انتخاب، نصب و نگهداری برج خنک کن

به گزارش تاسیسات نیوز به نقل از نشریه حرارت و برودت شماره 2 شهریور 71، مقاله ای در باب انتخاب، نصب و نگهداری برج خنک کن بررسی می کنیم:

ملاحظاتی در انتخاب، نصب و نگهداری برج خنک کن
اقتباس: مهندس سید مجتبی طباطبائی

در گزینش صحیح دستگاه خنک کننده آب متناسب با مقتضیات یک پروژه معین باید چند عامل اصلی را ملحوظ قرار داد، توانایی خنک کنندگی، مسائل اقتصادی، سرویسهای مورد نیاز و شرایط محیطی، این عوامل اغلب  به یکدیگر بستگی متقابل دارند، اما هر یک باید جداگانه بررسی و ارزیابی شوند. از آنجا که ممکن است انواع زیادی از دستگاههای توانایی تامین مقصود را داشته باشند عواملی همچون ابعاد دستگاه، مساحت محل نصب، حجم هوای جریانی، میزان مصرف انرژی فن و پمپ، مواد بکار رفته در ساخت دستگاه، کیفیت آب و سهولت یافتن دستگاه در بازار، در انتخاب نهایی تاثیر خواهند گذارد. گزینش مطلوب عمدتاً بعد از ارزیابی اقتصادی صورت میگیرد، روشهای بررسی اقتصادی معمولاً تجزیه  و تحلیل هزینه عملیاتی و استهلاک هزینه اولیه سیستم برای دستگاههای خنک کننده مختلف را شامل میشوند که جزئیات آنها در فصل 45 کتاب Ashrae 1980: system volume ارائه شده است.
محل نصب:
اگر بتوان برج خنک کن را در فضای باز با جریان هوای آزاد قرار داد در حصول یک بازده مناسب از برج مشکلی وجود نخواهد داشت، اما چنانچه قرار باشد برج در داخل ساختمان و محصور بین دیوارها نصب شود، موارد زیر باید مورد توجه قرار گیرند:
1- باید فضای کافی و بدون مانع مزاحم در اطراف برج وجود داشته باشد تا هوای لازم به برج برسد.
2- هوای گرم و مرطوب خروجی از برج باید به گونه ای تخلیه شود که امکان بازگشت و گردش مجدد آن در برج وجود نداشته باشد (شکل 1) گردش مجدد چنین هوایی در برج دمای مرطوب هوای ورودی به برج را مداوماً افزایش داده سبب فزونی دمای آب گرم ورودی و آب سرد خروجی از برج میشود، و چنانچه برج در فصل سرد نیز کار کند،  میتواند باعث یخ زدن مدخل هوا به برج گردد، امکان گردش مجدد هوا در برج بویژه زمانی باید مورد توجه واقع شود که قرار باشد چندین برج در مجاورت هم قرار گیرند، تعیین محل نصب برج خنک کن به عوامل دیگری نیز بستگی دارد از قبیل: استحکام محل نصب، و تجهیزات اضافی برای تقویت آن، مقررات و کدهای محلی، هزینه فراهم کردن تجهیزات جنبی برای برج و مسائل مربوط به معماری ساختمان، ملاحظاتی مثل سطح صدای تولیدی توسط برج، رطوبت هواو میزان رانش ذرات آب به بیرون توسط هوای جریانی نیز در انتخاب صحیح محل نصب برج در محله طراحی پروژه دخیل می باشند.
لوله کشی
سیستم لوله کشی برج خنک کن باید بگونه ای طرح شود که امکان انبساط و انقباض و انعطاف لوله های رابط بین اجزاء سیستم تا حد معینی فراهم باشد، چنانچه برج بیش از یک اتصال ورودی داشته باشد، باید جهت متعادل کردن جریان آب به هر یک از سلولهای برج، شیرهای متعادل کننده نصب شوند، چنانچه لازم آید که یکی از سلولهای برج برای تعمیر از مدارا خارج شود باید از شیرهای مسدود کننده استفاده نمود.
اگر دو یا چند برج خنک کن با هم موازی شوند، جهت کنترل عدم تعادل احتمالی سیستم لوله کشی ( به و از) برج خنک کن ها و کنترل تغییرات شدت جریان ناشی از گرفتگی صافی ها و اریفیس ها، باید یک خط لوله متعادل کننده بین تشت برجها نصب گردد.
به منظور ممانعت از سرریز کردن آب از برج هنگام توقف کار و اطمینان از کار رضایتبخش پمپ در زمان شروع فعالیت سیستم، تمامی مبدلهای حرارتی ( و سیستم لوله کشی برج تا حد امکان) باید پایین تر از سطح آب برج ( در  هنگام کار) قرار گیرند، اندازه تشت برج طوری تعیین میشود که حجم درستی از آب را در حین فعالیت سیستم در خود جای دهد چندانکه مانع از مکیده شدن هوا توسط خط مکش پمپ گردد، برای تشت برج یک حجم اضافی بین سطح عملیاتی آب و سطح سرریز به منظور میگردد تا موقع راه اندازی سیستم، رایزر و شبکه لوله کشی برج را از آب پر نموده و کاستی های آب برج را تامین نماید.
کنترل ظرفیت:
بیشتر برج های خنک کن در معرض تغییرات قابل توجه دمای مرطوب هوا و بار در طول فصل گرم می باشند، بدین لحاظ ممکن است جهت ابقاء شرایط تجویز شده برای کارکرد مطلوب برج، بعضی از روشهای کنترل ظرفیت بکار گرفته شوند.
ساده ترین روش کنترل ظرفیت برجهای خنک کن، تغییر سرعت فن است که اغلب در مورد برج های چند سلولی یا تاسیساتی با چندین برج خنک کن بکار میرود در آب و هوای غیرسرد که کنترل دقیق دمای آب خروجی از برج ضروری نیست، تغییر سرعت بادزن روش مقتصدانه ای برای کنترل ظرفیت برج است، اما برای اجتناب از سوختن موتور در اثر تغییر مداوم وبیش از حد سرعت باید دقت خاصی مبذول گردد، با موتورهای دو سرعته میتوان کنترل ظرفیت برج را در دو مرحله صورت داد که این بویژه در مورد برجهایی با یک موتور فن کاربرد دارد. با استفاده از موتورهای دو سرعته در مصرف انرژی نیز صرفه جویی خواهد شد.
استفاده از دمپرهای تنظیم کننده در دهانه خروجی بادزنهای سانتریفوژ سابقه ای طولانی دارد، در بسیاری از موارد دمپرها همراه با موتورهای دو سرعته بکار می روند، وسایل پیشرفته کنترل فرکانس امکان تغییرات چندگانه سرعت موتور را فراهم آورده  کنترل محدود ظرفیت و انرژی مصرفی را تضمین میکنند، همان کاری که در فن های جدید با تغییرات اتوماتیک فواصل پره ها صورت میگیرد.
تغییر ترتیب پمپاژ آب به برج با استفاده از یک سری پمپ با موتور معمولی یا دو سرعته یکی دیگر از راههای کنترل ظرفیت و صرفه جویی در مصرف انرژی است.
بای پاس یا میان بر کردن اب نیز از دیگر طرف کنترل ظرفیت برج است که تنها با مشورت کارخانه سازنده برج قابل اجراست، این امر بویژه بدانجهت اهمیت دارد که تحت شرایط محیطی پایین، کاهش جریان آب میتواند باعث یخ زدگی در داخل برج شود.
کار زمستانی برج خنک کن در دمای زیر صفر کار کند، مراحل طراحی و کار سیستم شامل دقایق و ملاحظات بیشتری خواهد بود، در این ارتباط موارد زیر مورد بحث قرار میگیرند:
1- گردش باز آب در برج خنک کن
2- گردش بسته آب در یک سرد کننده تبخیری مدار بسته
3- آب تشت در برج خنک کن یا خنک کننده تبخیری مدار بسته
گردش باز آب در برج خنک کن- برج خنک کن هایی را که قرار است در دمای زیر صفر کار کنند میتوان با استفاده از یک روش مناسب کنترل ظرفیت، با شرایط زمستانی تطبیق داد، این کنترل ظرفیت، دمای آب خروجی از برج را بالاتر از نقطه انجماد نگه میدارد، مضافاً در طی فصل سرد باید منظماً بازرسی عینی از برج خنک صورت گیرد تا از کارکرد صحیح کنترل ها اطمینان حاصل شود
در برج خنک کن هایی که دارای فن با پره های القایی – مکشی هستند، ممکن است جهت چرخش فن متناوباً معکوس شود تا سطوح مدخل هوا به برج، یخ زدایی شوند، برای بحداقل رساندن امکان یخ زدگی در برجهای با فن مکشی سانتریفوژ، باید از دمپرهای کنترل ظرفیت استفاده شود
گردش بسته آب – در این سیستم باید به حفاظت از مایع داخل مبدل حرارتی در مقابل سرما توجه خاصی مبذول گردد، چنانچه اشکالی از نظر طرح سیستم وجود نداشته باشد، استفاده از مایع ضدیخ بهترین نوع حفاظت است، در صورتیکه این ممکن نباشد، باید سیستم را طوری طرح کرد که مبدل حرارتی بنحوی گرم شود، در مورد مقدار این گرمای ورودی به سیستم باید با کارخانه سازنده مشورت شود.
تمام سیستم لوله کشی ( به و از ) دستگاه خنک کننده باید کاملاً عایقکاری شود، ضمناً باید یک سیستم تخلیه اضطراری برای مواقعی که در سرمای زیر صفر بهر دلیل برق دستگاه قطع میشود، منظور نمود.
آب تشت- برای حفاظت آب درون تشت زیرین دستگاه خنک کننده مدار بسته در مقابل سرما راههای مختلفی وجود دارند که یکی از مطلوبترین آنها استفاده از مخزن آب کمکی نصب شده در یک فضای گرم است، چنانچه این روش عملی نباشد باید برای جلوگیری از یخ زدن آب تشت از یک گرمکن کمکی استفاده نمود که معمولترین آن گرمکن الکتریکی و کویلهای بخار و آب داغ غوطه ور در آب تشت می باشد.
برای اطلاع از میزان دقیق حرارتی که باید به تشت آب در سرمای زیر صفر وارد شود لازم است با کارخانه سازنده دستگاه خنک کننده مشورت شود.
تمام خطوط آبی که در معرض سرمای زیر صفر قرار دارند باید توسط نواریا کابل الکتریکی و عایق حفاظت شوند، این حفاظت باید  در مورد تمام خطوط یا قسمتهایی که در زمان خاموشی سیستم در معرض سرما قرار دارند اعمال شود.
صدا
سطح صدای تولیدی یکی از مهمترین عوامل در انتخاب و نصب دستگاههایی مثل برج خنک کن است که در فضای باز نصب میشوند، و در این مورد اغلب مقرراتی وجود دارد، حتی در صورت فقدان مقررات نیز اعتراض کسانی که در جوار این دستگاهها کار یا زندگی میکنند، عامل تعیین کننده سطح صداست، از آنجا که کاستن از شدت صدای تولیدی توسط برج مخارج اولیه سیستم را افزایش میدهد، باید در اولین مراحل طراحی سیستم به این مشکل توجه شود، شدت صدای تولیدی برج اغلب توسط کارخانجات سازنده ارائه میشود که از مقایسه آن با معیارهای صوتی تعیین شده، میزان مقبولیت تاسیسات برج خنککن از این نقطه نظر معلوم میگردد.
عموماً در مواردیکه تاسیسات برج خنک کن موجد مشکلات صوتی باشند چند راه حل میتوان ارائه داد، راههایی مثل، دور کردن حتی الامکان برج از مناطق حساس به صدا و استفاده از موتور فن های دو سرعته ( با شدت صدای اسمی 12 دسی بل) در زمان کار سبک برج (مثلاً در شب). اما باید  ترتیبی داد که تعداد دفعات تغییر سرعت فن حداقل باشد چرا که کم و زیاد شدن صدا معمولاً ناراحت کننده تر از صدای یکنواخت است، در بسیاری از موارد، راه حل موثر شامل استفاده از دیوارهای آکوستیک حائل بین برج و مناطق حساس به صدا و یا ایزولاسیون صوتی خود برج است، مضافاً تخفیف دهنده های شدت صدا که مخصوصاً برای برج خنک کن طراحی شده اند معمولاً در بازار یافت میشوند، در مواردی ممکن است استفاده از برج خنک کنی بزرگتر با سطح صدای پایین تر ( بلحاظ کاهش سرعت فن) عملی باشد.
رانش ذرات آب به بیرون برج توسط هوای جریابی (drift )
برج خنک کن یک مبدل حرارتی است که در آن  دو سیال هوا و آب در تماس مستقیم با یکدیگر قرار دارند و بدین لحاظ همواره مقداری از ذرات آب علی رغم وجود قطره گیرها (drift Eliminators) همراه هوای جریانی به بیرون برج رانده میشود، مقدار آبی که بدین طریق از دست میرود تابعی است که از شکل برج، طرح قطره گیرها، شدت جریان هوا در برج و حجم آب خنک شونده، چنانچه قطره گیرها خوب طراحی شده باشند، عموماً میتوانند تلفات آب را تا میزان 002/0 تا 2/0 درصد از کل آب در گردش کاهش دهند.
از آنجا که رطوبت موجود در هوای خروجی از برج خنک کن اغلب حاوی مواد معدنی و شیمیایی با غلظت زیاد است، باید از نصب برج در فضای پارکینگ یا در مجاورت مکانهایی با پنجره های بزرگ و سطوحی از ساختمان که نسبت به این مواد حساس باشند، اجتناب شود
مه (fog)
هوای گرم خروجی از برج خنک کن ضرورتاً اشباع شده است، تحت شرایط معین، هوای اطراف قادر به جذب تمامی رطوبت موجود در هوا خروجی از برج نبوده و نتیجتاً  رطوبت اضافی بصورت مه ظاهر میشود، برای کاهش یا رفع مه در هوای اطراف برج روشهای چندی وجود دارند، از جمله گرم کردن هوای خروجی از برج با مشعل های گاز سوز یا کویلهای بخار، نصب مه گیر ها و یا پاشیدن مواد شیمیایی مخصوص در هوای خروجی از برج
در تاسیسات بزرگ که برج خنک کن اغلب روی زمین نصب میشود، برج خنک کن مرکب خشک – مرطوب که آمیزه ای از یک بخش تبخیری معمولی و یک بخش مبدل حرارتی از نوع لوله های پره دار با سطح خشک بطور سری یا موازی است، روش عملی  تری برای کنترل مه است، در این دستگاه ها هوای اشباع خروجی از بخش تبخیری برج با هوای گرم و نسبتاً خشک خروجی از بخش لوله های پره دار در هم می آمیزد و حاصل آن هوایی است که در مرحله مادون اشباع از برج خارج میشود، اما اغلب عملی ترین راه برای حل مشکل مه زایی برج خنک کن، نصب آن در محلی است که مه تولید شده اعتراض کسی را برنیانگیزد، بدین لحاظ هنگام انتخاب محل نصب برج خنک کن باید پتانسیل مه زایی برج و تاثیر آن بر محیط اطراف ملحوظ نظر قرار گیرد.
مراقبت و نگهداری از برج خنک کن
برج خنک کن مانند هر وسیله مکانیکی دیگر، تنها زمانی میتواند بنحو مطلوب و با راندمان مورد انتظار کار کرده و حداکثر دوام را داشته باشد که طبق برنامه ای منظم تحت مراقبت و نگهداری قرار گیرد، معمولاً کارخانجات سازنده برج خنک کن دستورالعمل زمان بندی شده ای را جهت بازرسی و سرویس قسمت های مختلف برج تولیدیشان ارائه میدهند، در صورتیکه چنین دستورالعملی در دسترس نباشد میتوان از جدول راهنمای بازرسی و مراقبت از برج خنک کن که در همین مقاله ارائه شده است استفاده نمود، چنانچه برج خنک کن در فصل زمستان نیز فعال باشد، پرواضح است که برای حصول اطمینان از عملکرد صحیح دستگاه و تمامی کنترل ها و کشف هر گونه یخ زدگی در مراحل اولیه، باید از برج و متعلقات آن بطور منظم بازرسی عینی صورت گیرد.
از آنجا که راندمان برج خنک کن به نظافت آن نیز بستگی دارد، باید تخلیه و نظافت برج برای جلوگیری از تجمع کثافات یا ارگانیزمهای بیولوژیکی نظیر جلبک و خزه، مطابق برنامه زمان بندی شده انجام میگیرد.
کلیه کارهای انجام شده برای تعمیر و نگهداری دستگاه و چگونگی کارکرد آن باید بطور منظم ثبت و یادداشت شود و این بسیار حائز اهمیت است چرا که بدون آن نمیتوان در مورد تناسب برنامه سرویس و نگهداری با مقتضیات یک دستگاه خاص ،قضاوت نمود.

پایان پیام/