برج خنک کننده چیلر | انواع برج خنک کننده چیلر

چیلر یکی از انواع دستگاه‌های خنک کننده است که هوای ساختمان‌ها و برج‌ها را خنک می‌کند و حرارتی که از محیط با برج خنک کننده جذب می‌شود را به بیرون دفع می‌کند. دفع حرارت از چیلر در قسمتی به نام کندانسور انجام می‌شود و برج خنک کننده چیلر در حقیقت این قسمت را خنک می‌کند. یک گاز یا مبرد در چیلر با سیکل تراکمی یا جذبی، موجب افزایش دما و فشار می‌شود. بنابراین در قسمت کندانسور گرمای خود را به آب می‌دهد و جریان آب پس از جذب حرارت با برج خنک کننده این انرژی را به محیط بیرون منتقل می‌کند.

چیلر چیست؟

چیلر مثل برج خنک کننده دستگاه خنک کاری آب است و یا به بیان دیگر چیلر نیز در دستگاه‌های تهویه مطبوع صنعت و مرکزی به عنوان منبع سرمایشی و برودتی مطرح است. در چیلرهای نوع تراکمی در حقیقت یک سیکل کمپرس یا تراکمی ایجاد می‌شود و عبور آن از کندانسور موجب سرد شدن گاز می‌شود و این گاز در تماس با آب در اواپراتور موجب کاهش دمای آب می‌شود. آبی که خنک شده است، معمولاً قادر خواهد بود که به فن کویل و هواساز منتقل شود و گرمای محیط یک برج مسکونی یا ساختمان را جذب کند.

تفاوت چیلر و برج خنک کننده

وقتی که برج خنک کننده و چیلر را مقایسه می‌گردد، در حقیقت می‌توان اینگونه گفت که چیلر با این دستگاه در دماهای بیشتر از ۲۵ درجه سانتیگراد مترادف بوده و نوعی منبع برودتی مطرح است که به آن برج خنک کننده صنعتی می‌گویند. همچنین می‌توان در چیلرهای جذبی و تراکمی از آن استفاده کرد. در مواقعی که در چیلر از برج خنک کننده استفاده می‌شود به کولینگ تاور، برج خنک کننده چیلر می‌گویند.

کاربرد چیلر و برج خنک کننده در صنعت

در فصول گرم سال با استفاده از برج خنک کننده در صنعت نیز رسیدن به دماهای پایین در برخی مواقع شدنی نیست. در این صورت از چیلرهای جذب یا تراکمی استفاده می‌کنند تا رسیدن به دمای حدود ۵ تا ۷ درجه ممکن شود. در برخی صنایع مثل صنایع صابون سازی در برخی مواقع نیاز است که به دمای زیر صفر رسیده شود که در این حالت از چیلر نوع تراکمی با کمپرسورهای زیر صفر استفاده می‌کنند.

چیلر در حقیقت منبع برودتی آب تا دماهای پایین محسوب می‌گردد، اما به علت هزینه‌های بالا در سیستم سرمایشی نباید همه صنایع از این تجهیزات استفاده کنند و معمولاً بهتر است که با برج خنک کننده موجب خنک کردن آب در سیستم‌های تهویه و صنعت شویم.

آیا در همه چیلرهای جذبی و تراکمی برج خنک کننده کاربرد دارد؟

در جواب این سوال باید بگوییم که خیر. کندانسور چیلرهای تراکمی دارای دو نوع هستند. در نوع اول کندانسور چیلر از نوع هوا خنک یا هوایی بوده و با سیال هوای محیط بیرون خنک می‌شود و در نوع دوم کندانسور چیلر دارای لوله و مبدل پوسته است و وظیفه برج خنک کننده این است که آب خنک مورد نیاز را فراهم کند. بنابراین برج خنک کننده تنها در سیکل خنک‌کاری چیلر و گردش آب با سیستم‌های کندانسور آبی استفاده می‌شود.

ارتباط بین تن تبرید و برج خنک کننده و چیلر

از جمله واحدهای علوم مهندسی تن تبرید است که میزان انتقال انرژی بر زمان را بیان می‌کند. در حقیقت تن تبرید میزان گرمایی را بیان می‌کند که برای ذوب یک تن یخ نیاز است واحد تن برودتی یا تن تبرید در حقیقت معادل با واحدهای دیگر انتقال انرژی بر زمان مانند بی تی یو بر ساعت است. تن تبرید از جمله واحدهای رایجی است که در تجهیزات سرمایشی مثل چیلر و برج خنک کننده مورد استفاده قرار می‌گیرد. ظرفیت برودتی یا سرماسازی برج خنک کننده و چیلر معمولاً با این واحد بیان می‌گردد. هر یک تن سرمایش یا تن تبرید در حقیقت برابر با ۳.۵۱ کیلووات و ۱۲.۰۰۰ بی تی یو بر ساعت است.

نحوه قرارگیری برج خنک کننده در مدار کندانسور چیلر

در چرخه گاز و سیال باید توجه نمایید که هدف چیلر فشرده سازی یا افزایش فشار در مبرد و کم کردن دمای آب برای هدایت به فن کویل و در ادامه خنک‌سازی محیط است. گاز خروجی از کمپرسور پس از خارج شدن دارای دما و فشار زیادی است.

افزایش دمای گاز خنک کننده در حقیقت موجب کم شدن راندمان چیلر در بخش ورود به اواپراتور می‌شود و این افزایش دما در مبرد باید با کمک بخش کندانسور قبل از وارد شدن به اواپراتور کم شود. کم شدن دمای گاز چیلرهای آبی در مبدل حرارتی بین مبرد و آب خنک انجام می‌شود. آب گردشی به مبدل حرارتی در قسمت کندانسور وقتی گرمای مبرد را دریافت می‌کند و دمای آن کاهش پیدا می‌کند، باید با برج خنک کننده باز چرخانی شود.

انواع برج خنک کننده چیلر

• برج خنک کننده جریان مخالف

در این مدل سرد کننده‌های چیلر سیستم گردش هوا در خلاف جهت ریزش و پاشش جریان آب خروجی از اسپرینکلر یا نازل است. برج خنک کننده ناهمسو یا مخالف در دو نوع مخروطی و مکعبی تولید و عرضه می‌شود که در برج‌های مکعبی سیستم پاشش آب از نوع نازل کم فشار است، اما در برج‌های مخروطی سیستم ریزش و پاشش آب به صورت نازل‌های پرفشار چرخشی می‌باشد.

• برج خنک کننده جریان متقاطع

سیستم مکش هوا در برج خنک کننده جریان متقاطع، چیلر بر جریان ریزش آب عمود است. این مدل به علت جریان هوای دائمی خشک در ورودی به قسمت سطوح خنک کننده برای محیط‌هایی که دارای رطوبت بالایی هستند، مناسب می‌باشد. استفاده از این مدل بیشتر برای شهرهای جنوب و شمال کشور مانند ساری، ماهشهر، رشت و بندرعباس توصیه می‌گردد.

• برج خنک کننده چیلر مکعبی

این چیلر معمولاً به صورت تک سلول و چند سلول در دو حالت مونتاژ در محل پروژه و مونتاژ درب کارخانه ارائه می‌شود. با توجه به ظاهر مکعبی و مربع شکل به این اسم معروف شده است. موارد گوناگونی مانند نگهداری و تعمیر آسان‌تر، جابجایی و حمل آسان، رسوب‌گیری کمتر و راندمان بالاتر از مزایای بسیار مهم این مدل از برج خنک کننده چیلر محسوب می‌شود.

• برج خنک کننده چیلر استوانه‌ای یا مدور یا مخروطی

این برج خنک کننده صنعتی به علت ظاهر استوانه‌ای و مخروطی شکل به این نام مشهور شده است. برج خنک کننده استوانه‌ای، سیستم پخش کنندگی چرخشی جریان آب دارد و به علت پاشش چرخشی، قطعه‌ای دوار به نام آبگردان دارد که وظیفه دارد پکینگ‌ها توزیع آب انجام دهد. به علت اندازه بسیار بزرگ معمولاً به حالت مونتاژ در محل و یا به حالت بار ترافیکی ارسال می‌شود.

• برج خنک کننده مدار بسته خشک

کندانسور کولر یا هوایی در حقیقت مثل سیستم کندانسور هوایی در چیلرهای هوا خنک محسوب می‌شود و در برخی مواقع نیز برای تبدیل کندانسورهای آبی به کندانسور هوایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. برج‌های خنک کننده مدار بسته و کندانسورهای هوایی معمولاً در نواحی که دارای دمای پایین و خشک هستند و در مناطق سردسیر مورد استفاده قرار می‌گیرند و مهم‌ترین مزایای این مدل برج خنک کننده نسبت به خنک کننده‌های دیگر، رسوب گیری کمتر و نداشتن مصرف آب می‌باشد.

• برج خنک کننده مداربسته هیبریدی

در اکثر مواقع از چیلرهای آبی در نواحی گرم از کندانسور هوایی نمی‌توان استفاده کرد. چون نمی‌توان تأمین آب آن را انجام داد. در نتیجه از برج‌های خنک کننده هیبریدی که در حقیقت ترکیبی از یک سیکل گردش آب بسته و یک سیکل پاشش آب است، استفاده می‌گردد. در حقیقت می‌توان اینگونه گفت که برج خنک کننده هیبریدی جایگزین بسیار مناسبی برای خنک‌کاری مدار کندانسور چیلر در ناحیه‌های خشک و گرم محسوب می‌شود.

این مدل از برج‌های خنک کننده چیلر به علت داشتن راندمان بسیار بالا در مقایسه با انواع مدار بسته خشک، کاربرد زیادی را در بین انواع برج خنک کننده مداربسته و مدار باز به خود اختصاص داده است. علم تئوری و شواهد حاکی از این می‌باشند که سیستم‌های برج خنک کننده هیبریدی امروزه در همه صنایع مانند ماشین‌ها بسیار قابل قبول‌تر و مفیدتر هستند. در حقیقت هیبرید کردن یک سیستم موجب بهره‌گیری همزمان از دو سیستم می‌باشد که این مورد موجب ارتقای بیشتر کیفی صنایع برودتی و سرمایشی در دهه اخیر شده است.

در هنگام نصب و راه‌اندازی برج خنک کننده چیلر باید تمامی دستورالعمل‌های استارت و نصب برج خنک کننده طبق دفترچه نصب و راه‌اندازی تولید کننده رعایت شود. رعایت استانداردهای نقشه‌های اجرایی از ضروریات می‌باشد. نصب برج خنک کننده چیلر باید در محدوده مناسب مثل پشت بام که فضایی کاملاً آزاد است، انجام شود.

از اجزای اصلی برج خنک کننده چیلر می‌توان به مواردی مانند بخش آبرسانی، بخش سطوح تبادل حرارت و انرژی، بدنه و فریم قرارگیری تجهیزات جانبی و بخش هوادهی و توزیع و انتقال هوا از بیرون به داخل اشاره کرد.

سخن تکمیلی

از برج خنک کننده که نوعی مبدل حرارتی است، برای دفع گرمای تولید شده از محیط استفاده می‌گردد. این وسیله دو کاربرد مهم دارد. یکی در صنایع بزرگ برای خنک کردن صنایع پالایشگاهی، پتروشیمی، فولاد، نیروگاهی و… و کاربرد دیگر آن دفع حرارت سیستم سرمایشی مجتمع‌های تجاری مسکونی و ورزشی است. در سیستم تهویه مطبوع برای از بین بردن گرمای ساختمان از برج خنک کننده استفاده می‌شود. طراحی و اندازه برج خنک کننده با توجه به بار برودتی ساختمان متفاوت خواهد بود. بار برودتی بر اساس اندازه ساختمانی که دفع گرما باید از آن انجام شود، تعیین می‌گردد. میزان رطوبت هوا نیز در طراحی این محصول تأثیرگذار است.