فن برج خنک کننده چگونه کار می کند و چگونه انتخاب می کنید؟

ما در این مقاله سعی می کنیم تا به طور دقیق به پرسش برج خنک کننده چیست پاسخ دهیم و طرز کار این دستگاه را بررسی و نیز مزایا و معایب انواع آن را نسبت به هم مقایسه کنیم و به نکات مهم مربوط به مشخصات فنی و قیمت آنها اشاره نماییم.برج خنک کننده دستگاهی برای کاهش دمای آبگرم است. طرز کار برج خنک کننده بر اساس تماس مستقیم یا غیر مستقیم آبگرم و هوا و در نتیجه انتقال حرارت اضافه آب به هوای اتمسفر بنا نهاده شده است.

برج خنک کننده چیست؟ بررسی ساختار ، مزایا و معایب و طرز کار 2 نوع پر کاربرد آن

در واقع برج خنک کننده یک نوع مبدل حرارتی است که در آن هوای اتمسفر و آبگرم در اثر تماس مستقیم یا غیر مستقیم با یکدیگر تبادل حرارتی انجام داده تا دمای آب کاهش یابد. در واقع دستگاه برج خنک کننده حرارت اضافه آب را گرفته و به هوای اتمسفر منتقل می کند. سیستم هوارسانی فن محوری برج خنک کننده به فن هایی گفته می شود که جریان خروجی هوا در راستای محور گردش می باشد.

این دستگاه ها در اشکال و سایزهای مختلف از مدل های کوچک تا بسیار بزرگ با قابلیت حذف هزاران Btu انرژی گرمایی از آب ساخته می شوند که در ادامه ساختار ، طرز کار ، کاربرد و انواع آنها را بیان و مزایا و معایب و قیمت آنها را بررسی و مقایسه می کنیم.

مقایسه انواع پر کاربرد برج های خنک کننده

2 نوع پر کاربرد آن عبارتند از :

1 . نوع مدار باز (تر یا مرطوب)

2 . نوع مدار بسته (خشک یا هوا خنک)

1 . برج خنک کننده مدار باز (یا همان تر یا مرطوب)

منظور از مدار باز این است که آبگرم و هوا تماس و برخورد مستقیم با هم دارند (به خاطر همین تماس مستقیم است که این دستگاه راندمان بالایی دارد) و در نتیجه قسمتی از آبگرم تبخیر شده و به همراه هوا از دستگاه برج خنک کن خارج می شود و بنابرین در این نوع از برج ها مصرف آب خواهیم داشت. همچنین از نوع مدار باز نمی توان در مناطق با آب و هوای مرطوب استفاده کرد زیرا وقتی رطوبت هوای محیط بالا باشد، راندمان دستگاه برای خنک کردن آبگرم شدیدا افت می کند.

ساختار برج خنک کننده مدار باز یا همان تر (مرطوب) شامل قطعات اصلی زیر است :

1 . پکینگ (Fill)

پکینگ که در شکل زیر نشان داده شده است از جمله مهمترین قطعات برج خنک کننده بوده که آبگرم از بالا بر روی آن ریخته می شود. پکینگ باعث به حداکثر رسیدن سطح تماس مستقیم آبگرم و هوا شده و باید متناسب با آلاینده های آب و محیط، انتخاب گردد که معمولا از فیلم هایی از جنس PVC ساخته می شود. بنابرین هدف از کاربرد پکینگ در برج این است که سطح تماس آبگرم و هوا به حداکثر خود برسد.

3 . فن، موتور الکتریکی، شفت منتقل کننده نیرو و گیربکس

موتور الکتریکی و فن در بالایی ترین قسمت برج نصب می شوند و فن با چرخش خود موجب مکش هوا از پایین به سمت بالای برج می شود.

4 . لوله های توزیع آب و افشانک های پاشش آب

افشانک های پاشش آب که آبگرم را بر روی پکینگ از بالا به پایین تزریق می کنند تا آب به طور کامل با هوای مکیده شده توسط فن تماس پیدا کند.

5 . لوورها یا دریچه های ورودی هوا از پایین برج

6 . استراکچر یا بدنه اصلی آن (که معمولا از فایبرگلاس ساخته می شود)

7 . تشتک جمع آوری آب خنک شده در پایین برج

8 . سوپاپ ها و سیستم های کنترلی، الکتریکی و …

بررسی طرز کار برج خنک کننده مدار باز

طرز کار برج خنک کننده تر (مدار باز) بدین شکل است که آبگرم با پمپ به سیستم توزیع آب موجود در بالای برج ارسال می گردد. آب توسط افشانک هایی (Nozzles) از قسمت بالا بر روی پکینگ تزریق می شود. همزمان با آن، هوا از طریق لوورهایی (ورودی های هوا) از قسمت پایین و کنار برج توسط فن به طرف بالا کشیده می شود و هوا با آبگرم تماس و برخورد مستقیم پیدا می کند.

در اثر این تماس، هوا گرمای آب را گرفته و در نتیجه آب سردتر در پایین برج جمع می گردد و از طریق دریچه ای از پایین دستگاه برج خنک کننده خارج می شود تا مجددا به دستگاه صنعتی یا تهویه (چیلر) مورد نظر رفته و عمل خنک کاری را در آن انجام دهد. همزمان با آن، هوا که گرم شده از قسمت بالایی برج خارج می شود. در ضمن در اثر برخورد آب با هوا، بخشی از آب بخار شده و به همراه هوا از بالای برج خارج می گردد و به همین خاطر به آن مدار باز گفته می شود.

اگر بخواهیم به مهمترین مزایا و برتری های این نوع اشاره کنیم باید گفت که اولا ارزان قیمت است (در مقایسه با نوع مدار بسته) و دوما اینکه راندمان بالایی دارد و نسبت به نوع مدار بسته بیشتر می تواند دمای آبگرم را کاهش دهد. از معایب آن هم می توان به ایجاد بستری برای رشد میکروارگانیسم ها در آب و مشکلات ناشی از این آلودگی ، مصرف آب و نیاز به تصفیه آب (برای جلوگیری از رسوب املاح) اشاره کرد.

2 . برج خنک کننده مدار بسته (یا همان خشک یا هوا خنک)

منظور از مدار بسته این است که آبگرم و هوا تماس و برخورد مستقیم با هم ندارند و در نتیجه قسمتی از آبگرم تبخیر نشده و به همراه هوا از دستگاه خارج نمی شود و بنابرین در این نوع از برج ها مصرف آب نخواهیم داشت و به همین دلیل به آن مدار بسته گفته می شود.  اگر جنس پکینگ برج خنک کننده عالی باشد اما کیفیت ساخت ضعیف باشد، ممکن است با کاهش راندمان مواجه شویم.

در واقع آبگرم از درون یک سری لوله به نام کویل عبور کرده و هوا هم از سطح پیرامونی لوله ها و توسط فن دمیده می شود تا حرارت اضافه آبگرم از جداره لوله ها (لوله ها معمولا از جنس مس هستند تا انتقال حرارت بالایی داشته باشند) به هوا منتقل شود. از این نوع می توان در هر شرایط آب و هوایی استفاده نمود و همچنین به جای آبگرم می توان هر نوع گاز یا مایع داغ دیگری را از درون لوله ها عبور داد و آن را خنک نمود.

نکته اینکه راندمان نوع مدار بسته نسبت به مدار باز کمتر بوده و قیمت آن نیز بالاتر است. در ضمن اینکه در حداکثر کاهش دمای آبگرم توسط این دستگاه محدودیت وجود داشته و این دستگاه حداکثر می تواند 5٫5 درجه سانتی گراد دمای آبگرم را کاهش دهد. این ها معایب نوع مدار بسته بودند ولی از مزایا و نکات مثبت آنها می توان به عدم مصرف آب ، عدم نیاز به پاکسازی و فیلتراسیون آب و نیز عدم ایجاد رسوب در دستگاه اشاره کرد.

طرز کار نوع مدار بسته و مقایسه آن با نوع مدار باز

طرز کار برج خنک کننده خشک (مدار بسته) بدین شکل است که آبگرم یا هر گاز یا مایع داغ دیگری که قرار است خنک شود ، وارد ردیفی از لوله ها (کویل) شده و همزمان هوا توسط فن از سطوح پیرامونی کویل مکیده می شود تا حرارت را به خود جذب و به هوای اتمسفر منتقل کند. این دستگاه ها در اشکال مختلف V شکل (مطابق شکل زیر) ، افقی و عمودی ساخته می شوند.

اکنون که به سوال برج خنک کننده چیست؟ پاسخ دادیم و ساختار و طرز کار 2 نوع پر کاربرد آن را بررسی کردیم سوالی که مطرح می شود این است که از کدام یک از آنها در یک پروژه خاص باید بهره ببریم.

در پاسخ باید گفت که در هر جا که آب تمیز (آب بدون املاح یا با املاح بسیار کم) و به مقدار فراوان در دسترس باشد و در صورتی که آب و هوای آن منطقه شرجی نباشد بهتر است که از نوع تر یا همان مرطوب استفاده کنیم زیرا هم قیمت آن کمتر است و هم راندمان آن بیشتر.

ولی اگر در جایی آب منطقه املاح زیادی داشت و یا به فراوانی در دسترس نبود و یا در مناطقی که آب و هوا شرجی بود بهتر است که از نوع خشک یا همان هوا خنک استفاده شود زیرا که این مدل مصرف آب ندارد و در نتیجه از رسوبات آب در امان است.

همچنین دیگر نیازی نیست تا دستگاه های تصفیه کننده آب و سختی گیر در مسیر نصب شود (که قیمت اولیه سیستم را نیز بالا می برد) زیرا آبی که در این نوع جریان می یابد تا توسط هوا خنک شود آب مقطری است که فقط یک بار در دستگاه شارژ می شود و سرویس های دوره ای بسیار کمتری نیاز دارد.