برج خنک کننده (کولینگ تاور) هیبریدی چیست و چگونه کار می کند؟

کولینگ تاور هیبریدی مهندسی معکوس مکانیزم چگالنده تبخیری می باشد که یکسری تغییرات در نحوه کارکرد و قابلیت خنک کاری برج خنک کننده مدار بسته اعمال شده و موجب بازدهی زیاد دستگاه شده است.

برای مشاوره رایگان،برآوردقیمت و ثبت سفارش با شماره های زیر تماس بگیرید.

کولینگ تاور هیبریدی مهندسی معکوس مکانیزم چگالنده تبخیری می باشد که یکسری تغییرات در نحوه کارکرد و قابلیت خنک کاری برج خنک کننده مدار بسته اعمال شده و موجب بازدهی زیاد دستگاه شده است.

یکی از بهترین راه حل هایی که مصرف آب را در صنایع کم میکند ، استفاده از برج خنک کننده هیبریدی به جای برج خنک کننده تبخیری است.

کولینگ تاورها از ایرکولر و کولینگ تاور مدار بسته تشکیل شده است که باعث میشود حرارت روی قسمت تبخیر دستگاه در ساعات خنک شبانه روز و در فصل های خنک سال  کاهش یابد.

 میزان کاهش مصرف آب برج خنک کننده هیبریدی:

بر اساس شرایط دمایی عملکرد کولینگ تاور مورد نظر و دمای محیط محل نصب دستگاه کولینگ تاور هیبرید بین 50 تا 90 درصد در آب صرفه جویی می شود و قطرات  آبی که هدر میرود را کاهش میدهد ناشی از تبخیر، و این امر موجب حفظ منابع آب میگردد.

اگر  دمای آب خروجی مورد نیاز از برج خنک کننده بالاتر باشد باعث میشود دمای محیط خنک تر شود و امکان استفاده از ظرفیت ایرکولر دستگاه بالاتر می رود و همین امر باعث می شود میزان مصرف اب کاهش پیدا کند.

کارایی دیگر از کولینگ تاورهای هیبرید ، یکی کردن ظرفیت سرمایشی ایرکولر با برج خنک کننده مدار باز می باشد. این گاز از طریق اضافه کردن یک دستگاه مبدل صفحه ای امکانپذیر می باشد که منجر به پایدار بودن کیفیت آب در گردش در مبدل و محل تولید حرارت می شود و از آسیب دستگاه و رسوب زدن جلوگیری میشود.

،برج خنک کننده هیبرید ترکیبی از برج خنک کننده خشک و برج خنک کننده تر می باشد که در زمان اوج گرما از بخار آب استفاده میکند و در موارد دیگر از هوای محیط برای خنک کاری سیستم استفاده می کند.

برج خنک کن هیبرید به معنی ترکیب دو یا چند روش که با هدف بهبود کارکرد مجموعه و استفاده از مزیت های هر  دو روش می باشد. مثلا خودرو یا ماشین هیبریدی ترکیبی از موتور های احتراق داخلی و باتری می باشد که با ترکیب این دو روش، ماشین هیبریدی می تواند مسافت طولانی تری نسبت به انواع ماشین های  بنزینی یا ماشین های برقی طی کند و آلودگی بسیار کمتری نسبت به بقیه دارد. در برج خنک کن هیبریدی نیز با ترکیب دو حالت هوا خنک و آب خنک، باعث میشود که مصرف آب کاهش یابد.

برج های خنک کننده از لحاظ روش خنک کردن آب به سه گروه تقسیم می شود: 

برج خنک کننده خشک

برج خنک کننده  تر یا خیس

 برج خنک کننده هیبرید

1-برج خنک کن خشک

برج خنک کننده هلر بتنی نیروگاهی/Dry Cooling tower

این مدل برج  خنک کننده  با گردش جریان هوا کار می کند و بخار آب درنحوه خنک کاری آنها تاثیری ندارد. نمونه ای از این مدل را می توان در برج خنک کننده نیروگاه ها دید . در این نوع برج خنک کننده آب از درون رادیاتور ها در قسمت پایینی برج خنک کننده وارد می شود و اختلاف فشار بین دهانه بالایی برج خنک کن و قسمت پایین برج خنک کن، باعث ایجاد جریان هوا و خنک شدن سیال داخل رادیاتور می شود.

البته در بعضی از نمونه های برج خنک کن، برای افزایش شدت جریان هوا از فن هم استفاده می شود. باید توجه داشت که فرم مخروطی بتنی برج های خنک کن نیروگاهی دلیل بر خشک بودن آن نیست و در بعضی از این نوع برجهای خنک کن برای خنک شدن از آب  استفاده می کنند که این موضوع را از بخار خارج شده از بالای برج می توان متوجه شد. مشکل این نوع برج های خنک کن در فصل تابستان این است که  محدودیت در کاهش دمای بالای آب خروجی دارد. مثلا اگر بخواهیم دمای کولینگ واتر را از 40 درجه به 30 درجه برسانیم، استفاده از سیستم هوا خنک در بیشتر شهرهای ایران امکانپذیر نمی باشد.

2 – برج خنک کننده تر (مرطوب)

در برج های خنک کن آب خنک کاری پس از پاشش از طریق نازل ها به درون برج، بر اثر تبخیر سطحی دچار کاهش دما می شوند. برج های خنک کن تر، یکی از رایج ترین نوع برج خنک کنندها هستند و در بیشتر صنایع از آنها استفاده می کنند. یکی از مزیتهای استفاده از برج های خنک کن تر دمای برج خنک کننده و مصرف برق را کاهش می دهد. توجه داشته باشید که هر موقع صحبت از کولینگ تاور یا برج خنک کننده می شود ، منظور برج خنک کن خیس میباشد .

3-برج خنک کن هیبرید

کولینگ تاور کم مصرف

  Hybrid Cooling Tower

Hybrid Cooling Tower یا دو گانه، از برج خنک کننده خشک و برج خنک کننده تر ترکیب شده است. برای خنک کاری سیستم در زمان گرمای شدید از تبخیر آب ودر بقیه موارد از هوای محیط استفاده می شود. یکی از مهم ترین مزایای برج خنک کن هیبرید، کاهش قابل توجه مصرف آب متوسط سالیانه می باشد. با استفاده از دستگاه کولینگ تاور هیبریدی، می توانیم بین 50 تا 80 درصد، در مصرف آب متوسط سالیانه، صرفه جویی کنیم. البته برج خنک کن هیبرید هزینه ساخت بالایی دارد واندازه آن نیز بزرگتر از برج خنک کن مدار بسته و مدار باز می باشد.

روش کاهش مصرف آب در برج خنک کن هیبرید این گونه است که  آبی که برای خنک کاری احتیاج دارد، اول به بخش بالایی برج خنک کننده وارد می شود ودر این قسمت آب مورد نظر اول در کویل ها از طریق هوای محیط تا حدی خنک می شوند.

بعد از این مرحله آب به قسمت پایینی برج خنک کن هیبرید وارد می شود و توسط نازل بر روی پکینگ ریخته می شود. و درآخر تا رسیدن دمای سیال به دمای مطلوب ، تبخیر سطحی موجب خنک شدن آب می شود.

برج های خنک کننده هیبرید درفصل های پاییز، زمستان و بهار، درصد قابل توجهی از انتقال حرارت و خنک کردن از طریق سیستم هوا خنک انجام می شود و به همین دلیل مصرف آب سالیانه نسبت به سایر برجهای خنک کننده کمتر می باشد. 

مناطق خشک

این مساله موجب شده که استفاده از برج خنک کننده هیبرید انتخاب مناسبی برای مناطق خشک باشد چون امکان تامین آب در آنجا بسیار دشوار میباشد . در حقیقت برج خنک کننده کم مصرف هیبریدی، میزان تبخیر آب را کنترل نموده و تا جایی که امکان دارد با استفاده از سیستم هوا خنک، دمای کولینگ واتر را کاهش میدهد. تولید و ساخت کولینگ تاور هیبرید نیازمند آشنایی با علم مکانیک سیالات و انتقال حرارت بوده و انجام شبیه سازی و محاسبه اولیه در آن بسیار مهم می باشد. 

در تصویر پایین مقایسه ای کلی بین ابعاد و قیمت حدودی برج خنک کن مدار باز، کولینگ تاور مدار بسته و برج خنک کن هیبریدی نشان داده شده است.

برج خنک کننده هیبرید برای چه دما و شرایطی مناسب است؟

کولینگ تاور زمانی بیشترین راندمان را دارد که اختلاف دمای ورودی و خروجی زیاد باشد. مثلا اگر دمای ورودی برج 50 درجه و دمای خروجی مورد نظر 35 درجه و دمای مرطوب حدود 20 درجه باشد، شرایط برای این دستگاه مناسب می باشد. 

در مثال دیگر اگر دمای آب ورودی به کولینگ تاور 35 درجه، دمای آب خروجی 29.5 درجه سانتیگراد و دمای حباب تر 25 درجه باشد، شرایط برای کولینگ هیبریدی مناسب نمی باشد.

حداکثر مقدار صرفه جویی در مصرف آب در برج خنک کن هیبریدی چقدر است و به چه روشی انجام  می شود؟

برای کم شدن مصرف آب در کولینگ تاور های هیبریدی، معمولا اعدادی بین 40 تا 80 درصد بیان می شود. این مقدار از صرفه جویی در مصرف متوسط سالیانه آب می باشد. اگر شرایط کارکرد افراد به طوری باشد که نیاز به کاهش مصرف آب به مقداری بیشتر از 50 درصد داشته باشند (مانند پروژه در استان اصفهان ) استفاده از سیستم هیبرید عادی امکان پذیر نمی باشد. ما در این شرایط پیشنهاد میکنیم که از سیستم هیبرید ترکیبی استفاده شود تا کاهش مصرف آب را بیشتر از 50 درصد در طول سال را فراهم میسازد.

انواع مختلف برج خنک کننده هیبرید

برج هیبرید را می توانیم به سه دسته تقسیم کنیم. این دسته ها با توجه به نحوه عملکرد کولینگ تاور، طبقه بندی می شود. سیستم کولینگ هایبرید مدار باز، ارزانترین قیمت و کمترین میزان مصرف آب را دارد. در این دستگاه، قسمت بالای برج مقداری کویل هوا خنک وجود دارد که بعد از رد شدن آب از آنها، روی فیلینگ ها پاشیده می شود. مقدار کاهش مصرف آب بین 20 تا 40 درصد نسبت به متوسط مصرف سالیانه می باشد.

نوع دوم برج خنک کن هیبرید مدار بسته می باشد. در این دستگاه ، آب از کویل هوا خنک عبور میکند و وارد کویل های آب خنک می شود و روی کویل آب خنک آب اسپری میشود. کاهش مصرف آب در این نوع کولینگ تاور بین 30 تا 50 درصد می باشد.

جدیدترین  نوع کولینگ هیبریدی، برج خنک کن آدیاباتیک می باشد که می تواند تا حدود 80 درصد از مصرف آب متوسط سالیانه را کم کند. این سیستم برای پروژه هایی مناسب است که در مناطق خشک مثل یزد، کرمان، اردکان، اصفهان، کاشان استفاده شود.

سوالاتی در خصوص برج خنک کننده هیبرید:

قیمت کولینگ تاور هیبرید چقدر از برج خنک کن مدار بسته بیشتر است ؟

پاسخ: برای جواب به این سوال باید مشخصات برج خنک کننده را بررسی کنیم. هزینه برج خنک کننده هیبرید حداقل 2 تا 3 برابر هزینه برج خنک کننده مدار بسته می باشد. این تفاوت قیمت زمانی صورت میگیرد که قیمت برج مدار بسته را از تامین کنندگان معتبر و با کیفیت کولینگ تاور استعلام گرفته شود. اگر بخواهیم قیمت کولینگ هیبرید را با مدار باز مقایسه کنیم معمولا به قیمت آن بین 6 تا 8 برابر میرسیم.

آیا تعمیرات و نگهداری برج خنک کننده هیبرید دشوار است ؟

خیر، سرویس و نگهداری این دستگاه شبیه سرویس و نگهداری برج مدار بسته می باشد.

بهترین عملکرد برج خنک کننده هیبریدی در کدام شرایط آب و هوایی می باشد؟

استفاده از این دستگاه در مناطقی خشک و نسبتا معتدل باعث میشود که آب کمتری مصرف شود. مثلا در شرایط آب و هوایی جنوب کشور مثل استانهای خوزستان و هرمزگان، از این دستگاه استفاده شود در کاهش مصرف آب تاثیری ندارد. ولی در استان هایی مانند کرمان، خراسان، شیراز، اصفهان، سمنان، تهران، قزوین، اسفاده از برج خنک کننده هیبرید باعث کاهش مصرف آب می شود.

آیا امکان تولید برج خنک کننده هیبرید فلزی در ایران وجود دارد؟

ما با داشتن دانش و تجربه مناسب در زمینه برج خنک کننده و بخش های ترمودینامیک و انتقال حرارت،می توانیم برج خنک کننده هیبریدی فلزی را تولید کنیم. و امکان طراحی و تولید برج  خنک کننده هوا خنک و هیبریدی مدار بسته نیز وجود دارد.

در تصویر زیر مدل سه بعدی برج خنک کننده هیبرید را می بینیم .

چه فصل هایی مصرف آب از کولینگ تاور هیبرید به صفر میرسد؟

بستگی به دمای ورودی و خروجی برج خنک کن و شرایط آب و هوایی محیط دارد. در حالت کلی اگر دمای آب خروجی از برج خنک کننده حدود 35 درجه سانتیگراد باشد در اوایل فصل بهار، و از اواسط فصل پاییز تا آخر زمستان، این امکان وجود دارد که برج خنک کن هیبریدی از آب استفاده نکند یا کم مصرف کند.

آیا امکان ساخت برج خنک کننده هیبریدی مدار بسته وجود دارد؟

برج خنک کننده Hybrid را می توان به دو حالت هیبرید مدار باز و هیبرید مدار بسته ساخت. اندازه و قیمت برج خنک کننده Hybrid را می توان به دو حالت هیبرید مدار باز و هیبرید مدار بسته ساخت. اندازه و قیمت کولینگ تاور هیبرید مدار بسته بیشتراز مدار باز می باشد . یکی از ویژگی های هیبرید مدار بسته این است که آب با هوا در تماس نیستند ابتدا آب وارد کویل ها ی هوا خنک می شود و بعد بدون اینکه روی پکینگ ریخته شود، وارد کویل آب خنک مدار بسته میشودهیبرید مدار بسته بیشتراز مدار باز می باشد . یکی از ویژگی های هیبرید مدار بسته این است که آب با هوا در تماس نیستند ابتدا آب وارد کویل ها ی هوا خنک می شود و بعد بدون اینکه روی پکینگ ریخته شود، وارد کویل آب خنک مدار بسته میشود.

آیا می توانیم برج خنک کننده هیبریدی را برای ظرفیت های کم تولید کنیم؟

زمانی که اندازه کولینگ تاور هیبریدی بزرگتر و ظرفیت سرمایش برج خنک کن هایبرید بالا میرود قیمت این دستگاه مناسب تر می شود.ولی از نظر فنی، محدودیتی برای ساخت برج خنک کننده در اندازه های کوچک تر وجود ندارد.

سیستم آدیاباتیک هیبریدی چیست؟

علاوه بر برج عادی، در روش Hybrid می توان از کولینگ آدیاباتیک استفاده کرد. در این سیستم ازکویل استفاده میشود. هزینه ی این سیستم از کولینگ تاور هیبریدی بیشتر می باشد. ولی مقدار مصرف آب سالیانه در این سیستم به 60 تا 80 درصدکاهش مییابد که عدد قابل توجهی است.