برج خنک‌کننده | در این مطلب می‌خواهیم بررسی کنیم برج خنک کننده چگونه کار می‌کند. این مطلب، کارهای اساسی رایج‌ترین نوع برج‌های خنک‌کننده یعنی « نوع خیس» یا « مدارباز» را پوشش خواهد داد که شما در سایت‌های تجاری و صنعتی سطح بالا آن را خواهید یافت.
چرا برج خنک کننده مدار باز رایج‌ترین نوع برج‌های خنک‌کننده هستند؟
برج خنک کننده مدار باز یا خیس، بیشترین بازده را در روش حذف گرما از سیستم خنک‌کننده دارد. زیرا این برج‌ها، از روش تبخیر آب برای حذف گرما استفاده می‌کنند. البته این کار منجر به از دست‌رفتن آب سیستم خنک‌کننده می‌شود و بنابراین برای همه مکان‌ها و طراحی‌های سیستم مناسب نیست.
چگونه کار می‌کنند؟
برج خنک کننده را بالای ساختمان اداری معمولی در نظر بگیرید. پمپ گریز از مرکز، آب را بین چیلر در زیر زمین ساختمان و برج خنک‌کننده روی سقف جا به جا می‌کند. به این آب، آب کندانسور می‌گویند. چیلر گرما را به آب کندانسور اضافه می‌کند و برج خنک‌کننده با حذف گرما از طریق هوا، آن را خنک می‌کند. گرمایی که برج خنک کننده آن را حذف می‌کند، همه گرمای ناخواسته ایجاد شده از ساختمان است. این گرمای ساختمان توسط افراد، کامپیوترها، نورخورشید، نور چراغ‌ها و… ایجاد می‌شود. برج خنک‌کننده غیر از گرمای ساختمان، باید گرمای تولید شده توسط کمپرسور چیلر را هم حذف کند.
وقتی آب کندانسور از کندانسور چیلر خارج می‌شود، دمای تقریبی آن 32 درجه سانتیگراد است و پمپ آن را به برج خنک‌کننده می‌فرستد. سیستم طوری طراحی شده که آب کندانسور از برج خنک‌کننده خارج شود و مجدداً وارد کندانسور چیلر شود. وقتی وارد کندانسور چیلر می‌شود، دمای تقریبی آن باید 27 درجه سانتی گراد باشد. به همین ترتیب سیستم قادر به حذف گرمای بیشتری در چرخه بعدی خواهد بود.
قسمت‌های مختلف برج خنک کننده
قبل از این که چگونگی حذف گرما در برج خنک‌کننده را بررسی کنیم، اول، اجازه دهید درمورد قسمت های درونی برج خنک‌کننده توضیح دهیم.
بخش‌های مختلف برج خنک کننده
فن: فن هوای خنک را از میان فیلترهای پایه می‌کشد و آن را به بالای برج خنک‌کننده می‌فرستد. درعین حال گرما و رطوبت آن را می‌گیرد.
تسمه درایو یا موتور درایو: استفاده از تسمه درایو و موتور درایو ساده‌ترین روش چرخاندن پره‌های فن است. همچنین می‌توان از درایو مستقیم، درایو زنجیره‌ای و یا دنده‌ای نیز استفاده کرد.
قطره‌گیر: قطره‌گیر باعث تغییر جهت هوا می‌شود. مقداری از رطوبت هوای درحال خروج را متراکم می‌کند تا هزینه‌های عملکرد دستگاه را کاهش دهد.
ورودی آب کندانسور: از این قسمت، آب گرم کندانسور وارد برج خنک کننده می‌شود.
نازل‌های افشانه یا اسپری: آب گرم کندانسور از طریق این نازل‌ها فشار داده می‌شود. این کار باعث می‌شود آب به قطرات ریز تبدیل شود.
پکینگ یا پرکن پاششی: قطرات آب کندانسور اسپری شده را پایین می‌آورد که باعث افزایش سطح انتقال گرما می‌شود. همچنین این امکان را به وجود می‌آورد که هوا ( که در جهت مخالف در جریان است) مقداری از گرما و رطوبت آب تبخیره شده را بگیرد.
فیلتر: فیلتر، همان جایی است که فن هوا را از طریق آن به داخل می‌کشد. فیلتر مقدار آلودگی‌ها و برگ‌های وارد شده به برج خنک‌کننده را کاهش می‌دهد. هوای وارد شده در فیلتر خنک‌تر و خشک‌تر می‌شود و سپس به سمت بالا فرستاده می‌شود.
خروجی آب کندانسور: این قسمت محل خروج آب کندانسور از برج خنک‌کننده است. آب کندانسور در دمای کمتر از وقتی وارد برج خنک‌کننده شده بود، از این محل خارج می‌شود.
آب جبرانی: حداقل سطح آبی که در حوضچه آب سرد نگهداری می‌شود و در صورت لزوم از طریق این وروردی، آب وارد چرخه خنک‌کنندگی می‌کند. در طی فرآیند خنک‌کنندگی، برج خنک‌کننده آب را تبخیر می‌کند و باعث از بین رفتن آب می‌شود. اما رسوبات و نمک آب باقی مانده و به مرور زمان انباشته می‌شود. وقتی رسوبات انباشته شده بیشتر از حد معمول شود، برج خنک‌کننده از طریق این آب رسوبات را تخلیه می‌کند.
آب سرریز: اگر سطح آب در حوضچه آب سرد بسیار زیاد شود، دراین قسمت جریان می‌یابد و از طریق زهکش خارج می‌شود.
زهکش: آب از برج خنک‌کننده به خاطر تعمیر و سرویس دوره‌ای چیلر تخلیه می‌شود. اما درحالت عادی، وقتی سطح ناخالصی آب از حد معمول خیلی بیشتر شود، از طریق زهکش تخلیه می‌شود. ناخالصی‌ها، انباشته های نمک و رسوباتی هستند که از تبخیر آب ایجاد شده‌اند. برج خنک‌کننده طوری تعبیه شده که اغلب این رسوبات را خارج می‌کند.
پیشنهاد می کنیم این مقاله را نیز بخوانید : تعمیر برج خنک کننده چیلر
برج خنک کننده چگونه گرما را حذف می‌کند؟
آب گرم کندانسور از قسمت نزدیک به بالای برج خنک‌کننده وارد می‌شود. این آب از برخی از نازل‌ها عبور می‌کند و به صورت قطرات ریز اسپری می‌شود و سپس به سرتاسر پکینگ وارد می‌شود. تبدیل آب به قطرات ریز و اسپری کردن آن سطح آب را افزایش می‌دهد که به حذف بیشتر گرما کمک می‌کند.
نازل‌های اسپری یا افشانه برج خنک‌کننده
پکینگ های برج خنک‌کننده
آب در سرتاسر پکینگ اسپری می‌شود.
آب کندانسور در سرتاسر پکینگ اسپری می‌شود.
این قطرات ریز از طریق اسپری کردن وارد پکینگ می‌شوند و به صورت نوار باریکی از آب روی سطح آن پاشیده می‌شوند. آب در موجود در هوا تبخیر خواهد شد و گرما از طریق آن دور می‌شود.
نوار باریک آب کندانسور
برای داشتن ظرفیت بیشتر برای خنک‌کنندگی، برج‌های خنک‌کننده از فن برای ایجاد تبخیر بیشتر استفاده می‌کنند. فن هوا را هل می‌دهد و از طریق فیلتر که در پایین برج قرار دارد، آن را به بالای برج و از آن جا به خارج از برج می‌فرستد. در حین این جا به جایی هوا از میان پکینگ و قطره‌گیر نیز عبور می‌کند. هوا در پکینگ، در جهت مخالف نسبت به جریان آب کندانسور جریان می‌یابد.
جریان هوای برج خنک‌کننده از پشت پکینگ
ترکیب اسپری کردن آب و نوار باریکی از آب روی سطح پکینگ و جریان هوای سرد، مقدار انتقال گرما را افزایش می دهد.
جریان هوا و آب کندانسور
صرفاً برای جمع‌بندی یک بار دیگر این مطلب را بیان می‌کنیم که آب گرم کندانسور از برج وارد می‌شود و سرتاسر پکینگ اسپری می‌شود. این اسپری به سمت پایین در پکینگ می‌رود و نوار باریکی از آب ایجاد می‌کند که روی سطح پکینگ است. آب تبخیر خواهد شد و خنک می‌شود. هوای خشک خنک از پایین برج وارد می‌شود و از طریق پکینگ در جهت مخالف با جریان آب کندانسور عبور می‌کند. پکینگ گرما و رطوبت را از طریق ایجاد نوار باریک آب، می‌گیرد. آب کندانسور از پایین برج خنک کننده در دمای پایین‌تر خارج خواهد شد. هوا از بالای برج خنک‌کننده با گرما خارج می‌شود و مقداری از آب نیز با هوا از برج خرج می‌شود.
انتقال گرما در برج خنک‌کننده
برای آب باید هزینه پرداخت. بنابراین، برای کاهش هزینه‌های عملیاتی و کاهش مصرف آب، برج‌های خنک‌کننده اغلب از قطره‌گیر استفاده می‌کنند. قطره‌گیرها در بالای پکینگ و نازل‌های اسپری آب و زیر فن قرار دارند.
قطره‌گیر برج خنک‌کننده
قطره‌گیرها عمداً جهت هوای خروجی را تغییر می‌دهند تا هوایی در طرفین متراکم شود. این کار مقداری از رطوبت هوا را می‌گیرد و سپس به پکینگ برمی‌گرداند. برای خنک‌سازی بیشتر و درنهایت در حوضچه آب سرد، برج خنک‌کننده برای فرستاده شدن به چیلر انباشته می‌شود.
قطره‌گیر برج خنک‌کننده
آب کندانسور خنک‌تر در حوضچه آب سرد برج انباشته می‌شود. این آب به چیلر برمی‌گردد که گرمای بیشتری دریافت می‌کند و این چرخه مجدداً تکرار می‌شود. فیلتر معمولاً در خروجی چیلر قرار می‌گیرد تا مطمئن شویم هیچ شی خارجی وارد لوله نمی‌شود. زیرا این اشیا ممکن است از طریق پره‌ها پمپ وارد دستگاه شوند.
حوضچه آب سرد برج خنک‌کننده
شیر شناور در حوضچه آب سرد جریان آبی از ورودی آب جبرانی راه می‌اندازد و اطمینان می‌دهد که حداقل سطح آب حفظ می‌شود. این آب به علت تبخیر و همچنین در طی پایین آمدن blow down می‌شوند.
سرریز از مقدار زیاد آب کندانسور که وارد حوضچه آب سرد برج می‌شود جلوگیری می‌کند. آب وارد شده دراینجا معمولاً به تخلیه فرستاده خواهد شد.
تخلیه معمولاً به شیر اتوماتیک متصل است. سنسورهایی که در حوضچه یا در لوله‌های سیستم کندانسور قرار دارند سطح ناخالصی‌ها (نمک و رسوبات) را تشخیص می‌دهد و اگر سطح ناخالصی‌ها از حد معمول بیشتر باشد، شروع به تخلیه آب می‌کند. این عمل به عنوان (blow down) شناخته می‌شود و باعث می‌شود شیر شناور افت کند. با افت شیر شناور، آب تازه از طریق ورودی آب جبرانی وارد می‌شود. ناخالصی‌ها در این حالت، در آب کندانسور و هوا قرار دارند. عمل تبخیر ناخالصی‌ها را از آب جدا می‌کند و اگر به اندازه عمل تبخیر زیاد انجام شود، مقدار ناخالصی‌ها افزایش پیداخواهد کرد. اگر مقدار ناخالصی‌ها از حد تعیین شده بیشتر شود، به تجهیزات آسیب می‌رساند و باعث کاهش خنک‌کنندگی برج خنک‌کننده و کاهش بازده و کارایی چیلر و پمپ خواهد شد.
در شرایط آب و هوایی سردتر، حوضچه‌های آب سرد بعضی از برج‌های خنک‌کننده یخ می‌زند و باید برای آن ها هیتر برقی نصب کرد. برای جلوگیری از یخ زدگی، دمای هوای مخصوص روی 5 درجه سانتی گراد تنظیم می‌شود.
