کولینگ واتر (cooling tower) یا همان برج خنک کن، دستگاهی صنعتی و بسیار پرکاربرد در تمامی صنایع سبک‌وسنگین جهان بکار می‌رود و وظیفهٔ خنک‌سازی آب‌های داغ صنعتی را بر عهده دارد. اما چرا آب‌های داغ صنعتی قابل‌استفاده نبوده و بایستی توسط کولینگ واتر خنک‌سازی شوند؟!
- آب‌های داغ صنعتی، شدیداًَ راندمان تولید را کاهش داده و از کیفیت تولیدات صنعتی کم می‌کند.
- وجود آب‌های داغ میتوانند به تجهیزات گران‌قیمت صنعتی آسیب برساند. همچنین چنانچه این آب‌های پرحرارت توسط کولینگ واترها خنک نشوند و در چرخه تولید مورداستفاده قرار گیرند، شرایط را برای رسوب‌گذاری در ماشین‌آلات فراهم میکنند!
علاوه بر دلایل فوق، خنک‌سازی آب‌های داغ صنعتی توسط کولینگ واتر و بازگردانی آنها به چرخه تولید، میتواند موجب کاهش قابل‌توجه مصرف آب شود. در نتیجه فشار کمتری به سفره‌های آب زیرزمینی وارد خواهد شد. اهمیت و گستردگی استفاده از برج‌های خنک کننده موجب شده است که این تجهیزات در انواع مختلف برج‌های جریان مخالف، جریان متقاطع، مدار باز، مداربسته، هیبریدی، خشک، جریان طبیعی، آدیاباتیک و جنس‌های مختلف بدنه، طراحی و تولید گردند. به‌منظور بررسی هریک از این مدل‌ها، با ما همراه باشید.
تلفظ کولینگ واتر صحیح است یا کولینگ تاور؟
دررابطه‌با تلفظ صحیح این دو واژه، می‌توان به نکات جالب‌توجهی اشاره نمود:
کولینگ واتر: باتوجه‌به خنک‌سازی آب داغ توسط این تجهیزات، برخی از صاحبان صنایع از واژه کولینگ واتر (cooling water) استفاده میکنند که چندان هم بی‌ربط نیست. چرا که به معنای خنک‌سازی آب می‌باشد.
کولینگ تاور: واژهٔ جهانی و صحیح برای انواع برج خنک کننده، عبارت «کولینگ تاور» می‌باشد. درحقیقت ساختار این تجهیزات (بخصوص سوله‌های خنکساز عظیم بتنی)، با نام برج (tower) شناخته می‌شود. واژه کولینگ (cooling) نیز به معنای خنک‌سازی است.
مزایای کولینگ واتر
برج‌های خنک کننده دارای مزایا و ویژگی‌های گسترده و قابل‌توجهی هستند. همین ویژگی‌های کاربردی و فوق‌العاده جذاب موجب شده تا امروزه در بیش از ۹۵% صنایع جهان، شاهد حضور انواع کولینگ واتر باشیم. ازجمله برترین و پراهمیت‌ترین ویژگی‌های این تجهیزات می‌توان به پارامترهای زیر اشاره نمود:
- مصرف آب را در صنعت به‌شدت کاهش می‌دهند.
- به طور غیرمستقیم و با عدم فشار به منابع آب طبیعی، موجب حفظ محیط‌زیست می‌شوند.
- آسیبی برای سلامتی پرسنل ندارند.
- انواع برج خنک کن فایبرگلاس، طول عمر بالایی خواهند داشت.
- فراهم‌آوری آب‌خنک موردنیاز برای چیلرهای صنعتی
- استفاده از کولینگ واتر، آسیب و رسوب‌پذیری ماشین‌آلات خط تولید را کاهش می‌دهد.
- امکان طراحی در مدلهای مختلف را دارند. (برای انواع نیازها، شرایط و اقلیم‌های مختلف کشور)
- قابلیت تولید در ظرفیت‌های متنوع. (بسته به بودجه و نیاز انواع صنایع سبک، سنگین و نیمه‌سنگین کشور)
- امکان تعمیر، ترمیم و بازسازی انواع سیستم کولینگ
- دارای سیستم های هوادهی متنوع
- پیکره‌بندی به دو شیوه مونتاژی و دمونتاژی. (بسته به ظرفیت دستگاه)
نحوه عملکرد کولینگ واتر
مکانیزم عملکرد برج‌های خنک کننده را به‌طورکلی می‌توان به نوع انتقال حرارت این تجهیزات مربوط دانست. به‌طوری‌که انواع کولینگ واترهای با تبادل حرارت مستقیم، در دستهٔ سیستم‌های مدار باز (مرطوب) قرار می‌گیرد. برج‌هایی نیز که دارای نوع تبادل گرمایی غیرمستقیم (غیر تبخیری) هستند، در دستهٔ سیستم‌های مداربسته جای دارند. به‌طورکلی راندمان خنک‌سازی در کولینگ واتر مدار باز به‌مراتب بیشتر از مدلهای مداربسته است. البته دلیل فراگیری خرید انواع برج خنک کننده مداربسته، کاهش شدید مصرف آب در فرایند خنک‌سازی می‌باشد.
کولینگ واتر مدارباز (تر)
نوع انتقال حرارت در سیستم کولینگ مدار باز، به‌صورت «مستقیم» و بر مبنای عملیات تبخیر می‌باشد. اساس کار کولینگ واتر مدار باز بدین‌گونه است که آب داغ توسط لوله‌های خروجی به دستگاه وارد شده و بلافاصله توسط پمپ آب، به سمت بالای برج هدایت می‌گردد. در بخش بالای برج، سیستم توزیع آب قرار دارد که متشکل از اسپرینکلرهد و تعداد زیادی نازل می‌باشد. نازل‌ها آب داغ صنعتی را بر روی پکینگ برج خنک کننده می‌پاشند. لازم به ذکر است که:
پکینگ‌های کولینگ واتر، سطوحی هستند که قادرند آب را به‌صورت لایه‌ای نازک و وسیع و یا با تبدیل به قطراتی ریزتر در معرض ارتباط با جریان هوا قرار دارند. چنانچه از پکینگ برج خنک کننده اسپلش استفاده کنید، آب‌ها به قطراتی ریزتر تبدیل شده و درنتیجه رسوب‌گذاری پکینگ رخ نمی‌دهد. در سوی دیگر، اگر از پکینگ فیلمی استفاده کنید، آب به‌صورت لایه‌ای نازک با هوا تماس پیدا می‌کند. راندمان خنک‌سازی در پکینگ فیلمی سیستم کولینگ بیشتر است؛ اما به همان اندازه، احتمال تشکیل رسوب بیشتر می‌شود!
اما حال این سؤال به وجود می‌آید که جریان هوای خنک چگونه با آب پرحرارت تماس پیدا می‌کند؟ فن‌های کولینگ واتر هم‌زمان با توزیع آب، جریان خنک بیرونی را وارد دستگاه خواهند کرد. درنتیجه با تماس میان آب گرم و جریان هوای خنک، عملیات تبخیر رخ می‌دهد و سیالات خنک می‌شوند. پس از خنک‌سازی سیالات، این آب‌ها در بخش تشتک زیرین دستگاه جمع‌آوری‌شده و از طریق لوله‌های خروجی، به چرخه تولید بازمی‌گردند. به یاد داشته باشید که در اثر فرایند تبخیر، همیشه مقداری از آب داغ بخار می‌شود؛ بنابراین به‌منظور عدم کاهش راندمان و آسیب به دستگاه، نیاز است تا مقداری آب جبرانی به سیستم کولینگ تزریق گردد.
کولینگ واتر مداربسته
تجهیزات کولینگ تاور مداربسته (خشک)، کار خنک‌سازی سیالات صنعتی را به‌صورت غیرمستقیم انجام می‌دهد. بدین‌گونه که به‌جای سطوح پکینگ مدیا، از کویل مسی و لوله‌های پره‌دار در آنها استفاده می‌شود؛ بنابراین آب‌های داغ صنعتی پس از ورود به دستگاه، مستقیماًَ وارد کویل و لوله‌های آلومینیومی می‌شود و در این سیستم بسته جریان پیدا می‌کند. جریان‌یافتن آب در این مجرای بسته از دو لحاظ قابل‌اهمیت است:
اول اینکه کیفیت سیالات در کولینگ واتر مداربسته حفظ می‌گردد. دوم آنکه آلودگی‌های جریان هوا به آب‌های داغ سرایت پیدا نمی‌کند. چراکه جریان آب داغ در سیستمی بسته جریان دارد و مستقیماًَ با هوا تماس نخواهد داشت.
در ادامه جریان هوای خنک از طریق فن‌های قدرتمند سیستم مداربسته وارد دستگاه می‌گردد. جریان هوای خنک ابتدا از طریق فن‌ها مکیده شده و سپس به سطح خارجی کویل و لوله‌های پره‌دار وزیده می‌شود. درنتیجه به‌مرور، گرمای آب داغ بیرون می‌زند و خنکای جریان هوا به آب‌ها انتقال می‌یابد. به دلیل عدم تماس مستقیم آب و جریان هوا، عمل تبخیر رخ نمی‌دهد و بنابراین اتلاف آب در کولینگ واتر مداربسته بسیار کمتر است. همین موضوع باعث می‌شود که نیاز به تزریق مداوم آب جبرانی نیز نداشته باشند. (برخلاف سیستم کولینگ مدار باز!)
کولینگ واتر آدیاباتیک
نام دیگر سیستم کولینگ آدیاباتیک، «هوا خنک» می‌باشد. این مدل‌ها از چند ویژگی مهم بهره می‌برند:
- سیستم هواخنک:
به‌منظور راندمان خنک‌کاری بهتر و صنعتی‌تر، ابتدا جریان هوا به درون دستگاه وارد می‌شود. کولینگ واتر آدیاباتیک بیشتر برای مناطق خشک کاربرد دارد. به همین دلیل و برای اینکه باد گرم به دستگاه راه پیدا نکند، جریان هوا ابتدا جداگانه خنک‌سازی می‌شود. سپس هوای خنک شده به سطح خارجی کویل‌ها دمیده خواهد شد.
- جریان آب در مدارهای رفت و برگشتی بسته:
برج خنک کننده آدیاباتیک گونه‌ای از سیستم‌های مداربسته می‌باشد؛ بنابراین تبادل حرارت در آن به شیوه غیرمستقیم بوده و دارای کویل و لوله‌های پره‌دار (سیستم بسته جریان آب) است.
- کاهش دمای آب:
اساس کار کولینگ واتر آدیاباتیک، کم نمودن دمای آب (سیال) می‌باشد. یعنی گرچه که شیوهٔ کلی این برج‌ها به گونهٔ سرمایش غیرمستقیم سیال است، اما مهم این است که دمای آب به طور محسوسی کاهش یابد.
کولینگ واتر خشک
کولینگ تاور خشک با ظاهر مستطیلی و دیواره‌های کج، امکان خنک‌سازی آب در ظرفیت‌های زیاد را داراست. به‌طورکلی صنایع بالادستی سنگین و نیروگاه‌ها همواره به‌عنوان مهم‌ترین مشتریان کولینگ واتر خشک مطرح هستند. زیرا نوع کار این دستگاه‌ها کاملاًَ صنعتی بوده و در ظرفیت‌های زیاد طراحی می‌شوند. شاید امکان طراحی و تولید در حجم‌های زیاد را بتوان به‌عنوان وجه مشترک مدلهای خشک و سیستم کولینگ بتنی بشمار آورد.
علاوه بر ظرفیت‌های بالای برج خنک کننده خشک، دو دلیل عمده موجب شده است تا صنایع سنگین به سراغ این دستگاه‌ها بیایند:
- اتلاف آب در کولینگ واتر خشک بسیار پایین است. (به دلیل تبادل گرمای غیرمستقیم و عدم استفاده از فرایند تبخیری)
- همچنین بیشتر پالایشگاه‌ها، نیروگاه‌ها و صنایع بالادستی ایران در مناطق کم آب و کویری احداث و متمرکز شده‌اند. صنایعی که به دلیل حجم بالای کار و اهمیت استراتژیکی‌شان، مصرف آب در آنها بسیار زیاد است!
بنابراین، خرید برج خنک کن خشک، میتواند انتخابی بهینه و عاقلانه برای این صنایع به‌حساب بیاید.
کولینگ واتر هیبریدی
نکات متعدد و خاصی دررابطه‌با کولینگ واتر هیبریدی وجود دارد. برخی از ویژگی‌ها و مهم‌ترین نکات طراحی برج‌های خنک کن هیبریدی به شرح زیر است:
- نحوه عملکرد برج های هیبریدی
مکانیزم عملکردی این تجهیزات، یک ترکیب موفق از «سیستم‌های مدار باز و مداربسته» می‌باشد. به طور یکه از یک‌سو دارای مکانیزم تبادل حرارت غیرمستقیم بوده و از کویل و لوله‌های پره‌دار بهره می‌برد و از سوی دیگر سیستم توزیع آب (به‌مانند کولینگ تاور مدار باز) در این دستگاه‌ها طراحی شده است.
- سیستم هوادهی و راندمان
نوع دمش جریان هوا در کولینگ واتر هیبریدی، به‌صورت هوا خنک می‌باشد. بهره‌گیری هم‌زمان از ویژگی‌های برج‌های خنک کن مداربسته و مدار باز و همچنین استفاده از سیستم هوادهی «هوا خنک»، شدیداً راندمان این دستگاه‌ها را افزایش داده است
- مصرف آب
به لحاظ میزان مصرف آب، خرید برج خنک کننده هیبریدی بهترین گزینه برای مناطق خشک کشور است.
- قیمت کولینگ واتر هیبریدی
هزینه خرید کولینگ تاور دورگه بیشتر از تمامی مدلهای دیگر است. (به دلیل راندمان بالا، مصرف آب پایین و مکانیزم و سیستم هوادهی قدرتمند)
انواع کولینگ واتر بلحاظ بکارگیری فن
بکارگیری یا عدم بکارگیری فن در برج خنک کننده، میتواند چگونگی ورود جریان هوا را دستخوش تغییر کند. بطورکلی باید گفت که:
هرگاه در کولینگ واتر از قطعه فن برای ورود جریان هوا استفاده شود، با نام «جریان مکانیکی» شناخته می‌شوند. تمامی مدلهای سیستم مداربسته، مدار باز، جریان متقاطع، جریان مخالف، هیبرید، آدیاباتیک و…، در زیرمجموعهٔ برج خنک کن جریان مکانیکی قرار دارند. چنانچه سیستم خنکساز نیز بر پایهٔ ورود طبیعی جریان هوا (عدم به‌کارگیری فن) باشد، به‌صورت «جریان طبیعی» است.
در ادامه به بررسی برخی از مدلهای زیرمجموعه‌ای سیستم کولینگ اشاره خواهیم نمود.
1. برج خنک کننده جریان طبیعی
دراین سیستم‌ها از فن برای مکش و دمش هوای خنک استفاده نمی‌شود. همین مسئله موجب می‌شود که نکات خاصی دررابطه‌با کولینگ واتر جریان طبیعی مطرح گردد:
- بازدهی این دستگاه‌ها به لحاظ عدم استفاده از قطعه فن، بسیار پایین است.
- سروصداها و لرزش در این دستگاه‌ها، بسیار کم است. زیرا جریان هوا با مکش هوا از طریق فن، وارد سیستم کولینگ نمی‌گردد.
- طراحی این دستگاه‌ها بسیار خاص می‌باشد و به همین دلیل، دارای هزینه طراحی زیادی است.
- طراحی کولینگ واتر جریان طبیعی، به دلیل راندمان پایین امروزه منسوخ شده است.
- ابعاد طراحی این نوع سیستم کولینگ، بسیار بزرگ‌تر و پردردسرتر از مدلهای جریان مکانیکی می‌باشد. درنتیجه از مواد اولیه بیشتری باید استفاده گردد.
- نوع طراحی سیستم جریان طبیعی، بدین‌گونه است که دو فضای متمرکز در نظر گرفته می‌شود. تبادل هوای خنک و گرمای آب، طبق مکانیزمی خاص میان این دو فضا صورت می‌پذیرد.
2. کولینگ واتر جریان مکانیکی
مدلهای سیستم جریان مکانیکی از قطعهٔ «فن» استفاده میکنند؛ بنابراین جریان هوا از طریق فن‌ها وارد دستگاه می‌شود و راندمان خنک‌کاری بسیار بالایی دارند. درواقع راندمان مدلهای جریان طبیعی، قابل‌قیاس با انواع کولینگ واتر جریان مکانیکی نبوده و راندمان کمتری دارند. تنها عیب ساختاری سیستم جریان مکانیکی، آلودگی صوتی بسیار بالای این دستگاه‌ها می‌باشد. زیرا به دلیل استفاده از فن و مکش هوای قدرتمند، سروصدای بسیار زیادی تولید میکنند. همچنین استفاده از فن، موجب لرزش زیاد دستگاه کولینگ واتر می‌شود.
به‌طورکلی می‌توان گفت که در طراحی این سیستم‌ها، حتماًَ و حتماًَ باید به کاهش سروصداها و تکانه‌های شدید توجه شود. سایز کولینگ تاور جریان مکانیکی همواره کوچک‌تر از سیستم های جریان طبیعی است. زیرا استفاده از فن موجب می‌شود که نیازی به طراحی اتاقک‌های مجزا برای تبادل حرارت طبیعی نباشد!
کولینگ واتر کراس فلو (Cross Flow)
برج خنک کن کراس فلو یا همان سیستم کولینگ جریان متقاطع، گونه‌ای از مدلهای مدار باز می‌باشد. نکته مهم در طراحی کولینگ واتر کراس فلو، وجود فن در دو سمت دستگاه است؛ بنابراین هنگامی که آب داغ بر روی پکینگ مدیا پاشش پیدا می‌کند، جریان هوای خنک از دو سمت با آب‌های گرم صنعتی تماس پیدا می‌کند و عملیات تبخیر رخ می‌دهد. برخورد عرضی و متقاطع هوا با سیالات، موجب شده تا این تجهیزات با نام «جریان متقاطع» شناخته شوند.
ذکر سه ویژگی اساسی دررابطه‌با برج خنک کن کراس فلو الزامی است:
- اول آنکه هوای مکیده شده از دو سمت و برخورد با آب، راندمان خنک‌کاری قابل‌توجهی را به وجود می‌آورد.
- دوم اینکه نوع خنک‌کاری خاص سیستم‌های جریان متقاطع، باعث حفظ رطوبت و مقداری آب در لایه‌های فوقانی بخارها می‌گردد. درنتیجه برای استفاده در اقلیم‌های معتدل و مرطوب کشور، گزینه مناسبی هستند.
- در مدلهای مخروطی (گرد)، امکان نصب مناسب دو فن در ۲ سمت فراهم نمی‌باشد. (باید به‌صورت مکعبی طراحی شوند)
کولینگ واتر کانترفلو (Counter Flow)
برج‌های کانترفلو یا همان «جریان مخالف» نیز از زیرمجموعه مدلهای مدار باز است. حالات ابتدایی ورود آب داغ و پاشش آن بر روی سطوح پکینگ، به‌مانند تمامی سیستم‌های مدار باز می‌باشد. اما تفاوت آنجایی شروع می‌شود که:
جریان هوای ورودی کولینگ واتر جریان مخالف از بخش زیرین، وارد دستگاه می‌گردد. از سوی دیگر، جریان آب پرحرارت نیز از سمت بالابه‌پایین (روی پکینگ) ریخته می‌شود؛ بنابراین جریان هوا و آب در جهت مخالف با هم با یکدیگر برخورد خواهند داشت. طی چندین مرحله و با برخوردهای پیاپی، نهایتاًَ آب خنک‌سازی می‌شود و وارد تشتک می‌گردد.
حرکت خلاف جهت آب و جریان‌های هوا، بازدهی بسیار بالایی را برای سیستم‌های کانترفلو به وجود می‌آورد. پیشنهاد می‌شود که از پکینگ برج خنک کن اسپلش برای مدلهای جریان مخالف استفاده شود. زیرا با ریزشدن قطرات آب، برخوردهای خلاف جهت جریان سیال و هوا، بهتر اتفاق می‌افتد.
مدلهای مختلف برج خنک کن (جنس بدنه)
انتخاب جنس بدنه کولینگ واتر، یکی از حساس‌ترین مراحل خرید این تجهیزات خنکساز محسوب می‌شود. به عبارتی برای انتخاب جنس بدنه مناسب برای سیستم‌های خنک کن، بایستی تمامی فاکتورهای: قیمت، وزن، مقاومت فشاری و ضربه‌ای، طول عمر، مقاومت اسیدی، میزان ظرفیت پذیری، نوع ساخت، مدت‌زمان آماده‌شدن برای بهره‌وری و راه‌اندازی و… مورد ارزیابی قرار بگیرد.
از مهم‌ترین گزینه‌های انتخاب برای جنس بدنه برج خنک کن، می‌توان به انواع مدلهای:
- بتنی
- فلزی
- گالوانیزه و استیل
- کولینگ تاور فایبرگلاس
- پلی اتیلن (HDPE)
- چوبی (کاملاَ منسوخ شده) و…
اشاره نمود.
1. کولینگ واتر فایبرگلاس
در پاسخ به این سؤال که بهترین جنس بدنه برای برج‌های خنکساز چه گزینه ایست؟! قطعاًَ می‌توان گفت: فایبرگلاس!
کولینگ واتر فایبرگلاس به دلیل ویژگی‌های ماهیتی فایبرگلاس (کامپوزیت) و فرایند ساخت در چندین لایه (حدود ۱۰ لایه)، بسیار مقاوم و قدرتمند است. درواقع به ماده پلیمری سخت (فایبرگلاس)، لایه‌های مختلفی از رزین، پارافین، الیاف سوزنی و ژلکت اضافه می‌شود. ترکیب این مواد موجب می‌شود تا کولینگ واتر فایبرگلاس در برابر تنش، فشار و ضربه بسیار مقاوم باشد. عملکرد مقاومتی برج‌های فایبرگلاس، در مقابل اشعه‌های فرابنفش و سیالات اسیدی نیز عالی است. همچنین هیچگاه دچار پوسیدگی و نشتی نمی‌شوند. به همین خاطر است که طول عمر مدلهای فایبرگلاسی تا بیش از ۵۰ سال تخمین زده می‌شوند. (در کمترین حالت)
مزایای برج خنک کننده فایبرگلاس
هرگاه صحبت از به‌کارگیری متریال‌های پلیمری باشد، قطعاًَ می‌توان مزایای بسیار گسترده‌ای را برای تجهیزات صنعتی در نظر گرفت. دستگاه کولینگ واتر فایبرگلاس نیز از این قاعده مستثنی نبوده و دارای ویژگی‌های بسیار گسترده‌ای می‌باشد. از چشمگیرترین مزایای سیستم‌های کولینگ فایبرگلاس می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
- مقاومت ۲.۵ الی ۳ برابری. (در قیاس با دیگر مدلهای بدنه برج‌های خنکساز)
- طول عمر بیش از نیم‌قرن تا حتی یک قرن!. (بسته به شرایط محیطی)
- بدنه بسیار قدرتمند در برابر ضربات و فشارهای درونی و بیرونی
- خاصیت هیدرولیکی مناسب
- عدم استهلاک در پی برخورد مستقیم نور خورشید به دستگاه. (به دلیل استفاده از مواد ANTI UV)
- عدم نشتی و هرگونه پوسیدگی در گذر زمان
- شکل‌پذیری بسیار گسترده
- مقاومت عالی در برابر خراش و ساییدگی
- وزن و انعطاف قابل‌قبول کولینگ واتر فایبرگلاس
- خاصیت ضدحریق. (عملکردی شبیه به بَسپارهای پلی‌پروپیلن دارند و شدیداًَ کمتر از مدلهای دیگر، امکان آتش‌سوزی دارند)
- امکان حمل‌ونقل به پروژه‌های دیگر
- دارای خاصیت عالی برای عدم تشکیل لایه‌های رسوبات
- شستشوی راحت
- قابلیت تولید، پیکره‌بندی و نصب در انواع مل‌های مونتاژی و دمونتاژی
2. کولینگ واتر گالوانیزه
سیستم کولینگ گالوانیزه (Galvanized Cooling Tower) به‌عنوان پیشروترین مدلهای برج خنک کننده فلزی شناخته می‌شوند. برج‌های فلزی درگذشته مشکلات زیادی را برای صاحبان صنایع ایجاد می‌کردند و رفته‌رفته کنار گذاشته شدند. اما انواع کولینگ واتر گالوانیزه به دلیل داشتن مزایای متعدد، حدود ۱۳% از بازار کل تولید سیستم‌های کولینگ را به خود اختصاص داده‌اند. مهم‌ترین ویژگی‌های این تجهیزات خنکساز گالوانیزه ای به شرح زیر است:
- ایجاد لایه‌های پوششی ضد رطوبت بر روی ورق گالوانیزه، موجب شده است تا دچار زنگ‌زدگی نشوند. (برخلاف مدلهای پیشین برج خنک کننده فلزی)
- در برابر نور خورشید و استهلاک اشعه‌های خورشیدی، مقاوم می‌باشند. زیرا متریال گالوانیزه، هم به طور عادی دارای مقاومت اشعه‌ای است؛ و هم در پروسه تولید برج خنکساز، به این متریال‌ها مواد «آنتی یو وی» اضافه می‌شود.
- ورقه‌ای گالوانیزه، بسیار سبک و ارزان‌قیمت هستند. درنتیجه قیمت کولینگ واتر گالوانیزه بسیار مناسب است.
- دارای ظاهر بسیار شیک و زیبایی می‌باشند.
- مقاومت خوبی در برابر تشکیل لایه‌های رسوبی دارند.
- قابلیت استفاده در انواع کارخانه‌ها ساخت سیمان، صنایع غذایی، لبنیات، شرکت‌های ذوب و نورد فولاد و… را دارند.
- سرعت طراحی و تولید بالایی را دارا هستند.
- به‌راحتی نصب و راه‌اندازی می‌شوند.
- مقاومت فشاری و ضربه‌ای کولینگ واتر گالوانیزه بسیار عالی است.
- به دلیل قابلیت نصب صداگیر و عایق‌های صوتی سطح بالا، سروصداهای ناشی از فعالیت کولینگ تاور گالوانیزه به حداقل می‌رسد.
- راحتی ساخت برج‌های گالوانیزه، بسیار بیشتر از سیستم خنکساز فایبرگلاس است. چراکه هیچ‌گونه نیازی به قالب‌گیری ابتدایی برای طراحی و ساخت ندارند.
3. کولینگ تاور بتنی
طراحی و خرید کولینگ واتر بتنی همواره دارای حساسیت‌های گسترده‌ای می‌باشد. درواقع اگر به دنبال خرید سیستم‌های کولینگ بتنی هستید، بایستی با نگاهی دقیق و موشکافانه، به بررسی نکات مثبت و منفی این دستگاه‌ها بپردازید. از مهم‌ترین معایب و مزایای برج‌های خنک کن بتنی می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
- ساخت برج‌های هذلولی صنعتی که دارای ارتفاع زیادی است، فقط با استفاده از متریال بتن توجیه اقتصادی دارد.
- انتخابی عالی برای ساخت کولینگ واترهای با ظرفیت بالای صنعتی هستند. (نیروگاه‌های برق و سیکل ترکیبی، صنایع بالادستی پتروشیمی، پالایشگاه‌ها، کارخانه‌ها تولیدات سنگین و…)
- مقاومت ضربه‌ای عالی
معایب سیستم کولینگ بتنی
- بخش‌های مختلف بدنه برج خنک کننده بتنی طی گذشت زمان، دچار استهلاک، ترک و نشتی می‌شوند.
- فرایند طراحی و ساختن برج‌های بتنی، بسیار زمان‌بر است.
- ساخت کولینگ واتر بتنی حتماًَ و حتماًَ نیاز به‌پیش نیازهای سفت و سختی دارد. (طراحی تخصصی، حفر پی (فونداسیون)، بهره‌گیری از قطعات فلزی در ساخت پی و بیس پلت و…)
- مقاومت مناسبی در برابر سیالات اسیدی و با TDS زیاد ندارند!
- عدم امکان جابه‌جایی. (بنابراین گزینه مناسبی برای پروژه‌های موقت بشمار نمی‌رود.)
- تشکیل جلبک، رسوب و میکروارگانیسم‌ها در این سیستم‌ها بسیار زیاد است. (نیاز به نگهداری مداوم)
- چه در بحث ساخت و چه در بحث فرایند نگهداری، هزینه‌های زیادی را به کارفرمایان تحمیل میکنند!
- با تغییرات مداوم و ناگهانی آب‌وهوا، دچار نشتی و ترک نمی‌شوند. همچنین در صورت تحمل مستمر دماهای منفی یا مثبت نیز، دچار آسیب نشده و مقاومت بالایی دارند.
انواع کولینگ واتر براساس شکل و فرم
کولینگ واتر هذلولی
این برج‌های خنکساز از جنس بتن بوده و بسیار مرتفع (گاهاً حتی تا نزدیک ۲۰۰ متر ارتفاع) می‌باشند. سیستم کولینگ هذلولی، درواقع استوانه‌هایی هستند که به دلیل مکانیزم خاص خروج حجم زیاد دودها، با دیواره‌های «اصطلاحاًَ کمرباریک» ساخته می‌شوند. مدلهای خنک کننده هذلولی، برای پوشش‌دهی ظرفیت‌های بسیار زیاد صنعتی طراحی و بنا می‌شوند.
برج خنک کن مکعبی
در یک‌کلام می‌توان گفت که انواع کولینگ واتر مکعبی، یک‌سروگردن بهتر از مدلهای مخروطی هستند. حتماًَ می‌پرسید چرا؟! در پاسخ می‌توان گفت که بازدهی برج‌های خنکساز مکعبی بسیار بالا می‌باشد. همچنین طراحی، تولید و نصب این دستگاه‌ها بسیار راحت‌تر خواهد بود. به لحاظ ظرفیت و عدم پرت‌شدن فضای داخلی دستگاه نیز، مسلماًَ کولینگ تاورهای مکعبی دارای وضعیت به‌مراتب بهتری هستند. البته قیمت ارزان‌تر مدلهای گرد، گاهاَ موجب می‌شود تا کارفرمایان از سیستم کولینگ مکعبی استفاده نکنند!
برج خنکساز گرد
در کنار مدلهای مکعبی، طراحی برج‌های خنک کننده با فرم «دایره‌ای»، «گرد» یا همان «مخروطی» هم صورت می‌پذیرد. گرچه به دلیل ضعف‌های شدید سیستم کولینگ گرد، کمتر از این مدل‌ها در صنایع حساس استفاده می‌شود. مهم‌ترین عامل خرید کولینگ واتر گرد (مخروطی)، دو عامل زیر است:
- قیمت ارزان‌تر در قیاس با مدلهای مکعبی. (ایجاد صرفهٔ اقتصادی در صورت نیاز به خرید چندین برج خنک کن در صنایع با ظرفیت پایین)
- مصرف انرژی پایین (باتوجه‌به شکل خاص طراحی و نوع عملکرد)
در ادامه به بررسی تخصصی و مقایسه سیستم کولینگ مکعبی و گرد خواهیم پرداخت.
مقایسه کولینگ واتر مکعبی و گرد
تفاوت‌های برج خنک کننده مکعبی و مخروطی، از جهات مختلفی قابل‌بررسی می‌باشد:
- ظرفیت: امکان طراحی راست‌گوشه، مستحکم‌تر و شیوه ساخت پنلی، این قابلیت را ایجاد نموده است تا بتوان برج‌های مکعبی را در ظرفیت‌های بالا طراحی کرد.
- استحکام: میزان سوراخ‌کاری در تولید کولینگ واتر مکعبی پایین بوده و بالطبع میزان تنش در آنها کمتر است. آب‌بندی و اتصالات نیز در مدلهای مکعبی بسیار دقیق‌تر می‌باشد. این در حالی است که به دلیل ایجاد سوراخ‌های فراوان در تولید برج‌های خنکساز گرد، استهلاک این دستگاه‌ها بسیار بیشتر است.
- لرزش: میزان لرزش و ایجاد آلودگی صوتی در کولینگ تاورهای مخروطی بیشتر است!
- کاهش مصرف آب: غالباً در هنگام ساخت کولینگ تاور مکعبی مدار باز، از قطعه قطره گیر استفاده می‌شود. دیگر نکتهٔ منفی برج‌های گرد، مربوط به همین عامل است. چراکه به دلیل عدم تعبیه قطره گیر بر روی مدلهای گرد، مصرف آب این تجهیزات نیز افزایش می‌یابد!!
- قیمت: قیمت کولینگ واتر گرد به‌مراتب کمتر از برج‌های مکعبی است. (دلیل علاقهٔ برخی کارفرمایان)
- بازدهی: در طراحی مدلهای مکعبی از فن‌های قدرتمند و سیستم کاهش دور موتور استفاده می‌گردد. درنتیجه با کاهش تکانه‌های شدید،افزایش ورود هوای خنک و کاهش گرفتگی لوله‌ها، راندمان برج خنک کننده مکعبی شدیداًَ افزایش می‌یابد.
- کاربردها: هریک از مدلهای کولینگ واتر گرد و مکعبی دارای کاربردهای خاص خود هستند. به‌طوری‌که مدلهای مکعبی، گزینه‌ای مناسب برای طراحی برج خنک کن جریان متقاطع و جریان مخالف می‌باشد. همچنین فرم مخروطی، برای طراحی سیستم کولینگ جریان طبیعی کاربرد دارد.
اصول نصب کولینگ واتر
نصب کولینگ تاور یا همان برج خنک کن، تابع شرایط و حساسیت‌های متعددی می‌باشد. برخی از مهم‌ترین نکات نصب کولینگ واتر عبارت است از:
- بهتر است این تجهیزات در فضاهای پشت‌بام (فضای کاملاًَ باز) نصب شوند. قرارگیری کولینگ واترها در ارتفاع، امکان دسترسی به هوای تازه، خنک‌تر و بدون گردوغبار را فراهم می‌سازد.
- چنانچه نصب کولینگ تاور در پشت‌بام‌ها انجام شود، در فاصله مناسبی از آنها دیوارهای پرتابل پشتیبانی قرار دهید. وجود پارتیشن‌ها هم میتواند فضاها را زیباتر کند و هم از پاشش آب به افراد جلوگیری کند.
- باتوجه‌به ابعاد متفاوت این تجهیزات (بسته به ظرفیت)، از قبل به فکر فضای خالی برای نصب باشید.
- اگر قصد نصب چند برج خنک کننده در کنار هم را دارید، فاصلهٔ مناسبی را بین این دستگاه‌ها پیش‌بینی کنید. قرارگیری چند کولینگ واتر در فاصلهٔ کم نسبت به هم مشکلاتی را در دریافت هوای خنک ایجاد می‌کند. به‌طوری‌که ممکن است هوای گرم خارج شده از یک دستگاه، به دستگاه دیگر وارد شود. درنتیجه راندمان سیستم کولینگ را شدیداً کاهش دهد!
- برای نصب این دستگاه‌ها، حتماً به حفر فونداسیون قدرتمند بتنی (بتن عیار مناسب) اقدام نمایید.
- فاصله نصب کولینگ تاور از دیواره‌ها و موانع مزاحم، تابع دو حالت کلی است. به‌طوری که اگر دیوار کناری مرتفع باشد، باید حداقل به‌قدر نصف ارتفاع دیوار فاصله ایجاد شود.
- همچنین چنانچه نصب این تجهیزات در کنار درخت یا دیواره‌های سوراخ‌دار صورت پذیرد، فاصله باید به‌اندازه نصف عرض سیستم کولینگ باشد.
- نصب کولینگ تاور باید بر مبنای به‌کارگیری انواع ضوابط بین‌المللی «ASME»، «CTI- DNI» و «ASHRAE» انجام گردد.
انتخاب سیستم کولینگ برای مناطق خشک و کم آب
همان‌طور که پیش‌تر عنوان شد، کولینگ واتر مدار باز با مدل تبادل حرارت مستقیم کار می‌کند. یعنی آب داغ و جریان هوای سرد بر روی پکینگ مدیا با هم تماس برقرار میکنند و تبخیر انجام می‌شود. نتیجهٔ عملیات تبخیر، همواره دو موضوع مهم است:
- ممکن است آلودگی جریان هوای وارده به آب‌ها انتقال پیدا نماید.
- آب با راندمان و سرعت بالایی خنک می‌شود؛ اما اتلاف آب نیز بر اثر تبخیر، بسیار زیاد است.
باتوجه‌به دو دلیل بالا، بخشی از آب داغ صنعتی همیشه بخار می‌گردد. اما در کولینگ واتر مداربسته، تبادل حرارت به گونه غیرمستقیم می‌باشد و میزان تبخیر بسیار کمتر است. نتایج داده‌های آماری به‌وضوح نشان می‌دهد که استفاده از سیستم‌های مداربسته، برای مناطق خشک بسیار مناسب‌تر از مدلهای مدار باز می‌باشد.
نگهداری کولینگ واتر در فصل زمستان
همواره در فصل زمستان، امکان یخ‌زدگی کولینگ واتر وجود دارد. به همین منظور همواره باید تمهیدات مهمی اندیشیده شود:
- استفاده از هیتر ترموستات:
هیتر ترموستات به شکل نیمه‌خودکار، موجب وصل و قطع هیترهای دستگاه می‌شود. این قطعات الکتریکی در مسیر جریان آب تعبیه می‌گردند و با افزایش دمای آب، از یخ‌زدگی کولینگ واتر جلوگیری می‌شود.
- کنترل نمودن سطح آب:
چنانچه آب موجود در دستگاه کم باشد، احتمال یخ‌زدن برج خنک کن افزایش می‌یابد. این یخ‌زدگی حتی میتواند به انسداد لوله‌ها نیز منجر گردد و شرایط سخت‌تری را (به لحاظ ترکیدگی) ایجاد کند. به‌منظور پیشگیری از انسداد و ترکیدن لوله‌ها، توصیه می‌شود از سیستم‌های حرارتی الکترونیکی استفاده گردد. ضمناًَ مرتباًَ در بازه‌های زمانی متعدد، سطح آب تشتک زیرین را چک کنید.
- استفاده از مواد ضدیخ:
بهره گیری از مواد ضدیخ و شیمیایی، میتواند به مانند یک چاقوی دو لبه عمل کند. زیرا چنانچه بیش از حد مجاز استفاده شوند، میتوانند شرایط را برای رسوب گرفتگی مستعد کنند!!. البته درسوی مقابل استفاده‌ی مناسب از مواد ضدیخ، میتواند از یخ زدن آب و جداره‌های کولینگ واتر جلوگیری کند.
- نصب هیتر سنسوردار در کولینگ تاور:
هیترهای سنسوردار دارای دو سنسور اولیه و ثانویه هستند. سنسور اولیه، عملیات وصل سازی جریان هیتر (گرمایش الکتریکی) را در آب بر عهده دارد. یعنی هنگامی‌که دمای سیال کاهش یابد و احتمال یخ‌زدگی سطح و درون آب وجود داشته باشد، سنسور اولیه سیگنال وصل هیتر را ارسال می‌کند.
قطع جریان گرمایش هیتر نیز توسط سنسور ثانویه صورت می‌پذیرد. این سنسورها هنگامی فعال‌سازی می‌شوند که دمای آب در گردش بیسین، بیش از حد مجاز افزایش یابد. به طور یکه هیتر الکتریکی سنسوردار را خاموش میکنند.
قیمت کولینگ واتر
تعیین قیمت کولینگ واتر همواره یکی از فرایندهایی است که با پیچیدگی‌ها و حساسیت‌های زیادی همراه می‌باشد. مهم‌ترین پارامترهای مؤثر بر تعیین قیمت برج خنک کن می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
- نوع سیستم کولینگ. (کولینگ واتر مداربسته، مدار باز، هیبرید، خشک، آدیاباتیک و…)
- تفاوت جریان مکانیکی دستگاه. (برج خنک کن کانترفلو، کراس فلو، جریان موافق، جریان القایی و…)
- جنس بدنه سیستم خنکساز. (مدلهای بدنه فایبرگلاس، به‌مراتب کارآمدتر، قدرتمند و البته گران‌تر هستند)
- توان الکتروموتور
- جنس و نوع قطعات الکتریکی و مکانیکی تعبیه شده در کولینگ تاور
- کیفیت ساخت و برند سازنده
- ظرفیت تبرید. (به هر میزان که تناژ خنک کاری و ظرفیت بیشتر باشد، قیمت کولینگ واتر سیر صعودی خواهد داشت.)
- نوسانات جهانی ارز
- نوع و جنس پکینگ مدیا (سیستم‌های مدار باز) و یا کویل‌ها و لوله‌های پره‌دار (سیستم مداربسته)
- کیفیت سایر قطعات
- نصب یا عدم نصب قطعات و تجهیزات کمکی. (هیتر، قطره گیر، سیستم کاهنده دور موتور الکتروموتور و…)
- ابعاد و اندازه دستگاه
- گرید مواد اولیه بکار رفته و…
دماگستر؛ شرکت تخصصی طراح انواع کولینگ واتر
شرکت تخصصی دماگستر (https://dama-goostar.com)، با در اختیار داشتن نیروهای زبده و کارآزموده و خطوط تولید تمام مکانیزه، متخصص در طراحی و ساخت انواع کولینگ تاور صنعتی می‌باشد. پیشنهاد می‌کنیم پیش از هرگونه خرید و ثبت سفارش، حتماًَ با کارشناسان واحد فروش گروه صنعتی دماگستر تماس حاصل نموده و ابعاد پروژه و نیازهای ظرفیتی خنک‌سازی خود را به طور کامل تشریح نمایید. تشریح دقیق نیازهایتان این امکان را فراهم می‌کند تا مشاوره‌های فنی و دقیقی دریافت نموده و بهترین انتخاب ممکن را انجام دهید.
بایستی بدانید که تمامی محصولات شرکت صنعتی دماگستر در حوزه طراحی و عرضه کولینگ واتر و قطعات مصرفی آن مشمول دریافت ضمانت نامه‌های معتبر چندین ساله می‌باشد. به همین منظور می‌توانید از طریق شماره‌های زیر، با کارشناسان ما ارتباط برقرار نمایید.
کارشناسان شرکت دماگستر، مطالعه محصولات مرتبط زیر را نیز پیشنهاد میکنند: