برج خنک کننده یا کولینگ تاور
همانطور که می دانید در بسیاری از صنایع و خیلی از مراکز تجاری و اقامتی نیاز به تولید سرما و گرما می باشد. یکی از تجهیزات مهم وپرکاربرد جهت تامین آب سرد برای سیستمهای تهویه مطبوع انواع چیلرهای تراکمی و چیلر های جذبی می باشند. چیلر های آب خنک و جذبی برای کارکرد درست نیاز به یک برج خنک کننده دارند تا بتواند گرمای گرفته شده را به محیط دفع نمایید و آب خنک را جهت عملکرد صحیح به چیلر برگرداند. برج خنک کننده چیلر یک وسیله کاربردی می باشد که در بالای پشت بامها و در خیلی از مح.طه های کار خانه ها قابل مشاهده است .
در واقع همان سازه های مکعبی یا گرد که بیشتر به رنگ سفید مشاهده میکنید همان برج های خنک کن هستند که در بعضی کاربری ها برای چیلر استفاده میشوند البته برج خنک کننده در خیلی از موارد بطور مستقل جهت خنک کردن آب برای استفاده های دیگر هم بکار میرود . ما در ادامه مقاله تمرکزمان بر کاربرد برج خنک کننده چیلر می باشد . در صورت نیاز به اطلاعات بیشتر می توانید به سایت آذین تهویه نیز مراجعه نماییدتا درمورد استفاده کولینگ تاور و اطلاع از قطعات این دستگاه آگاهی بیشتری کسب نمایید.
چیلر چه دستگاهی است؟
دستگاه چیلر(Chiller) درواقع یک تجهیز کاربردی برای خنک نمودن هوای برج ها و ساختمان‌ها تجاری و مسکونی بزرگ وکوچک می‌باشد. البته خنک کرد محیط مستقیما توسط چیلر انجام نمیشود و این کار بواسطه گردش آب خنک چیلر در تجهیزاتی مانند فن کویل و هواساز صورت میگیرد. به این صورت که این تجهیزات از طریق وزش باد بر روی کویل آب سرد موجب تولید هوای سرد و تزریق آن به محیط اتاق می شوند. حال این حرارت جذب شده از محیط توسط کولینگ تاور (برج خنک کننده چیلر) به بیرون دفع می‌شود. همانطور که شاید مطلع باشید دفع حرارت از چیلر جذبی وآب خنک در بخشی به نام کندانسور(Condenser) انجام می شود 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 کن به محیط بیرون یعنی اتمسفر انتقال می‌دهد.
تعریف ساده 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. البته برج خنک کن چیلر در ابعاد و ظرفیتهای مختلف می باشد وحتی در ظاهری مکعبی وگرد در بسیاری از پشت بام ها با جنس فلز یا فایبر گلاس قابل مشاهده است.
چیلر چیست و چه تفاوتی با برج خنک کننده یا کولینگ تاور دارد؟
مشخصاً در ابتدا این گونه به نظر میرسد که 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.
در این قسمت کولینگ تاور (برج خنک کننده) و چیلر را مقایسه میکینم
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 در خنک کننده و چیلر C در صنعت
در صنعت گاهی اوقات رسیدن به دمای پایین (زیر 25 درجه سانتیگراد) در فصول گرم با استفاده از برج خنک کننده امکان پذیر نیست. در این حالت از چیلرهایی با سیکل های خنک کننده تراکمی یا جذبی برای رسیدن به دمای آب سرد تا دمای حدود 5 تا 7 درجه سانتیگراد استفاده می کنیم. در برخی از صنایع مانند صابون سازی دستیابی به دمای زیر صفر ضروری است که در این صورت از چیلرهای تراکمی با کمپرسورهای زیر صفر استفاده می شود. چیلر در واقع یک منبع خنک کننده آب با دمای بسیار پایین است اما به دلیل هزینه بالا نباید از این تجهیزات در سیستم خنک کننده تمامی صنایع استفاده کرد و تا حد امکان با برج خنک کننده باعث خنک شدن آب در صنعت و هوا شود. سیستم های تهویه
آیا در تمامی چیلرهای تراکمی و جذبی از برج خنک کننده استفاده می شود؟
پاسخ این سوال منفی است و باید گفت چیلرهای چگالشی دو نوع هستند. کیس اول کندانسور چیلر از نوع هوا یا هوا بوده و توسط سیال هوای اطراف (با فن های جریان القایی) خنک می شود و حالت دوم کندانسور چیلر دارای مبدل پوسته و لوله (Shell & Tube) و وظیفه تهیه برج خنک کننده آب سرد در چیلرهای آب خنک مورد نیاز است. بنابراین از برج خنک کننده فقط در چرخه آب در گردش و خنک کننده چیلرهای با سیستم کندانسور آب خنک استفاده می شود.
واژه تن تبرید چه معنی دارد و چه ربطی به برج خنک کننده و چیلر دارد؟
تن تبرد یکی از واحدهای معروف علم مهندسی است، نشان دهنده انتقال انرژی در طول زمان است که در واقع مقدار گرمای لازم برای ذوب یک تن یخ است. واحد تبرید یا تبرید اساساً معادل سایر واحدهای انتقال انرژی در طول زمان مانند کیلووات (کیلووات) و BTU در ساعت (btu/hour) است. بدنه تبرید یکی از واحدهای پرکاربرد در تجهیزات خنک کننده مانند برج های خنک کننده و چیلرها می باشد. ظرفیت خنک کنندگی برج های خنک کننده و چیلرها معمولاً بر حسب تبرید بیان می شود. هر تن تبرید یا سرمایش در واقع معادل 3.51 کیلووات و 12000 BTU در ساعت است.
در این قسمت به دو اشتباه پر تکرار در مورد برج خنک کننده چیلر خواهیم پرداخت
مورد اول اشتباه: در برخی موارد به توصیه مشاور یا سازنده چیلر، ظرفیت آب در گردش برج خنک کننده با همان ظرفیت تبرید اشتباه گرفته می شود. به عنوان مثال، یک برج خنک کننده که قادر به خنک کردن 100 تن آب در ساعت باشد، هرگز با یک برج خنک کننده 100 تنی یکسان نیست. توجه به این نکته ضروری است که ظرفیت تبرید هرگز با ظرفیت گردش برج خنک کننده یکسان نیست.
اشتباه 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.