج های خنک کننده مدار باز انعطاف پذیری بیشتری را از نظر نصب تجهیزات گرمایی فراهم می کند.
علاوه بر آن سیستم خنک کاری مدار بسته به تعادل هیدرولیک نیاز ندارد. به همین دلیل می توان آن ها را در زیر خط لوله سیستم متصل نصب کرد. بر عکس این مسئله نصب برج خنک کننده مدار باز زیر خط لوله منجر به طغیان برج در هنگام خاموشی واحد خنک شونده می شود.
تجهیزات سیستم خنک کننده مدار بسته همچنین یک مزیت برای سیستم های خنک کننده در دمای خارج از دمای انجماد در فضای باز را فراهم می کنند.
ممکن است بعضی از انواع تجهیزات مدار بسته به نوعی از یخ زدگی جلوگیری نمایند، اما تمام برج های خنک کننده حلقه باز باید به گرمکن های حوضچه ای ، طرح تخلیه برگشت یا سیستم چرخش مجدد برای دوره های بیکاری در شرایط انجماد مجهز شوند.
سیستم های خنک کننده مدار بسته همچنین در صورت مساعد بودن شرایط خارج از محیط یعنی هوای اطراف، می توانند دفع گرما را کاملا به صورت خشک انجام دهند.
این قابلیت سیستمهای خنک کننده مداربسته یا خشک می تواند مصرف کلی آب را تا حد زیادی برای یک پروژه کاهش دهد. اندازه برج های خنک کننده مدار بسته را می توان برای طراحی بار کامل یا بار جزئی براساس دمای حباب خشک تعیین کرد. این بدان معناست که پمپ اسپری چرخشی هنگامی که فقط با فن های خنک کننده کاملا برآورده می شود از انرژی کم شود.
در حالی که در این صورت میزان مصرف آب را بسیار کاهش می دهد. از آن جا که پمپ چرخش آب درون سیستم، خاموش است انرژی نیز صرفه جویی می شود.
تجزیه و تحلیل بهینه سازی جریان برج خنک کننده
در زیر چهار نوع اصلی تجهیزات دفع گرما در سیستم لقه بسته نام برده می شود:
- سیستم های خنک کننده های مدار بسته تبخیری
- سیستم های خنک کننده های مدار بسته اکو/ هیبرید
- برج های خنک کننده های آدیا باتیک
- سیستم های خنک کاری خشک
بار خنک کننده سیستم، فضای موجود تجهیزات، حساسیت به مصرف آب، نیاز های تعمیر و نگهداری و بودجه پروژه باید تعیین کند که کدام گزینه خاص برای برنامه شما بهتر است.
سیستم های خنک کاری هیبریدی
برج خنک کننده خشک و تبخیری را برای به حداکثر رساندن مصرف انرژی در حالی که همزمان مصرف آب را کاهش می دهند ، ترکیب می کنند. این واحد ها دفع گرما را در حالت خشک تامین می کنند تا زمانی که بار ظرفیت خشک بیشتر شود. در این نقطه سوئیچ واد برای افزایش ظرفیت خنک سازی وارد حالت تبخیری می شود. کار کردن در حالت مرطوب تنها در صورت نیاز می تواند به طور چشمگیری مصرف سالانه آب، هزینه های فاضلاب را کاهش داده و در هنگام خشک بودن ستون هوای ایجاد شده را از بین ببرد.
در صورت نیاز به صرفه جویی مصرف آب در اولویت اول خنک کننده های هیبریدی ایده آل هستند. در این سیستم ها ، کویل خشک به صورت سری با کویل خنک کننده تبخیری قرار می گیرد و به عنوان بخشی از سیستم خنک کننده نقش یک پارچه ای را ایفا می کند.
در مقایسه با واحدهای خنک کننده کاملاً تبخیری یا مدار باز، کولینگ تاور هیبریدی کاهش چشمگیری در مصرف آب ایجاد می کنند.
در مقایسه با سیستم های خنک کاری آدیاباتیک و خشک، صرفه جویی در فضا برای خنک کننده های هیبریدی نیز سودمند است.
خنک کننده های ترکیبی یا هیبریدی اغلب در پروژه هایی مانند مراکز داده، نیروگاه های باتری یا هرگونه کاربرد مهم در آب سرد که در آنها به حداقل رساندن آب و انرژی از اهمیت بالایی برخوردار است، استفاده می شود.
آیا هر دو برج خنک کننده موثر هستند؟
عوامل و جزئیات بسیاری وجود دارد که باید در نظر گرفته شود. شاید از خود بپرسید: “آیا هر دو سیستم خنک کاری به یک اندازه کارآمد هستند؟
“پاسخ آن سوال مثبت است!”
هر دو برج خنک کننده مدار باز و مدار بسته برای خنک سازی آب موثر هستند، اما هر کدام به روش های مختلف کار می کنند و مقادیر مختلف انرژی را مصرف می کنند، بنابراین با در نظر گرفتن شرایط کاری میتوان نیاز خود را بر طرف نمود.
