چیلر، یک دستگاه خنک کننده هوا برای برج‌ها و ساختمان‌ها است که حرارت محیط را جذب می‌کند و توسط برج خنک کننده (برج خنک کننده چیلر) به بیرون دفع میشود. فرایند دفع حرارت از چیلر در بخشی به نام کندانسور انجام میشود و برج های خنک کننده چیلر مسئول خنک کردن این بخش است. در چیلر، یک مبرد یا گاز از طریق یک سیکل تراکمی یا جذبی افزایش فشار و دما پیدا می‌کند و در بخش کندانسور، حرارت خود را به آب منتقل می‌کند. سپس جریان آب، با حمل حرارت گرفته شده، توسط برج خنک‌کننده به محیط خارجی منتقل میشود.
برج خنک کننده چیلر به عنوان یک منبع برودتی یا سرمایشی عمل می‌کند که جریان آب گردشی در مدار خنک کاری کندانسور چیلرهای آبی (جذبی یا تراکمی) را خنک می‌کند. وظیفه اصلی این برج، بازخنک کردن مبرد داغ و با فشار بالا که از کمپرسور خارج میشود را بر عهده دارد.
چیلر یک دستگاه خنک کننده آب است که در سیستم‌های تهویه مطبوع مرکزی و صنعتی استفاده میشود. در واقع، چیلر و برج خنک‌کننده (یا کولینگ تاور) هر دو به عنوان منابع برودتی و سرمایشی در نظام خنک کاری آب عمل می‌کنند. اما تفاوت‌هایی نیز بین آن‌ها وجود دارد.
چیلر تراکمی از یک سیکل تراکم استفاده می‌کند، به این معنی که با استفاده از یک کمپرسور و انتقال مبرد (گاز R به عنوان نمونه) به کندانسور، گاز سرد میشود. سپس وقتی این گاز با آب در اواپراتور تماس می‌یابد، آب نیز خنک میشود و به عنوان آب سرد (چیلد واتر) خروجی دستگاه تولید میشود. سپس می‌توان این آب سرد را به سیستم‌های هواساز و فن کویل انتقال داد تا گرمای محیط ساختمان یا برج مسکونی و تجاری را جذب کند.
از طرفی، برج خنک‌کننده یا کولینگ تاور، به طور مستقل از چیلر استفاده میشود. وظیفه اصلی آن تخلیه حرارت است، به این صورت که آب گرم از چیلر به برج خنک‌کننده منتقل میشود و در آنجا توسط هوا یا سایر روش‌های خنک‌کننده خنک میشود. این آب سرد شده سپس به چیلر بازگردانده میشود تا دوباره در فرآیند خنک کاری استفاده شود.
چیلر چیست؟
برای مقایسه اجمالی بین کولینگ تاور (برج خنک‌کننده) و چیلر، می‌توان گفت که برج خنک‌کننده در دماهای بالاتر از ۲۵ درجه سانتیگراد به عنوان یک منبع برودتی مطرح استفاده میشود و در این حالت به آن “برج خنک‌کننده صنعتی” نیز اشاره میشود. همچنین، در برخی موارد، برج خنک‌کننده می‌تواند به عنوان مکملی برای چیلرهای آبی (تراکمی یا جذبی) استفاده شود.
اصطلاح “کولینگ تاور” نیز زمانی استفاده میشود که برج خنک‌کننده به منظور تکمیل آب سرد کندانسور چیلر استفاده شود. به طور خلاصه، می‌توان برج خنک‌کننده که در ارتباط با چیلر استفاده میشود را “برج خنک کننده چیلر” نامید.
کاربرد برج های خنک‌کننده چیلر در صنعت
در صنعت، استفاده از برج خنک‌کننده به منظور رسیدن به دماهای پایین‌تر از ۲۵ درجه سانتیگراد در فصول گرم ممکن نیست. در این شرایط، از چیلرهای با سیکل‌های خنک‌کاری تراکمی یا جذبی استفاده میشود تا به دماهای آب سرد تا حدود ۵ تا ۷ درجه سانتیگراد برسیم. برخی صنایع مانند صنایع صابون‌سازی، نیاز به رسیدن به دمای زیر صفر نیز دارند و در این صورت از چیلرهای تراکمی با کمپرسورهای زیر صفر استفاده میشود.
چیلر در واقع به عنوان یک منبع برودتی آب در دماهای بسیار پایین مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال، به دلیل هزینه‌های بالای آن، استفاده از این تجهیز در تمامی سیستم‌های سرمایشی صنعتی توصیه نمی‌شود و به طور کلی، تا حد امکان سعی میشود با استفاده از برج خنک‌کننده، آب را در صنعت و سیستم‌های تهویه مطبوع خنک کنیم.
آیا برج خنک‌کننده در تمامی چیلرهای تراکمی و جذبی کاربرد دارد؟
خیر، برج خنک‌کننده در تمامی چیلرهای تراکمی و جذبی کاربرد ندارد. بایستی به این نکته اشاره کنیم که کندانسورهای چیلرهای تراکمی دارای دو نوع هستند. در حالت اول، کندانسور چیلر از نوع هوایی یا هواخنک می‌باشد و توسط جریان هوای محیط خارجی خنک میشود (توسط فن‌های القایی).
در حالت دوم، کندانسور چیلر دارای یک مبدل پوسته و لوله (Shell & Tube) است و وظیفه برج خنک‌کننده، فراهم کردن آب خنک مورد نیاز در چیلرهای با کندانسور آبی است. بنابراین، برج خنک‌کننده فقط در سیکل گردش آب و خنک‌کاری چیلرهای با سیستم کندانسور آبی استفاده میشود.
تن تبرید (Refrigerant Ton) یکی از واحدهای شناخته شده در علوم مهندسی است که میزان انتقال انرژی در طول زمان را نشان می‌دهد. در واقع، تن تبرید بیانگر مقدار حرارتی است که برای ذوب کردن یک تن یخ لازم است. تن تبرید یا تن برودتی در واقع معادل با دیگر واحدهای انتقال انرژی در زمان مانند کیلووات (kw) و بیتو بر ساعت (btu/hour) است.
این واحد رایج در تجهیزات سرمایشی مانند برج خنک‌کننده و چیلر استفاده میشود. ظرفیت سرمایشی یا برودتی کولینگ تاور و چیلر عموماً با استفاده از تن تبرید بیان میشود. هر یک تن تبرید یا تن سرمایشی در واقع معادل با ۳.۵۱ کیلووات و ۱۲,۰۰۰ بیتو بر ساعت است.
شرح دو اشتباه رایج در طراحی و انتخاب کولینگ تاور یا برج خنک‌کننده برای چیلر
- اشتباه رایج اول: در برخی موارد، با توصیه مشاور یا تولیدکننده چیلر، ظرفیت آب در گردش برج خنک‌کننده به اشتباه به عنوان ظرفیت برودتی یکسان در نظر گرفته میشود. به عنوان مثال، یک برج خنک‌کننده که توانایی خنک‌سازی ۱۰۰ تن آب در ساعت را دارد، همان برج خنک‌کننده ۱۰۰ تن تبرید نیست. رعایت این نکته ضروری است که ظرفیت برودتی هرگز با ظرفیت آب در گردش کولینگ تاور یکسان فرض نشود.
- اشتباه رایج دوم: ظرفیت برج خنک‌کننده باید به هیچ عنوان با ظرفیت چیلر یکسان نباشد و همواره برج خنک‌کننده باید دارای ظرفیت سرمایشی بیشتری نسبت به چیلر باشد. دلیل این موضوع این است که گرما (Qc) که در کندانسور چیلر دفع میشود، همواره بیشتر از کار ورودی (W) یا گرما جذب شده از اواپراتور (Qh) است. به عبارت دیگر، Qc > Qh و دلیل آن اصل پایستگی انرژی (Qc = Qh + W) است.
توصیف اجزای اصلی سیکل کندانسور چیلر و نقش برج خنک‌کننده
سیکل کندانسور چیلر آبی شامل برج خنک کننده چیلر، پمپ سیرکولاتور، کندانسور و شیرهای جانبی است. برج خنک‌کننده به تولید آب سرد برگشتی برای چیلرهای تراکمی و جذبی می‌پردازد و میزان آب در گردش وابسته به ظرفیت برودتی چیلر متفاوت است.
اجزای اصلی سیکل خنک‌کننده چیلرهای تهویه مطبوع مرکزی
- برج خنک‌کننده یا کولینگ‌تاور: برج خنک‌کننده مسئول تهیه برودت و دفع حرارت مبرد توسط آب به محیط خارجی است.
- پمپ سیرکولاتور: این پمپ مسئول هدایت آب از برج خنک‌کننده به کندانسور چیلر به میزان استاندارد جهت جذب حرارت اضافی است.
- شیر گیت‌ولو: شیر سرویس و تنظیم جریان آب در سیکل کندانسور چیلر و برج خنک‌کن را برعهده دارد.
- لوله کشی و اتصالات: این بخش وظیفه انتقال جریان آب به چیلر و برج خنک‌کننده را بر عهده دارد.
- کندانسور: کندانسور یکی از اجزای اصلی چیلر است و به عنوان یک مبدل حرارتی عمل می‌کند. در این قسمت، آب خنک‌شده از برج های خنک‌کننده با مبرد داغ و فشرده‌ی خروجی کمپرسور چیلر تماس می‌گیرد.
- سختی‌گیر رزینی: این بخش مسئول کنترل میزان املاح سخت آب در سیکل تزریق آب جبرانی برج خنک کننده چیلر است.
- مخزن آب جبرانی: این مخزن یا منبع آب تبخیری درون برج خنک کننده چیلر است و برای حفظ تعادل جرمی در کندانسور استفاده میشود.
توصیف قرارگیری برج خنک‌کننده در مدار کندانسور چیلر
در چرخه یک مبرد، مهم است که برج خنک‌کننده به درستی در مدار کندانسور چیلر قرار گیرد. هدف اصلی چیلر کمپرس، کاهش دما و افزایش فشار مبرد است تا آب به فن کویل هدایت شده و محیط را خنک کند. در نمودار فشار-دما (P-T) برای یک نوع مبرد خاص، به راحتی می‌توان مشاهده کرد که گاز خروجی از کمپرسور دارای فشار و دمای بالایی است.
افزایش دمای مبرد منجر به کاهش راندمان چیلر در ورودی بخش اواپراتور میشود و باید دمای این مبرد قبل از ورود به اواپراتور در بخش کندانسور کاهش یابد. کاهش دمای گاز چیلرهای آبی در یک مبدل حرارتی بین آب خنک و مبرد اتفاق می‌افتد. آب در بخش کندانسور چیلر پس از دریافت گرمای مبرد و کاهش دما، باید توسط برج خنک‌کننده دوباره گردش داده شود.
اجزای اصلی برج خنک کننده چیلر
- بخش هوادهی و توزیع و انتقال هوا از بیرون به داخل: این بخش شامل فن یا پروانه است که وظیفه ایجاد فشار نسبی و جابجایی هوا را دارد. همچنین شامل موتور یا مولد انرژی مکانیکی است که برای تأمین نیروی لازم برای چرخش فن استفاده میشود. همچنین، سیستم انتقال قدرت برای کاهش سرعت زاویه‌ای موتور نیز در این بخش قرار دارد.
- بخش گردش آب یا آب‌رسانی: این قسمت مسئول تقسیم، گردش و انتقال جریان و دبی مشخصی از آب می‌باشد. این بخش شامل اجزایی مانند نازل (افشانک)، اسپرینکلر (آب‌پخش‌کن)، شناور، فلنج، ولو، کویل، لوله و اتصالات جانبی است.
- بخش سطوح تبادل انرژی و حرارت: سطوح خنک‌کننده یا تبادل گرما در برج های خنک کننده چیلر، بسته به نوعیت مدارباز یا بسته بودن کولینگ‌تاور، می‌توانند شامل کویل (شبکه‌ای از لوله‌های باریک) یا پکینگ مدیا (شبکه‌ای متراکم جهت ایجاد سطح تماس بین آب و هوا) باشند. این قسمت اساساً به عنوان واسطه و میانجی‌گر بین جریان آب و جریان هوا عمل می‌کند.
- بدنه و فریم قرارگیری تجهیزات جانبی: این قسمت شامل مخزن آب سرد خنک‌شده خروجی (تشتک یا بیسین)، پنل‌ها یا دیواره‌ها، لوورها (کرکره ورود هوای خنک) و قسمت دهانه خروجی هوای داغ می‌باشد. به بخش دهانه خروجی در برج خنک کننده چیلر، فن استک یا گلویی پروانه نیز گفته میشود.
انواع برج خنک کننده چیلر
یکی از انواع برج های خنک کننده چیلر، برج خنک‌کننده جریان مخالف (کولینگ تاور کانتر فلو) است. در این مدل سردکننده‌های چیلر، جریان هوا در جهت مخالف با جهت پاشش و ریزش جریان آب خروجی از نازل یا اسپرینکلر قرار می‌گیرد. کولینگ تاور جریان مخالف یا ناهمسو (Counter Flow) در دو نوع مکعبی و مخروطی تولید و استفاده میشود.
در برج های مکعبی از نوع کولینگ تاور جریان مخالف، سیستم پاشش آب ثابت و از نوع نازل کم فشار استفاده میشود. اما در برج‌های مخروطی از نوع کولینگ تاور جریان مخالف، سیستم پاشش و ریزش آب با استفاده از نازلهای پرفشار چرخشی یا اسپرینکلر صورت می‌گیرد.
برج خنک کننده چیلر جریان مخالف نیز بر اساس هندسه و نوع توزیع کننده‌های آب، به دو دسته کلی تقسیم میشود.
یکی دیگر از انواع برج خنک کننده چیلر، برج خنک‌کننده جریان متقاطع (کولینگ تاور کراس فلو یا ابارا) است. در این مدل خنک‌کننده چیلر، سیستم مکش هوا عمود بر جریان ریزش آب قرار دارد. به دلیل ورود جریان هوای دائمی خشک به بخش سطوح خنک‌کننده، این مدل برای محیط‌هایی با رطوبت نسبی بالا بسیار مناسب است. استفاده از این نوع برج خنک کننده چیلر، به‌ویژه در شهرهای شمال و جنوب کشور مانند ماهشهر، ساری، مازندران، رشت، گیلان، بندرعباس و غیره توصیه میشود.
برج خنک کننده چیلر مکعبی (Cubic Counter Flow)
این نوع کولینگ تاور معمولاً به صورت تک‌سلولی (Single Cell) و چند سلولی (Multi Cell) در دو حالت مونتاژ در کارخانه و مونتاژ در محل پروژه عرضه میشود. شکل مربع یا مکعبی آن باعث شده است که به این نام شناخته شود. این مدل برج خنک‌کننده برخی از مزایا از جمله تعمیر و نگهداری آسانتر، حمل و نقل آسانتر، راندمان بالاتر و کاهش رسوب‌گیری برخوردار است.
برج خنک کننده چیلر مخروطی یا مدور یا استوانه‌ای (Conic Counter Flow)
این نوع برج خنک کننده به دلیل شکل مخروطی یا استوانه‌ای خود به این نام شناخته میشود. برج خنک‌کننده مدور دارای سیستم پخش چرخشی جریان آب است و با وجود قطعه دواری به نام آبگردان برای توزیع آب بر روی پکینگ‌ها، پاشش چرخشی را انجام می‌دهد. به دلیل ابعاد بزرگ خود، معمولاً به صورت مونتاژ در محل یا از طریق حمل و نقل جاده‌ای ارسال میشود.
برج خنک کننده مداربسته خشک (کندانسور هوا خنک)
کندانسور هوایی یا ایر کولر (معمولاً به عنوان درای کولر هم شناخته میشود) در واقع معادل کندانسور هوایی در چیلرهای هواخنک است و گاهاً برای تبدیل کندانسورهای آبی به کندانسورهای هوایی استفاده میشود. این نوع کندانسورها و برج‌های خنک‌کننده مداربسته عموماً در مناطق سردسیر با دمای خشک پایین مورد استفاده قرار می‌گیرند و مزیت اصلی این مدل کولینگ تاور نسبت به سایر خنک‌کننده‌های چیلر، عدم نیاز به مصرف آب و کاهش چشمگیر رسوب‌گیری در بخش کندانسور چیلر است.
برج خنک کننده مداربسته هیبریدی (کولینگ تاور مداربسته ترکیبی)
در بسیاری از چیلرهای آبی در مناطق گرم، استفاده از کندانسور هوایی عملی نیست و همچنین تأمین آب مصرفی برای کولینگ تاور مشکل است. در نتیجه، از برج‌های خنک‌کننده هیبریدی استفاده میشود که به واقع ترکیبی از یک سیستم پاشش آب باز کاملاً و یک سیستم گردش آب بسته است. باید تأکید شود که برج خنک کننده هیبریدی یا ترکیبی جایگزین مناسبی برای کندانسور چیلر در مناطق گرم و خشک است. اکنون بیشتر مشاوران طراحی سیستم‌های تهویه مطبوع در بیشتر طرح‌ها و انتخاب‌ها از سیستم‌های کولینگ ترکیبی (هیبریدی) استفاده می‌کنند.
این نوع خنک کننده‌های چیلر به دلیل راندمان بسیار بالا نسبت به خنک کننده‌های مداربسته خشک، امروزه بیشترین کاربرد را در بین انواع کولینگ تاورهای مدارباز و مداربسته دارند. شواهد و تئوری‌های علمی نشان می‌دهد که سیستم‌های هیبریدی در تمام صنایع، از جمله صنعت سرمایش و برودت، بسیار مفیدتر و قابل قبول‌تر هستند.
برج خنک کننده مداربسته هیبریدی (کولینگ تاور مداربسته ترکیبی)
در واقع، هیبرید کردن یک سیستم به معنای بهره‌برداری همزمان از مزایای دو سیستم است و این موضوع منجر به بهبود کیفیت میشود.
برج خنک کننده مداربسته خشک، که به آن کندانسور هوا خنک نیز گفته میشود، در واقع معادل سیستم کندانسور هوایی در چیلرهای هواخنک است. در بسیاری از موارد، این سیستم برای تبدیل کندانسورهای آبی به کندانسورهای هوایی استفاده میشود و در مناطق سردسیر با دمای خشک پایین بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. مزیت اصلی این مدل کولینگ تاور نسبت به سایر خنک‌کننده‌های چیلر، عدم نیاز به مصرف آب و کاهش رسوب‌گیری در بخش کندانسور چیلر است.
برج خنک کننده مداربسته هیبریدی، که به آن کولینگ تاور مداربسته ترکیبی نیز می‌گویند، در چیلرهای آبی در مناطق گرم استفاده میشود، زیرا استفاده از کندانسور هوایی عملی نیست و تأمین آب مصرفی کولینگ تاور نیز مشکل است. در اینجا از برج خنک کننده هیبریدی استفاده میشود که ترکیبی از سیستم پاشش آب باز و سیستم گردش آب بسته است. باید توجه داشت که برج خنک کننده مداربسته هیبریدی جایگزین مناسبی برای کندانسور چیلر در مناطق گرم و خشک است. در حال حاضر، بیشتر مشاوران طراحی سیستم‌های تهویه مطبوع در طراحی و انتخاب خود از سیستم‌های کولینگ ترکیبی استفاده می‌کنند.
این نوع خنک کننده‌های چیلر به دلیل داشتن راندمان بسیار بالا نسبت به خنک کننده‌های مداربسته خشک، بیشترین کاربرد را در بین انواع کولینگ تاورهای مدارباز و مداربسته دارند. شواهد و تئوری‌های علمی نشان می‌دهند که سیستم‌های هیبریدی امروزه در تمامی صنایع، از جمله صنعت سرمایش و برودت، بسیار مفیدتر و قابل قبول‌تر هستند. در واقع، هیبرید کردن یک سیستم به معنای بهره‌برداری همزمان از مزایای دو سیستم است و این موضوع منجر به بهبود کیفیت صنایع سرمایشی و برودتی در دهه‌های اخیر شده است.
شرکت ایران کولینگ سیستم
کیفیت و قابلیت‌های مناسب را برای صنایع بتن تولید می‌کند. این شرکت انواع برج های خنک کننده صنعتی و پکینگ برج خنک کننده را با ظرفیت‌ها و ابعاد مختلف، مناسب برای نیازهای مختلف صنایع بتن عرضه می‌کند. بنابراین، می‌توانید با توجه به نیازهای خود و مشخصات مورد نیاز دستگاه یخساز، از شرکت ایران کولینگ خرید این محصولات را انجام دهید.
از مزایای خرید یخسازهای صنعتی ایران کولینگ می‌توان به کیفیت بالا، عملکرد قوی، بازدهی اقتصادی، قابلیت کنترل دمای دقیق و همچنین خدمات پس از فروش حرفه‌ای اشاره کرد. این شرکت تلاش می‌کند تا با ارائه محصولات با کیفیت و خدمات متمایز، نیازهای مشتریان خود را در صنایع بتن برآورده کند.
با توجه به تخصص و تجربه ایران کولینگ در زمینه برج خنک کننده، شما می‌توانید با اطمینان خرید خود را از این شرکت انجام دهید.
برای مشاهده و مقایسه انواع برج‌های خنک‌کننده با برندها و ظرفیت‌های مختلف، و همچنین اطلاع از قیمت برج خنک کننده چیلر، به سایت مجموعه تخصصی تجهیز سرمایش (اولین و معتبرترین مجموعه تخصصی در حوزه تجهیزات تاسیسات ساختمان و کلیه دستگاه‌های تهویه مطبوع از سال ۱۳۸۳ و دارای ۳ جواز کسب معتبر) مراجعه نمایید. شما می‌توانید در ساعات اداری با شماره تلفن ۸۸۸۲۲۵۵۰-۰۲۱ تماس بگیرید و از کارشناسان واحد تهویه مطبوع مجموعه تخصصی تجهیز سرمایش مشاوره دریافت کنید.
بدون دیدگاه