برج خنک کن

برج خنک کننده (Cooling Tower)در اصطلاح عموم کولینگ تاور در صنعت جهانی و در طول تاریخ کاربردهای فراوانی داشته است . اولین آثار طراحی برج خنک کننده یا کولینگ تاور در زمان مصر باستان و به منظور خنک کردن آب مورد استفاده جهت استحمام و با پاشش جریان آزاد نهر آب بر روی صخره های ساخته شده دستی دیده می شود . بعد از گذشت سالیان دراز انسان ها بدون دانستن دانش فنی و طراحی برج خنک کننده و حتی بدون دانستن نام و دانش طراحی برج خنک کننده ، در موارد متعدد از این دستگاه استفاده می نمودند.

بعد از گذشت انقلاب صنعتی اروپا و افزایش رشد صنعت در دنیا استفاده مستقیم از آب رودخانه ها ، رودها ، دریاچه ها و چاه ها به منظور خنک کردن دستگاه های صنعتی گسترش افزونی پیدا کرد . سالها روش استفاده مستقیم از آب های منابع طبیعی جهت خنک کردن وسایل صنعتی در گزینه اول کارخانجات بزرگ صنعتی قرار داشت . بعد از گذشت چنددهه و کاهش روزافزون منابع طبیعی بسیاری از کارخانه جات به دلیل کمبود منابع آبی و یا اثرات زیست محیطی حاصل از مصرف بی رویه آب و همچنین افزایش آلودگی منابع آبی نسبت به پیداکردن راهکاری مناسب جهت بازگشت آب مصرفی از منابع طبیعی و مبارزه با مشکلات بالا (برج خنک کننده) ، اقدام نمودند.

اولین برج خنک کننده با نام Cooling Water Builder در سر راه آب رودخانه ها قرار گرفت و در این سیکل کاری به منظور بازگشت آب گرم مصرفی رودخانه ها در کارخانه جات صنعتی در مدار قرار گرفت . برج خنک کننده اولیه اغلب دارای سازه های بتنی بسیار عظیم بودند . برج خنک کننده بتنی از انقلاب صنعتی اروپا تاکنون مورد استفاده قرار می گیرد . امروزه از برج خنک کننده با سازه بتنی عموما با شکل های هذلولی و مکعبی در صنعت های نیروگاهی و پتروشیمی در کشور مورد استفاده قرار می گیرد . به این مدل برج خنک کننده ، برج خنک کننده نیروگاه نیز گفته می شود .

---

نسل بعدی از انواع برج خنک کننده در مرور زمان ، برج خنک کننده چوبی می باشد . برج خنک کننده چوبی عموما به دلیل ساخت سریع تر و وزن کمتر جایگزین مناسبی برای برج خنک کننده بتنی در اسکیل های کوچک تر محسوب می شد . در برج خنک کننده چوبی اولین نوع از پکینگ برج خنک کننده با استراکچر چوبی مورد استفاده قرار گرفت .

پس از مدتی برج خنک کننده چوبی به دلیل عدم مقاومت کافی در برابر پوسیدگی و آفتاب سوختگی و همچنین به دلیل جذب آب و تغییر شکل های در مرور زمان در ساختار خود ، از مدار کاربرد در صنعت به طور کامل خارج شدند و کولینگ تاور گالوانیزه یا برج خنک کننده گالوانیزه با سیستم هوادهی سانتریفوژ جایگزین برج خنک کننده چوبی شد.

برج خنک کننده گالوانیزه به دلیل داشتن مقاومت بیشتر در برابر پوسیدگی ، عدم تغییر شکل و سازه پایدارتر ، جایگزین خوبی برای برج خنک کننده چوبی محسوب می شد . ولی در نهایت برج خنک کننده گالوانیزه نیز در برابر آب واکنش پذیر بودند و به سرعت آثار زنگ زدگی ، پوسیدگی و رشد میکروارگانیسم ها (لجن ها) در آن ها دیده می شد . تعمیرات برج خنک کننده گالوانیزه یا اصطلاحا برج خنک کننده فلزی به دلیل زنگ زدن اتصالات و عدم دسترسی آسان به اجزای داخلی برج خنک کننده به شدت سخت بود.

---

به دلایل فوق الذکر آخرین نسل از برج خنک کننده تحت عنوان برج خنک کننده فایبرگلاس جایگزین کامل کولینگ تاور بتنی ، چوبی و گالوانیزه شدند . برج خنک کننده فایبرگلاس یک نوع از کولینگ تاور با سازه کامپوزیتی یا فایبرگلاس از مزایای بیشماری نسبت به مدل های پیشین خود برخوردارند که مختصرا به ذکر چند مورد اکتفا می کنیم .

1-سبک بودن و قابلیت جابجایی داشتن برج خنک کننده فایبرگلاس

2-تعمیر و نگهداری آسان برج خنک کننده فایبرگلاس نسبت به انواع برج خنک کننده گالوانیزه و کولینگ تاور بتنی

3-عدم نفوذ نور خورشید (عدم جذب انرژی تابشی خورشید به دلیل رنگ سفید ظاهری بدنه) به داخل برج خنک کننده فایبرگلاس

4-عدم واکنش با آب و یا به عبارتی عدم پوسیدگی و زنگ زدگی بدنه فایبرگلاس برج خنک کننده در برابر آب

5-عدم رشد باکتری ها ، میکروارگانیسم ها و لجن ها در تشتک برج خنک کننده فایبرگلاس

---

برج خنک کننده فایبرگلاس (Fiberglass Cooling Tower) از یک بدنه تمام کامپوزیتی تولید شده از الیاف و رزین مناسب می باشد. برج خنک کننده فایبرگلاس امروزه در انواع برج خنک کننده مدارباز و برج خنک کننده مداربسته تولید و طراحی می گردد . نسل جدید برج خنک کننده با هدف کاهش مصرف آب جبرانی برج خنک کننده ، کاهش میزان رسوب در برج خنک کننده و در مجموع با هدف بهینه کردن مصرف انرژی برج خنک کننده ، تحت عنوان برج خنک کننده هیبریدی و برج خنک کننده تبخیری یا کندانسورهای تبخیری(evaporative Conndenser) جایگزین انواع برج خنک کننده مدارباز گشته است .

در یک بیان کلی می توان گفت تمامی تجهیزات صنعتی و غیرصنعتی موردکاربرد بشر با مرور زمان دچار تحولات زیادی شده است که برج خنک کننده نیز همانند خیلی از تجهیزات صنعتی دیگر نیز دچار تغییر و تحولات بسیاری شده است . برج خنک کننده از یک جهت به لحاظ کیفیت متریال کاربردی در تولید این دستگاه و از جهتی دیگر در کلیت نوع طراحی برج خنک کن نیز تغییراتی کلی را مشاهده می توان نمود.

شرکت دماگستر نیز در راستای بهبود کیفیت هر چه بیشتر تولیدات خود مخصوصا برج خنک کننده ، درصدد می باشد تا با دانش روز فنی دنیا و با استفاده از تلاش بی وقفه مهندسین خود گام بردارد . برج خنک کننده تولیدات شرکت دماگستر در انواع مختلف و در جهات کاربردی مختلف متناسب با دانش به روز جهان تولید و در خدمت صنعت کشور قرار می گیرد .

 

اجزای مختلف فایبرگلاس برج خنک کننده

 

اجزای مختلف فایبرگلاس برج خنک کننده

• 1-پنلها یا فریم اصلی:

پنلها (Panel) دیواره‌های اصلی بدنه فایبرگلاس کولینگ‌تاور می‌باشند. پنلها می‌توانند به صورت ماژولار به بخشهای دیگر متصل شوند و فریم نهایی را تشکیل بدهند.

• 2-ستونی یا فریم جانبی:

ستونی (Column) از یک سو به پنلها و از سوی دیگر به بیسین و لوور متصل می‌شود. وزن اصلی فن دک یا فن استک توسط ستونی بر روی سازه تقسیم می‌گردد.

• 3-بیسین یا تشتک ذخیره:

تشتک (Basin) در زیری ترین بخش تحتانی برج خنک کننده قرار می گیرد . آب سرد پس از عبور از پکینگها در تشتک یا بیسین جمع می شود . این آب خنک جمع شده توسط پمپ سیرکولاتور وارد مدار خنک کاری می شود.

• 4-لوور یا کرکره ورودی هوا:

کرکره مکش هوا (Louvre) در بخش ورودی هوا به صورت پره ای قرار می گیرد . هوای مکش شده فن از این دریچه ها به داخل برج خنک کننده هدایت می شود. لوورها قالباً از دو نوع لانه زنبوری یا تیغه‌ای در کولینگ تاور بکار می‌روند.

• 5-فن دک یا محفظه خروجی هوا:

 گلویی خروجی هوا (Fan Deck) به صورت یک محفظه دودکش مانند در قسمت بالایی قرار داده می شود . هوای گرم و اشباع خروجی از این بخش به محیط بیرون هدایت می شود. فن دک به صورت یک مخروط واگرا در قسمت فوقانی برج قرار می‌گیرد.

• 6-ساپورتهای پالتورژن نگهدارنده:

نسل جدید تولید قطعات فایبری یا کامپوزیتی فرآیند پالتروژن می باشد. قطعات پالتروژنی به صورت قوطی یا نبشی از متریال الیاف و رزین (فایبرگلاس) تولید می شود. این قطعات در برج خنک کننده جایگزین ساپورتهای فلزی شده است.

---

انواع مدل های تولیدی برج خنک کننده فایبرگلاس

سیستم‌های برودتی فایبرگلاس در یک طبقه‌بندی کلی در دو زیرگروه مدار باز و مدار بسته تقسیم می‌شود. سیستمهای برودتی مداربسته خود نیز با توجه به نوع کاربری به دو طبقه هیبریدی و خشک تقسیم می‌گردد. برج‌های مداربسته در قیاس با نوع باز هدر رفت آب کمتری دارد یا مصرف آب اصلاً ندارد. به دلیل برخورد هوا با آب تحت سطح تماس واسطه(کویل) تبخیر در کولینگ‌تاورهای فایبرگلس اتفاق نمی‌افتد. سیستم‌های مدار بسته آب را بدون تبخیر و رسوب سرد می‌کند و سیستم های مدا باز آب را با ایجاد بخار خنک می‌نماید. عدم تشکیل لایه‌های رسوب در مبدل‌های کندانسور تجهیزات گرمازا از مهمترین مزیت‌های برج خنک کننده مداربسته به شمار می‌آید.

برج خنک کننده فایبرگلاس مدارباز به دو دسته جریان مخالف و متقاطع تقسیم می‌شود. ظاهر کولینگ‌تاور جریان متقاطع یا کراس فلو قالباً به شکل مستطیلی می‌باشد. مدل جریان مخالف یا کانترفلو نیز به صورت مکعبی یا گرد تولید می‌شود. مدل‌های مکعبی به دلیل سیستم توزیع آب مطلوب و راندمان بالا کاربرد بیشتری دارد. آب سرد شده در سیستم‌های برودتی مکعبی به دلیل داشتن ارتفاع بیشتر تا دمای کمتری کاهش می‌یابد. دمای آب خروجی سرد از کولینگ‌تاور فایبرگلاس مکعبی سه درجه بالاتر از دمای وت بالب محیط می‌باشد. در سیستم‌های مدور دمای آب سرد حدود 5 درجه بالاتر از دمای اشباع محیط کاهش می‌یابد.

به صورت مختصر می‌توانیم دسته‌بندی برج خنک کننده فایبرگلاس را به شرح ذیل بیان کنیم.

الف) برج خنک کننده فایبرگلاس تیپ مدار باز

• 1-جریان مخالف مکعبی 
• 2-جریان مخالف مخروطی
• 3-جریان متقاطع یا طرح ابارا

 

ب)برج خنک کننده فایبرگلاس تیپ مداربسته خشک

ج)برج خنک کننده فایبرگلاس تیپ مداربسته هیبریدی

---

نحوه تولید برج خنک کننده فایبرگلاس

• مرحله اول:

قالب گیری قطعات فایبرگلاس بدنه

ابتدایی ترین مرحله از تولید کولینگ تاور، ساخت قطعات بدنه می باشد. بدنه فایبرگلاس برج خنک کننده همانطور که بیان شد اجزای مختلفی دارد. اجزای مختلف بدنه فایبرگلاس به صورت مجزا در مرحله ابتدایی توسط قالب گیری تولید می شوند. هر یک از اجزای فایبرگلاس دارای قالب معین و اندازه مشخص می باشد.

• مرحله دوم:

پرداخت و پخت قطعات فایبرگلاس بدنه

پس از مرحله قالب گیری قطعات بدنه قطعات را از داخل قالب جدا می‌نماییم. قطعات فایبرگلاس برج خنک کننده را به مدت مشخص در معرض تابش نور خورشید قرار می‌دهیم. تابش نور خورشید سبب پخته شدن و قوام یافتن رزین در بافت داخلی فایبرگلاس می شود. پس از تکمیل فرآیند پخت توسط تابش نور خورشید قطعات بدنه برج خنک کننده پرداخت می شوند.

• مرحله سوم:

تولید قطعات فلزی برج خنک کننده توسط ماشین آلات تراشکاری

اجزای فلزی برج خنک‌کننده عبارتند از کاهش دور – فن یا پروانه – اسپرینکلر و قطعات نگهدارنده موتور و فن. اجزای فلزی هر یک توسط دستگاه‌های تراشکاری و ریخته‌گری تولید می‌شوند. فرآیند قالب‌گیری، ریخته‌گری، تراشکاری و بالانس از مراحل اصلی ساخت این بخش محسوب می‌شود.

• مرحله چهارم:

تولید قطعات پلاستیکی توسط دستگاه تزریق یا اکسترودر

قطعات پلاستیکی یا پلیمری کولینگ تاور عبارتند از: نازل ، قطره گیر ، لوله ، بست کمربندی و پکینگ مدیا . این قطعات پلیمری هر یک در قالبهای مشخص توسط دستگاه های تزریق پلاستیک تولید می شود. برخی از قطعات پلاستیکی به صورت شیت های پلیمری تولید می شوند. این شیت ها در دستگاه قالب گیری دیگر توسط پیم یا اتصال چسب متصل می شوند. پس از اتصال ورق ها قطره گیر و پکینگ به صورت بلوکی درون برج خنک کننده بکار برده می شوند.

• مرحله پنجم:

مونتاژ و اسمبل کردن قطعات در کنار یکدیگر

این مرحله نهایی ترین بخش تولید برج خنک کننده فایبرگلاس به حساب می‌آید. مونتاژ و یا سر جمع کردن قطعات در کنار یکدیگر مستلزم یک نقشه انفجاری است. نقشه انفجاری دستگاه عموماً قبل از فرآیند مونتاژ در اختیار واحد تولید قرار می‌گیرد. واحد تولید و مونتاژ مطابق با نقشه انفجاری دستگاه را مونتاژ می نمایند. مونتاژ نهایی برج خنک کننده می‌تواند در کارخانه و یا در محل پروژه صورت پذیرد.

ساختار کلی فایبرگلاس در برج خنک کننده

دلیل نامگذاری اصلی این ماشین برودتی ساختار کامپوزیتی قطعات بدنه می‌باشد. فایبرگلاس(FRP) در اصل مخفف Fiber Resistance Polymer می‌باشد. فایبرگلاس FRP به معنی فیبر یا ساختار شیشه مقاوم شده توسط پلیمر می‌باشد. بدنه فایبرگلس بکار رفته در برج خنک کننده بدنه‌ی تقویت شده توسط الیاف شیشه و پلیمرها یا رزین ها می‌باشد. رزین بافت اصلی چسب مانند در قطعات کامپوزیت به شمار می آید. رزینها به عنوان پلیمر در این ترکیب بکار برده می‌شود. الیاف شیشه نیز مستحکم کننده ترکیب فایبرگلاس در کولینگ تاور می‌باشد. ترکیب الیاف شیشه یا با پلیمر امروزه در انواع فایبرگلاس FRP و GRP دیده می شود. نوع الیاف و رزین بکار رفته در فایبرگلاس بیشترین تاثیر در کیفیت نهایی این محصول دارد. الیاف‌های اروزیل ، سوزنی و حصیری رایج ترین الیاف در تولید قطعات کامپوزیت میباشد. در برج خنک کننده بیشتر از ترکیب الیاف‌ها و رزینهای مختلف جهت تقویت استحکام بدنه استفاده می‌شود.

الیاف‌های حصیری مقاومت فشاری سازه را افزایش می‌دهند و الیاف‌های سوزنی نیز در مقابل تنش‌های کششی استحکام بیشتری دارند. ترکیب این دو الیاف شیشه با پرکننده یا الیاف پودری (اروزیل) سبب افزایش استحکام نهایی می‌شود. استحکام نهایی کامپوزیت در کولینگ تاور علاوه بر نوع الیاف به مدل رزین نیز وابسته است. رزین‌های تیپ پلی‌استر دسته غیراشباع پرکاربردترین نوع رزین در تولید برج خنک کننده کامپوزیت می‌باشد. رزین های پلی استر غیر اشباع به دو دسته ایزوفتالیک و ارتوفتالیک تقسیم می شود. اکثر سازندگان برج خنک‌کننده از رزین نوع ارتوفتالیک در ساختار قطعات بدنه کامپوزیتی استفاده می‌نمایند. تفاوت اصلی این دو رزین در نوع بافت پلیمری و زمان پخت آن‌ها می‌باشد. استحکام نهایی بدنه برج خنک‌کننده با ایزوفتالیک بیشتر از ارتوفتالیک می‌باشد.

انواع برج خنک کننده جریان مخالف

انواع برج خنک کننده جریان مخالف 

نوع تماس بین آب و هوا به صورت جریان مخالف در انواع کولینگ تاور مداربسته خشک ، مدارباز مرطوب و برج خنک کن ترکیبی (هیبریدی) مورد استفاده قرار می‌گیرد. از طرفی دیگر برج خنک کننده مدارباز جریان مخالف وابسته به شکل ظاهری و سیستم توزیع آب همچنین به دو دسته کلی مکعبی و مخروطی(استوانه‌ای) تقسیم‌بندی می‌شود که هر یک از این مدل ها کاربرد منحصر به فرد خود را دارد. بدنه برج خنک‌کننده جریان مخالف به صورت بتنی، ورق‌های گالوانیزه و همچنین می‌تواند از متریال کامپوزیتی یعنی فایبرگلاس تولید و عرضه گردد. به صورت مختصر می توانیم انواع برج خنک کاری جریان مخالف را به شرح ذیل دسته بندی کرد.

•  برج خنک کننده جریان مخالف مدارباز مرطوب

الف) کولینگ تاور کانترفلو مکعبی:

بیشترین کاربرد در تولیدات برج خنک کننده جریان مخالف از دسته بندی با استراکچر مکعبی صورت می پذیرد. برج خنک کننده جریان مخالف مکعبی دارای جریانی ناهمسو بین آب و هوا می باشد که دارای سیستم پاشش آب ثابت با ظاهر مکعبی می باشد.

ب) کولینگ تاور کانترفلو مخروطی:

برج خنک کننده گرد ، استوانه ای یا مدور یکی از قدیمی ترین انواع کولینگ تاور جریان مخالف به شمار می آید که در بیشتر کاربری های مربوط به سیستم خنک کاری کندانسور چیلرهای تراکمی و جذبی ( در کاربری برج خنک کننده چیلر) مورد استقبال قرار می گیرد. مزیت بزرگ برج های خنک کننده جریان مخالف مخروطی در عملکرد بسیار خوب سیستم هوادهی و گردش مناسب هوای مکش شده توسط فن یا پروانه کولینگ تاور می باشد.

 

• برج خنک کننده جریان مخالف مداربسته خشک

برج خنک کننده مداربسته خشک همواره دارای سیستم جریان هوای مکنده یا دمنده می باشد که در این نوع کولینگ تاور جهت چرخش آب درون کویل همواره در خلاف جهت مکش یا دمش هوا می باشد. این نوع کولینگ تاور تنها در کاربری های خاص در صنعت مورد کاربرد قرار می گیرد.

• برج خنک کننده جریان مخالف مداربسته هیبریدی

برج خنک کننده مداربسته هیبریدی یا ترکیبی یکی از پرکاربرد ترین انواع کولینگ تاور کانترفلو می باشد که مصرف آب بسیار کمی در فصول سرد و معتدل دارد. برج های خنک کننده هیبریدی یا ترکیبی بسیار کم مصرف بوده و به هیچ عنوان دچار رسوب و گرفتگی در مداربسته نخواهند شد. بیشترین راندمان در کولینگ تاور های جریان مخالف یا ناهمسو مربوط به این موضوع می باشد.

 

• دینام: تأمین کننده نیروی مکانیکی و گشتاور چرخشی لازم در پروانه

• پروانه: ایجادکننده جریان مکشی در هوا از پایین به سمت بالا

• کاهش‌دور: کاهنده دور موتور به دور استاندارد مورد نیاز فن

• نازل آبپاش یا آب پخش کن: پاشش کننده آب بر روی پکینگ ها

• لوله‌های انشعاب پاشش: انتقال دهنده آب به نازل از ورودی برج خنک کننده

• بست کمربندی: اتصال دهنده نازل آبپاش به لوله های انشعابی

• پکینگ‌ها: پوشال های تراکمی داخل برج خنک کننده

• شبنم‌گیر: جلوگیری کننده از عبور چکه های آب به سمت پروانه

• بدنه و فریم اصلی: ساختار اصلی اسکلت برج خنک کن شامل ستونی های اصلی نگهدارنده سایر قسمتهای بدنه

• پنل: دیواره اصلی نگهدارنده و مهمترین قسمت بدنه کولینگ تاور

• تشت ذخیره آب(تشتک): محل جمع کردن آب خنک در برج خنک کن

• عرشه پروانه: محل خروجی هوای داغ و مرطوب اشباع

• ساپورت نگهدارنده: وظیفه نگهداری قطعات داخلی مثل پکینگ و قطره گیر

• پایه نگهدارنده موتور: نگهدارنده دینام

• پایه نگهدارنده پروانه: شاسی نگهدارنده پروانه و سیستم کاهنده دور

برج خنک کننده جریان مخالف

محاسبات برج خنک کننده جریان متقاطع

محاسبات برج خنک کننده جریان متقاطع

---

الف) ظرفیت برج خنک کننده جریان متقاطع

برای تعیین ظرفیت برودتی کولینگ تاور کراس فلو باید ابتدا با در دست داشتن دبی آب در گردش و دمای ورودی و خروجی طراحی شده برای سیستم ظرفیت برودتی واقعی (Real Capacity) را محاسبه نمود و سپس با در نظر داشتن دمای دامنه و دمای نزدیکی به دمای مرطوب محیط ضریب ظرفیت(ضریب تاثیر) را محاسبه نمود و توان برودتی طراحی را از فرمول زیر محاسبه نمود.

Design Capacity = Real Capacity * Factor of Safely

ب) محاسبه آب مصرفی برج خنک کن جریان متقاطع

تبخیر آب در برج خنک کننده جریان متقاطع به طور مرتب موجب افزایش غلظت مواد محلول باقی مانده و زیاد شدن ناخالصی ها در آن می شود و از این رو لازم است که برج خنک کننده جریان متقاطع به طور مستمر زیر آب کشی شده (جریان تخلیه یا بلودان) و آب سختی‌گیری شده جایگزین آن شود. این عمل ممکن است به صورت دستی و یا اتوماتیک صورت پذیرد . به این منظور باید شیر و فلنچ خروجی جریان زیر آب‌کشی را در تشتک برج خنک کننده جریان متقاطع نصب نمود. دامنه آب مصرفی ناشی از زیر آب کشی و جایگزینی آن با آب تازه سختی گیری شده بین 0.0012 و 0.0006 گالن بر دقیقه به ازای هر تن تبرید در نظر گرفته می شود.

مقدار تقریبی مصرف آب در برج خنک کننده جریان متقاطع در اثر تبخیر به ازای هر تن تبرید نیز بین 0.2 تا 0.3 لیتر بر دقیقه یا 3 تا 4.5 گالن بر ساعت می باشد. در نتیجه با به دست آوردن این دو فاکتور، مقدار آب جبرانی برابر با مجموع آب حاصل از تبخیر و آب تخلیه ناشی از آب زیر کشی است .

آب مصرفی برج خنک‌کننده جریان متقاطع = جریان زیرآب‌کشی + جریان تبخیر

ج) میزان حجم هوای مورد نیاز در واحد زمان در برج خنک کننده جریان متقاطع

تقریباً به ازای هر گالن‌ در دقیقه بین 90 تا 100 فوت مکعب در دقیقه در نظر گرفته می شود و چنانچه به ازای هر تن تبرید ظرفیت چیلر 3 گالن در دقیقه در نظر گرفته شود مقدار جریان هوای لازم به ازای هر تن تبرید 300 فوت مکعب در دقیقه خواهد بود.

---

کاتالوگ برج خنک کننده جریان متقاطع

---

یکی از مهمترین مبنای انتخاب صحیح برج خنک کننده در دست داشتن کاتالوگ محصول با مشخصات فنی کامل از طرف تولید کننده می‌باشد که مبنای اصلی بسیاری از طراحی‌ها در نظر گرفته می‌شود. کاتالوگ برج خنک‌کننده دارای اطلاعات مفیدی می‌باشد که هر از این اطلاعات می‌تواند به عنوان راهنمای خوبی برای طراحی، انتخاب، نصب و راه‌اندازی این دستگاه مطرح باشد. اطلاعات مفیدی که از یک کاتالوگ توسط سازنده عنوان می گردد می تواند  شامل بخش های زیر می‌باشد.

• طول، عرض و ارتفاع (ابعاد کولینگ‌تاور) که این بخش تأثیر بسزایی در ظرفیت و نحوه جانمایی برج خنک کن خواهدداشت.

• وزن خشک(Dry Weight) و وزن در حال کار (Oprerating Weight)که تأثیر بسزایی در طراحی و آماده سازی فنداسیون محل قرارگیری دارد.

• سایز ورودی و خروجی اتصالات اصلی که تأثیر مستقیمی بر نحوه پایپینگ و لوله‌کشی برج خنک‌کن دارد.

• میزان آب در گردش استاندارد (دبی‌اسمی) که تأثیر بسزایی در نحوه کارکرد صحیح کولینگ تاور خواهدداشت.

• میزان مصرف انرژی الکتروموتور که در نحوه کابل‌کشی و راه‌اندازی نوع مدارالکتریکی(ستاره یا مثلث) دارد.

مزایا برج خنک کننده جریان متقاطع

مهمترین مزایای برج خنک کننده جریان متقاطع

---

• راندمان بالا در مناطق رطوبتی و کاهش دمای آب در تا دماهای پایین

• امکان تولید به صورت چندسلولی و کنترل مصرف انرژی(خاموش نمودن یک یا چندموتور در زمان بار کم)

• کاهش هزینه‌های حمل(هزینه‌های بارترافیکی و بزرگ) به دلیل ابعاد مستطیلی در ظرفیت‌های بالا

• امکان تولید به صورت یکپارچه در ظرفیت‌های بالا به دلیل استراکچر مستطیلی

• اشغال فضای کمتر نسبت به مدل مخروطی و اشغال ارتفاع کمتر نسبت به مدل مکعبی

• کاهش هزینه مونتاژ در محل در ظرفیت‌های بالا به دلیل امکان تولید به صورت مونتاژ درب کارخانه

• تعمیر و نگهداری آسان و دسترسی راحت به تمامی اجزای داخلی برج‌خنک‌کننده

---

اساسی ترین معایب برج خنک کننده جریان متقاطع

---

• راندمان بسیار ضعیف در مناطق خشک و گرم

• توزیع آب نامناسب در نازل‌های پاشش آب

• اشغال فضای زیاد و جانمایی سخت و دشوار

• ایجاد افت فشار زیاد در هوا و افزایش توان مصرفی موتور

• رسوب و گرفتگی بیشتر نسب به برج‌خنک‌کن جریان‌مخالف

•  یخ‌زدگی مدارآب چرخشی در زمستان

• پرتاب قطرات آب به سمت فن و تخریب سیستم هوادهی و هوارسانی در برج‌خنک‌کننده

---

روش‌های کنترل دمای آب در برج خنک کننده جریان متقاطع

---

روش اول) برای کنترل دمای آب خروجی از برج‌خنک‌کن کراس‌فلو راه‌های گوناگونی وجود دارد که ساده‌ترین آن استفاده از سنسور دما به علاوه ترموستات و درنتیجه روشن و خاموش‌کردن فن های کولینگ تاور می باشد. در این روش حسگر ترموستات دمای آب خروجی برج خنک کننده را سنجیده و در صورت کمتر بودن دمای آب سرد از دمای ایده آل مورد انتظار فرمان خاموش شدن فن یا پروانه را صادر می کند.

روش دوم) در برج های خنک کننده ای  که دارای یک فن جریان محوری بزرگ هستند می توان با استفاده از یک کنترل‌کننده فرکانس (اینورتر) دور فن را کاهش یا افزایش دهیم و یا حتی می توان آن را خاموش یا روشن نمود. به منظور کنترل بهتر دمای خروجی آب در برج خنک کننده جریان متقاطع می توان از یک درایو دور متغیر یعنی اینورتر در مدارتابلوکنترل استفاده نمود که با کاهش فرکانس و دور خروجی موتور سبب کاهش دور فن یا پروانه و کاهش میزان هوادهی گردد. در این روش موتور دیگر به تعداد زیاد خاموش و روشن نمی گردد و با کاهش دور فن و موتور هم مصرف انرژی به شدت کاهش پیدا می کند و همچنین استهلاک قطعاتی همچون پروانه و موتور نیز به شدت کمتر خواهد شد.

نکته مهم و اساسی در بکارگیری سیستم کنترل دمای آب در برج خنک کننده جریان متقاطع

در برجهای خنک کننده جریان متقاطع با ظرفیت بالا که در طراحی آن ها از یک یا چند فن بزرگ استفاده می شود کنترل دمای آب از طریق خاموش روشن کردن موتور و فن می تواند مشکلاتنی را همچون افزایش سریع دمای آب و لزوم آغاز به کار فن در مدت زمان کوتاه است در این صورت مدت خاموشی فن کاهش یافته و دفعات راه اندازی آن بیشتر می شود. در این طور مواقع راه حل دوم یعنی استفاده از اینورتر جهت کنترل دور فن در برج خنک کن جریان متقاطع پیشنهاد می شود.

روش سوم) کنترل دبی آب با استفاده از شیر سه راهی با مسیرکنارگذر در ورودی آب برج خنک کننده جریان متقاطع است. در این روش بخشی از آب رفت به مدار برگشت وارد شده و موجب تعدیل دمای آب خروجی از برج خنک کننده می شود. استفاده از کنترل کننده دور برای پمپ های سیرکولاتور چرخش آب نیز از دیگر روش های کنترل دبی برج خنک کننده جریان متقاطع می باشد.

برج خنک کننده فایبرگلاس

برج خنک کننده فایبرگلاس (fiberglass cooling tower) نوعی برج خنک کن یا کولینگ‌تاور با بدنه کامپوزیت یا فایبرگلاس می‌باشد. برج خنک کننده فایبرگلاس(فایبرگلس) منبع سردکننده آب داغ برگشتی از چیلر یا ماشین‌های صنعتی می‌‌باشد. برج خنک‌کن فایبرگلاس مبدل خنک کننده آب توسط هوا می باشد که انواع مختلفی دارد. آب داغ در این تجهیز توسط هوای محیط بیرون سرد می‌شود. گرمای مازاد آب از بالای برج خنک‌کننده فایبرگلاس به بیرون تخلیه می‌شود. آب خنک شده در کولینگ تاور فایبرگلاس تا دمای مرطوب کاهش دما پیدا می کند. در اثر فرآیند تماس آب و هوا در برج خنک کننده آب تبخیر می شود. تبخیر آب سبب افزایش رطوبت هوای خروجی می شود. بخارات آزاد شده از آب به صورت رطوبت به هوای آزاد هدایت می شود. برج خنک کننده فایبرگلاس انواع مختلفی دارد که از جمله پرکاربردترین آن ها برج فایبرگلاس مکعبی و مخروطی مدارباز می‌باشد.

شاید بپرسید فایبرگلاس چیست؟

فایبرگلاس نوعی کامپوزیت یا ترکیبی از چند ماده مختلف پلیمری(رزین و چسب) با شیشه می‌باشد. فایبرگلاس از دو کلمه fiber یعنی فیبر (پلاستیک فشرده) و glass  نامگذاری شده و به معنای ترکیب پلیمر با شیشه میباشد. فایبرگلاس در دو دسته frp و grp دسته بندی می شود که frp  نیز مخفف کلمه fiber reinforced polymer می‌باشد. فایبرگلاس از ترکیب دو ماده الیاف شیشه‌ای و چسب مخصوص (رزین) تشکیل شده و به دلیل داشتن ساختار ترکیبی بسیار مقاوم تر از سایر پلیمرها می‌باشد.

به بیانی ساده: فایبرگلاس نوعی پلیمر است که توسط الیاف شیشه تقویت شده و مقاومت مکانیکی بسیار بالایی پیدا کرده است.

 

---

چرا از فایبرگلاس در ساختار برج خنک کننده استفاده می کنیم؟؟؟

شاید در این مرحله پرسش شود که چرا امروزه بیشتر تولیدات برج خنک کننده با بدنه فایبرگلس عرضه می‌گردد. در پاسخ به این موضوع باید بگوییم دلایل بسیار زیادی در کاربرد فایبرگلاس در ساختار بدنه کولینگ تاور دخیل بوده که مهمترین آنها عبارتند از:

• عدم زنگ زدگی بدنه در واکنش با رطوبت و آب

• غیرقابل نفوذ بودن در برابر گرمای خورشید (مخصوصاً در فصل تابستان)

• آنتی یووی بودن بدنه و عدم آفتاب سوختگی و پوسیدگی قطعات در برابر تابش نور خورشید

• امکان تولید و ساخت در ظرفیت های بسیار زیاد به صورت چندسلولی

• رسوب گرفتگی فوق العاده کم در برابر املاح موجود در آب

• سبک بودن ساختار فایبرگلاس نسبت به فلزهای مختلف و بتن

• ارتعاش و لرزش کم بدنه به دلیل پیچ و مهره بودن اتصالات و ساختار بدنه

• رشد جلبک و باکتری در محیط فایبرگلاس به کندی شکل می گیرد.

• طول عمر بسیار بالای بدنه فایبرگلاس در عمر مفید کاری برج خنک کننده

• تولید ارزان تر و  داشتن صرفه اقتصادی بالا

• ساخت سریع تر

• جابجایی و حمل آسان

---

برج خنک کننده فایبرگلاس آب را تا چه دمایی کاهش می دهد؟

تلفیق رطوبت با هوای محیط باعث می شود که هوا به حالت اشباع (رطوبت 100) برسد. آب نیز به دلیل مذکور در برج خنک‌کننده فایبرگلاس تا نزدیکی دمای مرطوب محیط کاهش می‌یابد. دمای حباب تر یا دمای اشباع مناطق مختلف و اقلیم های متنوع با یکدیگر تفاوت زیادی دارد. در محیط هایی که در مجاورت دریا یا دریاچه قراردارند همانند سواحل جنوبی و شمالی کشور رطوبت نسبی محیط بالا می باشد. افزایش رطوبت محیط سبب افزایش یافتن دمای هوای اشباع می شود و در نتیجه آب خروجی کولینگ تاور نیز دمای بیشتری خواهد داشت. به عبارتی دیگر هوای مرطوب مناطق مختلف کشور بسیار متمایز بوده و برج خنک کننده نیز در نقاط مختلف عملکرد متفاوتی دارد. تمامی انواع کولینگ تاور فایبرگلاس دمای آب را مینیمم تا 3 درجه بالاتر از دمای محیط میتواند کاهش بدهد.

توضیحات بیشتر در مورد دمای وت بالت و شرایط طراحی در: محاسبات برج خنک کننده

نتیجه گیری: در طراحی و انتخاب کولینگ تاور فایبرگلاس در نظر گرفتن شرایط محیط اقلیمی (دما ، رطوبت و ...) بسیار مهم و حیاتی می‌باشد.

***تصویر زیر مشخصات حدود دمای مرطوب مناطق مختلف ایران را در پیک گرمایی تابستان(ماه مرداد) نشان میدهد.

 

انواع برج خنک کننده چیلر

 

چگونگی قرار گیری برج خنک کننده در مدار کندانسور چیلر

در چرخه یک مبرد(گاز و سیال تبریدکننده) باید توجه داشت که هدف چیلر کمپرس(فشرده سازی) یا افزایش فشار در مبرد و کاهش دمای آب جهت هدایت به فن کویل و خنک‌سازی محیط می‌باشد. طبیعتاً در یک نگاه ساده به نمودار P-T یا فشار-دما در یک نوع مبرد خاص می‌توان به راحتی مشاهده کرد که گاز خروجی از کمپرسور بعد از خروج دارای فشار و دمای زیادی می‌باشد. افزایش دمای مبرد در واقع سبب کاهش راندمان چیلر در ورودی بخش اواپراتور می‌گردد و این دمای افزایش یافته در مبرد باید توسط بخش کندانسور قبل از ورود به اواپراتور دچار کاهش گردد. کاهش دمای گاز چیلرهای آبی در یک مبدل حرارتی بین آب خنک و مبرد صورت می‌گیرد. آب گردش شده به مبدل حرارتی در بخش کندانسور چیلر پس از دریافت گرمای مبرد و کاهش دمایی آن باید توسط برج خنک کننده بازچرخانی گردد.

---

اجزای اصلی برج خنک کننده چیلر

• بخش هوادهی و توزیع و انتقال هوا از بیرون به داخل:

این بخش در واقع شامل فن یا پروانه با وظیفه ایجاد فشار نسبی و جابجایی هوا، موتور یا مولد انرژی مکانیکی(تأمین نیروی مورد نیاز چرخش فن) و سیستم انتقال قدرت (بخش کاهش سرعت زاویه‌ای موتور) می‌باشد.

• بخش گردش آب یا آب‌رسانی:

این قسمت در برج خنک کننده وظیفه تقسیم،گردش و انتقال جریان و دبی معینی از سیال آب را برعهده دارد و می تواند شامل نازل(افشانک)، اسپرینکلر(آب‌پخش‌کن)، شناور، فلنچ، ولو،کویل، لوله و اتصالات جانبی باشد.

• بخش سطوح تبادل انرژی و حرارت:

سطوح خنک‌کننده یا تبادل گرما در برج خنک کننده چیلر وابسته به نوعیت مدارباز یا بسته بودن کولینگ‌تاور می‌تواند کویل(شبکه‌ای از لوله های باریک) و یا پکینگ مدیا(شبکه‌ای متراکم جهت ایجاد سطح تماس بین آب و هوا) باشد و در اصل این قسمت واسطه و میانجی‌گر بین جریان آب و هوا محسوب می‌شود.

• بدنه و فریم قرارگیری تجهیزات جانبی:

این قسمت شامل مخزن آب سرد خنک‌شده خروجی(تشتک یا بیسین)، پنل‌ها یا دیوارها، لوورها(کرکره ورود هوای خنک) و قسمت دهانه خروجی هوای داغ می‌باشد. به بخش دهانه خروجی در برج خنک کننده چیلر فن استک یا گلویی پروانه نیز گفته می‌شود.

---

انواع برج خنک کننده چیلر

---

• برج خنک کننده جریان مخالف (کولینگ تاور کانتر فلو)

سیستم گردش هوا در این مدل سردکنندهای چیلر در خلاف جهت پاشش و ریزش جریان آب خروجی از نازل یا اسپرینکلر می‌باشد. کولینگ‌تاور جریان مخالف یا ناهمسو (Counter Flow) در دو نوع مکعبی و مخروطی تولید و عرضه می شود که سیستم پاشش آب ثابت در برج‌های مکعبی از نوع نازل کم فشار می باشد و این درحالی است که سیستم پاشش و ریزش آب در برج‌های مخروطی به شکل نازلهای پرفشار چرخشی یا اسپرینکلر می‌باشد.این مدل برج خنک‌کن نیز خود با توجه به هندسه و نوع توزیع کنندهای آب به دو دسته کلی تقسیم می‌شود.

• برج خنک کننده جریان متقاطع (کولینگ تاور کراس فلو یا ابارا )

سیستم مکش هوا در این مدل خنک کن چیلر عمود برجریان ریزش آب می باشد. این مدل به دلیل جریان هوای دائمی خشک در ورودی به بخش سطوح خنک کننده بسیار مناسب برای محیط های با رطوبت نسبی بالا می باشد. استفاده از این مدل خنک کننده چیلر بیشتر برای شهرهای شمال و جنوب کشور همانند ماهشهر،ساری، مازندران، رشت، گیلان، بندرعباس و غیره توصیه می شود.

 

• برج خنک کننده چیلر مکعبی (Cubic Counter Flow)

این مدل کولینگ تاور عموماً می‌تواند به صورت تک‌سلول(Single Cell) و چند سلولی(Multi Cell) در دو حالت مونتاژ درب کارخانه و همچنین مونتاژ در محل پروژه ارائه گردد و به دلیل ظاهر مربع و مکعبی شکل خود به این نام عنوان نهاده شده است. به دلایل مختلف از جمله تعمیر و نگهداری آسان تر، حمل و جابجایی آسان، راندمان بالاتر و رسوب‌گیری کمتر از مهمترین مزایای این مدل برج خنک کننده می‌باشد.

• برج خنک کننده  چیلر مخروطی یا مدور یا استوانه‌ای (Conic Counter Flow)

این نوع سرد کننده صنعتی به دلیل ظاهر مخروط شکل و استوانه‌ای مانند آن به این عنوان نام نهاده شده است. برج خنک کننده مدور دارای سیستم پخش کنندگی چرخشی جریان آب می‌باشد و به دلیل پاشش چرخشی مانند دارای قطعه ای دوار به اسم آبگردان می باشد که وظیفه توزیع آب بر روی پکینگ ها را برعهده دارد. به دلیل ابعاد بزرگ خود قالباً به شکل مونتاژ در محل و یا به صورت بار ترافیکی ارسال می‌گردد.

 

برج خنک کننده مداربسته خشک (کندانسور هوا خنک)

کندانسور هوایی یا ایر کولر(در اصطلاح به درای کولر هم معروف می‌باشد) در اصل همانند سیستم کندانسور هوایی در چیلرهای هواخنک به شمار آمده و گاهاً نیز به منظور تبدیل کندانسورهای آبی به کندانسور هوایی در بیشتر موارد مورد استفاده قرار می‌گیرد. کندانسورهای هوایی و برجهای خنک‌کننده مداربسته عموماً در مناطق سردسیر با دمای خشک پایین مورد کاربرد قرار گرفته و مهمترین مزیای این مدل کولینگ تاور نسبت به سایر خنک‌کننده‌های چیلر در نداشتن مصرف آب و کاهش شدید میزان رسوب‌گیری در بخش کندانسور چیلر می‌باشد.

برج خنک کننده مداربسته هیبریدی (کولینگ تاور مداربسته ترکیبی)

در بسیار از چیلرهای آبی در مناطق گرم که عملاً استفاده از کندانسور هوایی فراهم نمی‌باشد و موضوع تأمین آب مصرفی کولینگ تاور نیز عملاً امکان پذیر نبوده و در نتیجه این موضوع از برج های خنک کننده هیبریدی که در واقع ترکیبی از یک سیکل پاشش آب کاملاً باز و یک سیکل گردش آب بسته است، استفاده می‌شود.در اصل باید اینطور بیان نمود که کولینگ تاور هیبریدی یا ترکیبی جایگزین مناسبی به جهت خنک کاری مدار کندانسور چیلر در مناطق گرم و خشک به حساب می آید. امروزه اکثریت مشاورین طراح سیستم های تهویه مطبوع در بیشتر طراحی ها و انتخاب ها از سیستمهای کولینگ یا سرمایشی ترکیبی (Hybrid) استفاده می‌کنند.

این مدل از خنک کننده های چیلر به دلیل داشتن راندمان بسیار بالا نسبت به انواع مداربسته خشک بیشترین کاربرد را امروزه در میان انواع کولینگ تاورهای مدارباز و مداربسته به خود اختصاص داده اند. شواهد و علوم تئوری حاکی از این است که سیستمهای هیبریدی امروزه در تمامی صنایع از جمله ماشین ها بسیار مفیدتر و قابل قبول تر می باشد. در اصل هیبرید کردن یک سیستم سبب بهره گیری از مزایای دو سیستم به صورت همزمان می باشد که این موضوع سبب ارتقاء هرچه بیشتر کیفی صنایع سرمایشی و برودتی در دهه های اخیر گشته است.

---

محاسبات برج خنک کننده چیلر

---

بخش اول) محاسبه ظرفیت برودتی برج خنک کننده چیلر

ظرفیت برودتی کولینگ تاور در سیستم خنک کاری چیلر تابعی از گرمای مورد نیاز دفع شده از چیلر به محیط می باشد. عموماً کندانسور ظرفیت بالاتر از اواپراتور در چیلر به لحاظ انتقال حرارت دارد و این موضوع بیانگر این است که ظرفیت برج خنک کننده همواره بزرگتر از بار سرمایشی چیلر می باشد. به منظور محاسبه دقیق ظرفیت برودتی و توان گرما زدایی برج خنک کننده از دو فرمول اساسی زیر استفاده می‌شود:

الف) 2 * ظرفیت برودتی چیلر از نوع جذبی = ظرفت برودتی برج خنک کننده

ب) 1.3 * ظرفیت برودتی چیلر تراکمی = ظرفیت سرمایشی برج خنک کننده

در واقع چیلر جذبی به دلیل داشتن بخش ابزوربر یا جذب کننده همواره نیازمند ظرفیت بیشتری از گردش آب جهت خنک کاری می باشد و این موضوع به دلیل سیکل جذب آمونیاک و لیتیوم بروماید در جذب کننده می باشد.

---

بخش دوم) محاسبه میزان آب در گردش در سیکل کندانسور

به منظور محاسبه میزان استاندارد آب در گردش در چیلر های تراکمی و جذبی به ازای هر تن تبرید بار برودتی چیلر از دو فرمول اساسی زیر جهت محاسبه میزان دبی و فلو آب در گردش در کولینگ تاور استفاده می شود.

الف) دبی آب در گردش در برج خنک کننده (برحسب GPM) = 3* ظرفیت برودتی چیلر جذبی

ب) دبی آب در گردش در برج خنک کننده(برحسب GPM) = Q/5000  که در واقع Q همان ظرفیت برودتی چیلر برحسب Btu/h می باشد.

(gpm یا گالن بر دقیقه واح دبی آب میباشد که واحدهای دیگر آن لیتر بر دقیقه و متر مکعب بر ساعت میباشد)

---

بخش سوم)محاسبه هدپمپ سیرکولاتور در سیکل گردش آب بین کندانسور و برج خنک کننده چیلر

به منظور محاسبه هد و فشار پمپ سیرکولاتور جهت گردش آب بین برج خنک کننده و کندانسور چیلر از فرمول زیر استفاده می شود.

هد پمپ = افت فشار آب در برج خنک کننده + اختلاف فاصله نازل تا خروجی + افت فشار استاتیکی کندانسور+افت کلکتور+(1.5 * طول لوله کشی بین برج و چیلر)

اطلاعات بیشتر:  محاسبات برج خنک کننده

---

اصول نصب و راه اندازی برج خنک کننده چیلر

• رعایت دستورالعمل های نصب و استارت برج خنک کننده یا کولینگ تاور مطابق دفترچه نصب و راه اندازی تولیدکننده

• رعایت استانداردهای نقشه های اجرایی لوله کشی مطابق کاتالوگ چیلر

• فراهم نمودن فنداسیون مناسب جهت استقرار و نصب برج خنک کننده

• نصب در محدوده مناسب (پشت بام یا فضای کاملاً آزاد)

• استفاده از سختی گیر در مدار آب جبرانی (Row Water)

• بکارگیری ولو یا شیرهای تنظیم کننده جریان آب در خطوط رفت و برگشت کولینگ به چیلر

• انتخاب صحیح پمپ و بهره وری از پمپ رزرو در کنار پمپ درحال کار به منظور به مدار وارد شدن در مواقع ضروری

• به کار بردن لرزه گیرها و اتصالات انبساطی جهت دفع نمودن ضربات جریان آب درون لوله ها

• نصب شیر یکطرفه در لوله رانش پمپ های سیرکولاتور مدار کندانسور و برج خنک کننده

• عدم بکارگیری از اتصالات جوشی و رزوه ای در مدار لوله کشی

• لوله کشی موازی رفت و برگشت آب خنک به چیلر و برج خنک کن

• رنگ آمیزی متفاوت لوله رفت و برگشت آب گرم خروجی کندانسور (قرمز) و آب سرد خروجی کولینگ تاور (آبی)

• استفاده از شیر تنظیم جریان آب به منظور کنترل دبی آب سرد کندانسور

• استفاده از ترمومتر در مدار چرخش آب و بررسی دمای آب در سیکل خنک کاری چیلر توسط برج خنک کننده

اصول اساسی قبل از استارت برج خنک کننده چیلر و راه اندازی مدار کندانسور

• در لوله کشی مدار رانش و مکش پمپ دقت کنید نصب فلنجهای اتصالی درست نصب شده باشد.

• اطمینان حاصل نمایید که شیرهای تنظیم جریان در میزان کافی و استاندارد تنظیم شده باشد.

• تسمه های برج خنک کننده در قسمت کاهش دور را تست نمایید تا نه به میزان زیاد سفت و یا خیلی شل نباشند.

• فن را در جهت پادساعتگرد یک دور با دست از قسمت نزدیک هاب بچرخانین تا در صورت قفل بودن مشکلات بزرگتر بروز پیدا نکند.

• برق مدار ساختمان و برق تابلوی برج خنک کننده و چیلر را چک نمایید که دارای افت ولتاژ زیاد نباشد.

• ابتدا پمپ را روشن نمایید تا آب کمی داخل سیستم چرخش نماید. سپس فن برج خنک کننده را استارت نمایید و پس از اطمینان از عملکرد این دو بخش چیلر را روشن نمایید.

برج خنک کننده چیلر

 

چیلر(Chiller) دستگاه خنک کننده هوای برج ها و ساختمان‌ها می‌باشد و حرارت جذب شده از محیط توسط برج خنک کننده (برج خنک کننده چیلر) به بیرون دفع می‌شود. دفع حرارت از چیلر در بخشی به نام کندانسور(Condenser) صورت می‌پذیرد و "برج خنک کننده چیلر" در واقع وظیفه خنک کردن آن بخش را بر عهده دارد. یک مبرد یا گاز در چیلر توسط یک سیکل تراکمی یا جذبی دچار افزایش فشار و دما می‌گردد بنابراین در بخش کندانسور گرمای خود را به آب داده و جریان آب نیز بعد از جذب حرارت این انرژی را توسط برج خنک‌ کننده به محیط بیرون انتقال می‌دهد.

تعریف مختصر برج خنک کننده چیلر: منبع برودتی یا سرمایشی خنک کننده جریان آب گردشی در مدارخنک کاری کندانسور چیلرهای آبی (جذبی یا تراکمی) می‌باشد که وظیفه باز خنک سازی مبرد داغ و پرفشار خروجی از کمپرسور را بر عهده دارد.

چیلر چیست و چه تفاوتی با برج خنک کننده یا کولینگ تاور دارد؟

مشخصاً چیلر همانند برج خنک کننده دستگاه خنک کاری آب می‌باشد و به عبارتی ساده‌تر چیلر نیز در سیستمهای تهویه مطبوع مرکزی و صنعت به عنوان یک منبع برودتی و سرمایشی مطرح می‌باشد. چیلر تراکمی  در اصل با ایجاد یک سیکل تراکم یا کمپرس در یک نوع مبرد(گازهای با اصطلاح مخفف R) و گذر آن از کندانسور سبب سرد شدن این گاز و در تماس این گاز با آب در اواپراتور سبب خنک‌تر شدن آب در سیکل چیلد واتر یا آب سرد می شود. آب سرد شده خروجی چیلر قالباً می تواند به هواساز و فن کویل انتقال یابد و گرمای محیط یک ساختمان یا برج مسکونی و تجاری و غیره را جذب نماید.

مقایسه مختصر کولینگ تاور (برج خنک کننده) با چیلر

برج خنک کننده در واقع در مقایسه با چیلر می‌تواند مترادف این دستگاه در دماهای بالاتر از 25 درجه سانتیگراد و به عنوان یک منبع برودتی مطرح باشد که در این حالت به آن <<برج خنک کننده صنعتی>> گفته می‌شود و در کاربری دیگر نیز می‌تواند مکمل چیلرهای آبی از نوع تراکمی یا جذبی مورد استفاده قرار گیرد. در اصطلاح عامیانه زمانی که از برج خنک کننده در جهت تکمیل آب سرد کندانسور چیلر استفاده کنیم به کولینگ تاور، <<برج خنک کننده چیلر>> نیز گفته می‌شود.

کاربرد بر ج خنک کننده و چیلر در صنعت

در صنعت نیز گاهی رسیدن به دماهای پایین (پایین‌تر از 25 درجه سانتیگراد) در فصول گرم با بکارگیری برج خنک کننده شدنی نیست. در این صورت از چیلرها با سیکل های خنک کاری تراکمی یا جذبی استفاده می‌کنیم تا رسیدن به دماهای آب سرد تا دمای حدود 5 الی 7 درجه سانتیگراد امکان پذیر شود. در برخی صنایع همانند صنایع صابون سازی رسیدن به دمای زیر صفر نیز مورد نیاز است که در این صورت از چیلرهای تراکمی با کمپرسورهای زیر صفر استفاده می شود. چیلر در واقع منبع برودتی آب تا دماهای بسیار پایین محسوب می‌شود ولی بخاطر هزینه‌های بالا نباید در سیستم سرمایشی تمامی صنایع از این تجهیز استفاده نمود و قالباً تا حد امکان با برج خنک کننده سبب خنک کردن آب در صنعت و سیستمهای تهویه مطبوع شویم.

آیا برج خنک کننده در تمامی چیلر های تراکمی و جذبی کاربرد دارد؟

پاسخ به این سوال خیر می‌باشد و باید اینطور بیان کرد کندانسور چیلرهای تراکمی از دو نوع می‌باشد. حالت اول کندانسور چیلر از نوع هوایی یا هوا خنک بوده و توسط سیال هوای محیط بیرون خنک می‌گردد (توسط فن های جریان القایی) و حالت دوم کندانسور چیلر دارای یک مبدل پوسته و لوله (Shell & Tube) می‌باشد و وظیفه برج خنک کننده فراهم کردن آب خنک مورد نیاز در چیلرهایی با کندانسور آبی می‌باشد. بنابراین برج خنک کن فقط در سیکل گردش آب و خنک کاری چیلر با سیستم های کندانسور آبی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تن تبرید چیست و ارتباط آن با برج خنک کننده و چیلر در چیست؟

تن تبرید (Refrigerant Ton) یکی از واحدهای معروف علوم مهندسی بوده بیانگر انتقال انرژی بر زمان است که در واقع نمایانگر میزان گرمایی است که برای ذوب کردن یک تن یخ مورد نیاز می‌باشد. واحد تن تبرید یا تن برودتی در اصل معادل با دیگر واحد های انتقال انرژی در زمان همچون کیلووات (kw) و بی تی یو بر ساعت (btu/hour) می باشد. تن تبرید یکی از رایج ترین واحدهای مورد استفاده در تجهیزات سرمایشی همانند برج خنک کننده و چیلر می باشد. ظرفیت سرما سازی یا برودتی کولینگ تاور و چیلر عموماً با تن تبرید بیان می شود. هر یک تن تبرید یا تن سرمایشی در واقع معادل با 3.51 کیلووات و 12.000 بی تی یو بر ساعت می باشد.

شرح دو اشتباه رایج در طراحی‌ها و انتخاب کولینگ تاور یا برج خنک کن چیلر

اشتباه رایج اول: در برخی از موارد با توصیه مشاور یا تولید کننده چیلر،ظرفیت آب در گردش برج خنک کننده را اشتباهاً با ظرفیت برودتی یکسان در نظر می‌گیرند. به عنوان مثال یک برج خنک کننده ای که توانایی خنک‌سازی 100 تن آب در ساعت را دارد هیچ گاه همان برج خنک کننده 100 تن تبرید نمی‌باشد. رعایت این نکته الزامی است که ظرفیت برودتی هیچگاه با ظرفیت آب در گردش کولینگ تاور یکسان نمی‌باشد.

اشباه رایج دوم: ظرفیت برج خنک کننده به هیچ عنوان با ظرفیت چیلر نباید یکسان باشد و همواره کولینگ تاور باید دارای توان سرمایشی بیشتری نسبت به چیلر باشد و دلیل این موضوع برمی‌گردد به این که Qc (گرمای دفع شده در کندانسور چیلر) همواره به اندازه W یا کار ورودی از Qh یا گرمای جذب شده از اواپراتور بیشتر می‌باشد. به عبارتی دیگر QC>QH و دلیل آن اصل پایستگی انرژی (Qc=Qh+W)

---

اجزای اصلی سیکل کندانسور چیلر و جایگاه برج خنک کننده

سیکل کندانسور چیلر های آبی شامل برج خنک کننده چیلر (Chiller Cooling Tower)، الکتروپمپ سیرکولاتور، کندانسور و شیرهای جانبی(Valves)می‌باشد. کولینگ تاور وظیفه تهیه کردن آب سرد برگشتی به چیلرهای تراکمی و جذبی را بر عهده دارد که وابسته به ظرفیت برودتی چیلر میزان آب در گردش نیز متفاوت خواهد بود.

اجزای اصلی سیکل خنک کننده چیلرهای تهویه مطبوع مرکزی

• برج خنک کننده یا کولینگ‌تاور (Cooling Tower):

مرکز برودتی(سرمایشی) و دفع حرارت مبرد توسط آب به محیط بیرون

• پمپ سیرکولاتور (Pump):

هدایت آب از کولینگ‌تاور به کندانسور چیلر به میزان استاندارد جهت جذب حرارت اضافی

• شیر گیت‌ولو (Gate Valve):

شیر سرویس و تنظیم میزان دبی آب در گردش در سیکل کندانسور چیلر و برج خنک کن

• لوله کشی و انشعابات (Pipes and Connections):

این بخش وظیفه انتقال فلو  یا جرم معین از جریان آب به چیلر و برج خنک‌کننده را برعهده دارد.

• کندانسور (Condenser):

نوعی مبدل حرارتی (یکی از اجزای اصلی چیلر) جهت تماس آب سرد خروجی برج خنک‌کننده با مبرد داغ و پرفشار خروجی کمپرسور چیلر می باشد.

• سختی‌گیر رزینی(Resin Water Softener):

این بخش وظیفه کنترل میزان املاح سخت آب در سیکل تزریق آب جبرانی را در برج خنک‌کننده چیلر برعهده دارد.

• مخزن آب جبرانی (Make up Tank):

• این مخزن یا منبع در واقع تأمین کننده آب تبخیری داخل برج خنک‌کننده چیلر و سبب پایاشدن سامانه جرمی در کندانسور می‌گردد.

انواع کاربری برج خنک کننده فایبرگلاس

انواع کاربری برج خنک کننده فایبرگلاس

• برج خنک کننده فایبرگلاس به عنوان خنک کننده چیلر

در این نوع کاربری از برج خنک کننده فایبرگلاس عموماً از کولینگ‌تاورهایی با ظاهر مدور به رنگ سفید در پشت‌بام ساختمانها استفاده می‌شود. وظیفه برج‌خنک‌کن فایبرگلس سرد نمودن آب کندانسور چیلر در موتورخانه می‌باشد. برج خنک کننده چیلر قالباً کاربرد بیشتری نسبت به کاربری صنعتی دارد. افزایش روز افزون سیستم‌های تهویه مطبوع مرکزی در ساختمانها سبب کاربرد بیشتر کولینگ‌تاور در این کاربری می‌گردد. برجهای فایبرگلس یا کامپوزیت در برخی از موارد به صورت دمونتاژ ارائه می گردد. اگر یک ساختمان قابلیت جایگذاری این تجهیز را نداشته باشد ، برج خنک کننده فایبرگلاس به صورت دمونتاژ ارسال و در محل ساختمان مونتاژ می‌گردد.

توضیحات بیشتر: برج خنک کننده چیلر

• برج خنک کننده فایبرگلاس در کاربری خنک کن ماشین آلات صنعتی

در کاربری صنعتی برج خنک کننده با بدنه فایبرگلاس این تجهیز امروزه از استقبال زیادی در صنایع مختلف برخوردار گشته است. به دلیل عملکرد و راندمان بالای کولینگ تاور فایبرگلاس امروزه در بیشتر صنایع از انواع برج خنک کننده فایبرگلس با استراکچر مکعبی یا مستطیلی استفاده می‌شود. سیستم‌های تعدیل کننده برودتی به دلیل شرایط صنعتی در کشور کاربرد فراوانی دارند. امروزه صنعت تولید پویاتر از همیشه در مقایسه با صنعت ساختمان فعال است. در صنعت تولید مهمترین اصل تولید بدون وقفه می‌باشد. یکی از مزایای کولینگ‌تاور فایبرگلاس تعمیر و نگهداری آسان و راحت می‌باشد. با استفاده از این مزیت صنعت تولید با بالاترین راندمان به کار خود ادامه خواهد داد.

توضیحات بیشتر: برج خنک کننده صنعتی

 

---

نحوه خنک کردن آب در برج خنک کننده فایبرگلاس

خنک کردن آب توسط انتقال حرارت جابجایی:

آبی که در برج خنک کننده فایبرگلاس توسط هوای سرد بیرون خنک می شود از دو روش اساسی گرما از دست می‌دهد. روش اول بر اثر اختلاف دمای آب داغ با هوای بیرون می باشد که به این گرمای از دست رفته انتقال برودتی می گویند. در اثر پدیده انتقال گرمای برودتی در برج خنک کن فایبرگلاس ، آب با توجه به میزان هوادهی و اندازه دمای محیط خنک می‌شود. به هر میزان حجم هوای بیشتری را بتوانیم در تماس با آب قرار دهیم میزان انتقال برودتی نیز بیشتر خواهد شد. در بسیاری از موارد در فصول گرم با افزایش دمای خشک و نزدیک شدن دمای محیط به دمای آب داغ این میزان کاهش می‌یابد.

خنک کردن آب توسط انتقال گرمای محسوس:

روش دوم در کاهش دمای آب در کولینگ تاور فایبرگلس ، تبخیر و آزاد شدن گرمای محسوس آب می باشد. در واقع برای تبخیر درصدی از جریان آب داغ گرمایی نیاز است که این گرمای محسوس از خود جریان آب گرفته می شود. آب پس از تبخیر به صورت بخارات وارد هوای خشک ورودی شده و اشباع می گردد. میزان رطوبت هوا به هر میزان کمتر باشد گرمای محسوس بیشتری از آب گرفته می شود و آب خنک تر خواهد شد. به دلیل همین موضوع عملکرد برج خنک کننده فایبرگلاس در محیطهای خشک ( دارای رطوبت کم) بهتر می باشد. گرمای محسوس همواره بیشتر از میزان گرمایی است که بر اساس اختلاف دمای آب و هوا جابجا می‌شود.

---

اجزای مختلف فایبرگلاس برج خنک کننده

• 1-پنلها یا فریم اصلی:

پنلها (Panel) دیواره‌های اصلی بدنه فایبرگلاس کولینگ‌تاور می‌باشند. پنلها می‌توانند به صورت ماژولار به بخشهای دیگر متصل شوند و فریم نهایی را تشکیل بدهند.

• 2-ستونی یا فریم جانبی:

ستونی (Column) از یک سو به پنلها و از سوی دیگر به بیسین و لوور متصل می‌شود. وزن اصلی فن دک یا فن استک توسط ستونی بر روی سازه تقسیم می‌گردد.

• 3-بیسین یا تشتک ذخیره:

تشتک (Basin) در زیری ترین بخش تحتانی برج خنک کننده قرار می گیرد . آب سرد پس از عبور از پکینگها در تشتک یا بیسین جمع می شود . این آب خنک جمع شده توسط پمپ سیرکولاتور وارد مدار خنک کاری می شود.

• 4-لوور یا کرکره ورودی هوا:

کرکره مکش هوا (Louvre) در بخش ورودی هوا به صورت پره ای قرار می گیرد . هوای مکش شده فن از این دریچه ها به داخل برج خنک کننده هدایت می شود. لوورها قالباً از دو نوع لانه زنبوری یا تیغه‌ای در کولینگ تاور بکار می‌روند.

• 5-فن دک یا محفظه خروجی هوا:

 گلویی خروجی هوا (Fan Deck) به صورت یک محفظه دودکش مانند در قسمت بالایی قرار داده می شود . هوای گرم و اشباع خروجی از این بخش به محیط بیرون هدایت می شود. فن دک به صورت یک مخروط واگرا در قسمت فوقانی برج قرار می‌گیرد.

• 6-ساپورتهای پالتورژن نگهدارنده:

نسل جدید تولید قطعات فایبری یا کامپوزیتی فرآیند پالتروژن می باشد. قطعات پالتروژنی به صورت قوطی یا نبشی از متریال الیاف و رزین (فایبرگلاس) تولید می شود. این قطعات در برج خنک کننده جایگزین ساپورتهای فلزی شده است.

---

انواع مدل های تولیدی برج خنک کننده فایبرگلاس

سیستم‌های برودتی فایبرگلاس در یک طبقه‌بندی کلی در دو زیرگروه مدار باز و مدار بسته تقسیم می‌شود. سیستمهای برودتی مداربسته خود نیز با توجه به نوع کاربری به دو طبقه هیبریدی و خشک تقسیم می‌گردد. برج‌های مداربسته در قیاس با نوع باز هدر رفت آب کمتری دارد یا مصرف آب اصلاً ندارد. به دلیل برخورد هوا با آب تحت سطح تماس واسطه(کویل) تبخیر در کولینگ‌تاورهای فایبرگلس اتفاق نمی‌افتد. سیستم‌های مدار بسته آب را بدون تبخیر و رسوب سرد می‌کند و سیستم های مدا باز آب را با ایجاد بخار خنک می‌نماید. عدم تشکیل لایه‌های رسوب در مبدل‌های کندانسور تجهیزات گرمازا از مهمترین مزیت‌های برج خنک کننده مداربسته به شمار می‌آید.

برج خنک کننده فایبرگلاس مدارباز به دو دسته جریان مخالف و متقاطع تقسیم می‌شود. ظاهر کولینگ‌تاور جریان متقاطع یا کراس فلو قالباً به شکل مستطیلی می‌باشد. مدل جریان مخالف یا کانترفلو نیز به صورت مکعبی یا گرد تولید می‌شود. مدل‌های مکعبی به دلیل سیستم توزیع آب مطلوب و راندمان بالا کاربرد بیشتری دارد. آب سرد شده در سیستم‌های برودتی مکعبی به دلیل داشتن ارتفاع بیشتر تا دمای کمتری کاهش می‌یابد. دمای آب خروجی سرد از کولینگ‌تاور فایبرگلاس مکعبی سه درجه بالاتر از دمای وت بالب محیط می‌باشد. در سیستم‌های مدور دمای آب سرد حدود 5 درجه بالاتر از دمای اشباع محیط کاهش می‌یابد.

به صورت مختصر می‌توانیم دسته‌بندی برج خنک کننده فایبرگلاس را به شرح ذیل بیان کنیم.

الف) برج خنک کننده فایبرگلاس تیپ مدار باز

• 1-جریان مخالف مکعبی 
• 2-جریان مخالف مخروطی
• 3-جریان متقاطع یا طرح ابارا

 

ب)برج خنک کننده فایبرگلاس تیپ مداربسته خشک

ج)برج خنک کننده فایبرگلاس تیپ مداربسته هیبریدی

---

نحوه تولید برج خنک کننده فایبرگلاس

• مرحله اول:

قالب گیری قطعات فایبرگلاس بدنه

ابتدایی ترین مرحله از تولید کولینگ تاور، ساخت قطعات بدنه می باشد. بدنه فایبرگلاس برج خنک کننده همانطور که بیان شد اجزای مختلفی دارد. اجزای مختلف بدنه فایبرگلاس به صورت مجزا در مرحله ابتدایی توسط قالب گیری تولید می شوند. هر یک از اجزای فایبرگلاس دارای قالب معین و اندازه مشخص می باشد.

• مرحله دوم:

پرداخت و پخت قطعات فایبرگلاس بدنه

پس از مرحله قالب گیری قطعات بدنه قطعات را از داخل قالب جدا می‌نماییم. قطعات فایبرگلاس برج خنک کننده را به مدت مشخص در معرض تابش نور خورشید قرار می‌دهیم. تابش نور خورشید سبب پخته شدن و قوام یافتن رزین در بافت داخلی فایبرگلاس می شود. پس از تکمیل فرآیند پخت توسط تابش نور خورشید قطعات بدنه برج خنک کننده پرداخت می شوند.

• مرحله سوم:

تولید قطعات فلزی برج خنک کننده توسط ماشین آلات تراشکاری

اجزای فلزی برج خنک‌کننده عبارتند از کاهش دور – فن یا پروانه – اسپرینکلر و قطعات نگهدارنده موتور و فن. اجزای فلزی هر یک توسط دستگاه‌های تراشکاری و ریخته‌گری تولید می‌شوند. فرآیند قالب‌گیری، ریخته‌گری، تراشکاری و بالانس از مراحل اصلی ساخت این بخش محسوب می‌شود.

• مرحله چهارم:

تولید قطعات پلاستیکی توسط دستگاه تزریق یا اکسترودر

قطعات پلاستیکی یا پلیمری کولینگ تاور عبارتند از: نازل ، قطره گیر ، لوله ، بست کمربندی و پکینگ مدیا . این قطعات پلیمری هر یک در قالبهای مشخص توسط دستگاه های تزریق پلاستیک تولید می شود. برخی از قطعات پلاستیکی به صورت شیت های پلیمری تولید می شوند. این شیت ها در دستگاه قالب گیری دیگر توسط پیم یا اتصال چسب متصل می شوند. پس از اتصال ورق ها قطره گیر و پکینگ به صورت بلوکی درون برج خنک کننده بکار برده می شوند.

• مرحله پنجم:

مونتاژ و اسمبل کردن قطعات در کنار یکدیگر

این مرحله نهایی ترین بخش تولید برج خنک کننده فایبرگلاس به حساب می‌آید. مونتاژ و یا سر جمع کردن قطعات در کنار یکدیگر مستلزم یک نقشه انفجاری است. نقشه انفجاری دستگاه عموماً قبل از فرآیند مونتاژ در اختیار واحد تولید قرار می‌گیرد. واحد تولید و مونتاژ مطابق با نقشه انفجاری دستگاه را مونتاژ می نمایند. مونتاژ نهایی برج خنک کننده می‌تواند در کارخانه و یا در محل پروژه صورت پذیرد.

 

ساختار کلی فایبرگلاس در برج خنک کننده

دلیل نامگذاری اصلی این ماشین برودتی ساختار کامپوزیتی قطعات بدنه می‌باشد. فایبرگلاس(FRP) در اصل مخفف Fiber Resistance Polymer می‌باشد. فایبرگلاس FRP به معنی فیبر یا ساختار شیشه مقاوم شده توسط پلیمر می‌باشد. بدنه فایبرگلس بکار رفته در برج خنک کننده بدنه‌ی تقویت شده توسط الیاف شیشه و پلیمرها یا رزین ها می‌باشد. رزین بافت اصلی چسب مانند در قطعات کامپوزیت به شمار می آید. رزینها به عنوان پلیمر در این ترکیب بکار برده می‌شود. الیاف شیشه نیز مستحکم کننده ترکیب فایبرگلاس در کولینگ تاور می‌باشد. ترکیب الیاف شیشه یا با پلیمر امروزه در انواع فایبرگلاس FRP و GRP دیده می شود. نوع الیاف و رزین بکار رفته در فایبرگلاس بیشترین تاثیر در کیفیت نهایی این محصول دارد. الیاف‌های اروزیل ، سوزنی و حصیری رایج ترین الیاف در تولید قطعات کامپوزیت میباشد. در برج خنک کننده بیشتر از ترکیب الیاف‌ها و رزینهای مختلف جهت تقویت استحکام بدنه استفاده می‌شود.

الیاف‌های حصیری مقاومت فشاری سازه را افزایش می‌دهند و الیاف‌های سوزنی نیز در مقابل تنش‌های کششی استحکام بیشتری دارند. ترکیب این دو الیاف شیشه با پرکننده یا الیاف پودری (اروزیل) سبب افزایش استحکام نهایی می‌شود. استحکام نهایی کامپوزیت در کولینگ تاور علاوه بر نوع الیاف به مدل رزین نیز وابسته است. رزین‌های تیپ پلی‌استر دسته غیراشباع پرکاربردترین نوع رزین در تولید برج خنک کننده کامپوزیت می‌باشد. رزین های پلی استر غیر اشباع به دو دسته ایزوفتالیک و ارتوفتالیک تقسیم می شود. اکثر سازندگان برج خنک‌کننده از رزین نوع ارتوفتالیک در ساختار قطعات بدنه کامپوزیتی استفاده می‌نمایند. تفاوت اصلی این دو رزین در نوع بافت پلیمری و زمان پخت آن‌ها می‌باشد. استحکام نهایی بدنه برج خنک‌کننده با ایزوفتالیک بیشتر از ارتوفتالیک می‌باشد.

اطلاعات بیشتر در خرید برج خنک کننده