یکی از کاربردهای اصلی برجهای خنک کن، استفاده از این دستگاه بعنوان پیش خنک کننده چیلر جذبی یا چیلرهای تراکمی میباشد. از اینرو به این مدل از کولینگ تاورها، برج خنک کننده چیلر می گویند.
چیلر همانطور که می دانیم دستگاهی است که دمای آب در حال چرخش در فن کویلها را از 29 درجه سانتی گراد تا 4 درجه سانتی گراد کاهش می دهد.
برج خنک کننده چیلر چیست؟
برج خنک کننده چیلر دستگاهی است که در فضای آزاد نصب شده و با لوله کشی آب به صورت رفت و برگشتی به دستگاه چیلر متصل می شود. در واقع آبی که حرارت را از مبرد (گاز فریون) در کندانسور چیلر به خود جذب می کند، باید به طریقی حرارت جذب شده را دفع کند که برای این کار از برج خنک کننده چیلر استفاده می شود. در این صورت چیلری که در این سیکل خنک کاری نصب شده است را چیلر تراکمی آب خنک می نامند.
همچنین انواع چیلرهای جذبی نیز به سیستم های پیش خنک کاری نیاز دارند. ولی یک نوع از چیلرها تحت عنوان چیلر هوایی (یا همان چیلر تراکمی هوا خنک) وجود دارد که چون حرارت مبرد توسط هوا (فن) گرفته می شود، دیگر به برج خنک کن نیازی ندارد که در اواسط همین صفحه آنها را تشریح خواهیم نمود.
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، کولینگ تاور 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 برج 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.
تفاوت برج خنک کننده و چیلر
در نگاه اول، هم برج خنک کننده و هم دستگاه چیلر، بمنظور خنکسازی آب دارای کاربردهای متعددی هستند. اما بلحاظ عملکرد و مکانیزم، دارای تفاوتهای بنیادینی می باشند. بطوریکه:
- اساس خنکسازی چیلرها استفاده از گاز مبرد و تماس آن با آب داغ است. بطوریکه گاز مبرد، ابتدا بوسیله کمپرسور به سوی کندانسور هدایت میشود. سپس با عبور از کندانسور کاملاَ سرد شده و در فضای اواپراتور، این گاز تبرید با آب ارتباط برقرار میکند. درنتیجه آب خنک میشود و میتوان از این آب سرد شده در انواع سیستم های برودتی و تهویه متبوع، فن کویلها و همچنین دستگاه‌های هواساز استفاده نمود.
- درسوی مقابل، اساس خنکسازی برجهای خنک کننده بر مبنای تماس آب و جریان هوای خنک می باشد. چه در برج خنک کننده مدارباز بصورت مستقیم؛ و چه در برجهای خنک کن مداربسته بصورت تماس غیرمستقیم.
به دلیل یکسان بودن هدف نهایی این سیستم های کولینگ، اصطلاح «برج خنک کننده چیلر» نیز در صنعت به کرات مورد استفاده قرار میگیرد.
برج خنک کن چیلر تراکمی آب خنک
کندانسور چیلر تراکمی آب خنک اکثرا از نوع مبدل حرارتی پوسته و لوله شل اند تیوب است که درون لوله های آن، مبرد و اطراف لوله ها، آب جریان می یابد و در اثر تبادل حرارت آب با مبرد، گرم می شود.
آبگرم باید به نحوی خنک شود تا بتواند دوباره حرارت را از مبرد گرفته و چرخه کاری چیلر ادامه یابد. به همین منظور، آبگرم با پمپ به یک دستگاه برج خنک کننده پمپاژ می شود تا در آنجا خنک شده و دوباره به کندانسور برگردد.
وقتی آبگرم وارد سیستم کولینگ می شود، بر روی قطعه ای به نام پکینگ مدیا پاشیده شده و با هوای مکیده شده توسط فن برج خنک کننده از درون لوورها، تماس پیدا می کند. در اثر تماس آب و هوا بواسطه تبخیر سطحی، آبگرم حرارت خود را به هوا داده و خنک می شود.
علاوه بر آن، بخشی از آب نیز بهمراه هوا بخار می گردد و از بالای کولینگ تاور چیلر به هوای اتمسفر راه می یابد. بنابرین در چیلر تراکمی آب خنک و کولینگ تاور متصل به آن، مصرف آب نیز وجود دارد. از طرفی آب با ذرات و مواد شیمیایی موجود در هوا ترکیب شده و کم کم آلوده می شود که باید گندزدایی دوره ای شود.
نقش برجهای خنک کننده در چیلر تراکمی
انواع برج خنک کننده چیلر با توجه به نوع کندانسور چیلرها کاربرد دارند. درواقع بایستی بدانید که کندانسورهای دستگاه چیلرر تراکمی عمدتاَ در دو مدل مختلف تقسیم بندی می شوند:
- کندانسور هوایی (هواخنک)
- و کندانسور آب
در مدلهای چیلر با کندانسور آبی، انواع بررج خنک کننده چیلر بمنظور تأمین آب خنک و سرد بکار گرفته می شوند. همین امر موجب میشود تا با وجود کولینگ تاور، خنک کاری چیلرها بصورت مستمر انجام گیرد. درنتیجه راندمان چیلر نیز هیچگاه دچار افت نشده و سیستم های تهویه متبوع با شرایط عالی به کار خود ادامه دهند. درسوی مقابل، مدلهای چیلر با کندانسور هوایی، از طریق فنهای جریان القایی به خنکسازی هوا اقدام می کنند. به همین دلیل از برج خنک کن در مدلهای چیلر با کندانسور هوایی بهره گرفته نمی شود.
چیلر تراکمی هوا خنک و حذف برج خنک کننده
در چیلرهای تراکمی هوا خنک نیز همان کمپرسور، اواپراتور و … وجود دارد ولی به جای کندانسور پوسته و لوله ای آب خنک که توضیح داده شد، در بالای چیلر یک مبدل حرارتی هوا خنک شامل کویل (لوله‌های رفت و برگشتی متعدد با پره های دور آن) و چندین فن نصب می شود این بار مبرد ارسالی از طرف کمپرسور وارد این لوله ها شده و به جای اینکه حرارت خود را به آب بدهد، مستقیما حرارت خود را به هوای مکیده شده (توسط فن) از اطراف لوله ها، می دهد. بنابرین هیچ آبگرمی وجود ندارد و به برج خنک کن چیلر نیز نیازی نیست.
علاوه بر آن، مصرف آب نیز در آن وجود ندارد و به گندزدایی دوره ای آب هم نیازی نیست. ولی قیمت اولیه چیلر هوا خنک نسبت به چیلر بهمراه برج خنک کننده بیشتر است.
بررسی وجود یا عدم وجود و کیفیت سیستم های پیش خنک کاری قبل از چیلرهای تراکمی امری تخصصی است که باید با توجه به دمای آب ورودی به چیلر، بودجه موجود، مقدار آب موجود و قیمت آن، اهمیت بهداشتی بودن یا نبودن محیط و … و توسط مهندسان متخصص در این زمینه انجام شود.
مزایای استفاده از برج خنک کن چیلر
استفاده یا عدم استفاده از برج خنک کننده چیلر بعنوان پیش خنک کاری قبل از چیلرها آنچنان انتخاب سختی نیست، لیکن کارخانه، کارگاه یا مجتمع مسکونی، اداری و تجاری که مزایا و ضرورت های استفاده از سیستم خنک کاری با کولینگ تاور را بداند و از آن استفاده ننماید قطعا از علم مهندسی بهره نبرده است.
- قیمت بسیار پایین تر خرید و نصب سیستم کولینگ نسبت به چیلر
- قیمت تعمیر و بازسازی بسیار کمتر سیستم خنک کاری با برج خنک کن نسبت به خنک کاری با چیلر
- هزینه برق مصرفی بسیار بالای انواع چیلرها نسبت به کولینگ تاورها
در هر حال تمامی مهندسین و طراحان سیستم های تهویه مطبوع بر این باورند تا آنجایی که ممکن است از سیستم های خنک کاری مبتنی بر آب بدلیل قیمت پایین تر این سیال بهره ببرند. لذا آنجا که سیستم های خنک کاری با آب پاسخگوی فرآیند خنک نمودن سیال فرآیندی نمی باشد و آبی خنک تر از هوای مرطوب محیط نیاز است اجبارا می بایتس به سراغ یکی از انواع چیلرها رفت.
سوال: چنانچه دمای آب در حال چرخش در فن کوئل بالاتر از 29 درجه گردد چه اتفاقی برای چیلر خواهد افتاد؟
پاسخ: در این صورت چیلر با فشار بسیار زیادی بهنگام کار مواجه خواهد شد لذا حتما می باید دقت نمود که دمای آب ورودی به چیلر از 29 درجه سانتی گراد فراتر نرود. در این راستا می بایست آب خروجی از فن کویلها ابتدا به برج خنک کنده هدایت تا بطور مثال دما از 36 درجه سانتی گراد به 29 درجه سانتی گراد کاهش و در ادامه تحویل چیلر گردد.
لذا برج خنک کننده یکی از اصلی ترین تجهیزات در مکان هایی است که در حال استفاده از چیلر هستند. جنس کولینگ تاور چیلر می تواند فایبرگلاس، (فلزی یا گالوانیزه)، چوبی، و یا بتنی (برج خنک کن طرح مارلی) باشد.
از لحاظ کاربرد، برجهای خنک کننده فایبرگلاس نسبت به سایر انواع برجها، از کارایی بیشتری برخوردار است. از لحاظ قیمت، نمونه فلزی و مدلهای چوبی نسبت به سایر انواع برجهای خنک کننده از قیمت مناسب تری برخوردار است.
مهتاب گستر بعنوان بزرگ ترین تولیدکننده کولینگ تاور چیلر در ایران آمادگی خود را برای حضور در پروژه های شما و ارائه مشاوره رایگان در زمینه طراحی و برآورد ظرفیت مورد نیاز برج خنک کننده اعلام می نماید. کیفیت قطعات مورد استفاده در تولید برج خنک کننده چیلر، ظرفیت، جنس بدنه اصلی، باز یا بسته بودن سیکل خنک کاری، نوع جریان هوای درون دستگاه و … می تواند قیمت برج خنک کننده را تعیین نماید.
استعلام قیمت برج خنک کننده چیلر نیاز به تخصص خاصی ندارد لیکن انتخاب اینکه کدام یک از شرکتهای ارائه کننده استعلام توانایی دارد نسبت به بودجه ای که شما در نظر گرفته اید بهترین کیفیت را ارائه نماید صد در صد نیاز به تخصص دارد.
انواع برج خنک کننده چیلر
جهت خنکسازی دستگاه های چیلر و انواع سیستمهای هواسازی و تهویه ای که نیاز به فرآیند خنک کاری دارند، از مدلهای مختلف برج خنک کننده چیلر استفاده میشود. البته پیشتر نیز عنوان شد که تنها چیلرهای تراکمی و جذبی دارای کندانسور آبی، میتوانند از کولینگ تاورها بهره بگیرند. در ادامه به بررسی هر یک از این مدلها خواهیم پرداخت.
برج خنک کننده چیلر جریان متقاطع
سیستم کولینگ جریان متقاطع با نام کولینگ تاور کراس فلو نیز در صنعت خنک کاری مطرح می باشد. همانگونه که از نام این دستگاه مشخص است، نحوه تماس میان آب گرم و هوای خنک به شکل عمود بر هم می باشد. بدینگونه که به مانند دیگر مدلها، ابتدا آب پرحرارت از سیستم توزیع از بالا به پایین ریخته میشود. تفاوت اینجا مشخص میشود. چرا که با توجه به ساختار مستطیلی برج خنک کننده چیلر جریان متقاطع، جریان هوا بصورت عرضی به قطرات سرازیر شده از بالا وزیده میشود. بایستی بدانید که جریان هوای ورودی به دستگاه، از هر دو سمت مکش پیدا میکند. لذا سرعت خنکسازی را افزایش میدهد.
نوع ورود هوا در سیستم کولینگ کراس فلو، موجب میشود تا رطوبت در بخشهای فوقانی از دست نرود. در نتیجه این نوع برج خنک کن برای مناطق شرجی (چه مناطق شمالی و چه نقاط گرم و مرطوب جنوب) مناسب باشد.
برج خنک کن چیلر جریان مخالف
مدلهای جریان مخالف با نام کانترفلو نیز شناخته میشوند. این مدلها بر مبنای تماس سیال و جریان هوا در دو سمت مخالف یکدیگر آرایش یافته اند. یعنی پس از پاشش آب توسط سیستم توزیع از بالا به پایین، جریان هوا نیز در جهت مخالف به حرکت در می آید. جریان هوا ابتدا با مکش هوا توسط فن وارد دستگاه میشود. سپس با دمش فن ها، جریان هوا در جهتی مخالف به سوی آب داغ توزیع شده میرود. نهایتاَ در چندین مرحله، خنکسازی سیالات صورت می پذیرد.
با توجه به نوع تماس سیال و هوا، مشخص است که فرآیند خنکسازی درون برج خنک کننده چیلر جریان مخالف به گونه‌ی تبخیری می باشد. میزان بازدهی این نوع سیستم کولینگ بسیار بالا و مناسب می باشد.
برج خنک کننده چیلر مدارباز
جالب است بدانید که مدلهای مختلف جریان مخالف و جریان متقاطع، همگی از زیرمجموعه های برج خنک کننده چیلر مدارباز بشمار می روند. بطور کلی اساس کار کولینگ تاورهای مدار باز بر مبنای تماس مستقیم جریان آب (سیال فرآیندی) و جریان هوای خنک میباشد. جریان آب با استفاده از نازلهای اسپرینکلرهد بر روی پکینگ های فیلمی یا اسپلش توزیع میشود. سپس با ورود هوای خنک بیرونی به درون دستگاه از طریق فن ها، تماس مستقیم میان آب گرم و هوای خنک برقرار میشود. این ارتباط بر روی سطوح پکینگ اتفاق می افتد. سطوحی که به گسترده تر شدن سطح تماس و افزایش مدت برخورد کمک میکند.
نهایتاَ با ایجاد فرآیند تبخیر، آب خنک میشود و این آب خنک میتواند به سیستم چیلر انتقال یابد. آبهای خنک شده ابتدا در تشتک پایینی برج خنک کننده چیلر مدارباز جمع شده و سپس با لوله کشی به درون چیلرها جهت خنک کاری بیشتر و یا فرآیند تولید، منتقل میشود.
برج خنک کننده چیلر مداربسته
نوع تماس میان آب و هوا در این نوع سیستم کولینگ، غیرمستقیم می باشد. یعنی جریان آب (بعنوان سیال فرآیندی و نه آب خنک کاری) در سیکل های بسته کوئل های مسی جریان می یابد. در سوی دیگر، هوای بیرونی از طریق فن های محوری از مجرای لوورها به درون کولینگ تاور مداربسته وارد میگردد. این هوای خنک توسط فن های دمنده به سطح خارجی کوئل هایی که درون آب سیال فرآیندی در حال چرخش است، برخورد کرده و کمی آرامتر از سیستم های مدار باز موجب خنکسازی سیال میشود.
با توجه به غیرتبخیری بودن فرآیند انتقال حرارت در این سیستم ها، هدررفت آب در آنها بسیار کم است. بنابراین عملاَ به تزریق مداوم آب جبرانی نیازی نخواهد بود. برجهای خنک کننده خشک و هیبریدی، هردو زیرمجموعه هایی از برج خنک کننده چیلر مداربسته محسوب میشوند. بایستی بدانید که کوئلها در واقع لوله های مسی یا از جنس مانیسمان هستند؛ عملکرد به گردش درآوری سیال در آنها، شبیه به انواع یونیت هیتر می باشد.
حال که صحبت از کویل شد و نحوه خنک کاری در این مدل از سیستم های خنک کاری، پیشنهاد می شود در این قسمت سری هم به صفحه فن کویل بزنید.
کولینگ تاور چیلر هیبریدی
در شهرهای با اقلیم گرم کشور، امکان استفاده از چیلر آبی و بالطبع استفاده از برجهای خنک کاری وجود ندارد. البته این نوع برج خنک کننده چیلر از کویلی بمنظور تبادل حرارت بهره می برد. چنانکه اساس طراحی برج خنک کن چیلر هیبریدی بر مبنای ترکیبی از مکانیزم مدلهای مدارباز و مداربسته می باشد. به همین دلیل این مدلها بلحاظ مصرف آب، بهینه ترین سیستم موجود خنک کاری چیلرهای تراکمی آب خنک هستند. بیاد داشته باشید که کولینگ تاور چیلر مدل هیبریدی دارای قیمتی بیشتر از سایر مدلها می باشد.
برج خنک کننده چیلر مدل هیبریدی بطور همزمان هم دارای کوئل برای ایجاد جریان بسته آب گرم است و هم دارای سیستم توزیع آب باز خواهد بود. یعنی در زمانی که می تواند تنها با باد خنک، آب گرم شده چرخه تولید را خنک کاری نموده و به سمت چیلر بفرست؛ سیستم پاشش آب را قطع نموده و همچون پنکه باد را به سمت کویل های مسی هدایت می کند و زمانی که هوا گرم تر شود و خبری از باد سرد نباشد وارد چرخه مدار باز می شود و همچون یک سیستم کولینگ مدار باز برای خنک کاری آب ورودی به چیلر عمل می نماید.
