برج خنک کننده (در اصطلاح عامیانه برج خنک‌کن) یا کولینگ تاور (cooling tower)، استوانه‌ای گرد بصورت مخروطی و یا مکعبی است شبیه به یک برج که وظیفه دریافت گرما از سیال فرآیندی به روش طبیعی و یا مکانیکی از طریق مکش یا دمش با فن و خنک کاری تا نزدیک دمای مرطوب هوا بصورت تر یا خشک و در دو مدل مدار بسته یا باز و انتقال گرمای زائد به اتمسفر یا جو را بر عهده دارد.
برجهای خنک کننده به دستگاه‌های خنک کننده آب به یکی از دو منظور تهویه مطبوع و یا گرفتن گرمای تجهیزات صنعتی کارخانجات صنعتی گفته میشود. وظیفه برج‌های خنک کننده صنعتی کاهش دمای آب یا هر سیالی است که ظرفیت گرمای ویژه بالایی دارد، همچون روغن، اسید و غیره. این سیستم یکی از مهمترین تجهیزات در مبحث تهویه مطبوع میباشد و براساس نحوه کارکرد و جنس بدنه و قطعات دارای تقسیم بندیهای متفاوتی است.

برج خنک کننده چیست؟

برج خنک کننده مشتمل بر تجهیزاتی است با جنس بدنه گالوانیزه، چوبی، بتنی و فایبرگلاس گاه بصورت منفرد و گاه همراه با چیلر با تقسیم بندی‌هایی بصورت گرد، مدور و مکعبی، تر و خشک، مدار بسته و مدار باز هیبریدی، جریان مخالف و جریان متقاطع، جریان طبیعی و جریان مکانیکی که بمنظور ایجاد برودت و انتقال گرما از سیال فرآیندی به اتمسفر در پالایشگاه، نیروگاه، مجتمع‌های مسکونی، تجاری، اداری، ورزشی، کارخانجات تزریق پلاستیک و… مورد استفاده قرار می‌گیرد.

به طور خلاصه هدف از استفاده این سیستم، خنک کردن آب میباشد.

خنک سازی آب با اهداف مختلف در کاربردهای صنعتی، تهویه مطبوع و… توسط برج‌های خنک کن انجام میشود. عملکرد آن نیز در واقع مشابه عملکرد کولر آبی میباشد. کولر آب با پاشش آب سبب افزایش رطوبت هوا و کاهش دمای خشک هوا در تابستان می‌گردد. این سیستم نیز با پاشش آب و تماس با هوا موجب تبخیر بخش کوچکی از آب، در نتیجه سبب کاهش دمای آب می‌گردد.

ظرفیت برج خنک کننده اصطلاحا با تن تبرید یا کیلو وات نمایش داده میشود. این عدد بیانگر میزان گرمایی است که این دستگاه در واحد زمان از آب دریافت میکند. ظرفیتهای برج خنک کن تولیدی شرکت ناب زیست در انواع مختلف از 5 تن برودتی یا تن تبرید آغاز و تا 5000 تن تبرید (به صورت چندسلولی و صنعتی) ادامه دارد.

قطعات برج خنک کننده
هر برج خنک کننده دارای قطعات و تجهیزاتی هستند که در عملکرد درست و راندمان بالای آنها تاثیرگذار می‌باشند. یک برج خنک کن به کمک قطعات و اجزای داخلی خود میتواند به خوبی کار کند و عملیات خنک سازی را انجام دهد و این تجهیزات در هر نوع و مدلی از برج متفاوت می‌باشند. این قطعات براساس نوع برج، عملکرد آن، ظرفیت آن، محل نصب آن و بودجه مشتری انتخاب می‌شوند و روی برج نصب می‌گردند. مهم‌ترین پارامتر در تعیین قیمت برج خنک کن همین قطعات داخلی و نوع و جنس آنها میباشد.
کولینگ تاورها تجهیزات و قطعات مختلفی دارند که هر کدام از آنها نیز دارای جنس و مدلهای متنوعی می‌باشند و براساس طراحی و عملکرد برج انتخاب می‌شوند و مورد استفاده قرار میگیرند. در ادامه به اصلی‌ترین و مهم‌ترین تجهیزات کولینگ تاور اشاره میکنیم و کاربرد و وظیفه هر یک را شرح میدهیم.

• بدنه: بدنه در واقع استراکچر نگهدارنده کلیه تجهیزات داخلی و خارجی میباشد. بدنه برج خنک کننده خود شامل بخشهای مختلفی میباشد. از جمله اجزا میتوان تشتک، پنل، لوور یا کرکره ورودی هوا، فن استک و ستونی را نام برد.

         بدنه برج خنک کننده باعث حرکت جریان هوا و تماس هوا با آب میشود و نگهدارنده پوشش کلی برج میباشد. کولینگ تاورهای بزرگ معمولا از جنس               بتنی هستند. پلاستیک، آهن گالوانیزه، استیل، فلز و فایبرگلاس نیز از دیگر موادی هستند که در ساخت انواع برج‌های خنک کن از آنها استفاده میشود           و انتخاب هر یک از این مواد به نوع استفاده از برج و نیاز کاربر بستگی دارد. بیشتر برجها از چوبهای شیمیایی شده و ترکیب شده با بتن و سیمان                   تقویت شده یا از فیبرهای تقویت شده با پلاستیک ساخته می‌شوند.
         بدنه یا اسکلت کولینگ تاور میتواند از فلز نیز ساخته شده باشد.امروزه فایبرگلاس طرفداران زیادی پیدا کرده است و به شدت مورد استفاده قرار                     می‌گیرد زیرا هم استحکام و دوام بالایی دارد، هم در برابر مواد شیمیایی و تابش مستقیم نور خورشید مقاوم است و هم هر 4 تا 5 سال به تعویض نیاز           دارد. برج‌های دارای بدنه فایبرگلاس در ابعاد و اندازه‌های مختلفی وجود دارند و به طور وسیعی در سراسر دنیا تولید و به بازار عرضه می‌شوند. برج                 خنک کننده فایبرگلاس به طور معمول دارای ضخامت بین 5 الی 10 میلی متر میباشد و تعداد لایه‌های متفاوتی از الیاف و رزین دارد.

• اسکلت یا استراکچر داخلی و زیرین:  این بخش در واقع جهت تقویت استحکام مقاومت نهایی برج خنک کن طراحی و به کار برده میشود. درقسمت زیرین برج نیز از یک سری ناودانی جهت تقسیم و توزیع بار بر روی فونداسیون مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• گیربکس: به علت سرعت بالای دوران شفت استفاده میشود که باعث کاهش سرعت بالای دور الکترو موتور میشود.گیربکس برج خنک کننده دارای چرخ دنده‌های بزرگ و کوچک میباشد و وظیفه کاهش دور تسمه‌ای برج را بر عهده دارد. این قطعه دور الکترو موتور را کاهش میدهد و انرژی را به فن منتقل میکند زیرا اگر دور الکترو موتور کاهش پیدا نکند، نمیتوان انرژی را به خوبی و درستی به پروانه انتقال داد.
• شفت: شفت وظیفه انتقال نیرو از موتور به جعبه دنده را بر عهده دارد و محوری گردانی است. این قطعه عموما از جنس فولاد یا کامپوزیت است و در برابر خوردگی و شکستگی به شدت مقاوم میباشد. جنس شفت باید به گونه‌ای باشد که در مقابل تمام تنشها وارده به برج مقاوم باشد و خواص مکانیکی مناسب داشته باشد.
• پروانه یا فن  برج خنک کننده: که با دوران و قدرتی که از الکترو موتور می‌گیرد سبب به جریان افتادن جریان هوا به داخل برج میشود. فن از تجهیزات اصلی کولینگ تاور است که باید سبک و مقاوم در برابر تنش و سختی گیر باشد. جنس آن معمولا از استیل، آلومینیوم، پلاستیک، فایبرگلاس و پلی آمید است.فن برج خنک کننده که به آن پروانه کولینگ تاور نیز گفته میشود، وظیفه هدایت هوا به داخل برج خنک کننده را بر عهده دارد و استفاده از آن باعث میشود راندمان و بازدهی دستگاه افزایش پیدا کند. فن‌ها یک عیب بزرگ دارند و آن این است که دارای مصرف برق بالایی میباشند و صدای زیادی تولید میکنند. امروزه تلاش تولید کنندگان این است که فنهایی با صدای کم و بازدهی بالا تولید کنند. فن‌ها از نظر شکل و ظاهر به سه دسته ضربی، کامپوزیت و پروفیل تقسیم می‌شوند.

           فن ضربی دارای قطری بین 0.5 تا 1.2 متر میباشد و از ورقه‌های فولادی ساخته میشود. از مزایای این نوع فن میتوان به‌ قیمت مناسب آن اشاره کرد            اما دارای وزن زیادی میباشد. فن کامپوزیت جریان یکنواخت تری از هوا را تولید میکند زیرا میتواند با چرخش پروفیل، شعاع فن را تغییر دهد.از مهم‌ترین            مزایای این نوع پروانه برج خنک کننده میتوان به وزن پایین، تولید صدای کم، هوادهی بیشتر و مصرف انرژی کمتر اشاره کرد.
          فن پروفیل دارای پروفیل ایرفویل است و ابعاد و فرم آن ثابت میباشد. این مدل فن برج خنک کننده از جنس آلومینیوم ساخته شده است و همین باعث           میشود وزن و لرزش کمتری داشته باشد و درمقابل شکستگی و خوردگی از مقاومت بالایی برخوردار باشد.

• فن استک: که نقش هدایت مسیر جریان هوا را دارد و مانند دودکش عمل میکند که در قسمت فوقانی قرار میگیرد و به هوای خروجی نظم می‌بخشد. این فن باید طوری باشد اصطحکاک و اتلاف انرژی را به حداقل برساند و معمولا از جنس فایبرگلاس است که بسیار دقیق و سبک است.

• کویل: آب از سیستم وارد این کویل‌ها میشود و گرمای خود را به داخل برج خنک کننده میدهند که توسط نازل آب بر روی آنها پاشیده میشود تا خنک کاری صورت پذیرد. به دلیل اینکه مس رسانای بسیار قوی میباشد معمولا جنس کویل‌ها از جنس مس میباشد. مگر به جهت کاهش قیمت از گالوانیزه و استیل نیز استفاده میشود. ولی استفاده از این متریال سبب کاهش راندمان کولینگ تاور میشود.

• نازل: آب خنک موجود در حوضچه برج خنک کن را بر روی کویلهای که از جنس مس است برای گرفتن حرارت آنها و خنک کاری آب گرم ورودی به سیستم و تبدیل به آب سرد پاشش میکند.
  نازل برج خنک کننده که به آن افشانک نیز گفته میشود، به صورت رزوه ‌ای در سیستم پاشش آب نصب میشود و وظیفه توزیع و پخش کردن آب بر روی پکینگ‌ها را بر عهده دارد. توزیع و پخش یکنواخت آب توسط نازل با عملکرد و راندمان کولینگ تاور ارتباط مستقیم دارد، به همین دلیل باید به طور مرتب چک شود و در صورت بروز رسوب و گرفتگی برای رفع آن اقدام کرد. نازل‌ها عموما از جنس پلی پروپیلن هستند و به راحتی با اسید شویی رسوب زدایی می‌شوند.
•  
• سیستم کاهش دور: این قسمت در واقع به واسطه کاهش دور خروجی موتور و انتقال گشتاور موتور به فن تعبیه و طراحی می‌گردد. سیستم کاهش دور گاه میتواند از نوع گیربکسی و گاه میتواند از نوع تسمه و پولی طراحی گردد.
•  
• الکتروموتور: این قسمت در واقع وظیفه تامین انرژی مکانیکی مورد نیاز جهت چرخش فن و مکش هوا به سمت بالا را برعهده دارد. میزان توان موتور عموما براساس میزان دبی حجمی هوای تاور و قطر فن محاسبه می‌گردد. محاسبه متراژ سطح ویژه کویلهای مدار بسته به محاسبه ظرفیت کلی انتقال حرارت (U) و با توجه به پارامترهای مختلف زیر بستگی دارد. دمای محیط، نوع سیال در تماس با کویل، میزان هوا دهی، دمای ورودی و خروجی سیالی که با کویل بر خورد میکند. الکترو موتور برج خنک کننده که یکی از مهم‌ترین قطعات میباشد که باعث میشود انرژی الکتریکی به انرژی جنبشی تبدیل شود و پروانه برج خنک کننده یا همان فن کولینگ تاور به حرکت در بیاید. این قطعه باید کاملا عایق باشد تا بتواند در برابر شرایط جوی نامناسب و تابش مستقیم نور خورشید مقاوم باشد. در هنگام وصل کابل به الکترو موتور باید حتما از گلند کابل استفاده شود تا از ورود آب به جعبه تقسیم الکترو موتور جلوگیری شود زیرا اگر آب وارد این قسمت شود، الکترو موتور می‌سوزد.
•  
• توری فن گارد: این بخش در واقع شامل تعدادی مش سبک گالوانیزه بوده و جهت محافظت فن و تجهیزات داخلی در قسمت بالای برج مورد استفاده قرار می‌گیرد.
•  
• تشتک توزیع آب: در برج خنک کننده جریان مخالف (کانتر فلو) این قسمت جایگزین سیستم پاشش آب و جهت پاشش آب بر روی پکینگ مدیا مورد استفاده قرار می‌گیرد.
•  
• دریچه ورود هوا (لوور):  این بخش در واقع وظیفه تامین هوای ورودی را برعهده دارد. دریچه ورودی هوا در این سیستم براساس میزان حجم هوای مکش شده ممکن است دارای ابعاد متفاوت و تعداد متفاوتی باشد. لوور که به آن کرکره ورودی هوا نیز گفته میشود، وظیفه کنترل هوای ورودی به برج را بر عهده دارد. ابعاد لوور باید به شکلی باشد که بتواند با توجه به دمای هوا، حجم مناسبی از هوا را به داخل برج هدایت کند. لوورها به دو دسته تیغه‌ای و لانه زنبوری تقسیم می‌شوند.

          لوور تیغه‌ای معمولا از جنس فایبرگلاس میباشد و دارای تعداد زیادی تیغه است که از فضای بین آنها، هوا به کولینگ تاور وارد میشود. از این مدل                  بیشتر در کولینگ تاورهای فایبرگلاس مکعبی و مخروطی استفاده میشود. لوور لانه زنبوری معمولا از جنس PVC میباشد و دارای محفظه‌هایی شبیه            به لانه زنبور است. از این مدل بیشتر در کولینگ تاورهای مکعبی و از نوع جریان مخالف استفاده میشود.
          مزیت لوور لانه زنبوری نسبت به لوور تیغه‌ای این است که محفظه‌های آن از ورود ذرات ریز، آلاینده‌های محیطی و گرد و غبار به داخل برج جلوگیری                  می‌کنند.

•  
• پکینگ برج خنک کننده: اصلی‌ترین و مهم‌ترین قطعه در بین قطعات کولینگ تاور، پکینگ میباشد که به آن سطوح تبادل حرارتی نیز گفته میشود. این قطعه وظیفه افزایش سطح انتقال حرارت را بر عهده دارد و با این کار نرخ تبادل گرما را افزایش میدهد.
• پکینگ برج خنک کننده به گونه‌ای طراحی شده است که آب وارد شده را تا حد امکان در سطوح گسترده پخش میکند و معمولا از جنس PVC، سرامیک، پلی اتیلن و یا پلی پروپیلن میباشد. پکینگها به دو دسته فیلم و اسپلش تقسیم می‌شوند. پکینگ فیلم دارای عملکرد آبشاری میباشد و پکینگ اسپلش به شکل پاششی عمل می‌کند. متداول‌ترین و رایج‌ترین نوع پکینگ، لانه زنبوری و از جنس PVC میباشد.
•  
• آب پخش کن برج خنک کننده: آب پخش کن برج خنک‌کننده (cooling tower sprinkler) که به آن اسپرینکلر هد گفته میشود، وظیفه توزیع و پاشش آب را به صورت چرخشی بر عهده دارد. این قطعه معمولا از مواد پلیمری ساخته میشود و از جنس آلومینیوم یا برنج تولید میشود.
  اسپرینکلر یا همان آب گردان، شامل 2 قسمت ثابت و دوار میباشد. قسمت ثابت به لوله ورودی وصل میشود و با فشار آب، قسمت دوار شروع به چرخیدن میکند. قسمت دوار بر روی قسمت ثابت به طور دائم می‌چرخد و همین باعث میشود آب پخش کن دچار رسوب و گرفتگی شود و به طور صحیح نچرخد. به همین دلیل باید به طور مرتب و دوره‌ای اسپرینکلر روغن کاری، سرویس و یا تعویض شود.
•  
• قطره گیر (المیناتور): قطعه‌ای از برج خنک کننده میباشد که از پرتاب قطرات آب به بیرون جلوگیری میکند. چون که قطراتی به همراه جریان هوا خارج میشود که به انها دریفت میگویند

قطعات برج خنک کننده

پیشتر یاد گرفتیم، کولینگ تاور یک منبع برودتی است که دستگاه‌های تولید کننده گرما را خنک نموده و می‌تواند به صورت دائم کار کند. این دستگاه مرتب با آب و هوا سر و کار دارد و به صورت یکسره فرآیند تبخیر را انجام می‌دهد.

این روند و روال کاری برج خنک کن باعث میشود قطعات و تجهیزات آن مانند افشانک، پکینگ و دیگر اجزای داخلی آن دچار رسوب و گرفتگی شوند. از سوی دیگر گرد و غبار و آلاینده‌های محیطی باعث مستهلک شدن قطعات و تجهیزات دستگاه می‌شوند. تابش مستقیم نور خورشید نیز باعث خرابی فن، قطره گیر و لوور می‌شود.

بنابراین تعویض قطعات برج خنک کننده و سرویس دوره‌ای و تعمیر آنها از اهمیت زیادی برخوردار است. این کار باعث میشود از تخریب و استهلاک اجزای داخلی برج جلوگیری شود و عملکرد و راندمان دستگاه حفظ گردد.

سرویس کولینگ تاور بهتر است به صورت دائمی و دوره‌ای انجام شود و هر 6 الی 12 ماه صورت پذیرد تا در هر شرایطی یک عملکرد مطلوب و ایده آل داشته باشد. بهتر است بدانید بررسی دوره‌‌ای، تعمیر و نگهداری نادرست باعث رسوب شدید، رشد باکتریها و آلاینده‌های محیطی در داخل برج خنک کن می‌گردد.

* قطعات داخلی و جانبی برج‌های خنک کن با توجه به نوع و نحوه عملکرد آن، متفاوت هستند. بنابراین اولین کار هنگام تعویض قطعات این است که ظرفیت و نوع برج خنک کن تشخیص داده شود.

* هنگام خرید برج خنک کننده لوازم یدکی آن به شما داده میشود. این لوازم یدکی شامل یک ست کامل از نازل، پکینگ، فن، قطره گیر و لوور میباشد تا در صورت نیاز به تعویض قطعات داخلی کولینگ تاور از آنها استفاده کنید.

کاربرد برجهای خنک کن در صنعت

اکثر ماشین‌آلات صنعتی همانند کوره‌ها، بویلرها و توربین‌ها در چرخه‌کاری خود مقداری حرارت اضافی تولید می‌کنند. وظیفه برج خنک کننده صنعتی در چرخه این ماشین‌آلات و تجهیزات، جذب و دفع گرمای اضافی ایجاد شده می‌باشد.

توربین‌های گازی در پالایشگاه‌ها، کمپرسورهای هوا در نیروگاه‌ها و دیگ‌های بخار در صنایع از مهمترین تجهیزات سرد شده با کولینگ تاور به شمار می‌آید. وظیفه استخراج این انرژی حرارتی به عهده سیال هوا است.

کاربرد برج خنک کننده در سیستم تهویه مطبوع (چیلر)

اکثر ساختمان‌ها و برج‌های بزرگ، ادارات، بانک‌ها و مراکز خرید دارای سیستم تهویه مطبوع مرکزی (HVAC) می‌باشند. در سیستم‌های سرمایش مرکزی از چیلرهای تراکمی یا جذبی جهت خنک کردن هوای داخلی محیط استفاده می‌کنند.
گرمای جذب شده از یک منطقه ساختمان توسط چیلر سبب افزایش دمای این ماشین برودتی می‌شود. برج خنک کننده با تولید آب سرد و هدایت آن به کندانسور، موجب تعادل دمایی چیلر می‌شود. در سیستمهای تهویه مطبوع از آنجایی که این دستگاه وظیفه خنک کردن چیلر را دارد، از این رو به آن برج خنک کننده چیلر نیز گفته میشود.
برج خنک کننده خانگی نامی دیگر برای سیستمهای تهویه مطبوع غیرصنعتی است. اغلب برج‌های مسکونی، اداری و تجازی که با سیستم چیلر و فن کویل اعم از سقفی و یا دیواری و شامل مدل‌های توکار و روکار خنک کاری و هوای آنها تهویه میشود از برج خنک کننده خانگی استفاده می‌نمایند.
توجه داشته باشد که فقط چیلرهایی که دارای کندانسور آبی می‌باشند از برج خنک‌کننده در مدار کندانسور خود استفاده می‌نمایند. امروزه بیشتر چیلرهای تراکمی و تمامی چیلرهای جذبی دارای کندانسور آبی می‌باشند.

انواع برج خنک کننده

کولینگ تاور انواع مختلفی دارد که در یک دسته بندی کلی در دو دسته میتوان آنها را قرار داد.

• کولینگ تاور مدار باز
• برج خنک کننده مدار بسته

برج خنک کننده مدار باز

برج خنک کن مدار باز به سیستمی گفته میشود که آب را توسط یک سیکل باز (به لحاظ انتقال جرم) خنک میکند. آب در این نوع از سیستمها توسط یک سری نازل بر روی سطوح خنک کننده یا پکینگها پاشش میکند و در اثر افت دما از خروجی تشتک آن خارج می‌گردد. هوا نیز از قسمت لوور یا کرکره‌های ورودی هوا وارد می‌گردد. بعد از تماس با آب و رطوبت زنی به صورت اشباع از قسمت دیگر (فن استک) خارج می‌گردد.

مزایای کولینگ تاور مدار باز

1. راندمان بالای حرارتی.
2. کاهش دمای آب تا نزدیکی دمای مرطوب محیط.
3. بهای تمام شده پایین نسبت به برج‌های مدار بسته.

انواع برج خنک کن مدار باز به لحاظ شکل ظاهری

1- برج خنک کننده مکعبی دارای سیستم پاشش آب ثابت و سیستم هوادهی مکش القایی میباشد. شکل ظاهری این دستگاه دقیقا مکعب یا مکعب مستطیل میباشد. قیمت این دستگاه نسبت به نمونه گرد آن گران تر است. در عمل کارایی کولینگ تاور مکعبی نسبت به برج‌های گرد بیشتر است.

2- برج خنک کننده مخروطی یا گرد مدور دارای سیستم پاشش آب چرخشی و هوادهی مکش القایی میباشد. قیمت این سیستم پایین تر است در عمل کارایی این برجها نیز پایین تر میباشد.

برج خنک کننده مدار بسته

برج خنک کننده مدار بسته به سیستمی گفته میشود که آب یا هر نوع سیال فرآیندی دیگر درون مدار بسته خود را توسط یک سیکل بسته خنک میکند. همانطور که از تعریف فوق مشخص میباشد در مدل مدار بسته هیچ گونه انتقال جرمی بین سیال فرآیندی و هوا صورت نمی‌پذیرد.

دقت کنید کولینگ تاور مدار بسته با برج خنک کننده خشک تفاوتی اساسی دارد.

بطور خلاصه اینکه در مدل خشک، هیچ گونه مصرف آبی حتی بمنظور خنک کاری کویلها استفاده نمیشود لیکن در مدل مدار بسته، سیال فرآیندی داخل کویلهای مسی میتواند با پاشش آب روی کویلها خنک کاری شود.

البته همچون هر تجهیز صنعتی در سراسر جهان هم برج خنک کننده مدار بسته و کولینگ تاور خشک محدودیتهایی نیز وجود دارند.

به عنوان مثال کولینگ تاور مدار بسته توانایی کاهش آب تا دمای مرطوب محیط را ندارد. بلکه آب تا نزدیکی دمای خشک محیط کاهش دما پیدا میکند. بنابراین این سیستم در حالت مدار بسته دارای راندمان حرارتی پایین تری نسبت به برج خنک کننده مدار باز میباشد.

موضوع راندمان حرارتی سیستم در تابستان بیشتر حائز اهمیت میباشد. زیرا که در فصل تابستان با توجه به افزایش شدید دمای خشک محیط عملا کاهش دمای آب به زیر دمای 40 الی 45 درجه سانتی گراد امکان پذیر نمیباشد.

مزایای کولینگ تاور مدار بسته

1. کاهش مصرف انرژی و بهینه بودن عملکرد مصرف آب.
2. کاهش رسوب و خوردگی ناشی از تبخیر آب در برج خنک کن مدار باز و ایجاد گرفتگی در مسیر ناشی از افزایش املاح محلول آب بر اثر تبخیر.
3. حذف تجهیزات مورد نیاز جهت تامین آب جبرانی کولینگ تاور از جمله منبع آب جبرانی یا استخر، سختی گیر رزینی و…
4. عملکرد قوی در فصول سرد همچون اواخر پاییز و زمستان و اوایل فصل بهار.
5. قابلیت نصب در محیط بسته و باز (محیط بیرون).

برج خنک کننده هیبریدی

دسته‌ای دیگری از برج خنک کننده با پیشرفت دانش  و تکنولوژی وارد صنعت تبرید کولینگ تاورها گردید که از هر دو برج خنک کننده مدار باز و مدار بسته بصورت ترکیبی استفاده میکند. برج خنک کننده هیبریدی خود به دو نوع تقسیم می‌گردد.

در نوع اول در بخش بالایی آن برج خنک کننده مدار بسته قرار دارد و در پایین برج مدار باز. عملکرد این برج بدین گونه است که آب گرم بعد از ورود به درون کویلهای مسی با هوای ورودی که توسط فن و از دریچه ورود هوا به درون برج خنک کننده نفوذ کرده است تماس یافته و گرمای آب درون کویل تا دمای خشک کویل کاهش پیدا نموده است و سپس همین آب وارد برج خنک کننده مدار باز در پایین شده و توسط نازلها بر سطح پکینگها پاشش میشود و گرمای خود را تا چند درجه بیش از دمای اشباع از دست داده و وارد تشت آب شده و از آنجا وارد لوله‌های خروجی می‌گردد.

انواع کولینگ تاور مدار باز به لحاظ جهت جریان هوا

برج خنک‌کن مدار باز در یک دسته بندی کلی به دو نوع جریان متقاطع و جریان مخالف تقسیم بندی میشود. در ادامه به بررسی آنها پرداخته‌ایم.

برج خنک کن مدار باز جریان متقاطع (Cross Flow Cooling Tower)

این مدل از کولینگ تاور مدار باز عموما در مکانهایی استفاده میشود که به دلیل شرایط محیطی دارای رطوبت نسبی بالایی در فصول گرم تابستان میباشد. در ایران از کولینگ تاور جریان متقاطع یا همان کراس فلو بیشتر در مناطق شمال و جنوب کشور مورد استفاده قرار می‌گیرد. دلیل استفاده از این مدل در این مناطق بیشتر به نحوه عملکرد این مدل از سیستمهای مدار باز وابسته میباشد.

برج خنک کننده مدار باز جریان متقاطع به دلیل نوع عملکرد مخصوص آنها با ساختار مکعبی قابل تولید میباشد. نوع کراس فلو یا جریان متقاطع اولین بار توسط یک شرکت ژاپنی به نام ابارا (EBARA) تولید و عرضه گردید. به همین دلیل به این دستگاه ساخته شده در داخل کشور جریان متقاطع ابارایی نیز گفته میشود.

برج خنک کننده مدار باز جریان مخالف (Counter Flow Cooling Tower)

این مدل از کولینگ تاورها در کلیه مناطق مورد کاربرد میباشد. راندمان حرارتی این سیستمها جریان مخالف عموما در مکانهایی با رطوبت نسبی پایین، بالاتر از مدل جریان متقاطع یا کراس فلو میباشد.

کولینگ تاور جریان مخالف همانطور که از اسم این دستگاه مشخص میباشد در قیاس با همتای خود، جریان بین آب و هوا در اختلاف فاز 180 درجه‌ای تماس پیدا میکند. برج جریان مخالف بر اساس شکل ظاهری انواع مختلفی دارد که در زیر به شرح مفصل آنها می‌پردازیم.

انواع برج خنک کن جریان مخالف مدار باز به لحاظ شکل ظاهری

• کولینگ تاور مدار باز مکعبی (Cubic Counter Flow Cooling Tower)

مدل مکعبی دارای سیستم پاشش آب ثابت و سیستم هوادهی مکش القایی می باشد. در برج خنک کننده مکعبی آب یک تعداد معینی ورودی وارد نازلهای پاشش آب (Nozzle) می‌گردد. پس از خروج از نازل جریان آب به صورت منظم بر روی سطوح پکینگ مدیا (Packing Media) همپوشانی میشود.جریان آب پس از گذر از لایه‌های پکینگ مدیا در مدل مکعبی  از قسمتهای زیرین لایه آخر سطوح خنک کننده (پکینگ مدیا) در تشتک (Cooling Tower Basin) جمع آوری می‌گردد.
از طرف دیگر، هوا از بخش لوور یا کرکره‌های ورودی هوا (Louver) به داخل برج خنک کننده مکعبی مکش میشود. در مرحله بعد، هوا از ما بین منافذ پکینگ مدیا در برج خنک کن عبور کرده و در تماس مستقیم با جریان آب ریزشی در تمامی لایه‌های پکینگ برج خنک کننده قرار می‌گیرد. بعد از این مرحله هوا با افزایش رطوبت نسبی به حالت اشباع میرسد و از قسمت فن استک یا فن دک (Fan Deck) خارج می‌گردد.

• کولینگ تاور جریان مخالف مخروطی (Conic Counter Flow Cooling Tower)

برج خنک کننده مخروطی، گرد و یا مدور جریان مخالف دارای یک سیستم پاشش آب چرخشی و تحت فشار میباشد. در این مدل آب از ورودی در قسمت پایین وارد برج خنک کننده میشود و در اولین مرحله بعد از گذر از یک لوله عمودی به قطعه‌ای تحت عنوان اسپرینکلرهد یا آب پخش کن یا کلگی می‌رسد.در این قسمت آب تحت فشار با برخورد به این قطعه سبب چرخش آن میشود و پس از چرخش آب به صورت فواره‌ای شکل بر روی سطوح خنک کننده پاشش میکند. جریان هوا نیز همانند مدلهای مکعبی از قسمت لوورهای مکش هوا وارد برج خنک کن شده و از قسمت انتهایی Fan Deck نیز خارج می‌گردد.

برج خنک کننده جریان طبیعی

در برج خنک کننده طبیعی (Natural draft) در واقع جریان هوا بواسطه اختلاف چگالی بین دمای هوای گرم داخل برج و دمای هوای خنک بیرون بصورت طبیعی بوجود آمده و از پایین برج وارد شده و از بالای کولینگ تاور خارج می‌گردد بعبارتی در این برج خنک کننده نیازی به استفاده فن وجود ندارد و در نیروگاهها و واحدهای بزرگ صنعتی با راندمان بالا و مطمئن عمل می‌نماید.

از این برج خنک کننده با عنوان کولینگ تاور نیروگاه و همچنین برج خنک کن ایترسون نیز یاد می‌گردد. برج خنک کننده هلر نیز یکی از انواع برجهای خنک کننده مکش طبیعی میباشد. این نوع از برجهای خنک کن براساس نیاز مصرفی واحد مصرف کننده طراحی و ساخته میشود.

برج خنک کننده جریان مکانیکی

در این نوع از برجها از یک یا چند فن جهت تزریق هوا به داخل و یا بیرون از برج خنک کننده استفاده میشود. در کولینگ تاور جریان مکانیکی میتوان شرایط جوی و بار حرارتی را تغییر یا خنثی نمود و عملکرد تقریبا مطمئنی دارند. اندازه آنها نسبت به برج جریان طبیعی کوچکتر و دارای عملکرد پایدارتر میباشد.

برج خنک کننده جریان مکانیکی خود به دو دسته جریان القایی و جریان اجباری تقسیم میگردند. در کولینگ تاور جریان القایی (forced draf) فن در قسمت پایین برج قرار دارد و جریان هوا را از پایین به درون برج می‌دمد و آن را به سمت بالا هل میدهد. میزان سرمایش در این دسته از برجهای جریان مکانیکی کم میباشد و همچنین احتمال ورود مجدد هوای گرم شده به داخل برج وجود دارد. اما از مزایای آن میتوان به بهره برداری و تعمیرآسان و دسترسی ساده به فن، موتور و قطعلات، مناسب در برابر مقاومت هوا اشاره نمود.

از این برج در صنایع شیمیایی و انرژی استفاده می‌گردد. در برج خنک کننده جریان اجباری فن در قسمت بالای برج خنک کننده قرار دارد و هوا را از پایین برج مکش نموده و بعد از تبادل حرارتی به بیرون از برج خنک کننده پرت میکند. در برج خنک کننده جریان اجباری هوای گرم شده مجدد به داخل برج برنمی‌گردد، به دلیل افزایش سطح تماس آب با هوا دارای بازده بالایی میباشد.جهت نصب این نوع برج خنک کننده نیاز به فضای زیادی نمیباشد. اما دارای معایبی همچون نیازمندی به تعمیرات و نگهداری بالابه دلیل رطوبت بالا درون آن، احتمال خوردگی و پوسیدگی بالا نیز می‌باشند. از آنها میتوان در صنایع شیمیایی، واحدهای خنک کننده و صنایع غذایی استفاده نمود.

برج خنک کننده بتنی

برج خنک کننده بتنی برای کاربردهای صنعتی سنگین کاربرد دارد که از جمله آن میتوان به نیروگاه‌ها، پالایشگاه‌های پتروشیمی و… اشاره نمود. ساخت نوع بتنی این سیستم یک فعالیت عمرانی و صنعتی عظیم است که لازمه آن تهیه و تنظیم انواع نقشه کشی‌ها در 2 بعد و 3 بعد میباشد. محل فن‌ها و ورودی و خروجیها باید کاملا مشخص شود و برنامه ساخت با یک شرکت بتن ریز هماهنگ شود. نوع بتنی تک سلول از ابعاد 6*6 تا 15*15 توسط گروه صنعتی ناب زیست قابل تولید هستند.
از ایرادات اصلی کولینگ تاور بتنی میتوان به کند بودن انجام پروژه به دلیل بتن ریزی مرحله به مرحله و همچنین وزن بالای بتن و لزوم استفاده از پایه‌ها و استراکچر عظیم در قسمت پایینی برج اشاره نمود. البته نوع بتنی دارای مزایایی نیز میباشد که از جمله آن به کارکرد در دماهای بسیار بالا به دلیل استفاده از پکینگهای توربو اسپلش و همچنین ایجاد صدای کم و همچنین سیستم توزیع جوی اشاره نمود.

برج خنک کننده فلزی

برج خنک کننده فلزی به آن دسته از کولینگ تاورهایی گفته میشود که تمام یا بیشتر اجزاء بدنه آنها از فلز ساخته شده باشد. به دلیل ارتباط مستقیم آن با رطوبت و آب آن هم با سختیهای مختلف بدنه این برجها را باید از فلزی استفاده نمود که زنگ نزند و مقاومت بالایی نسبت به اکسایش داشته باشد.بهترین گزینه استفاده از استنلس استیل با گریدهای مختلف اعم از 304 یا 316 است که به اصطلاح به استیل ضد زنگ و ضد اسید معروف هستند. ولی به دلیل قیمت بالای این نوع از آلیاژ آهن فقط در موارد خاص و در مکانهایی که هیچ گزینه دیگری برای کارفرما وجود نداشته باشد این آلیاژ استفاده میشود.  ولی به صورت گسترده برای ساخت این مدل از گالوانیزه گرم (hot galvanized) استفاده میشود.

کولینگ تاور گالوانیزه برای مدت زیادی در حدود 50 سال در ظرفیتهای پایین ساخته میشدند و در شرایط ایده آل آب و هوایی تقریبا تا 20 سال نیز عمر داشتند. در مناطقی که رطوبت هوا بالا بود و آب ورودی نیز خورندگی داشت خیلی زود با ایجاد زنگ سفید روی گالوانیزه این برجها به سمت فرسایش پیش میرفت.برجهای گالوانیزه معمولا مجهز به فن سانتریفیوژ بوده و جریان هوا به صورت اجباری به داخل آنها فرستاده میشد. در برخی موارد نیز از کربن استیل برای ساخت آن استفاده میشد که برای جلوگیری از مسئله زنگ زدگی توسط رنگ یا پی وی سی (PVC) روی فلز پوشانده میشد.لازم به ذکر است که برج خنک کننده گالوانیزه و به طور کل فلزی به دلیل خاصیت تبادل حرارتی فلز دارای راندمان خوبی نیز بودن ولی به دلیل هزینه نگهداری بالا و خرابی زیاد جای خود را به مدل فایبرگلاس دادند.

برج خنک کننده فایبرگلاس

به برج خنک کننده‌ای که بدنه اصلی مخزن از فایبرگلاس، کامپوزیت یا ورقهای grp تشکیل شده از الیاف سوزنی و حصیری، رزین پلی استر، ژلکت آنتی باکتریال و… ساخته شده باشد کولینگ تاور فایبرگلاس گفته میشود.مزایای بسیار زیاد برج خنک کننده فایبرگلاس از جمله عدم پوسیدگی و زنگ زدگی بدلیل تماس مداوم با آب، شکل پذیری عالی و تطابق با فضای محل نصب، رنگ پذیری و کمک به معماری نمای مجتمعها، عایق حرارتی صد در صد بودن و کمک به خنک کاری با راندمان بیشتر دستگاه باعث گردیده است روز به روز به تقاضای خرید این مدل از برجهای خنک کن افزوده شود.

قیمت برج خنک کننده

قیمت برج خنک کننده از عوامل مختلفی تاثیر می‌پذیرد. از جمله مهمترین عوامل تاثیرگذار در قیمت برج خنک کننده، میتوان به مدار باز بودن یا بسته بودن، ظرفیت برودتی و جنس متریال مورد استفاده در ساخت بدنه و تجهیزات داخلی کولینگ تاور اشاره نمود. یک کارخانه تولید کننده یا سازنده به منظور برآورد قیمت نهایی تولید با ظرفیت معین عموما در تیپهای تولیدی مختلف دستگاه‌های تولیدی خود را دسته بندی می‌نماید.

در حقیقت شرکت تولید کننده برج خنک کننده تخصصی این توانایی را برای خود محفوظ میداند که نیاز هر خریداری با هر بودجه‌ای را بتواند تامین نماید. شرکت ناب زیست در تامین قطعات همواره تلاش می‌نماید با کیفیت‌ترین الکتروموتورها، پمپها، رزین و پلی استر و پکینگهای اسپلش با جنس پلی پروپیلن را در تولید برج خنک کننده خود مورد استفاده قرار دهد.

عوامل تاثیر گذار در ظرفیت برج خنک کننده که در نهایت در قیمت آن تاثیر می‌گذارد عبارتند از:

1. دمای خشک محیطی که قرار است برج در آنجا نصب شود.
2. دبی، جریان یا فلوی آب در گردش.
3. مدار باز یا بسته بوده دستگاه.
4. نوع سیالی که قرار است توسط برج خنک کاری شود.
5. دمای آبی که وارد دستگاه می‌گردد.
6. میزان کاهش دما بواسطه کارکرد کولینگ تاور و در حقیقت دمای خروجی از دستگاه.
7. شکل ظاهری سیستم. اعم از مکعبی یا مخروطی بودن که این عامل نیز تقریبا از بودجه مورد نظر کارفرما تاثیر می‌پذیرد. بدین معنی که هر چه کارفرما بودجه بیشتر تعیین نماید میتوان به سمت برج مکعبی یا صنعتی گام برداشت.

منبع : برای خوندن مقاله های بیشتر به دلتاتی مراجعه کنید