چند نوع برج خنک کننده داریم ؟

بر اساس روش تامین هوا و جهت وزش باد کولینگ تاورها به انواع زیر تقسیم می گردند:

1-کولینگ تاور جریان مکانیکی

2-کولینگ تاور جریان طبیعی

3-برج خنک کننده جریان متقاطع (کراس فلو)

4-برج خنک کننده جریان مخالف (کانتر فلو)

کولینگ تاور جریان مکانیکی:

این دسته از برج های خنک کننده آب مجهز به یک فن محوری یا چند فن سانتریفیوژ می باشند و شیوه عملکرد آنها ایجاد جریان هوای آزاد توسط کارکرد فن با پره های اکسیال یا گریز از مرکز می باشد. گاهی فن های اکسیال تا 700.000متر مکعب هوا در ساعت نیز قادرند مبادله کنند. بعنوان مثال در این مدل با نسبت 1 متر مکعب آب به 600 متر مکعب هوا و بیشتر، خنک کنندگی مؤثر سیال شروع می شود. هوا از طریق دریچه های ورودی  هوا (لوورها) که در زیر قاب فلزی یا فایبرگلاس قرار دارد وارد برج خنک کننده می شود. اندازه لوورها باید برای عبور حجم عظیمی از هوا کافی باشد. برخورد آب پاشیده شده توسط افشانک ها و هوا روی سطح بلوک های پکینگ مدیا اتفاق می افتد. وظیفه اصلی پکینگ های لانه زنبوری به حداکثر رساندن سطح و زمان تماس بین آب و هوا است. برای جلوگیری از دمیدن و فرار آب زیاد توسط فن از دریفت الیمناتور یا همان قطره گیر برج خنک کننده استفاده می شود. به لطف وجود مدلهای مختلف پکینگ برج خنک کننده و طیف وسیعی از فن‌های محوری، انواع برج جریان مکانیکی را می‌توان در محدوده بیشتری از بارهای آبی انتخاب کرد و خنک‌کننده عمیق آب را با افت تا 30 درجه فراهم نمود. قابل ذکر است که امکان نصب کرکره های تنظیم هوا و معکوس کردن موتور وجود دارد که به شما این امکان را می دهد که  از یخ زدگی برج خنک کننده در زمستان محافظت نمایید. با توجه به محل قرار گیری فن این تجهیزات به دو دسته زیر تقسیم می گردند:

جریان مکانیکی القایی: فن در قسمت خروجی هوا نصب می گردد. معمولا برج های خنک کننده مکعبی و مخروطی فایبر گلاس در نوع جریان مخاف از فن های محوری در قسمت فن استک استفاده می کنند و هوا از پایین برج مکیده شده و از دهانه یا تنوره کولینگ تاور با سرعت مشخص خارج میگردد. جنس فن مورد استفاده در بالای برج از متریال فایبر گلاس ،پلی آمید و آلومینیم می باشد.

جریان مکانیکی اجباری: فن در قسمت ورودی هوا قرار می گیرد. این نوع کولینگ تاور ها معمولا طرح های قدیمی و گالوانیزه هستند که در قسمت پایین دارای یک یا چند فن سانتریفیوژ هستند. میزان مصرف برق بالا و سرو صدای زیاد فن ها از معایب این نوع کولینگ واتر ها می باشد. برج های خنک کننده گالوانیزه هوا را از قسمت پایین بخ داخل محفظه اصلی که پکینگ چیده شده با قدرت فوت می کنند و هوا پس از عبور از پکینگ ها و جذب گرمای آب از قسمت بالای برج به جو منتقل می شود.

مزایای برج خنک کننده جریان مکانیکی 

کوچک بودن ابعاد دستگاه نسبت به کولینگ تاور جریان طبیعی

عملکرد پایدار در مقابل تغییرات جوی به کمک جریان هوای بیشتر

اشغال فضای کمتر در محل نصب

راندمان حرارتی بالا و سرعت خنک کاری بیشتر

انعطاف پذیری طراحی بصورت مکعبی و گرد

عدم یخ زدگی سازه در زمستان به واسطه جریان هوای معکوس

سهولت تعمیر و نگهداری و نصب

مجهز به طیف گسترده ای از قطعات یدکی وتناژ های مختلف

برج خنک کننده جریان طبیعی:

 در این نوع کولینگ واتر ها جهت خنک سازی سیال از اصل تفاوت چگالی بین هوا گرم شده داخل دستگاه و هوای خنک بیرون بهره می برند. هوای بیرون دارای چگالی بیش از هوای داخل برج دارد. جهت خنک سازی و افزایش سطح تماس ارتفاع این سازه بسیار بلندتر از سایر مدلها می باشد. برج خنک کننده هایپربولیک یا هذلولی متعلق به این گروه است. طراحی برج جریان طبیعی به گونه ای است که دمیستر در بالای دستگاه قرار می گیرد و به دنبال آن نازل ها و سپس آب بندی ها قرار می گیرند. جریان هوا از پایین دستگاه از طریق لوورها وارد کولینگ تاور می شود و با جریان آب تماس پیدا می کند و در نتیجه آب را خنک می کند.

مزایای برج های جریان طبیعی:

بدون نیاز به برق و انرژی

کاهش سر و صدا

کار تعمیر و نگهداری حداقل است

عملیات ایمن و قابل اعتماد

برج خنک کننده جریان متقاطع:

در این تجهیزات، آب و هوا با زاویه 90 درجه سقوط می کند، آب از نازل از بالای دستگاه به بالای پکینگ ریخته می شود و هوا روی چیزی که در راستای کناره است، جعبه می شود. . از برج خنک کننده اولین شرکتی که این نوع برج ها را تولید کرد، یک شرکت ژاپنی به نام ابارا است که گاهی اوقات از آن به عنوان برج جریان به عنوان برج خنک کننده ابارا یاد می شود.

مزایای این دسته برج خنک کننده:

جریان گرانشی آب

2 از یک پمپ کوچک استفاده کنید

اسپری بدون فشار جریان آب

راندمان بالا در مناطق مرطوب

فضای کمتری را اشغال می کند و ارتفاع را کاهش می دهد

قابل تولید به صورت طرح مارلی

آنها را می توان با مونتاژ در محل و کاهش هزینه های حمل و نقل در مقادیر زیاد تولید کرد

برج خنک کننده ضد جریان یا جریان مخالف :

در این مدل نحوه تعامل آب با جریان هوا برعکس می شود. به این معنی که جریان آب از بالا و جریان هوا 180 درجه از پایین به هم می رسند. جابجایی نقاط در این سازه تقریبا زیاد است بنابراین از نقطه گیر در این دستگاه استفاده شده است. راندمان و راندمان حرارتی برج ضد جریان تقریباً بالاتر از مدل های دیگر است، بنابراین برای صنایع پتروشیمی و پالایشگاه ها مناسب است.

مزایای برج خنک کننده کانتر:

راندمان حرارتی را افزایش دهید

اختلال در جریان آب از دهانه ها و کاهش قابل توجه دما در مرحله اولیه

توزیع بهینه آب در سطح برج خنک کننده.

جنس بدنه برج خنک کننده:

یکی از مهمترین معیارهای طراحی و انتخاب انواع برج کولینک، متریال به کار رفته در ساخت بدنه و برخی از قطعات آن می باشد. بتن، فولاد و فایبرگلاس سه ماده مهم برای ساخت بدنه برج های خنک کننده هستند. به دلیل برخی کاستی ها، برج های خنک کننده فلزی تنها با پوشش اپوکسی و لایه های فولادی ضد زنگ در برخی کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند. در حال حاضر بیشترین تقاضا فقط برای برج های خنک کننده فایبرگلاس است. برج خنک کننده فایبرگلاس به دلیل ارزان بودن، وزن سبک و مقاومت بالا در برابر شرایط جوی و همچنین عدم خوردگی و تخریب برای بسیاری از کاربران و مصرف کنندگان توجیه اقتصادی دارد. برج خنک کننده فایبرگلاس توسط شرکت آذین تهویه  به اشکال زیر طراحی و تولید می شود:

برج خنک کننده مخروطی

برج خنک کننده مکعبی

برج خنک کننده ذوزنقه ای

برج های خنک کننده مخروطی  یا گرد و مکعبی از نوع جریان مخالف هستند. اما برج خنک کننده ذوزنقه ای متقاطع است و ساختار آن کمی پیچیده تر است. در این سازه ها پکینگ در دو طرف سازه قرار می گیرد. در صورت نیاز به اطلاعات بیشتر در مورد سه گروه خنک کننده ذکر شده در بالا، توصیه می کنیم به وب سایت آذین تهویه  مراجعه کنید.

برج خنک کننده صنعتی:

این برج ها را می توان در مدلهای باز یا مرطوب طبقه بندی کرد. از اسم آن کاملا واضح می باشد که برای خنک سازی آب در احجام بالا در صنایع بزرگ اعم از پالایشگاهها، نیروگاهها و واحد تبرید صنایع مختلف غذایی، تزریق پلاستیک، کارگاهها و ... مورد استفاده قرار می گیرد. طبقه بندی آنها هم در بالاتر در مبحث انواع کولینگ تاور آورده شده است. از مزایای کولینگ تاور صنعتی می توان به قدرت خنک کنندگی بالا و عملا کاهش میزان هدررفت آب اشاره نمود.

روش انتخاب برج خنک کننده

انتخاب برج خنک کننده صنعتی :

نحوه انتخاب فرآیند خنک‌کننده ( چیلر، برج خنک کننده، درای کولر و ... ) یک تصمیم ماهرانه است که بایستی توسط کارفرمایان و مهندسین مشاور این حوزه صورت پذیرد، علت این مسئله نیز این است که انتخاب بهترین سیستم خنک کننده فرآیند مدار، به متغیرهای مختلفی مانند بارحرارتی، اختلاف دما، میزان سرمایش، موقعیت جغرافیایی، در دسترس بودن منابع، شرایط محیطی و هزینه های عملیاتی بستگی دارد. شاید برای برخی از کارفرمایان این انتخاب که نسبتا امری تخصصی است مشکل به نظر آید، اما راه حل آن چندان مشکل نیست؛ شما می توانید با شرکت های مهندسی و مشاورین این حوزه مشورت نموده و برج خنک کننده مناسب یا دیگر دستگاههای خنک کننده مورد نیاز خود را انتخاب نمایید. یا با صرف کمی وقت می توانید با مطالعه این مقاله و چند مقاله مرتبط در زمینه برج خنک کننده و سیستم های سرمایشی که در سایت آذین تهویه منتشر شده است به اطلاعات  اولیه جهت انتخاب تجهیز مناسب دست رسی پیدا نمایید.
 در ادامه مطلب به زبان ساده به شما خواهیم گفت که چگونه می توانید با توجه به نوع صنعت و منطقه جغرافیایی بهترین دستگاه خنک کننده( کولینگ تاور ) را انتخاب کنید. 

انواع برج های خنک کننده : تجهیزت خنک کننده آب یا همان کولینگ تاورها از لحاظ نحوه عملکردی به 3 صورت کلی می باشند.
1-برج خنک کننده مدار باز یا کولینک تاور مرطوب
رویه اصلی برج خنک کننده مدار باز که در تصویر شماره 1 ملاحظه میفرمایید، افزایش میزان برخورد آب و هوا و تبادل بیشتر دما بین این دو سیال در حال جریان می باشد. در واقع آب وارد به کولینگ واتر از طریق نازلهای آب پاش بر روی پکینگ برج خنک کننده اسپری می شود و از این طریق تبادل حرارت با حداکثر میزان خود اتفاق می افتد. 
از آنجایی که در برج خنک کننده مرطوب اساس کار کاهش دمای آب بوسیله تبخیر بخشی از آب می باشد به این دستگاه، خنک کننده تبخیری نیز می گویند. از این نوع برج در مناطق معتدل که میزان رطوبت بالا نباشد و در آن منظقه کمبود آب احساس نشود می توان استفاده نمود. به علت گردش آب در یک سیکل کامل باز یکی از مشکلات این نوع برج ها افزایش آلودگی ها و وجود ذرات آلاینده درون آب و البته گسترش جلبک می باشد که نیاز به نگهداری و نظافت دائمی دارد.  

                                    تصویر شماره (1)

2-برج خنک کننده مدار بسته یا کولینگ تاور خشک
همان طور که در تصویر شماره 2 نمونه ای از برج خنک کننده مدار بسته را مشاهده می نمایید، درون این دستگاه بجای پکینگ ها ( سطوح پرکننده انتقال حرارت) از لوله های مسی یا گالوانیزه که به آنها کویل گفته می شود، استفاده شده است. در واقع سیال گرم از دورن این کویل ها عبور داده می شود و بطور غیر مستقیم با هوا تبادل حرارت را انجام میدهد. نحوه کار برج خنک کننده خشک بسیار شبیه رادیاتور ماشین می باشد یعنی آب داغ درون رادیاتور یا کویل به گردش در می آید و از طریق وزش باد دمای آن کاهش می یابد. میزان کاهش دمای آب در کولینگ تاور های مدار بسته نسبت به نوع مدار باز پایین تر است . ولی دیگر با مشکلاتی از قبیل پرت زیاد آب و آلودگی های مرسوم روبرو نخواهیم شد.
استفاده از این نوع برج ها در مناطقی که با کمبود آب مواجه هستند و یا رطوبت هوا زیاد است می تواند مناسب باشد. البته برای صنایعی که نیاز است برای خنک کردن تجهیزات از آب بدون آلودگی یا آب مقطر استفاده نمود می بایست از همین نوع برج خنک کن استفاده کرد تا بهترین نتیجه را گرفت. البته لازم به ذکر است که در تمام کولینگ تاور های مدار باز و بسته برای جلوگیری از اتلاف آب و پرتاب آن به بیرون، از قسمت فن استک می توان از قطره گیر برج خنک کننده استفاده نمود که در دو نوع لانه زنبوری و چکه گیر تیغه ای در بازار موجود هستند.

                                  تصویر شماره (2)

3-برج خنک کننده ترکیبی یا کولینگ تاور مدار بسته هیبریدی  
یکی از نمونه های برج خنک کننده که در سالهای اخیر با استقبال بیشتری روبرو شده برج های خنک کننده هیبریدی یا ترکیبی هستند.که یک برج خنک کننده 20 تن تبرید هیبریدی را در تصویر شماره 3 مشاهد می کنید. علت این مسله راندمان بالا و سلامت آب خنک شده می باشد. رویه اصلی این دستگاه ترکیبی از دو نوع برج قبلی می باشد یعنی آب ورودی به کولینگ تاور وارد مدار بسته یا همان کویل های مارپیچ می شود و در اثر عبور هوای دمیده شده توسط فن دچار کاهش دما می گردد ولی درکنار تبادل حرارت آب و هوا از یک سیکل پاشش کمکی در این نوع از برج های مدار بسته استفاده می شود. با استفاده از یک پمپ سیرکوله و اتصال آن به نازل های بالای کویل آب خنک درون حوضچه  مکش می شود و از طریق افشانک ها بر روی کویل پاشیده می شود که این امر موجب کاهش دمای بیشتر سیال درون کویل می گردد.
بطور ساده می توان گفت ما در برج خنک کننده مدار بسته هیبریدی هم از وزش باد و هم پاشش آب برای خنک کننده سیال داغ درون کویل استفاده می نماییم. البته در فصولی از سال که هوا سردتر است می توان پاشش آب را از مدار خارج نمود تا برج خنک کننده فقط بصورت خشک کار کند تا در هزینه مصرف انرژی صرفه جویی شود. 

                             تصویر شماره (3)

نتیجه گیری :
هرکدام از نمونه های بالا که نام بردیم در شرایط اقلیمی خاصی و در صنایع به خصوص کاربرد دارند،  البته مشاوره قبل از خرید کولینگ تاور و تصمیم عاقلانه در انتخاب سیستم خنک کننده مناسب، خیلی زود هزینه های صرف شده را به بودجه شما باز می گرداند.  به عنوان مثال، در مناطق گرم و خشک و بیابانی استفاده از کولرهای هواخنک ( برج خنک کننده مدار بسته خشک) شاید ارزان تر به نظر آید اما از آنجایی که کولینگ تاور مدار بسته با توجه به دمای هوای خشک محیط(نکته علمی1) عمل خنک کاری را انجام می دهد به احتمال زیاد در تعدادی کمی از صنایع مثمرثمر واقع خواهد شد. استفاده از برج خنک کننده مرطوب نیز در اقلیم های خشک به علت کمبود منابع آبی میسر نمی باشد و توجیه اقتصادی نخواهد داشت. 
نکته علمی1: دمای هوای خشک(به انگلیسی: Dry-bulb temperature) دمایی است که توسط یک دماسنج که به طور مستقیم در معرض هوا و به دور از رطوبت و تشعشع مستقیم قرار گرفته باشد، اندازه‌گیری می‌شود. این دما به عنوان دمای ترمودینامیکی شناخته می‌شود و با واحدهایی چون کلوین (K)، سانتی گراد (C) و فارنهایت (F) گزارش می‌شود. همچنین این پارامتر در سایکرومتری پارامتری مهم بوده و در جداول سایکرومتری از آن استفاده می‌شود.
 پس می توان گفت تصمیم عاقلانه در این مناطق جهت خرید و نصب برج خنک کننده ، استفاده از یک دستگاه برج خنک کننده دو منظوره یا هیبریدی می باشد. همچنین در مناطق معتدل و مرطوب استفاده از برج های آب خنک ( مرطوب یا مدار باز ) یک انتخاب ایده آل برای رسیدن به سرمایش بهتر سیال می باشد.
 طراحی نامناسب سیستم خنک کاری سیالات فرآیندی، باعث ناکارآمدی برج خنک کننده می شود و همیشه هزینه زیادی را به کارفرمایان تحمیل خواهد کرد. پیشنهاد میکنیم بمنظور کنترل هزینه های خرید یک برج خنک کننده، زمان کافی را برای انتخاب درست برج خنک کننده، نصب اصولی برج خنک کننده و بهره برداری و نگهداری درست از این دستگاه صرف نمایید. البته می توانید از طریق تماس با متخصصین گروه صنعتی آذین تهویه و دریافت راهنمایی لازم از خیلی از مشکلات در این زمینه جلوگیری نمایید.
مطالعه مطالب زیر می تواند کمک بیشتری به شما نمایید تا اطلاعات خودر را در زمینه آشنایی با برج خنک کننده بیشتر نمایید.
کاهش دور برج خنک کننده
برج خنک کننده چیست؟