چیلر و برج خنک کننده
در این مقاله به آنچه باید در مورد برج خنک کننده چیلر بدانید، می پردازیم. برج خنک کننده چیلر میتواند از نوع مکعبی و مخروطی (مدور) تولید و عرضه شود. برج های خنک کننده چیلر اغلب در بالای پشت بام ها و یا در محل پارکینگ قرار می گیرند. این کولینگ تاورها عمدتاً از متریال فایبرگلاس FRP با رنگ سفید قابل مشاهده هستند. وظیفه اصلی این تجهیزات تامین آب سرد در تابستان برای چیلرهای تراکمی و جذبی است. در این مقاله چندین گام اصلی درباره آنچه باید در مورد برج های خنک کننده چیلر بدانید را بررسی می‌کنیم.
اولین گام: آشنایی با برج خنک‌کننده چیلر
برج خنک کننده(در تلفظ زبان انگلیسی: cooling tower) دستگاه خنک‌کننده آب که وظیفه اصلی خنک‌کاری دستگاه‌های تهویه مطبوع از جمله چیلر را برعهده دارد. زمانی که کلمه “چیلر” در کنار برج خنک‌کننده بکار برده شود به معنی دستگاه خنک کننده کندانسور چیلر را برعهده دارد. جنس بدنه نیز تأثیر قابل توجهی بر تعیین نهایی قیمت برج خنک کننده مکعبی دارد.
چیلرهایی نیازمند برج بوده که کندانسور آنها از نوع آب خنک باشد. بسیاری از چیلرهای جذبی شعله مستقیم چند اثره و یا تک اثره همواره نیازمند کولینگ تاور می باشند. در ادامه به مسائل مرتبط با آنچه باید در مورد انواع برج خنک کننده چیلر بدانید می پردازیم.
سیکل کاری چیلر چگونه عمل می کند؟
چیلر تراکمی در مرحله اول با مصرف میزان معینی انرژی الکتریکال، سبب گذر مبرد از کمپرسور و با افزایش فشار و دما وارد اواپراتور میشود. اواپراتور با دریافت میزان انرژی گرمایی معین از آب سبب خنک شدن مبرد مبدل حرارتی (اواپراتور) میشود.
آب سرد ایجادشده آنچه که انتظار می‌رود، وارد فن کویل می‌کند. مبرد گرم‌شده پس از عبور از شیر انبساط وارد کندانسور (مبدل حرارتی دوم) میشود. همچنین در تماس با آب سرد برج‌خنک‌کننده چیلر دوباره وارد کمپرسور می‌گردد.
بنابراین بمنظور تأمین آب سرد برای سیستمهای تهویه مطبوع و صنعتی (سردخانه‌ها) از چیلر جهت یک منبع سرمایشی تراکمی یا جذبی استفاده می‌کنیم. طبیعتاً منبع برودتی همانند برج خنک کننده نیز در مدار تأسیسات جهت تکمیل سیکل استفاده میشود. کولینگ تاور وظیفه خنک کردن چیلر را برعهده می‌گیرد. این دستگاه یعنی برج خنک کننده کندانسور چیلرهای جذبی و تراکمی “کولینگ تاور” نام دارد.
دومین گام: انتخاب صحیح برج خنک‌کننده متناسب با نوع و ظرفیت چیلر
ظرفیت برج خنک‌کننده چیلر در تعاریف ظرفیت دستگاه کولینگ‌تاور در خنک کردن آب در گردش در مدار کندانسور چیلر عنوان میشود. توان سرمایشی برج خنک‌کننده در واقع همان گرمای جذب شده از چیلر در یک زمان معین بحساب می‌آید. عموماً روشهای متفاوتی در محاسبه ظرفیت وجود دارد که در تمامی روشها ظرفیت یا توان سرمایشی برج خنک‌کننده وابسته به دو پارامتر اساسی از مشخصات فنی چیلر می‌باشد.
الف) ظرفیت سرمایشی چیلر
قالباً این مشخصه را با واحدهایی همچون KW یا RT (تن تبرید) نمایش می دهند. البته برخی از چیلرها را باید از مدل آنها و مراجعه به کاتالوگ دستگاه تعیین ظرفیت کرد.روش دیگر نیز عکس گرفتن از پلاک کمپرسور و محاسبه ظرفیت از روی کاتالوگ آن می باشد. با در دست داشتن تعداد و توان کمپرسورهای چیلر ظرفیت محاسبه خواهد شد.
ب) نوع چیلر(تراکمی یا جذبی)
برای پی بردن به نوع چیلر تراکمی یا جذبی باید به نوع مصرف انرژی دستگاه دقت کرد. چیلرهای تراکمی عموماً مصرف برق دارند و درون آنها میتوان کمپرسورهایی را مشاهده کرد. در طرف مقابل نیز چیلرهای جذبی از گاز جهت ایجاد شعله و اشتعال استفاده می کنند. چیلرهای تراکمی دارای مبردهای فریونی بوده و چیلرهای جذبی از آمونیاک بهره می برند. در تصویر زیر انواع چیلرهای آب خنک را مشاهده می‌کنید.
سومین گام: انتخاب درست نوع برج خنک‌کننده چیلر
برجهای خنک کننده وابسته به شکل ظاهری، نوع پاشش آب و همچنین بر اساس جهت جریان هوای ورودی انواع مختلفی دارند. از انواع برج خنک کاری می توان به جریان مخالف، جریان متقاطع، مکعبی و گرد(مدور) اشاره نمود. تعیین نوع این دستگاه وابسته به چند پارامتر اساسی می‌باشد.
گزینش نوع مدارباز و مداربسته وابسته به شرایط دمایی (دمای خشک و مرطوب) و تأمین آب مصرفی می‌باشد. انتخاب نوع جریان مخالف و متقاطع نیز باید در ارتباط به رطوبت نسبی محیط باشد. خلاصه پارامترهای تأثیرگذار بر انتخاب نوعیت برج خنک‌کننده چیلر می‌باشد.
چهارمین گام: رعایت اصول تولید صدا در برج خنک‌کننده چیلر
در حالی که ایجاد صدای زیاد در برج خنک‌کننده ممکن است ساختمانهای همسایه را تحت تأثیر مزاحمت قرار دهد. استفاده از تله‌های صدا، لرزه گیرها و درایو دو متغیر موتور (اینورتر) میتواند صدای تولیدی را تا حدودی کاهش دهد. صدای ایجادشده توسط تمامی دستگاه های تأسیسات سبب صلب آرامش ساکنین و مجاورین دستگاه های برودتی و غیره میشود.
صدای تولید شده اساساً از سه بخش در کولینگ‌تاور نشات می‌گیرد.
-
- سیستم هوادهی و هوارسانی برج خنک‌کنند
-
- سیستم پاشش و ریزش آب در کولینگ تاور
-
- لرزش ناشی از چرخش فن و نیروهای انتقالی بین پروانه و موتور
راهکارهای کاهش صدای برج خنک کننده چیلر
-
- استفاده از لرزه‌گیر و دسته موتورهای در شاسی (تشتک و نشیمنگاه روی فنداسیون) بر روی بام ساختمان
-
- بهره گیری از تیغه‌های ایرفویل در پروانه برج خنک‌کننده با کمترین میزان فشار استاتیک و نیروهای توربولانسی
-
- بکارگیری بلبرینگ های استاندارد و کاهش‌دور از نوع گیربکسهای هلیکال شافت مستقیم
-
- بکارگیری از هرزگرد در انتقال قدرت که سبب خنثی شدن لرزش نیروهای انتقالی از موتور به کاهش دور میشود.
-
- بهره وری از دک کاهش صدای فن در بخش کاهنده دور موتور به فن ( مخصوص تسمه و پولی)
-
- نصب درایو اینورتر در تابلو کنترل بمنظور تنظیم دور موتور در ساعات مختلف شبانه‌روز
-
- بهره‌وری از سنسور مستغرق در تشتک کولینگ‌تاور به منظور تنظیم هوشمند اینورتر
-
- رعایت دور یا سرعت زاویه‌ای استاندارد چرخش فن هوادهی
-
- رعایت اصول لازم جهت نصب برج خنک کننده چیلر همچون عدم تراز بودن فنداسیون نشیمنگاه کولینگ تاور
-
- انتخاب برج خنک‌کن مکعبی با سیستم پاشش آب ثابت و کم فشار
پنجمین گام: انتخاب بهترین محل نصب برای برج خنک‌کننده چیلر
کولینگ تاور بدلیل نیاز به هوای خشک محیط بیرون و افزایش رطوبت نسبی اطراف خود بهتر است در محیطی کاملاً باز قرار گیرد. همواره باید الزاماً فاصله استاندارد بین این دستگاه تا سایر تجهیزات و دیوارهای جانبی برج نیز رعایت شود. اولین مورد در برآورد قیمت برج خنک کننده هیبریدی متریال بکار رفته در ساخت بدنه و استراکچر اصلی می باشد ،که بطور معمول جنس فایبر گلاس و گالوانیزه در این قسمت بکار می رود.
بهترین نقطه برای قرارگیری منبع خنک‌کننده چیلر در سیستمهای تهویه‌مطبوع بالای ساختمان و در معرض هوای آزاد محیط بیرون می‌باشد. در 90 درصد آپارتمان ها و ساختمانها، محل نصب برج خنک‌کننده را در پشت بام در نظر می‌گیرند.
حداقل فاصله بین برج خنک کننده چیلر تا سایر تجهیزات نصب شده همچون اگزاست فن‌ها یا هواکش‌های پشت بامی یا منابع آب باید حداقل معادل 80 سانتیمتر باشد. نزدیک نمودن بیش از حد تجهیزات دیگر موجب عدم دسترسی اپراتور و دشواری تعمیرات کولینگ‌تاور می‌گردد. همچنین عدم رعایت فواصل اطراف دستگاه سبب اختلال در هوای مکش شده به داخل برج خنک‌کاری میشود.
ششمین گام: جانمایی برج خنک کن و احداث فنداسیون محل قرارگیری
ابعاد نهایی یک برج خنک کننده نسبت به سایر تجهیزات سیکل های تهویه مطبوع همانند هواساز،چیلر و فن کویل به مراتب بزرگتر خواهد بود. برج خنک کاری می تواند بزرگترین قطعه از تجهیزات مورد نیاز برای سیستم های تهویه مطبوع به حساب آید. برج خنک کاری می تواند با توجه به ظرفیت خود ابعادی مانند قطر بین 1 الی 9 متر و ارتفاعی معادل با 2 الی 12 متر را به خود اختصاص دهد.
جانمایی برج خنک کاری یکی از اصول مهم بعد از تعیین ظرفیت برودتی کولینگ تاور می‌باشد که قبل از خرید چیلر باید با توجه به فضای ساختمان حتما چک شود. متاسفانه در بسیاری از موارد بدون بررسی از چیلرهای آبی در ساختمان استفاده می گردد. درحالی که ظرفیت مورد نیاز برج خنک کننده فضای استاندارد خود را جهت قرارگیری در محل ندارد.
هفتمین گام: رعایت اصول کاربردی در راه اندازی موتور برج خنک کاری
هشتمین گام: رعایت اصول استاندارد آب در برج خنک کننده چیلر
جریان آب گردشی در برج خنک کننده و همچنین مدار آب اضافی به کولینگ تاور باید از استانداردهای خاصی برخوردار باشند. در واقع میزان املاح موجود در این دو جریان آب باعث ایجاد رسوب گرفتگی در کندانسور و برج خنک کن چیلر میشود.
به علت ممانعت این موضوع از دستگاه های سختی گیر رزینی در مدار آب جبرانی به کولینگ تاور بهره می‌جویند. علاوه بر این حدالامکان از برج خنک کاری هیبریدی به منظور خنک کردن چیلر آبی استفاده بنمایید. ضخامت بدنه در برج خنک کننده استوانه ای وابسته به میزان برودت آنها قابل تغییر است.