اهمیت برج خنک کننده در صنعت
برج خنک کننده
برج خنک کننده یا کولینگ تاور یک دستگاه حذف گرما است که از آب برای انتقال گرمای اضافی به جو استفاده می‌کند. همه برج‌های خنک کننده، از جمله برج‌های خنک کننده تجاری و صنعتی، بر اساس اصل حذف کردن گرما از آب با تبخیر بخش کوچکی از آب که از طریق دستگاه به گردش در می‌آیند، کار می‌کنند. مخلوط شدن آب گرم و هوای خنک‌تر، گرمای نهان تبخیر را آزاد می‌کند و باعث خنک شدن آب می‌شود. وقتی از بالای یک ساختمان بلند به پایین نگاه کنید، ممکن است متوجه واحدهای مربعی با فن در بالای آن‌ها در ساختمان شوید. آن‌ها برج‌های خنک کننده آب هستند.
برج های خنک کننده
هیچ‌کس نمی‌خواهد در ساختمانی با تهویه مطبوع بد بماند، حداقل نه برای مدت طولانی. از سوی دیگر، ساختمان‌هایی با خنک کننده عالی باعث می‌شوند که شما آن‌ها را انتخاب کنید، حتی اگر فقط برای لذت بردن از هوا باشد. این تا حد زیادی به لطف مدرن سازی و نوآوری مداوم سیستم‌های برج خنک کننده تجاری است.
هدف از برج خنک کننده چیست؟
برج خنک کننده آب یک مبدل حرارتی بزرگ است و برای خنک کردن آب استفاده می‌شود، عملکرد این مبدل به این صورت است که گرمای ساختمان را به اتمسفر خارج می‌کند و آب سردتر را به چیلر باز می‌گرداند. یک برج خنک کننده آب، آب گرم را از چیلر دریافت می‌کند. این آب گرم به آب کندانسور معروف است زیرا در کندانسور چیلر گرما می‌گیرد. چیلر معمولاً در سطوح پایین است، مانند زیرزمین. نقش برج خنک کننده خنک کردن آب است، بنابراین می‌تواند برای گرفتن گرمای بیشتر به چیلر بازگردد.
برج خنک کننده چگونه کار می‌کند؟
تجهیزات تهویه مطبوع و فرآیندهای صنعتی می‌توانند گرما را به شکل تناژ زیادی از آب گرم تولید کنند که باید خنک شود. اینجاست که برج‌های خنک کننده صنعتی وارد می‌شوند. آب بیش از حد گرم شده از طریق برج خنک کننده جریان می‌یابد که در آنجا گردش می‌کند و در معرض هوای خنک و خشک قرار می‌گیرد. گرما از طریق تبخیر آب از برج خنک کننده در حال گردش خارج می‌شود. سپس آب سردتر دوباره وارد تجهیزات یا فرآیند تهویه مطبوع می‌شود تا آن تجهیزات خنک شود و چرخه خنک کننده بارها و بارها تکرار می‌شود. هنگامی که کندانسور گرم وارد برج خنک کننده می‌شود، آب از چند نازل عبور می‌کند که آن را به قطرات کوچکی می‌پاشند که سطح آب را افزایش می‌دهد و از طریق تبخیر بیشتر فرایند از دست دادن گرما را بهتر می‌سازد. هدف فن در بالای برج خنک کننده آب، آوردن هوا از پایین برج و حرکت آن به سمت بالا و خارج در خلاف جهت آب گرم کندانسور در بالای دستگاه است. هوا، گرما را از طریق تبخیر آب از برج خنک کننده به جو منتقل خواهد کرد.
چرا برج خنک کننده مورد نیاز است؟
برج خنک‌کننده صنعتی جزء کلیدی بسیاری از سیستم‌های تبرید است و می‌توان آن را در صنایعی مانند نیروگاه‌ها، فرآوری‌های شیمیایی، کارخانه‌های فولاد و بسیاری از شرکت‌های تولیدی که خنک سازی فرآیندی ضروری است، یافت. برای تأمین سیستم سرمایش برای ساختمان‌های تجاری بزرگ مانند فرودگاه‌ها، مدارس، بیمارستان‌ها یا هتل‌ها نیز می‌توان از برج‌های خنک کننده استفاده کرد.
در سیستم‌های آب خنک کننده در گردش مورد استفاده در نیروگاه‌ها، پالایشگاه‌های نفت، کارخانه‌های پتروشیمی، کارخانه‌های فرآوری گاز طبیعی، کارخانه‌های فرآوری مواد غذایی و
سایر تأسیسات صنعتی، یک برج خنک کننده صنعتی می‌تواند برای حذف گرمای جذب شده به کار رود و اندازه آن می‌تواند بسیار بزرگ باشد.
با افزایش نرخ جمعیت در سراسر جهان، افزایش زیادی در میزان نیازها و احتیاجات جهان برای محصولات تولیدی وجود داشته است. این امر باعث شده است که بخش صنعتی هر روز محصولات بیشتری تولید کند که باعث ایجاد گرمای فرآیند تولید بیشتری می‌شود. در صنایعی که مقادیر زیادی گرما تولید می‌کنند برای اینکه ماشین‌آلات به طور مؤثر به کار خود ادامه دهند باید به طور مداوم خنک شوند. نصب برج خنک کننده، کارآمدترین، مؤثرترین و کم هزینه‌ترین راه حل برای از بین بردن این گرما، است.
انواع برج خنک کننده
سیستم‌های برج خنک کننده اغلب برای فرآیندهای صنعتی حیاتی هستند. این سازه‌های استوانه‌ای بلند، با روکش باز، وظیفه خنک کردن آب تولید شده از جریان هوای خنک کننده HVAC یا صنعتی را بر عهده دارند. آن‌ها بر اساس نوع کشش (طبیعی یا مکانیکی) و جهت جریان هوا (در جهت مخالف یا عبوری) طبقه‌بندی می‌شوند.
طرح طبیعی سیستم‌های برج خنک کننده
معمولاً برای نیروگاه‌ها و صنایع بزرگ با جریان آب خنک کننده نامحدود استفاده می‌شوند. این برج با حذف گرمای اتلاف از طریق بالا بردن هوای گرم که سپس در جو آزاد می‌شود، کار می‌کند. این برج‌ها بلند هستند و شکل هذلولی دارند تا جریان هوای مناسب را القا کنند.
طرح مکانیکی سیستم‌های برج خنک کننده
هوا توسط یک فن که هوا را از طریق برج به گردش در می‌آورد، از داخل سازه عبور می‌کند. فن‌های متداول مورد استفاده در این برج‌ها شامل فن‌های پروانه‌ای و فن‌های گریز از مرکز می‌باشد. با این که برج‌های طرح مکانیکی مؤثرتر از برج‌های طرح طبیعی هستند، با این حال انرژی بیشتری مصرف می‌کنند و در نتیجه کارکردشان هزینه بیشتری دارد.
سیستم‌های برج خنک کننده جریان متقاطع
دارای طرحی است که باعث می‌شود هوا به صورت افقی از میان پر کننده و سازه برج به یک فضای باز اشغال شده توسط ماده جریان یابد. آب گرم از حوضه‌های توزیع به سمت پایین جریان می‌یابد. با این حال، فن‌ها و درایو موتور نیاز به ضد آب در برابر رطوبت که می‌تواند منجر به یخ زدن و کاهش عملکرد آن شود، دارند.
سیستم‌های برج خنک کننده جریان مخالف
دارای طرحی است که در آن هوا به سمت بالا حرکت می‌کند و جریان مخالف با آب گرم به سمت پایین حرکت می‌کند تا هوا خنک شود. این امر باعث می‌شود تا هر ناحیه طرح حداکثر عملکرد را داشته باشد و برای به حداقل رساندن نیازهای پمپ نیز کمک می‌کند. همچنین سیستم‌های برج خنک کننده جریان مخالف در شرایط آب و هوای سرد کمتر دچار یخ زدگی می‌شوند و می‌توان در دراز مدت در مصرف انرژی صرفه‌جویی کرد.
سیستم‌های برج خنک کننده طرح القایی
معمولاً یک فن در بالای برج خنک کننده نصب می‌شود که اجازه می‌دهد هوای گرم خارج شود. سرعت بالای هوای خروجی احتمال چرخش مجدد را کاهش می‌دهد. برای جلوگیری از گیر افتادن قطرات آب در هوای جریان خروجی، از حذف کننده‌های رانش استفاده می‌شود. برج‌های کشش القایی کارآمدتر هستند زیرا 30? تا 75? انرژی کمتری در مقایسه با طرح‌های جریان اجباری مصرف می‌کنند.
سیستم‌های برج خنک کننده جریان اجباری
این سیستم‌های برج خنک کننده شبیه سیستم القایی هستند، اما تفاوت اساسی آن‌ها در این است که فن متحرک هوا در پایه برج خنک کننده قرار می‌گیرد که به هوا اجازه می‌دهد از پایین عبور کند. استفاده از آن‌ها به دلیل چالش‌های توزیع آب، فن‌های با اسب بخار بالا و امکان گردش مجدد محدود است.
بهترین مواد برای برج خنک کننده چیست؟
انواع برج‌های خنک کننده صنعتی سیستم‌های خنک کننده با آب عمدتاً از سه ماده ساخته می‌شوند: فلز، فایبرگلاس، یا پلاستیک. همانطور که می‌دانید، فلز می‌تواند زنگ بزند و خورده شود و هر چیزی که در داخل آن است می‌تواند به مرور زمان شروع به نشت کند. این تعمیر و نگهداری می‌تواند باعث شود کسب و کار شما مدتی تعطیل شود.
مزایای استفاده از پلاستیک مهندسی چیست؟
برج‌های خنک کننده پلاستیکی مهندسی شده به گونه‌ای طراحی شده‌اند که در برابر فرسودگی مقاوم باشند. آن‌ها پوسیده یا ورقه نمی‌شوند و می‌توانند شرایط محیطی سخت را تحمل کنند. همچنین نیاز به تعمیر و نگهداری تقریباً صفر دارد. پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE)، بهترین پلاستیک مهندسی است که از آن استفاده می‌شود، برخلاف برج‌های خنک کننده فلزی یا فایبرگلاس که بدون درز و غیرمقاوم در برابر خوردگی ناشی از محیط است. با طول عمر بیش از 20 سال، می‌توانید یک بار آن را نصب کنید و بدانید که بعد از آن دیگر نگران نخواهید بود.
پیشرفت‌ها در ساخت و طراحی برج‌های پلاستیکی مهندسی شده امروزی، استفاده از برج‌های خنک کننده را از یک ابزار پشتیبانی ارزشمند به یکی از ابزارهای بهره‌وری و صرفه‌جویی در هزینه تبدیل کرد. برج‌های خنک کننده تجاری مونتاژ شده در کارخانه زمانی شکل گرفتند که پلاستیک‌های قالب‌گیری شده مهندسی همچنان در مقایسه با مدل‌های ورق فلزی گالوانیزه که زمانی بر صنعت برج‌های خنک کننده تسلط داشتند، محبوبیت پیدا کردند. دلایل زیادی وجود دارد که ممکن است بخواهید یک برج خنک کننده پلاستیکی مهندسی شده را برای کاهش هزینه‌ها و پاسخگویی بهتر به نیازهای فرآیند خود در نظر بگیرید:
- طول عمر:
برج‌های خنک کننده فلزی استاندارد دارای روکش‌هایی با ورقه‌های نازک از فولاد گالوانیزه هستند. این ورق‌ها معمولاً دارای درزهای جوشی هستند که می‌توانند در عرض یک سال خراب شوند و برای جلوگیری از نشتی نیاز به جوش مجدد، وصله یا پوشش دارند. علاوه بر این، آب تصفیه شده تمایل به حمله به فلز گالوانیزه دارد و اساساً آن را در مدت زمان بسیار کوتاهی فرسوده می‌کند. شرایط محیطی مانند نور خورشید، آلودگی و مواد شیمیایی برخی فرآیندها نیز در از بین رفتن زودهنگام فولاد گالوانیزه نقش دارند. حتی آلودگی هوای محیط می‌تواند بر فولاد گالوانیزه تأثیر بگذارد و منجر به خرابی زودرس آن شود. از آنجایی که فلز بسته به دما منبسط و منقبض می‌شود، تکرار مکرر این چرخه باعث ایجاد تنش می‌شود که می‌تواند خوردگی، زنگ زدگی و نشت را نیز تسریع کند. حتی گزینه‌های پوشش ضد زنگ با درجه پایین و فولاد ضد زنگ سری 300، در برابر مواد شیمیایی تصفیه آب و عوامل محیطی مورد حمله قرار می‌گیرند و فرسوده می‌شوند.
- طراحی ماژولار انعطاف‌پذیر:
در قدیم، برج‌های خنک کننده فلزی گالوانیزه به طور سنتی برای بیشتر کاربردهای بالای 250 تن استفاده می‌شد چراکه برج‌های خنک کننده پلاستیکی برای بسیاری از فرآیندهای صنعتی بسیار کوچک بودند، اما این وضعیت به طور چشمگیری تغییر کرده است. برج‌های خنک کننده ماژولار همچنین استفاده از حاشیه اضافی ظرفیت خنک کننده را تسهیل می‌کنند که می‌تواند در تنظیم بار حرارتی عملیاتی یا تغییرات خروجی یا ارتقا برای برآوردن نیازهای خنک کننده آینده مفید باشد.
- عملیات مستمر و مقرون به صرفه‌تر:
پلاستیک مهندسی همچنین می‌تواند عواقب مورد انتظار و نامناسب کار برج خنک کننده را کاهش دهد که عبارتند از: مصرف برق، مواد شیمیایی تصفیه آب، نیروی کار و مواد برای تعمیر و نگهداری و زمان توقف برنامه‌ریزی نشده فرآیند برای تعمیر برج خنک کننده. تعمیر و نگهداری معمولاً به معنای وقفه در فرآیند است که پرهزینه‌ترین مشکلات مربوط به برج‌های خنک کننده است.
- نصب آسان‌تر:
مزایای اساسی طراحی جدیدترین برج‌های خنک کننده پلاستیکی نیز شامل نصب آسان‌تر، به ویژه روی پشت‌بام‌ها است، زیرا یک پوسته پلاستیکی سبک وزنی 40 درصد کمتر از یک برج فولادی دارد در حالی که 5 تا 10 برابر ضخیم‌تر است. هنگامی که برج‌های خنک کننده ماژولار در یک دسته ترکیب می‌شوند، نصب اغلب سریع‌تر و آسان‌تر است.
ارتباط بین سیستم‌های برج خنک کننده و بیماری لژیونر چیست؟
با توجه به مرکز کنترل و پیشگیری از بیماری‌ها (CDC)، برج‌های خنک کننده می‌توانند محل رشد باکتری لژیونلا، میکروب‌هایی که باعث بیماری لژیونر می‌شوند، باشند. دلیل این امر این است: باکتری‌ها در شرایط گرم و مرطوب رشد می‌کنند و برج‌های خنک کننده را به محیطی ایده‌آل تبدیل می‌کنند. در نتیجه، افراد زمانی که قطرات آب منتشر شده از سیستم‌های HVAC حاوی باکتری لژیونلا را تنفس می‌کنند، می‌توانند به بیماری لژیونر مبتلا شوند که می‌تواند باعث ذات‌الریه شود. در واقع، یک مطالعه در سال 2017 توسط CDC نشان داد که شش بیماری لژیونر در شهر نیویورک شیوع پیدا کرده است که منجر به 213 مورد مبتلا و 18 مورد مرگ شده است. سه مورد از آن شیوع به برج‌های خنک کننده مرتبط بود.
برای رفع این نگرانی و مسئولیت بهداشت عمومی، شرکت‌ها آب داخل برج‌های خنک کننده صنعتی خود را با مواد ضد میکروبی تصفیه می‌کنند که باکتری‌ها را از بین می‌برد. به عنوان یک اقدام احتیاطی دیگر، سیستم‌های برج خنک کننده پلاستیکی را می‌توان با رزین‌های ضدمیکروبی تولید کرد تا یک لایه دفاعی اضافی در برابر لژیونلا ایجاد کند.
آیا برج‌های خنک کننده سازگار با محیط زیست هستند؟
با افزایش نگرانی‌ها در مورد رعایت استانداردهای سبز در هزینه‌های تجهیزات، استانداردهایی وجود دارد که باید در نظر گرفته شوند. رویکرد سیستماتیک برای رعایت استانداردها در برج خنک کننده، پایداری را بهبود می‌بخشد، کارایی انرژی را افزایش می‌دهد، صرفه‌جویی در مصرف آب را افزایش می‌دهد و ردپای کمتری از کربن ایجاد می‌کند. همه این‌ها در حالی است که برخی از هزینه‌های مرتبط با دستیابی به چنین اهدافی را کمتر می‌کند. در واقع، مشاغل می‌توانند تا 40 درصد در هزینه‌های انرژی صرفه‌جویی کنند. در حالی که برج‌های خنک کننده معمولی که اغلب با روکش فلزی ساخته می‌شوند، از نظر محیطی چالش برانگیز هستند و نیاز به تعمیر و نگهداری دارند، جایگزینی آن‌هَا و استفاده از برج‌های خنک کننده با پلاستیک قالبی برای محیط‌زیست و نتیجه نهایی مفید است.
برج‌های فلزی مرسوم که در بسیاری از کاربردها تنها چند سال عمر می‌کنند، با مسائل زیست محیطی و اقتصادی، از جمله افزایش استفاده از مواد شیمیایی، هزینه‌های نگهداری بالاتر، هزینه‌های جایگزینی و دسترسی مواجه می‌شوند. برج‌های خنک کننده با طراحی پلاستیکی HDPE مهندسی شده، مؤثرترین گزینه موجود برای تصفیه آب را امکان‌پذیر می‌کنند. این امر می‌تواند به کاربران این امکان را بدهد تا در چرخه‌های غلظت بالاتری کار کنند و در نتیجه در آب مصرفی صرفه‌جویی کنند. این می‌تواند باعث ذخیره ده‌ها هزار گالن آب در سال شود. این صرفه‌جویی در آب و مواد شیمیایی می‌تواند بسیار زیاد باشد و به حل مسائل و مشکلات مربوط به کمبود آب و همچنین صرفه‌جویی در هزینه‌های عملیاتی کمک کند. برج‌های خنک کننده این طرح جریان مخالف نیز آب را کاملاً محصور و دور از نور خورشید نگه می‌دارند، در نتیجه فرصت رشد بیولوژیکی را کاهش می‌دهند که به مواد شیمیایی تصفیه آب کمتری نیاز دارد.
چگونه سیستم‌های برج خنک کننده می‌توانند به کسب و کارها در صرفه‌جویی در هزینه کمک کنند؟
به این موضوع فکر کنید: سیستم‌های برج خنک کننده برای بسیاری از مشاغل ضروری هستند، به این معنی که کارآمدی در عملیات و محصولات می‌تواند به تأثیرگذاری بر نتیجه نهایی کمک کند. مصرف آب می‌تواند یک هزینه عملیاتی عمده باشد و برج‌های خنک کننده توانایی بازیافت حدود 98 درصد از آب مصرفی در خنک سازی فرآیند یا تهویه مطبوع را دارند. با ساختن این واحد از پلاستیک و استفاده از آب به جای هوا به عنوان روش خنک کننده، صاحبان مشاغل می‌توانند کاهش هزینه‌های انرژی، تعمیر و نگهداری کم یا زیاد و طول عمر محصول را در مقایسه با سیستم‌های فلزی قدیمی‌تر پیش‌بینی کنند. این یک سناریوی بسیار مطلوب برای هر کسب و کاری برای کاهش هزینه است. علاوه بر این، بسیاری از مشتریان از دانستن این موضوع که کسب و کارها و صنایعی که از جوامع حمایت می‌کنند، نگران محیط زیست هستند و در جهت اقدامات پایدار تلاش می‌کنند، قدردانی می‌کنند. این ممکن است عاملی برای پس‌انداز پول نباشد، اما می‌تواند اعتماد مصرف کننده را افزایش دهد و این برای پیشرفت کسب و کار نیز خوب است.
همانطور که می‌بینید، چیزهای زیادی برای یادگیری در مورد سیستم‌های برج خنک کننده وجود دارد. آن‌ها نه تنها عملکردی را انجام می‌دهند که بسیاری از ما نمی‌توانیم بدون آن زندگی کنیم (تهویه مطبوع)، بلکه بسیار تکنولوژیک و عالی هستند. شاید دانستن بیشتر در مورد برج‌های خنک کننده باعث شود بیشتر قدر هوای خنک و مطبوع را بدانید.
منبع : پایپ صنعت