برج خنک کننده یا کولینگ تاور به معنای واقعی ساختمانی زیبایی نیست، اما غیرقابل انکار است که نمادی از معماری قرن بیستم است. این برج بخش گسترد‌ه‌ای از چشم‌انداز انسان نسبت به آینده و یادآور میراث صنعتی ما است. با وجود آشنایی، دانش ما در مورد آنچه که یک برج خنک کننده چیست و چه عملکردی دارد محدود است.
تصور غلط و رایج این است که این برج باعث پراکندگی آلودگی به هوا می‌شود. در واقع، آنچه که از دهانه خود آزاد می‌کند بخار آب است، دقیقاً چیزی شبیه به بخاری که از کتری بلند می‌شود؛ این احتمالاً تنها چیزی نیست که شما در مورد یک برج خنک کننده می‌دانید. ما در زیر برای آشنایی بیشتر با کولینگ تاورها، مطالب جامع و مفیدی را به تفصیل بیان کرده‌ایم.
برج خنک کننده چیست؟
برج خنک کننده، دستگاهی برای حذف گرمای زاید آب است که از طریق تبادل حرارتی و انتقال آن به جو کار می‌کند. تمام برج‌های خنک کننده براساس اصل برطرف کردن گرما از آب عمل می‌کنند و بخش کوچکی از آب را که درون واحد در حال چرخش است را تبخیر می‌کنند. مخلوط کردن آب گرم و هوای خنک، گرمایِ پنهان بخار را آزاد می‌کند و باعث خنک شدن آب می‌شود.
این برج یک دستگاه مهم در بسیاری از سیستم‌های برودتی است که جهت خنک‌سازی صنایعی مانند نیروگاه‌ها، فرآوری‌های شیمیایی، کارخانه‌های تولید فولاد و بسیاری از شرکت‌های تولیدی که در آنها خنک‌کاری فرآیندی ضروری است، استفاده می‌شود. همچنین از برج‌های خنک کننده می‌توان برای خنک‌کاری ساختمان‌های بزرگ تجاری مانند فرودگاه‌ها، مدارس، بیمارستان‌ها یا هتل‌ها نیز استفاده کرد.
مطلب پیشنهادی: آشنایی با انواع برج خنک کن‌ها و جزئیات نحوه عملکرد آنها
متداول‌ترین کاربرد برج خنک کننده در داخل سیستم HVAC (مجموعه فن آوری‌های مربوط به گرمایش، هوادهی و تهویه هوا) جهت خنک‌کاری ساختمان است. برج خنک کننده HVAC برای دفع گرمای ناخواسته از چیلر استفاده می‌شود.
انواع برج خنک کننده
پس از سال‌ها توسعه این فناوری، برج‌های خنک کننده در انواع و اندازه‌های مختلف ساخته شده‌اند. کاربرد هر یک از کولینگ تاورها به ساختمان و نیازهای آن بستگی دارد. توجه داشته باشید که با وجود انواع مختلف برج خنک کننده، عملکرد این دستگاه اتلاف گرما از یک سیستم ساختمانی از طریق تبخیر است. کولینگ تاورها به انواع زیر تقسیم می‌شوند:
- برج خنک کننده مکانیکی
- برج خنک کننده اتمسفریک
- برج خنک کننده هیبریدی
- برج خنک کننده از نظر برای تأمین جریان هوا
- برج خنک کننده از نظر نوع ساخت
- برج خنک کننده از نظر شکل
- برج خنک کننده براساس روش انتقال حرارت
هر یک از برج‌ها می‌توانند خود به چندین نوع مختلف تقسیم شوند. به عنوان مثال، طبقه‌بندی برج‌های خنک کننده از نظر روش انتقال حرارت به سه گزینه: برج‌های خنک کننده خشک، برج‌های خنک کننده مدار باز و برج‌های خنک کننده مدار بسته محدود می‌شوند.
مطلب پیشنهادی: چیلر جذبی چیست ؟ چگونه کار می‌کند و چرا باید از آن استفاده کرد؟
نحوه کار برج خنک کننده
آب گرم از تجهیزات صنعتی، سیستم AC یا هر منبع گرمایی دیگری وارد برج شده و به طور مساوی در بالای آن پخش می‌شود. از آنجا که آب از برج پایین می‌آید، تجهیزات پرکننده این فرآیند را در یک منطقه بزرگ گسترش می‌دهند تا تماس آب و هوا افزایش یابد، سپس انتقال حرارت از طریق تبخیر صورت می‌گیرد.
حجم زیادی از هوا دائما در امتداد فن‌های بزرگ در داخل برج حرکت می‌کنند. از آنجایی که تبخیر صورت می‌گیرد، آب گرما را از دست می‌دهد و سرانجام در انتهای برج وارد حوضچه می‌شود. سپس آب سرد جهت خنک‌کاری به منبع گرمای اولیه برمی‌گردد و این چرخه مدام تکرار می‌شود. به منظور رقیق‌سازی سیستم، بخشی از آب از طریق شیر تخلیه می‌شود. کولینگ تاور را با آب شیرین برای انجام دوباره فرآیند تغذیه می‌کنند.
وقوع همزمان این فرآیند، یک چرخه مداومِ تکرار شونده را ایجاد می‌کند. شکل زیر نحوه کار یک برج خنک کننده معمولی را نشان می‌دهد.
عملکرد مؤثر برج خنک کننده
برج‌های خنک کننده ممکن است در مقایسه با گزینه‌های دیگر برای سرمایش صنعتی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشند، اما چالش کارآیی می‌تواند امری ضروری و ارزشمند باشد. نظارت بر ضریب بهره‌وری بسیار مهم است، زیرا موارد زیر را تضمین می‌کند:
- کاهش مصرف آب
- ذخیره انرژی
- عمر طولانی تجهیزات
- کاهش هزینه‌های عملیاتی
برای کارآمد نگه داشتن کولینگ تاور، سه عامل مهم است که باید در نظر گرفت: نوع برج خنک کننده مورد استفاده را بشناسید، از مواد شیمیایی به طور کارآمد استفاده کنید و میزان تلفات سیستم را پیگیری کنید.
کاربرد صنعتی برج‌های خنک کننده
سیستم برج خنک کننده در بسیاری از صنایع بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرد. به طور خاص، برج‌های خنک کننده در کارخانه‌های فرآوری مواد غذایی، پالایشگاه‌های نفت، کارخانه‌های گاز طبیعی و نیروگاه‌های پتروشیمی رایج هستند. سایر کاربردهای صنعتی:
- کمپرسورهای خنک کننده آب
- دستگاه قالب‌گیری تزریقی و پلاستیک
- ماشین ریخته‌گری
- یخچال و فریزر کارخانه
- ذخیره‌سازی سرد
- فرآیندهای آندایزینگ کردن گیاه
- نیروگاه تولید برق
- سیستم‌های تهویه مطبوع و دستگاه‌های VAM
کلام آخر
در پایان، برج‌های خنک کننده یک عنصر اساسی در هر ساختمان هستند. بسته به نیاز ساختمان، این برج‌ها از نظر اندازه، شکل و نوع متفاوت هستند. تأسیسات بزرگی مانند نیروگاه‌ها، پالایشگاه‌های نفت و کارخانه‌های تولید فولاد دارای واحدهای هیپربولوئید (هذلولی گون دوارِ یک پارچه) هستند، در حالی که بیشتر از برج خنک کننده در HVAC خود استفاده می‌کنند.
تعمیر و نگهداری روزانه کولینگ تاورها برای به حداکثر رساندن بهره‌وری بسیار مهم است. از آنجا که این برج‌ها انرژی زیادی مصرف می‌کنند، روش‌های مختلفی وجود دارد که می‌توانید در مصرف انرژی آنها صرفه جویی کنید. با این حال، استفاده از برج‌های خنک کننده در عصر حاضر به یک ضرورت مهم بدل شده‌اند، زیرا می‌توانند نیاز بسیاری از صنایع را بالاترین بهره‌وری برطرف کنند.
