دانستنی های برج های خنک کننده چیلر

در این مقاله به آشنایی با اطلاعات کلیدی درباره برج خنک کننده چیلر می‌پردازیم. این ابزارهای خنک‌کننده، که به صورت مکعبی یا مخروطی تولید و نصب می‌شوند، عمدتاً در بالای ساختمان‌ها یا در محل‌های پارکینگ قرار می‌گیرند. برج خنک کننده چیلر با استفاده از مواد FRP با رنگ سفید، آب سرد را در فصل تابستان برای چیلرهای تراکمی و جذبی تأمین می‌کنند. در این مقاله، به چند گام اصلی درباره برج خنک کننده چیلر و نکات مهم آن می‌پردازیم. ابتدا، با مفهوم برج خنک کننده آشنا شویم. برج خنک کننده، به عنوان یک واحد خنک‌کننده آب برای چیلرها، وظیفه اصلی تأمین آب سرد را در تابستان بر عهده دارد.

ما در ادامه به انواع برج خنک کننده چیلر و مراحل سیکل کاری چیلر پرداخته و فرایند خنک‌شدن مبرد را در این دستگاه به شیوه‌ای دقیق تر توضیح خواهیم داد. چیلرها، با استفاده از دو سیکل تراکمی و جذبی، باعث خنک شدن یک مبرد می‌شوند.  

اولین گام: آشنایی با برج خنک‌کننده چیلر 

مطالعه متعمق در مورد برج خنک‌ کننده (cooling tower)، یک دستگاه حائز اهمیت برای خنک‌کردن دستگاه‌های تهویه مطبوع از جمله چیلر، وظایف اصلی را برعهده دارد. زمانی که عبارت "چیلر" به همراه برج خنک‌کننده به کار گرفته می‌شود، به معنای مسئولیت خنک کردن کندانسور چیلر است. چیلرهایی که نیاز به برج دارند، انتظار می‌رود که کندانسور آنها از نوع آب خنک باشد. بسیاری از چیلرهای جذبی با انواع مختلف و یا تک اثره، همواره به یک برج خنک‌کننده نیاز دارند.

گام دوم: انتخاب برج خنک‌کننده مناسب با نوع و ظرفیت چیلر

ظرفیت برج خنک‌کننده چیلر، در حوزه تعریفات ظرفیت دستگاه کولینگ‌تاور برای خنک کردن آب در گردش در مدار کندانسور چیلر، حائز اهمیت است. توان سرمایشی برج خنک‌کننده، در واقع، همان میزان حرارتی است که از چیلر در یک زمان مشخص جذب می‌شود. در محاسبه ظرفیت کولینگ‌تاور، روش‌های مختلفی وجود دارد که در تمامی آنها، ظرفیت یا توان سرمایشی برج خنک‌کننده به دو پارامتر اصلی از مشخصات فنی چیلر وابسته است.

الف) ظرفیت سرمایشی چیلر

در تعیین میزان ظرفیت برودتی چیلر، چندین روش مختلف و متنوع وجود دارد. هر دستگاه چیلر، دارای یک پلاک مشخصات فنی است. درون هر پلاک چیلر، مشخصاتی از قبیل توان مصرفی، مقدار برودت و پارامترهای دیگر قید می‌شود. پارامتر ظرفیت سرمایشی، در واقع، همان میزان برودتی است که تجهیز قلمداد می‌شود. این مشخصه به واحدهای KW یا RT (تن تبرید) نمایش داده می‌شود. با این حال، برخی چیلرها نیازمند مشاهده مدل و مطالعه کاتالوگ دستگاه هستند تا ظرفیت آنها مشخص گردد. یک روش دیگر نیز عکس گرفتن از پلاک کمپرسور و محاسبه ظرفیت از روی کاتالوگ آن می‌باشد. با در دست داشتن تعداد و توان کمپرسورهای چیلر، ظرفیت محاسبه می‌شود.

ب) نوع چیلر (تراکمی یا جذبی)

برای تشخیص نوع چیلر (تراکمی یا جذبی)، به نوع مصرف انرژی دستگاه توجه نمایید. چیلرهای تراکمی عمدتاً از انرژی برق برای عملکرد خود استفاده می‌کنند و داخل آنها می‌توانید کمپرسورهایی را مشاهده نمایید. به طرف مقابل، چیلرهای جذبی از گاز برای ایجاد شعله و اشتعال استفاده می‌کنند. چیلرهای تراکمی دارای مبردهای فریونی بوده و چیلرهای جذبی از آمونیاک بهره می‌برند. 

تا اینجا به بحرانیت ظرفیت برج خنک‌کننده چیلر پرداختیم؛ اما این گام فقط یک بخش از انتخاب صحیح برج است. حالا به سوی موضوع دیگری حرکت خواهیم کرد: انواع چیلرها و تأثیر نوع آن بر کارایی سیستم خنک‌کننده. انتخاب میان چیلرهای تراکمی و جذبی یک تصمیم مهم است که به شدت بر کارایی و هزینه‌های بهره‌برداری تأثیر می‌گذارد. چیلرهای تراکمی با مصرف برق خود و کارکرد بر اساس فریون‌ها، برای استفاده‌های صنعتی یا تجاری مناسب هستند. 

مرحله‌ی سوم: انتخاب بهینه‌ترین نوع برج خنک‌کننده برای چیلر

برجهای خنک‌کننده، بسته به شکل ظاهری، نوع پاشش آب، و همچنین بر اساس جهت جریان هوای ورودی، انواع گوناگونی دارند. از بین برج‌های خنک‌کننده می‌توان به جریان مخالف، جریان متقاطع، مکعبی و گرد (مدور) اشاره کرد. تعیین نوع این دستگاه به وابستگی به چندین پارامتر اساسی انجام می‌شود. گزینش نوع برج خنک کننده مدار بسته یا مدار باز به شرایط دمایی (دمای خشک و مرطوب) و تأمین آب مصرفی برج خنک‌کننده را مشخص می‌کند. همچنین، انتخاب نوع جریان مخالف و متقاطع باید با رطوبت نسبی محیط در ارتباط باشد. خلاصه‌ای از پارامترهای تأثیرگذار بر انتخاب نوع برج خنک‌کننده چیلر ذکر شده است.

مرحله‌ی چهارم: رعایت اصول تولید صدا در برج خنک‌کننده چیلر

در حالی که ایجاد صدای زیاد در برج خنک‌کننده ممکن است تأثیر منفی بر ساختمان‌های اطراف بگذارد، استفاده از تله‌های صدا، لرزه‌گیرها و درایوهای دو متغیره موتور (اینورتر) می‌تواند به کاهش قابل ملاحظه‌ای در صدای تولیدی منجر شود. صدای تولید شده اساساً از سه بخش در کولینگ‌تاور به وجود می‌آید:

• سیستم هوادهی و هوارسانی برج خنک‌کننده
• سیستم پاشش و ریزش آب در کولینگ‌تاور
• لرزش ناشی از چرخش فن و نیروهای انتقالی بین پروانه و موتور

برای کاهش صدای برج خنک‌کننده چیلر، می‌توان از راهکارهای زیر استفاده کرد:

1. استفاده از لرزه‌گیر و دسته موتورها در شاسی (تشتک و نشیمنگاه روی فنداسیون).
2. بهره‌گیری از تیغه‌های ایرفویل در پروانه برج خنک‌کننده با حداقل فشار استاتیک و نیروهای توربولانسی.
3. استفاده از بلبرینگ‌های استاندارد و کاهش‌دور از نوع گیربکسهای هلیکال شافت مستقیم.
4. استفاده از هرزگرد در انتقال قدرت برای خنثی‌سازی لرزش و کاهش دور موتور.
5. بهره‌گیری از دیسک کاهنده سرعت فن در بخش کاهنده دور موتور به فن (مخصوص تسمه و پولی).
6. نصب درایو اینورتر در تابلو کنترل برای تنظیم دور موتور در ساعات مختلف شبانه‌روز.
7. بهره‌وری از سنسورهای مستغرق در تشتک کولینگ‌تاور به منظور تنظیم هوشمند اینورتر.
8. رعایت دور یا سرعت زاویه‌ای استاندارد چرخش فن هوادهی.
9. رعایت اصول نصب برج خنک‌کننده چیلر مانند عدم تراز بودن فنداسیون نشیمنگاه کولینگ‌تاور.
10. انتخاب برج خنک‌کن مکعبی با سیستم پاشش آب ثابت و کم فشار.

در اینجا، به بررسی اصول حیاتی در ارزیابی کارایی برج خنک‌کننده می‌پردازیم. 

گام پنجم: انتخاب بهترین مکان نصب برای برج خنک‌کننده چیلر

از آنجا که Cooling Tower به هوای خشک نیاز دارد و تاثیر مستقیم رطوبت نسبی محیط خارجی را دارد، مناسب است که در محیط کاملاً باز قرار گیرد. همواره حائز اهمیت است که فاصله استاندارد بین این سازه و تجهیزات دیگر و دیوارهای اطراف برج را رعایت کنیم. در سیستم‌های تهویه‌مطبوع بالای ساختمان و در معرض هوای آزاد محیط بیرون، بهترین موقعیت برای نصب Cooling Tower است. در واقع، در 90 درصد از آپارتمان‌ها و ساختمان‌ها، نصب برج خنک‌کننده روی پشت بام در نظر گرفته می‌شود.

گام ششم: آغاز ارتقاء برج خنک‌کن و ایجاد پایه نصب

ابعاد نهایی یک برج خنک‌کن در مقایسه با دیگر تجهیزات مرتبط با سیستم‌های تهویه مطبوع، همچون هواساز، چیلر و فن‌کویل، به طور چشمگیری بزرگتر است. برج خنک‌کن می‌تواند به عنوان بخشی عظیم از تجهیزات مورد نیاز برای سیستم‌های تهویه مطبوع محسوب شود. ابعاد این برج خنک‌کن، با توجه به ظرفیت خود، می‌تواند اندازه‌هایی مانند قطر در بازه 1 تا 9 متر و ارتفاع معادل 2 تا 12 متر را به خود اختصاص دهد.

گام هفتم: رعایت اصول کاربردی در راه‌اندازی موتور برج خنک‌کن

الکتروموتور در برج خنک‌کن مسئول فراهم‌کردن نیروی مکانیکی است. کنترل میزان انرژی مصرفی موتور توسط سیستم دور متغیر صورت می‌گیرد. برای بهره‌وری بیشتر از این ویژگی، می‌توان از درایو اینورتر در تابلو برق برای راه‌اندازی موتور برج خنک‌کن استفاده کرد.

گام هشتم: رعایت اصول استاندارد آب در برج خنک‌کن چیلر

جریان آب در برج خنک‌کن و همچنین مدار آب اضافی به کولینگ تاور باید با استانداردهای خاصی هماهنگ شود. مقدار املاح موجود در این دو جریان آب باعث ایجاد رسوب و انباشتگی در کندانسور و برج خنک‌کن چیلر می‌شود.