آشنایی با برج خنک کننده خانگی و انواع آن

به گزارش اخبار ساختمان، برج خنک کننده خانگی اصطلاحی است که برای برج های خنک کن نصب شده در واحدهای مسکونی و اداری به کار می رود، ولی در حقیقت هیچ نوع تفاوتی میان برج خنک کن خانگی و دیگر برج های خنک کننده وجود ندارد.

کولینگ تاور دستگاهی است که در ساختمان مسکونی آب گرم با دمای حدود 40 درجه سانتیگراد را به دمای حدود 30 درجه سانتیگراد خنک می کند. در برخی از واحدهای مسکونی و اداری جهت خنک کردن هوا در تابستان از چیلر و برج خنک کن استفاده می شود.

اگر می خواهید از برج خنک کننده برای کاهش دمای آب در گردش سیستم های تهویه مطبوع و یا کاهش دمای آب در گردش سیستم های صنعتی کارگاه یا کارخانه خود استفاده نمائید و دقیقا نمی دانید بهتر است از چه نوع برج خنک کننده، با چه ظرفیت، قیمت و مشخصاتی استفاده کنید، بهتر است در ادامه این مطلب همراه ما باشید.

برج خنک کننده چیست و چه وظیفه ای دارد؟

برج خنک کننده یا برج خنک کن (کولینگ تاور) یک مبدل حرارتی است که از آن برای دفع گرمای تولید شده به محیط استفاده می شود. دو کاربرد مهم این وسیله یکی در صنایع بزرگ برای خنک کاری صنایع پتروشیمی، پالایشگاهی، نیروگاهی، فولاد و کارخانجات تزریق پلاستیک بوده و کاربرد دیگر دفع حرارت سیستم های سرمایشی مربوط به مجتمع های مسکونی، تجاری و ورزشی است.

در سیستم های تهویه مطبوع از برج های خنک کننده برای از بین بردن گرمای ساختمان استفاده می شود. بخش زیادی از خنک کردن یک جریان آب با استفاده از تبخیر آب انجام می شود. برج خنک کننده قسمتی از سیستم تهویه مطبوع است که آب مصرفی را دوباره برای فعالیت آماده می ­کند. به این شکل که برج در قسمتی از چرخه فعالیت تهویه مطبوع برای مصارف خانگی یا فعالیت های صنعتی قرار گرفته، آبی را که در طی مسیر چرخه به دمای بالا رسیده وارد خود کرده و به روش های مختلف دمای آب را پایین می­ آورد.

در واقع برج خنک کننده حرارت را از آب گرفته و آن را به هوای محیط منتقل می­ کند. پس از کاهش دما، آب از برج خنک کننده خارج شده و دوباره به چرخه فعالیت باز می­ گردد. به این ترتیب لازم نیست که آب مصرفی دور ریخته شود، بلکه در چرخه­ ای مشابه بازیافت قرار می­ گیرد. برج های خنک کننده در ابعاد و با مواد اولیه گوناگونی برای مصارف مختلف تولید می­ شوند. یکی از انواع این برج ها، برج خنک کننده خانگی است.

اندازه و طراحی برج های خنک کننده با توجه به بار برودتی ساختمان متفاوت است. بار برودتی با توجه به اندازه ساختمانی که باید از آن گرما دفع شود، تعیین می شود. عامل دیگری که بر طراحی این محصول تأثیر می گذارد رطوبت نسبی هوا است. این با توجه به موقعیت جغرافیایی ساختمان تعیین می شود. به عنوان مثال، رطوبت نسبی در شهر یزد بسیار کمتر از شهر بندر انزلی است.

نحوه عملکرد دستگاه برج خنک کننده

برج خنک کننده یا کولینگ تاور وسیله ای است برای خنک کردن کندانسور که در چیلرهای آب خنک از آنها استفاده می شود. اواپراتور گرمای خود را به کندانسور منتقل کرده و آب داخل کندانسور گرم شده و سپس برای کاهش دمای آب کندانسور به برج خنک کن منتقل می شود و در آنجا با تبادل دما با محیط بیرون خنک شده و مجدد به کندانسور بر می گردد. در شکل زیر نحوه عملکرد برج خنک کننده را نمایش می دهد.

اجزای برج خنک کن

1- فن: فن ها نقش مهمی در خنک سازی دارند و از نوع فن محوری یا فن گریز از مرکز است.
2- پکینگ ها: برای افزایش تبادل حرارتی بین جریان آب و هوا در داخل برج خنک کن از پکینگ‌ ها استفاده می شود.
3- حوضچه: در قسمت زیرین برج خنک کن قرار دارد و آب خنک شده در آن جمع آوری شده و به سمت سیستم های سردسازی هدایت می شود.
4- قطره گیر: تیغه های قطره گیر برای جلوگیری از پخش ذرات آب و ممانعت از خروج آنها به محیط بیرون از برج خنک کننده به کار می رود.

مصرف و کاربرد برج خنک کننده خانگی چیست؟

برج خنک کننده خانگی نه به شکل و مقیاس برج های خنک کننده صنعتی، بلکه معمولاٌ برای چیلرهای آب خنک به کار گرفته می­ شوند.

چیلرها نیز یکی از سیستم های تهویه مطبوع هستند که انواع مختلفی دارند و به روش های مختلف بر اساس فرآیندهای ترمودینامیکی و به کمک تغییر فاز یک مبرد، دمای آب را پایین می ­آورند تا دوباره به چرخه فعالیت باز گردد. اما برای چیلرها دو نوع کلی تعریف شده است: چیلر آب خنک و چیلر هوا خنک.

چیلر هوا خنک یک سیستم تهویه نسبتاً مستقل است که کار خود را بدون هیچ ابزار کمکی انجام می ­دهد. در قسمت کندانسور این چیلر، از چیزی جز هوای اطراف برای خنک سازی کمک گرفته نمی­ شود. اما برعکس، در چیلرهای آب خنک، برای خنک سازی قسمت کندانسور چیلر باید حتماً یک برج خنک کننده وجود داشته باشد، چرا که کندانسور این چیلر با آب کار می­ کند.

این برج خنک کننده وظیفه خنک سازی و کاهش دمای آب درون چیلر را دارد. در واقع در این چیلرها، علاوه بر مداری که میان اجزای مختلفی مانند کندانسور و باقی اجزا وجود دارد، یک چرخه دیگر میان کندانسور و برج خنک کننده فارغ از مدار اصلی در جریان است. به این ترتیب چیلر آب خنک بدون وجود یک برج خنک کننده نمی­ تواند به فعالیت خود ادامه دهد. در این میان در سیستم های تهویه مطبوع خانگی و چیلرهای آب خنک، به جای برج های خنک کننده پرقدرت و گسترده با ابعاد بالا، متناسب با مصرف از برج خنک کننده خانگی با ظرفیت کمتر استفاده می­ شود.

جنس برج خنک کننده خانگی

برج های خنک کننده از متریال مختلفی مانند بتنی، چوبی، گالوانیزه و فایبرگلاس استفاده می­ شوند. فایبرگلاس یا Fiber Resistance Polymer ماده ای ترکیبی است که از الیاف شیشه و مواد پلیمری رزین و چسب ساخته شده است. برای ساخت برج های خنک کننده خانگی از گزینه فایبرگلاس استفاده می­ شود چرا که:

-  وزن پایینی دارد
-  حمل و نقل آن آسان است
-  تنوع رنگ و طرح بالایی دارد
-  به اندازه کافی در برابر عوامل محیطی مخرب مقاوم است
-  اکسید نمی­ شود
-  گرمای آفتاب را از خود عبور نمی­ دهد
-  طول عمر بالا دارد
-  مقرون به صرفه است

عوامل مؤثر در انتخاب برج خنک کننده خانگی مناسب

برج خنک کننده خانگی برای مصارف خانگی تولید می­ شود اما معیارهایی برای طراحی آن وجود دارند که در نهایت منجر به تولید انواع مختلف برج خنک کننده می­ شود. هر یک از این معیارها باعث می­ شوند یک برج خنک کننده خانگی برای منطقه به خصوصی با آب و هوای خاصی مناسب تر باشد. به این ترتیب قبل از تهیه یک برج خانگی که با نیازهای مصرف کنندگان تطابق داشته باشد باید به این موارد دقت کرد:

*  دمای مرطوب و دمای خشک محیط، که از جانب ایستگاه های هواشناسی هر منطقه تعیین شده و یک پارامتر اساسی برای طراحی برج های خنک کننده است. اساس این پارامتر در طراحی برج خنک کننده، بیشترین مقدار یا حداکثر دمای مرطوب است.
*  رطوبت کلی محیط
*  ارتفاع از سطح دریا
*  دمای آب ورودی
*  دمای آب خروجی
*  دبی آب ورودی به برج خنک کننده
*  میزان سختی آب
*  میزان وجود گرد و غبار و خاک در هوای منطقه

نحوه انتخاب برج خنک کننده خانگی چگونه است؟

برای انتخاب سیستم تهویه مطبوع مناسب گزینه های زیادی وجود دارد. یک نوع آن سیستم شامل چیلر و برج خنک کننده است. چیلر با عملیات مکانیکی گرمای ساختمان را دریافت و به آب در حال جریان در کولینگ تاور منتقل می کند و برج خنک کن با تبخیر آب گرما را به اتمسفر انتقال می دهد.

محاسبه برج خنک کننده خانگی به پارامترهای مختلفی از جمله منطقه جغرافیایی محل نصب دستگاه، ظرفیت چیلر و مقدار زیربنای یک ساختمان وابسته است. در محاسبات سرانگشتی برج خنک کننده برای ساختمان های مسکونی در تهران به ازای هر 40 متر مربع یک تن چیلر و برای ساختمان های اداری برای هر 30 متر مربع یک تن چیلر در نظر گرفته می شود.

تنوع در انتخاب برج خنک کننده خانگی برای مصرف کنندگان

-  تنوع شکل ظاهری:

برج های خنک کننده خانگی در دو نوع مکعبی و مخروطی موجود هستند. برج های مخروطی و گرد برای مصارف خانگی معمول تر هستند و قیمت کمتری دارند. در مقابل اگر ایرادی در برج های خنک کننده مخروطی پدید آید، مانند خرابی قطعات یا رسوب، باید کل بدنه برج باز شود. این رسوبات ته‌نشین شده در کف برج، مانع انتقال حرارت از آب به هوا می­ شوند و عملکرد مفید برج را تحت تأثیر قرار می ­دهند. اما برج های مکعبی شکل با مقوله تعمیر آسان­تر برخورد می­ کنند و زمان کمتری برای تعمیر احتیاج دارند.

-  تنوع عملکرد:

از لحاظ مدار برج، سه نوع برای آن تعریف می­ شود: مدار باز، مدار بسته و هیبریدی.

برج های خنک کننده مدار باز با تکیه بر تماس مستقیم بین آب و هوا و بر پایه تبخیر عمل می­ کنند. به این شکل که آب ابتدا به وسیله پمپ به بالای برج هدایت شده و بعد به وسیله نازل های بالای برج، به داخل آن اسپری می­ شود. سپس هوای پایین برج به سمت بالا کشیده شده، آب و هوا با هم در تماس قرار گرفته و بخشی از آب تبخیر می­ شود. از آنجایی که فرآیند تبخیر یک فرآیند گرماگیر است، دمای آب کاهش پیدا می ­کند.

برج های خنک کننده مدار بسته اما درون خود از کویل استفاده می­ کنند و تکیه ای بر تماس مستقیم آب و هوا ندارند. از آنجایی که در این برج ها آب به صورت مستقیم با هوا تماس ندارد، امکان ورود گرد و خاک و ناخالصی به درون برج هم کمتر می­ شود. به همین دلیل نگهدای از این برج ها آسان­تر و کم هزینه تر است.

نوع هیبریدی نیز ترکیبی از برج های مدار باز و مدار بسته است.

-  تنوع جریان هوا در برج های خنک کننده:

جریان مکانیکی القایی و اجباری که خود می­ تواند در دو نوع کراس فلو Cross Flow یا جریان متقاطع و یا کانتر فلو Counter Flow یا جریان مخالف باشد. این جریان ها به وسیله پروانه های به کار گرفته در برج به وجود می ­آیند و بسته به اینکه در ابتدا یا انتهای برج نصب شوند نام اجباری یا القایی را به خود می­ گیرند.

قیمت برج خنک کننده چقدر است؟

برج خنک کننده مدار بسته بدلیل این که تجهیزاتی مانند: کویل تبادل حرارت، پکینگ، پمپ فشاور قوی و... قیمت و هزینه های آن گرانتر از برج خنک کننده مدار باز است.

هر نوع از برج های خنک کننده مشخصات و اطلاعات فنی مربوط به خود را دارند، به همین دلیل نمی توان قیمت معینی را بیان کرد. همچنین صاحبان صنعت و پروژه های ساختمانی با توجه به نوع فعالیت خود باید برج های خنک کننده را خریداری نمایند. حتی ممکن است نیاز به سفارشی سازی محصول باشد که هزینه ها کمی متفاوت خواهد بود.

برج خنک کننده خانگی چه مزایایی دارد؟

-  مونتاژ آسان و سریع
-  مقاوم در برابر خوردگی و شرایط محیطی و وزش باد و اشعه UV
-  نگهداری آسان و کم هزینه
-  کم مصرف
-  تولید نکردن آلودگی صوتی
-  کم حجم بودن و جاگیری کم

بیشتر بخوانید: دستگاه هواساز چیست و چه کاربردهایی دارد؟