سیستم تهویه برج خنک کننده

برج خنک کننده یا برج خنک کن یک مبدل حرارتی است که از آن برای دفع گرمای تولید شده به محیط استفاده می‌شود. دو کاربرد مهم این وسیله یکی در صنایع بزرگ برای خنک کاری صنایع پتروشیمی، پالایشگاهی، نیروگاهی، فولاد و کارخانجات تزریق پلاستیک بوده و کاربرد دیگر دفع حرارت سیستم های سرمایشی مربوط به مجتمع های مسکونی، تجاری و ورزشی می‌باشد.

در سیستم های تهویه مطبوع از برج های خنک کننده برای از بین بردن گرمای ساختمان استفاده می شود. بخش زیادی از خنک کردن یک جریان آب با استفاده از تبخیر آب انجام می‌شود.

اندازه و طراحی برج های خنک کننده با توجه به بار برودتی ساختمان متفاوت است. بار برودتی با توجه به اندازه ساختمانی که باید از آن گرما دفع شود ، تعیین می شود. عامل دیگری که بر طراحی این محصول تأثیر می گذارد رطوبت نسبی هوا است. این با توجه به موقعیت جغرافیایی ساختمان تعیین می شود. به عنوان مثال ، رطوبت نسبی در شهر یزد بسیار کمتر از شهر بندر انزلی است. برای خرید پکینگ برج خنک کننده متناسب با نیازتان حتما با کارشناسان ما مشاوره بگیرید

انواع طبقه ‌بندی برج های خنک کننده

برج های خنک کننده معمولاً بر اساس ساختار ، روش های انتقال حرارت و روش های جابجایی جریان هوا طبقه بندی می شوند که در ادامه مورد بررسی قرار می‌گیرد.

برج های خنک کننده خشک

در این مدل آب یا سیال گرم از طریق لوله ها به داخل برج خنک کننده وارد می‌شود. برای انتقال حرارت بهتر و افزایش سطح انتقال حرارت، قسمتی از لوله ها که در درون برج خنک کننده قرار دارد به صورت کویل مسی و به شکل پره دار ساخته می‌شود ساخته می‌شود. حرارت ابتدا از آب (سیال گرم) به لوله مسی هدایت شده و سپس از طریق لوله و پره ها به جریان هوا منتقل می‌شود.

در این مکانیزم هیچ تماس مستقیمی بین آب (سیال گرم) و هوا صورت نمی‌گیرد و یک سیستم بسته است. وجود فن در بالا یا زیر برج خنک کن سرعت انتقال حرارت را بهبود می‌بخشد و معمولاً در این سیستم از یک فن به همراه الکتروموتور استفاده می‌شود.

در این سیستم هیچ آبی مصرف نمی‌شود و گزینه مناسبی برای مناطق کم آب می‌باشد. البته در فصل های گرم با توجه به افزایش شدید دمای هوا، انتظار اینکه با استفاده از این سیستم دمای آب به زیر  برسد، خواسته‌ای غیرمنطقی است.

استفاده از این سیستم برای دفع گرمای ایجاد شده در فصول سرد بسیار ایده‌آل است.

برج خنک کننده مرطوب

این برج ها از محبوب ترین برج های خنک کننده هستند زیرا مقرون به صرفه و تجدید پذیر هستند. علت نامگذاری آنها استفاده از آب در برج خنک کننده برای خنک کاری تجهیزات است. انتقال حرارت در این برج ها با کاهش دمای فرآیند و افزایش میزان رطوبت و دمای حباب خیس هوای عبوری از برج خنک کننده انجام می‌شود.

معمولاً برج های خنک کننده مرطوب بخار و قطرات آب را همراه هوا به بیرون هدایت می‌کنند. برای کاهش میزان تبخیر از تجهیزاتی مانند قطره‌گیر استفاده می‌شوذ که بخشی از آب تبخیر شده را به سیستم برمی‌گرداند.

برج خنک کننده مرطوب مدار باز

در این سیستم آب گرم از قسمت فوقانی وارد برج می‌شود. معمولا از طریق نازل ها بر روی سطوح تبادل حرارت (پکینگ ها) پاشش می‌شود. از سوی دیگر، هوا از پایین یا محفظه های اطراف وارد برج شده و توسط فن به سمت بالا هدایت می‌شود. در قسمت پکینگ آب با هوای ورودی تبادل حرارت کرده، بخشی از آن تبخیر شده و باقی مانده آن به سینی کف برج می‌ریزد. هوا نیز به همرا بخار و قطرات آب از بالای برج به بیرون رانده می‌شود. سطوح انتقال حرارت (پکینگ ها) به علت افزایش سطح و زمان تماس، نقش تعیین کننده ای در بهبود خنک کاری دارند.

در این روش آب و هوا به صورت مستقیم با هم در تماس هستند و به علت گرمای نهان بالای آب، با تبخیر مقدار زیادی از گرمای آب دفع می‌شود. استفاده از این نوع برج در آب و هوای خشک بسیار مناسب است و نقطه ضعف این مدل تبخیر و هدر رفتن زیاد آب است.

با افزایش تبخیر آب غلظت املاح موجود در آب زیاد می‌شود؛ بنابراین با روش هایی مثل استفاده از سختی گیر در محل ورودی آب گرم و استفاده از آب جبرانی باید جلوگیری رسوب گذاری املاح و آسیب دیدن سیستم را گرفت.

برج خنک کننده مرطوب مدار بسته

روش عملکرد این مدل شبیه به نوع مدار باز است با این تفاوت که (آب) سیال منتقل شده از کندانسور به طور مستقیم در معرض هوا نیست و این (آب) سیال در یک کویل مشابه برج خنک کننده خشک در سراسر برج گردش می کند. این کویل (آب) سیال منتقل شده از کندانسور را از هوای بیرون جدا می‌کند تا آلاینده‌ای وارد آن نشود. برای خنک کاری بهتر آب موجود در دستگاه از طریق نازل ها بر کویل ها پاشش می‌شود، بخشی از آن تبخیر شده و در کنار هوا به خنک کاری می‌پردازد. در مدل محصول مدار بسته، در فصول سرد غالباً آب خنک کاری را با گلیکول مخلوط می کنند تا به صورت مایع حفظ شود.

این مدل معمولاً در مواردی که سطح باید تمیز و عاری از آلودگی باشد مورد استفاده قرار می گیرد. مزیت این روش این است که جرم و پوسته در لوله ایجاد نمی‌شود و از این رو بهره وری بهتر و خرابی کمتری دارد.

برج های خنک کننده بر اساس نوع جابجایی هوا

انواع برج های خنک کننده بر اساس نوع جابجایی هوا ، به دو نوع جابجایی اجباری و طبیعی تقسیم می‌شود.

• جابجایی طبیعی : برج های خنک کننده با جابجایی طبیعی از ارتفاع و شکل برج خود استفاده می کنند تا هوا را به طور طبیعی با استفاده از قانون شناوری بالا ببرند. هوای قسمت پایینی برج گرم می‌شود و به علت سبکی به بالا حرکت می‌کند و هوای سرد سنگین تر جای آن را می‌گیرد. از این رو ، این برج ها برای جابجایی بهتر جریان هوا بلند هستند و برای افزایش شتاب حرکت هوای گرم به شکل یک هذلولی ساخته می‌شوند. آنها به طور جداگانه در خارج از تاسیسات اصلی قرار دارند تا جریان هوا را فراهم کنند. این برج ها برای صنایع بزرگ استفاده می‌شوند و در سیستم های تهویه مطبوع تقریباً کاربردی ندارند.
• جایجایی اجباری : برج های با جابجایی اجباری یا مکانیکی، فن یا فن هایی برای جابجایی و انتقال هوا دارند. از فن های پروانه‌ای یا گریز از مرکز برای گردش هوا در داخل برج استفاده می شود. از نظر ابعاد این ها بسیار کوچک تر از برج های جابجایی طبیعی هستند. کنترل ظرفیت در این نوع برج ها آسان است زیرا سرعت فن قابل کنترل است. برخلاف برج های جابجایی طبیعی ، این برج ها را می توان در هر نقطه از ساختمان قرار داد و هزینه اولیه بسیار پایین تری دارند.

جریان هوا نسبت به جریان آب

• جریان متقاطع : برج های خنک کننده جریان متقاطع به گونه ای ساخته شده اند که جریان هوا به صورت افقی وارد برج می‌شوند در حالی که آب به صورت عمودی به پایین می‌ریزد؛ که جریان هوا بوسیله مکش ایجاد شده در ناحیه فن و پاشش آب به پایین توسط خط لوله مجهز به نازل انجام می شود. از آنجا که زمان تماس آب با جریان هوا کم است، هوای بیشتری برای وقوع انتقال حرارت مناسب لازم است.

از جمله معایب این نوع برج خنک کننده می‌توان به مصرف برق بیشتر به دلیل نوع جریان هوای مورد نیاز؛ وقت گیر بودن تعمیر و نگهداری و خطر پوسته پوسته شدن و گرفتگی دهانه لوله ها اشاره کرد.

• جریان ناهمسو :  نحوه عملکرد برج خنک کننده با جریان ناهمسو به این شکل است که آب داغی از قسمت بالایی برج وارد می‌شود؛ در حالی که هوا از پایین وارد شده و به سمت بالا خارج می شود. در این روش از فن های جابجایی اجباری استفاده می شود که در بعضی موارد فن برای جلوگیری از خوردگی در زیر برج قرار می‌گیرد و در بیشتر موارد فن بالای برج قرار دارد. در کل فن بالای برج باشد بهتر است؛ چون می‌تواند تمام هوا را به سمت بیرون مکش کند و جریان برگشتی هوا از بیرون به داخل برج به وجود نمی‌‌آید. توزیع آب از طریق کانال با لوله های جانبی ، مجهز به نازل های اسپری انجام می شود.

در پکینگ گرید اسپلش رشد جلبک ها بسیار محدود است ، زیرا لوله های جانبی یک واحد بسته هستند و در معرض تابش مستقیم آفتاب نیستند. مصرف برق آنها کمتر از نوع جریان متقاطع است و از مزیت نگهداری آسان برخوردار است.

برج خنک کننده بر اساس ساختار بیرونی

برج های خنک کننده از نظری ظاهری به دو شکل مکعبی و استوانه‌ای ساخته می‌شوند و معمولاً جنس آنها از پلاستیک فایبرگلاس یا آهن گالوانیزه می‌باشد. به طور کلی از لحاظ ساختار بیرونی به دو روش ساخته می‌شوند:

نوع آرایه ای (field erected type) : این مدل در واقع برج های به هم پیوسته ای هستند که عموماً در نیروگاهها ، تاسیسات عظیم تولیدی مانند کارخانه های فرآوری فولاد یا پالایشگاه های نفت استفاده می شوند. آنها دربرج خنک کننده خانگی اصطلاحی است که برای برج‌های خنک کن نصب شده در واحدهای مسکونی و اداری به کار می‌رود، ولی در حقیقت هیچ نوع تفاوتی میان برج خنک کن خانگی و دیگر برج های خنک کننده وجود ندارد. قیمت پکینگ نت اسپلش  معمولا حدود 10 تا 20 درصد یک برج است.