برج خنک کننده

معرفی چیلر:

چیلر یک سیستم خنک‌کننده است که برای کاربردهای مختلف در محیط‌های مسکونی، تجاری و صنعتی خنک‌سازی می‌کند. چیلرها از فناوری تبرید برای خنک کردن آب یا سایر سیالات استفاده می کنند که سپس برای خنک کردن هوای اطراف یا سایر تجهیزات استفاده می شود. در این مقاله نحوه عملکرد چیلرها در تنظیمات مختلف، ظرفیت آنها و انواع چیلرها را بررسی خواهیم کرد.

عملکرد چیلر در واحدهای مسکونی:

در واحدهای مسکونی، چیلرها بیشتر در سیستم‌های تهویه مطبوع مورد استفاده قرار می‌گیرند، جایی که با خنک کردن آب کار می‌کنند که سپس از طریق یک کویل به گردش در می‌آید. کویل در واحد هواساز (AHU) قرار می گیرد، جایی که هوا را خنک می کند و رطوبت را از بین می برد و سپس در سراسر خانه پخش می شود. چیلرها در واحدهای مسکونی معمولا کوچک هستند و ظرفیت آنها بین 1 تا 5 تن است.

عملکرد چیلر در واحدهای تجاری:

چیلر در واحدهای تجاری برای خنک سازی فضاهای بزرگ مانند ساختمان های اداری، بیمارستان ها و هتل ها استفاده می شود. ظرفیت آنها نسبت به واحدهای مسکونی از 5 تا 1000 تن بیشتر است. سیستم چیلر در واحدهای تجاری معمولاً متمرکز است، با یک واحد چیلر واحد که چندین AHU را در سراسر ساختمان ارائه می‌کند. این امر مصرف انرژی را کاهش می دهد و امکان نگهداری آسان تر را فراهم می کند.

عملکرد چیلر در واحدهای صنعتی:

در واحدهای صنعتی، چیلرها برای طیف وسیعی از کاربردها مانند ماشین آلات خنک کننده، فرآوری شیمیایی و نگهداری مواد غذایی استفاده می شوند. چیلرهای صنعتی ظرفیت بسیار بالاتری نسبت به واحدهای تجاری یا مسکونی دارند و از 100 تا 1500 تن متغیر است. آنها برای انجام عملیات سنگین طراحی شده اند و برای اطمینان از عملکرد مطلوب نیاز به تعمیر و نگهداری منظم دارند.

ظرفیت چیلرها:

ظرفیت چیلر بر حسب تن اندازه گیری می شود و به میزان گرمایی که می تواند از یک فضا یا برنامه خارج کند بستگی دارد. یک تن ظرفیت خنک کننده معادل حذف 12000 BTU گرما در ساعت است. بنابراین، هر چه ظرفیت چیلر بیشتر باشد، حرارت بیشتری را می تواند در یک زمان معین حذف کند.

چیلرها دارای ظرفیت های مختلفی هستند، از واحدهای کوچک مورد استفاده در منازل و ادارات تا واحدهای صنعتی بزرگ مورد استفاده در کارخانه ها و مراکز داده. ظرفیت یک چیلر با توجه به اندازه فضایی که برای خنک کردن آن نیاز دارد، نوع کاربرد و محدوده دمایی مورد نظر تعیین می شود.

انواع چیلر:

انواع مختلفی از چیلرها وجود دارد که هر کدام دارای خود هستند

چیلرها نوعی سیستم تبرید هستند که از مبرد برای حذف گرما از یک فضا یا سیال پردازش و انتقال آن به جای دیگر استفاده می کنند. آنها در تنظیمات مختلف، از سیستم های تهویه مطبوع مسکونی گرفته تا فرآیندهای صنعتی در مقیاس بزرگ استفاده می شوند. چیلرها را می توان بر اساس طراحی و عملکرد به چند نوع طبقه بندی کرد. در این مقاله متداول ترین انواع چیلرها و نحوه عملکرد آنها را شرح خواهیم داد.

چیلرهای هوا خنک:

چیلرهای هوا خنک برای کاربردهای کوچکتر مانند منازل، دفاتر کوچک و امکانات پزشکی انتخابی محبوب هستند. همانطور که از نام آنها پیداست، این چیلرها از هوا برای حذف گرما از مبرد استفاده می کنند. آنها یک واحد کندانسور در فضای باز دارند که با جریان هوا روی باله های آن خنک می شود. مبرد از طریق کویل اواپراتور داخلی گردش می کند، جایی که گرما را از هوای داخلی جذب می کند. نصب و نگهداری چیلرهای هوا خنک آسان است، اما نسبت به چیلرهای آب خنک کارایی کمتری دارند.

چیلرهای آب خنک:

چیلرهای آب خنک معمولاً در کاربردهای تجاری و صنعتی بزرگتر استفاده می شوند. برخلاف چیلرهای هوا خنک، آنها به جای هوا از آب برای حذف گرما از مبرد استفاده می کنند. آب از طریق یک برج خنک کننده به گردش در می آید که گرما را از بین می برد و آب خنک را به چیلر باز می گرداند. مبرد از طریق سیم پیچ اواپراتور جریان می یابد، جایی که گرما را از سیال فرآیند یا هوا جذب می کند. چیلرهای آب خنک کارایی بیشتری نسبت به چیلرهای هوا خنک دارند، اما به دلیل نیاز به برج خنک کننده و سیستم تصفیه آب، نیاز به تعمیر و نگهداری بیشتری دارند.

چیلرهای جذبی:

چیلرهای جذبی نوعی چیلر هستند که از منبع حرارتی برای تولید آب سرد استفاده می کنند. آنها معمولاً در کاربردهای بزرگ تجاری و صنعتی که در آن برق گران یا در دسترس نیست استفاده می شود. چهار جزء اصلی چیلر جذبی عبارتند از ژنراتور، جاذب، کندانسور و اواپراتور. یک منبع حرارتی (معمولا گاز طبیعی) برای گرم کردن ژنراتور استفاده می شود که مبردی مانند آمونیاک را تبخیر می کند. سپس بخار آمونیاک به جاذب جریان می یابد و در آنجا توسط محلولی از آب و لیتیوم بروماید جذب می شود. این فرآیند باعث ایجاد آب سرد می شود که سپس از طریق اواپراتور به گردش در می آید. چیلرهای جذبی کارایی بالایی دارند، اما خرید و نگهداری آنها نسبت به سایر انواع چیلرها گرانتر است.

چیلرهای اسکرو:

چیلرهای اسکرو از کمپرسور پیچی برای فشرده سازی مبرد به جای کمپرسور رفت و برگشتی یا گریز از مرکز استفاده می کنند. آنها معمولاً در کاربردهای بزرگ تجاری و صنعتی که ظرفیت بالایی مورد نیاز است استفاده می شود. مبرد از طریق سیم پیچ اواپراتور جریان می یابد، جایی که گرما را از سیال فرآیند یا هوا جذب می کند. سپس کمپرسور مبرد را فشرده می کند و دما و فشار آن را افزایش می دهد. مبرد پر فشار از طریق کندانسور جریان می یابد و در آنجا گرما را به محیط خنک کننده (هوا یا آب) آزاد می کند. چیلرهای اسکرو از نظر انرژی کارآمد هستند و کنترل ظرفیت عالی را ارائه می دهند، اما نسبت به انواع دیگر چیلرها گران تر هستند.

چیلرهای گریز از مرکز:

چیلرهای سانتریفیوژ از کمپرسور گریز از مرکز برای فشرده سازی مبرد استفاده می کنند. آنها معمولاً در کاربردهای بزرگ تجاری و صنعتی که ظرفیت بالایی مورد نیاز است استفاده می شود. مبرد از طریق کویل اواپراتور گردش می کند، جایی که گرما را از سیال فرآیند یا هوا جذب می کند. سپس کمپرسور مبرد را فشرده می کند و دما و فشار آن را افزایش می دهد. مبرد پر فشار از طریق کندانسور جریان می یابد و در آنجا گرما را به محیط خنک کننده (هوا یا آب) آزاد می کند. چیلرهای گریز از مرکز بسیار کارآمد هستند و کنترل ظرفیت عالی را ارائه می دهند، اما معمولاً گران ترین نوع چیلر هستند.

در پایان، چیلرها جزء ضروری سیستم های خنک کننده در محیط های مختلف، از مسکونی تا صنعتی هستند. درک انواع مختلف چیلرها و نحوه عملکرد آنها در انتخاب واحد مناسب برای هر کاربرد بسیار مهم است. با در نظر گرفتن عواملی مانند ظرفیت خنک کننده، راندمان و نیازهای تعمیر و نگهداری، می توانید سیستم چیلری را انتخاب کنید که نیازهای شما را برآورده کند و خنک کننده مطمئن و مقرون به صرفه را ارائه دهد.

عوامل مهم در تعیین ظرفیت تبرید برج خنک کننده: دما ، دامنه و رویکرد

هنگامی که از فروشندگان کولینگ تاور ( برج خنک کننده) درارتباط با هدف برج خنک کننده سوال می شود بیشتر آنها پاسخ خواهند دادکه هدف کاهش دمای آب گرم شده توسط فرآیندهای صنعتی به پایین ترین نقطه عملی است با این حال ، با توجه به این موضوع ، بیشتر آنها نمی توانند توضیح دهند که چگونه درجه حرارت و رطوبت محیط بر عملکرد کولینگ تاور تأثیر می گذارد. اگر درجه حرارت 70 درجه فارنهایت باشد، ممکن است یک فروشنده نیمه ماهر به شما بگوید که انتظار می رود سی تی اس خود آب 70 درجه فارنهایت را آب کند. اما آیا این همیشه صادق است؟ آیا دستگاه برج خنک کننده از کارایی لازم برخوردار می باشد؟

دو شاخص و پارامتر مهم (و غالباً نادرست) که عملکرد انواع برج خنک کننده را بر مبنای آنها توصیف می کنند؛ دامنه و رویکرد هستند. برای درک این دو شاخصه ، باید تفاوت بین "دمای لامپ خشک" و "دمای لامپ مرطوب" را درک کنید.

درجه حرارت :

اگر از یک شخصی بخواهید درجه حرارت را تعریف کند و شما به احتمال زیاد چیزی درباره "گرم یا سرد بودن چیزی" خواهید شنید. با توجه به دمای محیط ، اکثر مردم آنرا درک می کنند که آن را توسط دماسنج می توان اندازه گرفت یاچیزی شبیه آنچه هواشناس تلویزیون به ما می گوید. اما هواشناس تلویزیون همیشه در رده های ابهام آمیز قرار می گیرد: رطوبت، شاخص گرما، نقطه شبنم. این اصطلاحات بلکه در عملکرد برجها نقش مهمی دارند.

اما درجه حرارت لامپ خشک ، به شما نمی گوید که در حال حاضر این دما چقدر است.

دماسنج معمولی در فضای باز به شما عددی را نشان می دهد که از آن به عنوان "دمای لامپ خشک" یاد می شود. دمای لامپ خشک رطوبت نسبی موجود در هوا را در نظر نمی گیرد. رطوبت نسبی عبارت است از میزان رطوبت موجود در هوا در مقایسه با کل رطوبت موجود که در هوا باید وجود داشته باشد. اگر رطوبت 100٪ باشد هوا کاملاً از آب اشباع شده و تبخیر امکان پذیر نیست. این بدان معنی است که نه برج خنک کننده تأسیسات شما و نه بدن شما توسط دستگاههای خنک کننده قابل سرد شدن می باشد. شما فقط در آنجا می نشینید و عرق خواهید کرد و برج خنک کننده شما تنها اندکی پایین تر ازاین دما فرآیند سردسازی را انجام می دهد.

برای اندازه گیری تأثیرات دما و رطوبت در کنار هم، از نمودار روان سنجی استفاده می کنیم. این نمودارها، اثرات رطوبت و دما را برای محاسبه "دمای لامپ مرطوب" ترکیب می کنند. دمای لامپ مرطوب تأثیر خنک کننده تبخیر را در بدن و همچنین برج های خنک کننده توصیف می کند. با استفاده از این نمودارها ، به راحتی می توان فهمید که چگونه یک روز رطوبت تا 95 درجه فارنهایت 30٪ در یک شهر شمالی می تواند به راحتی احساس شود و احساس بدی انسان نداشته باشد ، در حالی که یک روز 80 درجه فارنهایت 70% در جنوبی ناراحت کننده است – این بدین معناست که شمادر آتلانتا فقط همان خنک کننده تبخیر را ندارید. به همین دلیل بیشتر امکانات دمای محیط و رطوبت را اندازه گیری می کنند.

رویکرد :

روش کار برج خنک کننده بر اساس تفاوت دمای آب ورودی به حوضچه (سرما) و دمای لامپ مرطوب است. به منظور طراحی برج خنک کننده ، برج با رویکرد کوچکتر (دلتای کوچک بین دمای آب حوضه و دمای لامپ مرطوب) مناسب تر به حساب می آید. برجهای خنک کننده مدرن معمولاً دمای نزدیک به 5 درجه فارنهایت دارند. با وجود اینکه امکان دستیابی به رویکرد کوچکتر وجود دارد ، از آنجا که اندازه ی برج خنک کننده به صورت تصاعدی با کم شدن رویکرد رشد می کند، اما از نظر هزینه بسیار گران تر است، چرا که به نوبه خود به پمپ ها و فن های بیشتری احتیاج دارد. این امر منجر به مصرف بیشتر انرژی و کاهش بازده ها می شود.

در یک برج خنک کننده جریان مکانیکی ، تنها متغیرهایی که رویکرد را تغییر می دهند دمای لامپ خیس و بار گرما (مقدار گرمای خارج شده توسط برج) است. اگر تأسیسات شما دارای فن هایی با سرعت متغیر است ، می توان با افزایش سرعت فن و از این رو با استفاده از خنک کننده بیشتر تبخیر ، رویکرد را کاهش داد. اگر سرعت فن و بار گرما برای یک دمای لامپ مرطوب ثابت باشد ، رویکرد ثابت است.

دامنه :

به عبارت ساده ، اختلاف بین دمای آب ورودی به برج خنک کننده و آب خروجی کولینگ تاور(برج خنک کننده) است که با توجه به بار گرما روی برج و میزان گردش آب تعیین می شود. اگر سرعت پمپ ثابت باشد و بارهای گرمایی ثابت باشند ، محدوده برج تغییر نمی کند. این بدان معناست که برای یک برج تمیز و با عملکرد مناسب ، دمای لامپ مرطوب روی خنک کننده روی دستگاه تاثیر نمی کند. در نتیجه در عمل ، برای گردش آب معین و بار گرما، اگر دمای لامپ مرطوب افزایش یابد، ورودی برج و دمای خروجی به طور متناسب افزایش می یابد. نتیجه یک دامنه بدون تغییر است.

به طور معمول ، برجهای خنک کننده برای خنک کردن حداکثر گردش آب مشخص شده از یک دما به دیگری با دمای دقیق لامپ مرطوب طراحی شده اند. به عنوان مثال ، یک برج طراحی شده می تواند 10،000 gpm را از 95 درجه سانتیگراد تا 80 درجه فارنهایت در 75 درجه فارنهایت درجه حرارت لامپ خنک کند. در این حالت ، دامنه 15 درجه فارنهایت و رویکرد 5 درجه فارنهایت است. این محاسبات طراحی همیشه با استفاده از دمای متوسط لامپ مرطوب در محلی که برج نصب خواهد شد برای اطمینان از رعایت ضمانت عملکرد انجام می شود. این سه مولفه در تعیین ظرفیت برج خنک کننده و طراحی نهایی برج موثر می باشد.