در چیلرهای آبی و بسیاری از سیستمهای تهویه مطبوع، کنترل دمای آبِ کندانسور (یا آبِ دفع حرارت) مستقیم روی راندمان، مصرف برق و پایداری کارکرد اثر میگذارد. برج خنککننده «غیرمستقیم» یکی از راهحلهای کاربردی است که تلاش میکند مزیتهای برج مدار باز را نگه دارد، اما مشکلات رسوب، آلودگی و بعضی دردسرهای هیدرولیکی را تا حد زیادی کم کند.
برج خنککننده غیرمستقیم یعنی چه؟
در برج غیرمستقیم، آبِ اصلیِ سیستم (آب کندانسور یا مدار فرآیندی) داخل کویل/مبدل گردش میکند و با هوای آزاد تماس مستقیم ندارد. در طرف دیگر، آبِ برج (مدار باز) روی کویل پاشیده میشود و با تبخیر و عبور جریان هوا، گرما را از کویل میگیرد.
نتیجه: آبِ اصلیِ سیستم تمیزتر میماند، خوردگی و رسوب داخل کندانسور/مدار اصلی کمتر میشود و نگهداری سادهتر میگردد.
چرا برج خنککننده از کندانسور هوایی “بهتر” جواب میدهد؟
نکته کلیدی این است که دمای آب خروجی برج به دمای مرطوب محیط (Wet Bulb) وابسته است، نه دمای خشک. برای همین در خیلی از شرایط، برج میتواند آب را سردتر از چیزی که با خنککنندههای صرفاً هوایی به دست میآید، برگرداند.
مثال ساده و خیلی مهم:
- اگر دمای خشک محیط 34°C باشد ولی دمای مرطوب حدود 21°C،
- و اختلاف عملکرد (Approach) برج را حدود 6°C در نظر بگیریم،
- آب خروجی برج میتواند حوالی 27°C شود (تقریباً 21+6).
این یعنی دمای کندانسینگ پایینتر و در نتیجه مصرف برق کمتر و فشار کاری مناسبتر نسبت به سیستمهای صرفاً هوایی.
مشکلهای رایج در برج مدار باز (وقتی طراحی هیدرولیک درست نباشد)
یکی از دردسرهای کلاسیک در برجهای مدار باز، جایگذاری اشتباه پمپ و اختلاف ارتفاع است.
1) وقتی برج پایینتر از پمپ باشد چه میشود؟
اگر برج از سطح پمپ پایینتر قرار بگیرد، هنگام خاموش شدن پمپ ممکن است آبِ داخل لولهها و پمپ به سمت تشت برج تخلیه شود تا سطح آبها به یک تراز برسد. این موضوع میتواند باعث:
- هواگرفتن خط مکش
- افت NPSH و کاویتاسیون
- سختراهاندازی شدن دوباره سیستم
شود.
یک قاعده تجربی هم این است که اگر ارتفاع مکش زیاد شود (مثلاً بالاتر از حدود 7 تا 8 متر)، عملاً پمپ در مکش دچار محدودیت جدی میشود.
خنککننده مدار بسته (هوایی) چه مشکلی دارد؟
در مدار بسته، آب تحت فشار و کاملاً آببندی شده است و با اتمسفر ارتباطی ندارد؛ بنابراین مشکل کاویتاسیون و هواگرفتگی معمولاً خیلی کمتر میشود و حتی اگر پمپ بالاتر از خنککننده نصب شود، باز هم میتوان سیستم را پایدار نگه داشت (به شرط اجرای اصولی).
اما نقطه ضعف اصلی این نوع خنککنندهها این است که با بالا رفتن دمای محیط، فشار و دمای کندانسینگ بالا میرود. یعنی در روزهای گرم، سیستم مجبور میشود در دما/فشار بالاتری کار کند (مصرف برق بیشتر، راندمان کمتر).
راهحل حرفهای: سیستم ترکیبی با برج خنککننده غیرمستقیم
ایدهی سیستم غیرمستقیم این است که مزیتهای هر دو دنیا را بگیریم:
- از طرفی سرمایش تبخیری برج (وابسته به Wet Bulb) را داشته باشیم،
- از طرف دیگر مدار اصلیِ کندانسور را بسته و تمیز نگه داریم.
در این چیدمان، کویلِ مدار بسته داخل برج قرار میگیرد و برج بهعنوان محیط دفع حرارت عمل میکند؛ آب مدار اصلی داخل کویل میچرخد و آب برج روی کویل پاشیده میشود.
نکات اجرایی مهم برای اینکه سیستم واقعاً درست کار کند
اگر این جزئیات رعایت نشود، سیستم روی کاغذ خوب است ولی در عمل راندمان میافتد و تعمیرات زیاد میشود:
1) کویلِ داخل برج بهتر است فیندار نباشد
در محیط برج، فینها سریع کثیف میشوند و انتقال حرارت افت میکند. معمولاً کویلِ لولهخالی (بدون فین) برای این شرایط منطقیتر است.
2) سختیگیر آب را جدی بگیرید
آب مدار باز (آب برج) اگر سختیگیر نداشته باشد، رسوب و گرفتگی نازلها/سطوح تبادل حرارت خیلی سریع خودش را نشان میدهد.
3) جهت جریانها را اصولی ببندید (ترجیحاً خلافجهت)
بهتر است چیدمان طوری باشد که آب برج در تماس مؤثرتر با بخشهای گرمتر کویل قرار بگیرد (منطق طراحی خلافجهت برای افزایش راندمان).
4) تجهیزات ایمنی و سرویس را کامل کنید
برای تکمیل سیستم (خصوصاً مدار بسته) معمولاً اینها لازم میشود:
- مخزن انبساط
- آبِ جبرانی برای پر کردن مدار بسته
- شیر اطمینان (مثلاً تنظیمشده تا حدود 3 bar)
- محل تخلیه آب برای سرویس مدار بسته
- شیر هواگیری در بالاترین نقطه سیستم
- شیر/مسیر مناسب برای تخلیه و تعادلسازی آب (سرویس و سختیگیری)
- برای مدار باز برج هم شیر تخلیه تشت و کنترل آب جبرانی
بهرهبرداری زمستانی (نکتهای که خیلیها فراموش میکنند)
اگر سیستم قرار است زمستان هم کار کند:
- داخل تشت برج معمولاً باید هیتر (با ترموستات) باشد تا یخزدگی رخ ندهد.
- در مدار بسته هم در بسیاری از پروژهها از محلول گلیکول + آب استفاده میشود تا ریسک یخزدگی پایین بیاید.
جمعبندی
برج خنککننده غیرمستقیم وقتی درست طراحی و اجرا شود، یک گزینه خیلی خوب برای پروژههایی است که:
- هم راندمان بالا در گرما میخواهند (مزیت Wet Bulb)،
- هم تمیزی و عمر بالاتر مدار اصلی برایشان مهم است.
اگر خواستی، همین مقاله رو برای سایتت سئو شدهتر هم میکنم (عنوان سئو، متادیسکریپشن، FAQ و کلمات کلیدی هدفمند) فقط بگو مخاطبت بیشتر «تهویه مطبوع ساختمانی» است یا «صنعتی/فرآیندی».
