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.
