برج خنک کننده چیست؟

برج خنک کننده ابزاری است برای دفع حرارت از آب در سیستم های تهویه مطبوع و یا تجهیزات صنعتی که میبایست حرارت زائد منتقل شده به آب را دفع نماید برج های خنک کننده در سه نوع فایبرگلاس مکعبی، فایبرگلاس مخروطی و فلزی طراحی وساخته می شوند. در سیستم های تهویه مطبوع مانند چیلر های تراکمی و جذبی می توان بر اساس ظرفیت چیلر برای تقلیل دمای آب برگشت به کندانسور از برج خنک کننده منطبق با ظرفیت چیلر از 10 تن الی 1000 تن انتخاب کرد.

كاربرد برج خنك كننده در صنعت

برج‌های خنک کننده در صنایع مختلف کاربرد دارند، از جمله:

• نیروگاه‌ها: برای خنک کردن آب خروجی از کندانسورها
• تاسیسات صنعتی: برای خنک کردن آب فرآیند در صنایع مختلف مانند پالایشگاه‌ها، کارخانجات شیمیایی و فولادسازی
• ساختمان‌ها: برای خنک کردن سیستم‌های تهویه مطبوع در ساختمان‌های بزرگ
• مرکز داده‌ها: برای خنک کردن تجهیزات الکترونیکی

نحوه عملکرد برج خنک کننده:

برج‌های خنک کننده به دو دسته اصلی برج خنك كننده مدار باز و برج خنك كننده مدار بسته تقسیم می‌شوند:

• برج خنک کننده مدار باز:در این نوع برج، آب گرم به طور مستقیم با هوا تماس پیدا می‌کند و از طریق تبخیر خنک می‌شود.
  
  

   
• برج خنک کننده مدار بسته:در این نوع برج، آب گرم در یک مدار بسته جریان می‌یابد و گرمای خود را از طریق یک مبدل حرارتی به هوای خنک‌تر منتقل می‌کند.
  
   

   

مزایای استفاده از برج خنک کننده:

• کاهش مصرف آب: در مقایسه با سایر روش‌های خنک‌سازی مانند سیستم‌های خنک کننده با آب جاری، برج‌های خنک کننده مصرف آب را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهند.
• راندمان بالا: برج‌های خنک کننده می‌توانند آب را تا دمای نزدیک به دمای هوای مرطوب محیط خنک کنند.
• قابلیت اطمینان بالا: برج‌های خنک کننده دستگاه‌های نسبتاً ساده‌ای هستند که نیاز به نگهداری کمی دارند.
• سازگاری با محیط زیست: برج‌های خنک کننده آلودگی آب را به حداقل می‌رسانند و از انتشار آلاینده‌ها به هوا جلوگیری می‌کنند.

معایب استفاده از برج خنک کننده:

• مصرف برق: برج‌های خنک کننده برای به گردش درآوردن هوا از فن‌ها استفاده می‌کنند که می‌تواند منجر به مصرف برق قابل توجهی شود.
• رشد جلبک و باکتری: آب گرم در برج‌های خنک کننده می‌تواند محیط مناسبی برای رشد جلبک و باکتری باشد که می‌تواند منجر به خوردگی و بوی بد شود.
• ایجاد بخار آب: برج‌های خنک کننده مدار باز بخار آب را به هوا آزاد می‌کنند که می‌تواند در مناطق مرطوب باعث ایجاد مه شود.

انواع برج خنک کننده:

برج‌های خنک کننده در اشکال و اندازه‌های مختلف موجود هستند و می‌توان آنها را با توجه به نیازهای خاص هر کاربرد طراحی کرد. برج هاي خنك كننده بر اساس جنس بدنه، جريان هوا و سيستم داخلي قابل دسته بندي هستند.

 انواع برج‌ خنک کننده بر اساس جريان هوا

• برج خنک کننده طبیعی: از جریان طبیعی هوا برای خنک کردن آب استفاده می‌کند.
• برج خنک کننده القایی: از فن‌ها برای به گردش درآوردن هوا و افزایش سرعت خنک شدن آب استفاده می‌کند.
• برج خنک کننده هیبریدی: از ترکیبی از جریان طبیعی هوا و فن‌ها برای خنک کردن آب استفاده می‌کند.

انواع برج خنك كننده بر اساس جنس بدنه

برج‌های خنک کننده را می‌توان بر اساس جنس بدنه به دسته‌های زیر تقسیم کرد:

1. برج خنک کننده با بدنه فایبرگلاس:

• مزایا:
  
  • وزن کم: فایبرگلاس ماده‌ای سبک است که به همین دلیل برج‌های خنک کننده با بدنه فایبرگلاس وزن کمتری نسبت به سایر انواع برج‌ها دارند. این امر باعث می‌شود نصب و جابجایی آنها آسان‌تر باشد و همچنین فشار کمتری به سازه‌های زیرین وارد شود.
  • مقاومت در برابر خوردگی: فایبرگلاس در برابر خوردگی ناشی از مواد شیمیایی، آب شور و اشعه UV مقاوم است. این امر باعث می‌شود برج‌های خنک کننده با بدنه فایبرگلاس طول عمر طولانی‌تری داشته باشند و نیاز به نگهداری کمتری داشته باشند.
  • قابلیت انعطاف پذیری: فایبرگلاس ماده‌ای انعطاف‌پذیر است که به همین دلیل می‌توان برج‌های خنک کننده را در اشکال و اندازه‌های مختلف از آن ساخت.
• معایب:
  
  • هزینه بالا: فایبرگلاس ماده‌ای نسبتاً گران است و به همین دلیل برج‌های خنک کننده با بدنه فایبرگلاس از سایر انواع برج‌ها گران‌تر هستند.
  • آسیب‌پذیری در برابر آتش: فایبرگلاس قابل اشتعال است و به همین دلیل برج‌های خنک کننده با بدنه فایبرگلاس باید در برابر آتش محافظت شوند.

2. برج خنک کننده با بدنه فلزی:

• مزایا:
  
  • استحکام بالا: فلز ماده‌ای قوی است که به همین دلیل برج‌های خنک کننده با بدنه فلزی استحکام بالایی دارند و می‌توان از آنها در شرایط سخت استفاده کرد.
  • هزینه کم: فلز ماده‌ای نسبتاً ارزان است و به همین دلیل برج‌های خنک کننده با بدنه فلزی از برج‌های خنک کننده با بدنه فایبرگلاس ارزان‌تر هستند.
• معایب:
  
  • وزن بالا: فلز ماده‌ای سنگین است که به همین دلیل برج‌های خنک کننده با بدنه فلزی وزن بیشتری نسبت به سایر انواع برج‌ها دارند. این امر باعث می‌شود نصب و جابجایی آنها دشوارتر باشد و همچنین فشار بیشتری به سازه‌های زیرین وارد شود.
  • حساسیت به خوردگی: فلز در برابر خوردگی ناشی از مواد شیمیایی، آب شور و اشعه UV حساس است. این امر باعث می‌شود برج‌های خنک کننده با بدنه فلزی طول عمر کوتاه‌تری داشته باشند و نیاز به نگهداری بیشتری داشته باشند.

انواع برج خنك كننده بر اساس سيستم داخلي

برج‌های خنک کننده را می‌توان بر اساس سیستم داخلی به دسته‌های زیر تقسیم کرد:

1. برج خنک کننده جریان متقاطع:

در این نوع برج، جریان آب و هوا به صورت متقاطع یکدیگر قرار می‌گیرند. آب گرم از بالا به پایین جریان می‌یابد و هوا از پایین به بالا جریان می‌یابد.

• مزایا:
  
  • طراحی ساده: برج‌های خنک کننده جریان متقاطع دارای طراحی ساده‌ای هستند که به همین دلیل ساخت و نگهداری آنها آسان است.
  • هزینه کم: برج‌های خنک کننده جریان متقاطع از سایر انواع برج‌ها ارزان‌تر هستند.
  • کارایی بالا: برج‌های خنک کننده جریان متقاطع می‌توانند آب را به طور کارآمد خنک کنند.
• معایب:
  
  • حجم زیاد: برج‌های خنک کننده جریان متقاطع به فضای زیادی برای نصب نیاز دارند.
  • حساسیت به باد: کارایی برج‌های خنک کننده جریان متقاطع می‌تواند تحت تاثیر باد قرار گیرد.

2. برج خنک کننده جریان مخالف:

• در این نوع برج، جریان آب و هوا در جهت مخالف یکدیگر قرار می‌گیرند. آب گرم از بالا به پایین جریان می‌یابد و هوا از پایین به بالا جریان می‌یابد.
  
   
• مزایا:
  
  • راندمان بالا: برج‌های خنک کننده جریان مخالف می‌توانند آب را به طور کارآمدتر از برج‌های خنک کننده جریان متقاطع خنک کنند.
  • فضای کم: برج‌های خنک کننده جریان مخالف به فضای کمتری برای نصب نسبت به برج‌های خنک کننده جریان متقاطع نیاز دارند.
  • کمتر تحت تاثیر باد: کارایی برج‌های خنک کننده جریان مخالف کمتر تحت تاثیر باد قرار می‌گیرد.
• معایب:
  
  • طراحی پیچیده: برج‌های خنک کننده جریان مخالف دارای طراحی پیچیده‌تری نسبت به برج‌های خنک کننده جریان متقاطع هستند که به همین دلیل ساخت و نگهداری آنها دشوارتر است.
  • هزینه بالا: برج‌های خنک کننده جریان مخالف از برج‌های خنک کننده جریان متقاطع گران‌تر هستند.

3. برج خنک کننده هیبریدی:

در این نوع برج، از ترکیبی از سیستم‌های جریان متقاطع و جریان مخالف استفاده می‌شود.

• مزایا:
  
  • مزایای هر دو سیستم: برج‌های خنک کننده هیبریدی مزایای هر دو سیستم جریان متقاطع و جریان مخالف را ارائه می‌دهند.
  • راندمان بالا: برج‌های خنک کننده هیبریدی می‌توانند آب را به طور کارآمد خنک کنند.
  • فضای کم: برج‌های خنک کننده هیبریدی به فضای کمتری برای نصب نسبت به برج‌های خنک کننده جریان مخالف نیاز دارند.
• معایب:
  
  • طراحی پیچیده: برج‌های خنک کننده هیبریدی دارای طراحی پیچیده‌تری نسبت به برج‌های خنک کننده جریان متقاطع هستند که به همین دلیل ساخت و نگهداری آنها دشوارتر است.
  • هزینه بالا: برج‌های خنک کننده هیبریدی از برج‌های خنک کننده جریان متقاطع گران‌تر هستند.

  برج خنک کننده در کنار چیلر آب خنک و چیلر جذبی چگونه کار می کند؟

  برج خنک کننده بخشی جدایی ناپذیر از سیستم های تهویه مطبوع با چیلر آب خنک و چیلر جذبی است. وظیفه اصلی آن خنک کردن آبی است که در کندانسور چیلر گرم شده است.

  در اینجا نحوه عملکرد برج خنک کننده در کنار هر دو نوع چیلر را به طور خلاصه توضیح می دهیم:

  چیلر آب خنک:

  1. مبرد: در چیلر آب خنک، مبرد در داخل اواپراتور گرمای محیط را جذب می کند و از حالت مایع به گاز تبدیل می شود.
  2. گرم شدن آب: گاز مبرد گرم شده به کندانسور منتقل می شود. در آنجا، با آب خنک که از برج خنک کننده پمپ می شود، خنک می شود و گرمای خود را به آب منتقل می کند.
  3. تبدیل گاز به مایع: با خنک شدن، گاز مبرد دوباره به مایع تبدیل می شود و به اواپراتور باز می گردد تا چرخه دوباره شروع شود.
  4. برج خنک کننده: آبی که در کندانسور گرم شده است، به برج خنک کننده پمپ می شود. در آنجا، آب گرم با هوا تماس پیدا می کند و از طریق تبخیر خنک می شود. آب خنک شده دوباره به کندانسور باز می گردد تا فرآیند خنک سازی مبرد را تکرار کند.

  چیلر جذبی:

  1. جذب: در چیلر جذبی، از جاذب (معمولاً لیتیوم بروماید) برای جذب مبرد (معمولاً آب) استفاده می شود. این فرایند گرما تولید می کند که باید توسط آب خنک از برج خنک کننده دفع شود.
  2. ایجاد خلا: فرایند جذب باعث ایجاد خلا در اواپراتور می شود.
  3. تبخیر: در اواپراتور، با کاهش فشار، آب موجود در هوا می جوشد و گرمای محیط را جذب می کند و تبدیل به بخار می شود.
  4. تولید آب سرد: بخار آب تولید شده توسط پمپ جت به ژنراتور منتقل می شود. در آنجا، بخار آب تحت فشار قرار می گیرد و دوباره به مایع تبدیل می شود. گرمای حاصل از این تراکم توسط آب خنک از برج خنک کننده دفع می شود.
  5. چرخه: مایع حاصل از تراکم (آب سرد) به اواپراتور باز می گردد تا چرخه دوباره شروع شود.

انتخاب برج خنک کننده مناسب

انتخاب برج خنک کننده مناسب به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله:

• ظرفیت خنک سازی: مقدار آبی که باید خنک شود.
• دمای آب ورودی و خروجی: دمای آب گرم قبل و بعد از خنک شدن.
• شرایط محیطی: دمای هوا، رطوبت و میزان بارندگی.
• ملاحظات زیست محیطی: انتشار بخار آب و آلودگی صوتی.
• هزینه: هزینه اولیه و هزینه‌های عملیاتی.

نکات مهم در مورد برج خنک کننده:

• برج‌های خنک کننده باید به طور مرتب نگهداری شوند تا از عملکرد صحیح آنها اطمینان حاصل شود.
• برای جلوگیری از رشد جلبک و باکتری باید از مواد شیمیایی مناسب استفاده شود.
• برج‌های خنک کننده باید در مکانی نصب شوند که از نظر تهویه مناسب باشد.
• در مناطق مرطوب، ممکن است لازم باشد از برج‌های خنک کننده مدار بسته استفاده شود تا از ایجاد مه جلوگیری شود.

نگهداری و سرویس کولینگ تاور

سرویس و نگهداری برج خنک کننده شامل طیف گسترده ای از اقدامات است که به منظور حفظ عملکرد صحیح و کارآمد آن انجام می شود. این اقدامات می توانند به طور روزانه، هفتگی، ماهانه، فصلی و یا سالانه انجام شوند و به نوع، اندازه و شرایط کارکرد برج خنک کننده بستگی دارند.

برخی از مهمترین اقدامات در سرویس و نگهداری برج خنک کننده عبارتند از:

• بازرسی بصری: به طور مرتب بدنه برج، فن ها، پکینگ ها، نازل ها، تشتک ها و سایر اجزا را برای بررسی خوردگی، فرسایش، نشتی و سایر آسیب ها بازرسی کنید.
• نظافت: به طور مرتب رسوبات، جرم ها، جلبک ها و سایر آلودگی ها را از سطوح داخلی و خارجی برج خنک کننده پاک کنید.
• تست و کالیبراسیون: به طور مرتب عملکرد تجهیزات الکتریکی و کنترلی برج خنک کننده را تست و کالیبره کنید.
• روانکاری: به طور مرتب یاتاقان ها و سایر قطعات متحرک را روغن کاری کنید.
• شستشو: به طور مرتب سیستم آب برج خنک کننده را برای از بین بردن رسوبات، جرم ها و سایر آلودگی ها شستشو دهید.
• کنترل شیمیایی: به طور مرتب سطوح شیمیایی آب برج خنک کننده را برای اطمینان از تعادل pH و کنترل جرم ها و خوردگی کنترل کنید.
• تعمیرات: به موقع هرگونه خرابی یا نقص در برج خنک کننده را تعمیر کنید.

علاوه بر این اقدامات، موارد زیر نیز باید در نظر گرفته شود:

• برنامه ریزی تعمیر و نگهداری: یک برنامه منظم برای سرویس و نگهداری برج خنک کننده تهیه کنید و به طور دقیق آن را اجرا کنید.
• مستندات: سوابق کاملی از تمام اقدامات سرویس و نگهداری برج خنک کننده را نگه دارید.
• آموزش: به پرسنل مربوطه آموزش های لازم را در مورد نحوه سرویس و نگهداری برج خنک کننده ارائه دهید.

رعایت برنامه سرویس و نگهداری منظم برج خنک کننده مزایای بسیاری به همراه دارد، از جمله:

• افزایش طول عمر: با جلوگیری از خوردگی، فرسایش و سایر آسیب ها، عمر مفید برج خنک کننده را افزایش می دهد.
• بهبود عملکرد: با اطمینان از عملکرد صحیح تمام اجزا، عملکرد برج خنک کننده را بهبود می بخشد.
• کاهش هزینه ها: با جلوگیری از خرابی ها و تعمیرات پرهزینه، هزینه های عملیاتی را کاهش می دهد.
• افزایش ایمنی: با اطمینان از عملکرد ایمن برج خنک کننده، خطرات را برای پرسنل و تجهیزات کاهش می دهد.

قیمت برج خنک کننده

قیمت برج خنک کننده به عوامل مختلفی بستگی دارد که در زیر به برخی از مهمترین آنها اشاره می شود:

نوع:

• برج خنک کننده مدار باز: این نوع برج خنک کننده رایج ترین نوع است و از طریق تبخیر آب برای خنک کردن سیال کار می کند. برج های خنک کننده مدار باز به طور کلی ارزان تر از سایر انواع هستند.
• برج خنک کننده مداربسته: این نوع برج خنک کننده از یک مبدل حرارتی برای خنک کردن سیال کار بدون تبخیر آب استفاده می کند. برج های خنک کننده مداربسته به طور کلی گران تر از برج های خنک کننده مدار باز هستند، اما می توانند آب را صرفه جویی کنند و از آلودگی ها جلوگیری کنند.
• برج خنک کننده هیبریدی: این نوع برج خنک کننده ترکیبی از برج خنک کننده مدار باز و مداربسته است. برج های خنک کننده هیبریدی می توانند مزایای هر دو نوع برج خنک کننده را ارائه دهند، اما به طور کلی گران تر از هر کدام به تنهایی هستند.

ظرفیت:

ظرفیت برج خنک کننده بر حسب تن تبرید (TR) اندازه گیری می شود. 1 تن تبرید معادل مقدار گرمایی است که برای حذف 2000 پوند آب در 24 ساعت از دمای 95 درجه فارنهایت به 85 درجه فارنهایت مورد نیاز است. به طور کلی، هر چه ظرفیت برج خنک کننده بیشتر باشد، قیمت آن نیز بیشتر خواهد بود.

جنس بدنه:

• فایبرگلاس: فایبرگلاس رایج ترین جنس بدنه برای برج های خنک کننده است زیرا بادوام، مقاوم در برابر خوردگی و سبک است.
• گالوانیزه: فولاد گالوانیزه گزینه ارزان تری نسبت به فایبرگلاس است، اما به اندازه آن بادوام و مقاوم در برابر خوردگی نیست.
• بتن: بتن گزینه بادوام و مقرون به صرفه ای است، اما به اندازه فایبرگلاس سبک نیست.

شکل:

• مکعبی: برج های خنک کننده مکعبی رایج ترین شکل هستند و به طور کلی ارزان تر از سایر اشکال هستند.
• استوانه ای: برج های خنک کننده استوانه ای فضای کمتری را اشغال می کنند، اما به طور کلی گران تر از برج های خنک کننده مکعبی هستند.

مکان نصب:

هزینه نصب برج خنک کننده می تواند بسته به مکان نصب آن متفاوت باشد. به عنوان مثال، نصب برج خنک کننده در پشت بام به طور کلی گران تر از نصب آن روی زمین است.

تجهیزات جانبی:

برج های خنک کننده را می توان با طیف گسترده ای از تجهیزات جانبی مانند سپرهای صدا، دریچه های ضد باد و سیستم های کنترل دما مجهز کرد. این تجهیزات می توانند قیمت برج خنک کننده را افزایش دهند.

برند:

برندهای مختلف برج خنک کننده قیمت های متفاوتی دارند. به طور کلی، برندهای معروف تر قیمت های بالاتری دارند.

عوامل دیگر:

عوامل دیگری نیز می توانند بر قیمت برج خنک کننده مانند شرایط آب و هوایی، الزامات کد و استانداردها و در دسترس بودن قطعات یدکی تأثیر بگذارند.

به دلیل تنوع زیاد عوامل موثر بر قیمت برج خنک کننده، ارائه یک قیمت دقیق بدون در نظر گرفتن شرایط خاص هر پروژه غیرممکن است.