۸ گام اساسی در طراحی و نصب برج خنک‌کننده چیلر
آنچه باید در مورد برج خنک کننده چیلر بدانید
اولین گام: آشنایی با برج خنک‌کننده چیلر
برج خنک‌کننده (در تلفظ زبان انگلیسی Cooling Tower) دستگاه خنک‌کننده آب میباشد که وظیفه اصلی خنک‌کاری دستگاه‌های صنعتی از جمله چیلر را برعهده دارد که می تواند هم از نوع مکعبی و هم از نوع مخروطی یا مدور به کارگرفته شود. زمانی که کلمه <<چیلر>> در کنار برج خنک‌کننده به کاربرده میشود به این معنی است که کولینگ‌تاور در واقع وظیفه خنک‌کاری چیلر را برعهده دارد. همانطور که می دانید بسیاری از انواع چیلر از نوع آب‌خنک بوده (یعنی توسط آب خنک می‌شوند) و نیازمند دستگاهی می‌باشند که مبرد گرم خروجی از اواپراتور را بازخنک نمایند که به این دستگاه برج خنک کننده چیلر نیز گفته میشود.
یک برج خنک‌کن چیلر در واقع میتواند در زمانی که چیلر گرمای یک محیط را جذب می‌نماید و سبب خنک‌سازی محیط یک ساختمان می‌گردد با استفاده از یک سیستم گردش آب سبب باز خنک‌شدن چیلر گردد.انواع چیلرهای جذبی و تراکمی می‌توانند به شرط آب خنک بودن دارای برج خنک‌کن باشند که ظرفیت هر یک از برجهای خنک‌کننده چیلر جذبی یا تراکمی مطابق اصول متفاوتی تخمین زده میشود.
نگاهی اجمالی به سیکل کاری چیلر و دلیل استفاده از برج خنک‌کننده
همانطور که می دانید هدف چیلر تأمین آب سرد و تزریق این آب خنک به فن کویلها و خنک سازی یک محیط خاص میباشد. چیلرها توسط دو سیکل تراکمی و جذبی در اصول ترمودینامیک سبب خنک شدن یک مبرد (Refrigerant) می‌شوند. مبرد یا گاز خنک‌شده در تماس با آب در اواپراتور (Evaporator) سبب خنک‌شدن آب در مدار چیلدواتر میشود. در واقع چیلر در این تعریف منبع آب خنک در محیط یک ساختمان در طراحی یک سیستم تهویه مطبوع ( سیستم های تأسیسات سرمایشی و گرمایشی در جهت مطبوع ساختن هوای محیط) به شمار می‌آید.
در یک چیلر تراکمی در مرحله اول با مصرف میزان معینی انرژی الکتریکال مبرد از کمپرسور گذر می کند و با افزایش فشار و دما وارد اواپراتور می شود. در اواپراتور با دریافت میزان انرژی گرمایی معین از آب (به میزان ظرفیت برودتی چیلر) سبب خنک شدن آب در یک مبدل حرارتی (اواپراتور) میشود. آب سرد ایجادشده وارد فن کویل می‌گردد و مبرد گرم‌شده پس از عبور از شیر انبساط وارد کندانسور (مبدل حرارتی دوم) می گردد و در تماس با آب سرد برج خنک‌کننده سرد می شود و دوباره وارد کمپرسور می‌گردد.
بنابراین به منظور تأمین آب سرد برای سیستمهای تهویه مطبوع و همچنین سیستم های صنعتی مثل سردخانه‌ها و غیره که از چیلر جهت یک منبع سرمایشی تراکمی یا جذبی استفاده میشود باید منبع برودتی دیگری نیز در مدار تأسیسات طراحی شود که وظیفه خنک کردن چیلر را برعهده بگیرد. این دستگاه یعنی خنک کننده کندانسور چیلرهای جذبی و تراکمی کولینگ تاور نام دارد.
دومین گام: انتخاب صحیح ظرفیت برج خنک‌کننده چیلر
ظرفیت برج خنک‌کننده چیلر در تعاریف ظرفیت دستگاه کولینگ‌تاور در خنک کردن آب در گردش در مدار کندانسور چیلر عنوان میشود. توان سرمایشی برج خنک‌کننده در واقع همان گرمای جذب شده از چیلر در یک زمان معین بحساب می‌آید. عموماً روشهای متفاوتی در محاسبه ظرفیت کولینگ تاور وجود دارد که در تمامی روشها ظرفیت یا توان سرمایشی برج خنک‌کننده وابسته به دو پارامتر اساسی از مشخصات فنی چیلر میباشد.
- ظرفیت سرمایشی چیلر
- نوع چیلر (تراکمی یا جذبی)
براساس دو پارامتر فوق می توان به راحتی ظرفیت برج خنک‌کننده چیلر را جهت خنک نمودن آب در مدارکندانسور محاسبه نمود.
چطوری می‌توان به ظرفیت چیلر و نوعیت چیلر پی برد؟؟؟
در پاسخ به این سوال باید گفت که در پیداکردن نوعیت چیلر باید دقت نمود اگر چیلر دارای کمپرسور (همانند کمپرسور یخچال) باشد و مصرف برق داشته باشد چیلر تراکمی میباشد و اگر چیلر مصرف گاز دارد و از ایجاد حرارت (شعله) جهت ایجاد برودت استفاده می‌نماید چیلر از نوع جذبی میباشد و باید مطابق اصول چیلر جذبی برج خنک کننده مربوط به آن را طراحی نمود. باید توجه داشت ظرفیت برج خنک کننده چیلر جذبی همیشه بیشتر از تراکمی می باشد و به همین منظور شناسایی نوع چیلر از اهمیت بالایی در انتخاب کولینگ‌تاور برخوردار است.
در تعیین ظرفیت چیلر اگر پس از چند سال میخواهید برج خنک‌کننده را تعویض نمایید باید دقت داشت از چند روش متنوع می توان ظرفیت چیلر را محاسبه نمود. در مرحله مشاهده پلاک دستگاه و از روی فاکتور Cooling Capacity می توان به راحتی ظرفیت سرمایشی چیلر را محاسبه نمود. پلاک هر چیلر میتواند برروی تابلوکنترل دستگاه نصب شده باشد یا بر روی بخشی از بدنه چیلر نصب گردد. حالت دیگر اگر چیلر از نوع تراکمی آب خنک باشد (دارای کمپرسور باشد) از روی پلاک نصب شده و تعداد کمپرسورهای شده بر روی چیلر ظرفیت برودتی را محاسبه کرد.
بهترین اصول در ارزیابی ظرفیت برج خنک‌کننده چیلر را می توانید در بخش محاسبات برج خنک کننده جستجو نمایید.
سومین گام: انتخاب درست نوع برج خنک‌کننده چیلر
برجهای خنک کننده انواع مختلفی دارد و وابسته به شکل ظاهری، نوع پاشش آب و همچنین بر اساس جهت جریان هوای ورودی در دسته‌بندی‌های مختلفی قرار می‌گیرند. از انواع برج خنک کاری می توان به جریان مخالف، جریان ابارا، مکعبی و گرد(مدور) اشاره نمود. انتخاب نوع این دستگاه وابسته به چند پارامتر اساسی میباشد. انتخاب نوع مدارباز و مداربسته وابسته به شرایط دمایی (دمای خشک و مرطوب) و تأمین آب مصرفی می باشد. انتخاب نوع جریان مخالف و متقاطع نیز وابسته به رطوبت نسبی محیط می باشد و خلاصه پارامترهای تأثیرگذار بر انتخاب نوعیت برج خنک‌کننده میباشد.
-
شرایط اقلیمی محل قرارگیری(دمای خشک و مرطوب و نسبت رطوبت هوای محیط)
-
امکان‌سنجی تأمین آب مصرفی(آب جبرانی)
-
نوع چیلر(جذبی یا تراکمی) و نوع کندانسور بکار رفته در مدار برج خنک‌کن
-
دمای ورودی و خروجی استاندارد کندانسور (عموماً بین 27 و 32 قابل تنظیم میباشد)
-
میزان آب در گردش در کندانسور
-
سختی آب درگردش و تأثیر آن بر رسوب گذاری و نوعیت مدارباز و مداربسته کولینگ‌تاور
-
ارتفاع محل نصب برج خنک‌کننده(پشت بام) تا چیلر (موتورخانه)
چهارمین گام: رعایت اصول تولید صدا در برج خنک‌کننده چیلر
در حالی که ایجاد صدای زیاد در برج خنک‌کننده ممکن است ساختمانهای همسایه را تحت تأثیر مزاحمت قرار دهد استفاده از تله‌های صدا، لرزه گیرها و سیستم کاهش دور متغیر(استفاده از اینورتر کنترل دورموتور) میتواند این دسیبل صدای ایجادشده را تا حدود زیادی کاهش دهد. موضوع صدای ایجادشده توسط تمامی دستگاه های تأسیسات سبب صلب آرامش ساکنین و مجاورین دستگاه های برودتی و غیره می شود. صدای تولید شده اساساً از سه بخش در کولینگ‌تاور منشأ می‌گیرد.
- سیستم هوادهی و هوارسانی برج خنک‌کننده
- سیستم پاشش و ریزش آب در کولینگ تاور
- لرزش ناشی از چرخش فن و نیروهای انتقالی بین پروانه و موتور
به منظور کاهش میزان صدای تولیدی برج خنک‌کننده چیلر در محل نصب ساختمان توصیه میشود اصول خرید و انتخاب کولینگ‌تاور را رعایت نمایید و تا حد ممکن با استفاده از تجهیزات جانبی لازم در قبل از خرید برج خنک کننده سبب کاهش صدای تولیدی این دستگاه شوید. بهره وری از اصول صحیح نصب و بکارگیری تجهیزات جانبی لازم از جمله لرزه گیر و کاهش دور استاندارد که سبب کاهش سر و صدای ناشی از این منبع برودتی میشود .مهمترین اقدامات در کاهش اغتشاشات صدایی کولینگ‌تاور به شرح ذیل میباشد.
- استفاده از لرزه‌گیر و دسته موتورهای صنعتی در شاسی (محل زیرین تشتک و نشیمنگاه روی فنداسیون) بر روی بام ساختمان
- بهره گیری از تیغه‌های ایرفویل در پروانه برج خنک‌کننده با کمترین میزان فشار استاتیک و نیروهای توربولانسی که سبب کاهش شدید صدای ناشی از اصطحکاک بین تیغه‌های پروانه و هوا میشود.
- بکارگیری بلبرینگهای استاندارد و سیستم کاهش‌دور از نوع گیربکسهای هلیکال یا شافت مستقیم با دور استاندارد مورد نیاز فن یا پروانه
- استفاده از هرزگرد در سیستم انتقال قدرت که سبب خنثی شدن لرزش ناشی از نیروهای انتقالی از موتور به کاهش دور می شود.
- استفاده از دک کاهش صدای فن در بخش کاهش‌دور و انتقال قدرت از موتور به فن ( قابل استفاده در سیستم کاهش دور تسمه و پولی)
- استفاده از درایو اینورتر در تابلو کنترل به منظور تنظیم دورموتور در ساعات مختلف شبانه‌روز و کاهش دور موتور و پروانه در شب(هنگام استراحت)
- بهره‌وری از سنسور مستغرق در تشتک کولینگ‌تاور به منظور تنظیم هوشمند اینورتر (بدون دخالت اپراتور)
- رعایت دور یا سرعت زاویه‌ای استاندارد چرخش فن یا پروانه در بخش هوادهی (افزایش میزان دور گردش فن سبب ایجاد صدای شدید میشود)
- رعایت اصول لازم جهت نصب برج خنک کننده چیلر که همچون عدم تراز بودن فنداسیون نشیمن گاه کولینگ تاور که سبب سر و صدای اضافی ناشی از بالانس نبودن فن و عدم پاشش صحیح آب میشود.
- انتخاب برج خنک‌کن مکعبی با سیستم پاشش آب ثابت و کم فشار ( کولینگ‌تاورهای مدور به دلیل سیستم پاشش چرخشی و تحت‌فشار دارای سر و صدایی زیادی می‌باشند)
پنجمین گام: انتخاب بهترین محل نصب برای برج خنک‌کننده چیلر
کولینگ تاور به دلیل نیاز به هوای خشک و سرد محیط بیرون و همچنین افزایش رطوبت نسبی محیط اطراف خود بهتر است در محیطی کاملاً باز قرار گیرد و حدالامکان فاصله استاندارد بین این دستگاه تا سایر دستگاه‌ها و دیوارهای محیط بیرون نیز رعایت شود. بهترین و ایده‌آل ترین نقطه برای نصب منبع خنک‌کننده چیلر در سیستمهای تهویه‌مطبوع بام ساختمان و در معرض هوای آزاد و محیط بیرون میباشد. در 90 درصد آپارتمان ها و ساختمان ها و در طراحی جانمایی تجهیزات تهویه‌مطبوع محل قرارگیری برج خنک‌کننده را در پشت بام در نظر می‌گیرند.
به منظور جلوگیری از بایپس (Bypass) و ریسیلکوله یا برگشت هوای داغ خروجی برج خنک‌کننده به داخل، باید حداقل فاصله بین بخش مکش هوای خشک ورودی یا لوور برج خنک کننده تا دیوار یا سایر تجهیزات رعایت شود. حداقل فاصله بین لوور یا بخش مکش هوای برج خنک کننده تا دیوار باید دوبرابر ارتفاع لوور یا دریچه‌های ورودی هوا باشد.
حداقل فاصله بین برج خنک کننده چیلر تا سایر تجهیزات نصب شده همچون اگزاست فن‌ها یا هواکش‌های پشت بامی یا منابع آب باید حداقل معادل 80 سانتیمتر باشد. نزدیک نمودن بیش از حد تجهیزات دیگر سبب عدم دسترسی اپراتور و سختتر شدن تعمیرات کولینگ‌تاور و همچنین سبب اختلال در هوای مکش شده به داخل برج خنک‌کاری میشود.
ششمین گام: جانمایی ابعادی برج خنک کن و احداث فنداسیون محل قرارگیری
ابعاد نهایی یک برج خنک کننده نسبت به سایر تجهیزات سیکل های تهویه مطبوع همانند هواساز،چیلر و فن کویل به مراتب بزرگتر خواهد بود. برج خنک کاری می تواند بزرگترین قطعه از تجهیزات مورد نیاز برای سیستم های تهویه مطبوع به حساب آید. برج خنک کاری می تواند با توجه به ظرفیت خود ابعادی مانند قطر بین 1 الی 9 متر و ارتفاعی معادل با 2 الی 12 متر را به خود اختصاص دهد.
جانمایی برج خنک کاری یکی از اصول مهم بعد از تعیین ظرفیت برودتی کولینگ تاور می باشد که قبل از خرید چیلر باید با توجه به فضای ساختمان حتما چک شود. بسیار دیده شده که به منظور تأمین سیستم سرمایشی ساختمان از چیلرآبی استفاده شده است درحالی که ظرفیت موردنیاز برج خنک کننده فضای مورد نیاز استاندارد خود را جهت قرارگیری در محل ندارد.
هفتمین گام: رعایت اصول کاربردی در راه اندازی موتور برج خنک کاری
الکتروموتور در برج خنک کاری وظیفه تأمین نیروی مکانیکی را برعهده دارد و به نوعی تنها مصرف کننده انرژی الکتریکی (به جز پمپ) در این دستگاه می باشد. کنترل میزان انرژی مصرفی موتور توسط سیستم دور متغیر (Variable Frequency) صورت می پذیرد. به منظور بهره وری از این موضوع توصیه می شود از درایو اینورتر در تابلو برق راه اندازی موتور برج خنک کاری استفاده نمایید.
هشتمین گام: رعایت اصول استاندارد آب در برج خنک کننده
جریان آب گردشی در برج خنک کننده(Water Flow Rate) و همچنین جریان آب اضافی به کولینگ تاور(Make up) باید از استانداردهای خاصی برخوردار باشند. در واقع میزان املاح موجود در این دو جریان سبب ایجاد رسوب و گرفتگی شدید در کندانسور و برج خنک کن چیلر می شود. به منظور جلوگیری از این موضوع توصیه می شود از دستگاه های سختیگیر رزینی در مدار آب اضافه شده به کولینگ تاور بهره جست و همچنین حدالامکان از برج خنک کاری هیبریدی به منظور خنک کردن چیلر آبی استفاده نمود.
در نهایت موضوع باید اینطور بیان نمود که با انجام این 8 گام اساسی در طراحی و بکارگیری برج خنک کننده از بالاترین بهره وری سیستم خنک کاری چیلر بهره خواهید جست. شرکت دماگستر با داشتن برترین تیم فنی و مهندسی در اختیار تمامی ارگانهای مختلف در زمینه بهبود به طراحی و تولید این دستگاه دارد. به منظور کارشناسی هرچه بهتر سیستم تهویه ساختمان توصیه می شود در بخش طراحی کولینگ تاور با این شرکت ارتباط بگیرید.
مطالب بیشتر در:
نظر شما :