سازه و بدنه برج خنک کننده چگونه است؟

امروزه برج خنک کننده در اکثر مکان های بزرگ و کوچک مانند کارخانجات و ساختمان های مسکونی و تجاری یکی از ضروری ترین و مهم ترین دستگاه ها برای خنک کردن و تهویه مطبوع می‌باشد. وظیفه اصلی برج خنک کننده، خنک کردن آب و سیالات دیگر است، که در این مقاله می‌خواهیم به برسی انواع برج های خنک کننده بپردازیم:

انواع برج خنک کننده:

برج های خنک کننده به دسته بندی های مختلفی تقسیم می‌شوند. یک دسته بندی بر اساس نوع تماس هوا با آب صورت می‌گیرد؛ که در این دسته بندی، برج های خنک کننده به مکانیسم های جابجایی طبیعی هوا و یا جابجایی اجباری هوا تقسیم می‌شوند. از نظر ابعاد و اندازه، کولینگ تاورها در مدل های کوچک برای ساختمان های مسکونی تا مدل های بسیار بزرگ که ارتفاع دویست متر و قطر صد متر دارند، دسته بندی می‌شوند. به لحاظ شکل ظاهری، کولینگ تاور ها به شکل مدور، مکعبی و هذلولی تقسیم می‌شوند.

از آنجایی که ساخت و تولید این برج ها نیاز به تکنولوژی بسیار بالایی ندارد، این برج ها در حد بسیار گسترده در همه کشور ها خصوصا کشور ما تولید می شود. این برج ها به دلیل شرایط فیزیکی و شیمیایی خاصی که دارند معمولا دچار مشکلات و اختلالات نمی شوند.

 اجزاء برج خنک کننده:

اجزای برج خنک کننده عبارت است از: سیستم توزیع آب، قطره گیر، پکینگ، الکتروموتور، فن، سیستم کاهش دور یا گیربکس برج خنک کننده، تنوره فن، ساپورت سیستم متحرک، بدنه، لوور یا دریچه هوا، تشت آب سرد، فلنج های ورود و خروج، سامپ و نردبام. طراحی و انتخاب اجزای برج خنک کننده به عهده کارشناس طراحی برج خنک کننده می باشد. استفاده از متریال و روش مناسب در ساخت برج خنک کن باعث افزایش عمر قطعات برج خنک کننده می شود، این اجزا باید به صورت صحیح مونتاژ شود تا در هنگام کار برج خنک کننده مشکلی پیش نیاید.

 شرح اجزای برج خنک کننده:

اجزای اصلی برج خنک کننده شامل این موارد است: قسمت متحرک و سیستم انتقال قدرت در برج خنک کننده، سازه و بدنه، سطوح انتقال حرارت یا پکینگ برج خنک کننده. هر بخش دارای نقش و وظایف جداگانه می باشد که در ادامه به شرح آن می پردازیم.

• قسمت متحرک و سیستم انتقال نیرو:

این قسمت شامل الکتروموتور برج خنک کننده، سیستم کاهش دور، فن برج خنک کننده و ساپورت های نگهدارنده است که نقش به جریان انداختن هوا در درون برج خنک کننده را دارد.

• سازه و اسکلت برج خنک کننده:

سازه و اسکلت برج خنک کننده نقش محافظت از گردش آب و تحمل تجهیزات و قطعات برج خنک کننده را دارد. بدنه برج خنک کننده شامل فن استک برج خنک کننده ، بدنه و تشت برج خنک کننده می باشد.

• سطوح انتقال حرارت یا پکینگ ها:

سطوح انتقال حرارت جهت ایجاد سطح گسترده و زمان بیشتر تماس میان آب و هوا می‌باشد. پکینگ ها نقش اصلی خنک کردن آب را در برج خنک کننده به عهده دارند.

 دیگراجزای برج خنک کن:

قطعات برج خنک کننده به شرح زیر می باشد

• الکتروموتور: انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل کرده و باعث دوران پروانه برج خنک کننده می‌شود.
• سیستم توزیع آب: نقش توزیع آب گرم به روی پکینگ ها را دارد.
• محفظه فن: برای محافظت از فن و جلوگیری از ورود اجسام خارجی است.
• اسکلت برج خنک کننده: نقش نگهدارنده و تحمل وزن قطعات برج خنک کننده را دارد.
• قطره گیر: از پرتاب آب به بیرون جلوگیری می‌کند.
• پکینگ ها: نقش ایجاد سطح تماس میان آب و هوا و خنک کردن آب را دارد.
• پورت سر ریز: در صورت افزایش آب درون تشت ، آب اضافی را سر ریز می کند.
• لوله آب ورودی: آب داغ خروجی از کندانسور از این لوله به برج خنک کننده وارد می‌شود.

 تقسیم بندی برج خنک کننده بر اساس جنس سازه و اسکلت آن

به مجموعه اجزاء و قطعات تشکیل دهنده برج خنک کننده که نقش استحکام و تحمل وزن سازه را دارند، اسکلت برج خنک کننده می‌گویند. برای طراحی و ساخت اسکلت و بدنه برج خنک کننده  باید این موارد را بررسی و مد نظر قرار داد: عمرمفید، زمان ساخت، وزن اسکلت و مقاومت در برابر رطوبت و شرایط آب و هوایی.

کولینگ تاورها بر اساس جنس سازه آن ها به چهار دسته تقسیم می‌شوند. این چهار دسته شامل: کولینگ تاور فایبرگلاس، کولینگ تاور بتنی، کولینگ تاور گانوالیزه یا فلزی و کولینگ تاور چوبی می‌باشند که در ادامه ویژگی های هر یک را مختصرا بیان می‌کنیم.

• کولینگ تاور فایبرگلاس:

یکی از مهم ترین مواردی از گذشته تا اکنون در ساخت برج های خنک کننده مورد توجه قرار می‌گیرد، مقاومت آن در برابر رطوبت، خوردگی و زنگ زدگی می‌باشد. قطعات کولیگ تاور باید مقاومت بالایی در برابر رطوبت و خوردگی داشته باشند. در گذشته برای ساخت برج های خنک کننده از چوب و فلز استفاده می‌کردند اما امروزه از انواع پلاستیک ها و کامپوزیت ها که مقاومت بهتر و مزیت بیشتری نسبت به چوب و فلز دارند، استفاده می‌شود.

کولینگ تاور فایبرگلاس به برج خنک کننده‌‌ای می‌گویند که بدنه آن از جنس فایبرگلاس ساخته شده است. کولینگ تاور از جنس کامپوزیت در اشکال مختلف مکعب و مدور و در رنگ های گوناگونی ساخته می‌شود. فایبرگلاس استفاده شده در بدنه کولینگ تاور در طول زمان مقاومت خود را در برابر رطوبت و نور آفتاب حفظ کرده و دچار زنگ زدگی و خوردگی نمی‌شود. همچنین به دلیل استحکام بالایی که دارد، دچار شکستگی نیز نمی‌شود.

مزیت فایبرگلاس در ساخت بدنه کولینگ تاور: فایبرگلاس با وجود استحکام بالا، وزن بسیار سبکی دارد و می‌توان آن را در هر شکل و اندازه‌ای تولید نمود. فایبرگلاس برای سازه هایی که تحت شرایط آب و هوایی نامناسب قرار دارند، بسیار مناسب است. مقاومت و استحکام آن تقریبا برابر با فلز می‌باشد اما وزن کمتری داشته و تا اندازه‌ای انعطاف پذیر و قابل ترمیم است و عمر مفید طولانی تری نسبت به فلز دارد.

انواع کولینگ تاور فایبرگلاس:

1- کولینگ تاور فایبرگلاس مدور:  این نوع کولینگ تاور به صورت مدور (گرد) ساخته شده و قطعات بدنه آن با پیچ و مهره به یکدیگر متصل می‌شوند. این نوع کولینگ تاور به علت ضعف در توضیع آب، کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

2- کولینگ تاور فایبرگلاس مکعبی: کولینگ تاور فایبرگلاس را می‌توان به شکل مکعب مستطیل و مکعب مربع طراحی و تولید نمود. این نوع هم می‌تواند به صورت جریان مخالف و هم جریان متقاطع باشد.

• کولینگ تاور بتنی:

کولینگ تاور بتنی که به نام های کولینگ تاور هذلولی و کولینگ تاور نیروگاه نیز معروف است، برج خنک کننده‌ ای است که بدنه اصلی آن از بتن ساخته می‌شود. ابعاد برج خنک کننده بتنی بسیار بزرگ بوده و ارتفاع آن می‌تواند تا 150 متر برسد. این نوع برج خنک کننده به شکل مکعبی و هذلولی ساخته می‌شود و ساخت آن پر هزینه است. ساخت برج خنک کننده بنتی نیاز به مصالح زیادی داشته و به علت وزن بالای سازه، نیاز به فوندانسیون بزرگی نیز دارد. ساخت این برج زمان زیادی می‌برد و نیاز به مهندسی دقیق دارد. کولینگ تاور بتنی عملکرد بسیار خوبی داشته و آب با دبی بسیار بالا را خنک می‌کند.

استفاده از قطعات فلزی در ساخت این برج و بررسی دقیق و مهندسی شده برای افزایش طول عمر مفید و مقاومت در برابر شرایط طبیعی مانند زلزله می‌باشد. برج خنک کننده بتنی در برابر آتش سوزی مقاوم بوده اما در طی زمان ممکن است دچار خوردگی و ترک شود که نیاز به تعمیر یا بازسازی دارد. بازسازی برج خنک کننده بتنی، کاری دشوار و زمان است که هزینه زیادی هم می‌برد.

• کولینگ تاور گالوانیزه:

به کولینگ تاوری که سازه آن از جنس فلز گالوانیزه ساخته شده باشد، کولینگ تاور گالوانیزه گفته می‌شود. این برج ها معمولا به شکل مکعبی جریان مخالف و جریان متقاطع ساخته می‎شوند. فن سانتریفیوژ در کولینگ تاور گالوانیزه در ناحیه ورودی هوا بوده و جریان هوای اجباری را به وجود می‌آورد. زنگ زدگی و خوردگی، مهم ترین مشکل برج خنک کننده گالوانیزه می‌باشد. در بهترین شرایط نگهداری از این برج، عمر آن به بیش از بیست سال هم می‌رسد.

برج خنک کننده گالوانیزه دچار زنگ سفید رنگ می‌شود که دلیل اصلی این زنگ سفید، وجود مواد با ph بالا می‌باشد. زنگ زدگی سفید از جنس روی بوده و به سرعت تمام سطوح خیس در برج خنک کننده گالوانیزه را فرا می‌گیرد. برطرف نکردن زنگ زدگی سفید باعث از بین رفتن پوشش گالوانیزه می‌شود. برای جلوگیری از ایجاد این زنگ سفید باید با نظارت بر کیفیت آب، از آب تصفیه شده و پردازش شده‌ استفاده شود. همچنین می‌توان از پوشش پلیمری خاص بر روی سطح گالوانیزه استفاده نمود.

برای رفع زنگ سفید باید ابتدا با برس آن ها را کاملا پاک نمود. از اسید برای پاکسازی می‌توان استفاده کرد اما باید دقت نمود که باعث تخریب نشود. پس از رسوب زدایی، باید پارچه‌ای که با آلمینیوم خیس شده است را بر روی سطوح برس زده شده کشید تا یک لایه آلمینیوم بر روی سطح تشکیل شود. اگر زنگ زدگی بیش از اندازه باشد، باید سطح را به ضخامت 100 میکرون از رنگ اپوکسی که با روی غنی شده است، پوشاند. اگر پوشش گالوانیزه دستگاه آسیب ببیند، باید برای یک تا دو ماه ph آب را بین 7 تا 8 نگهداشت تا رنگ ورق گالوانیزه خاکستری شود.

• کولینگ تاور چوبی:

جنس بدنه کولینگ تاور چوبی از چوب می‌باشد. برج خنک کننده چوبی به دلیل فرسایش بالا و آسیب زیست محیطی، دیگر مورد استفاده قرار نمی‌گیرد و امروزه بیشتر از فایبرگلاس در ساخت برج های خنک کننده استفاده می‌شود. در ابتدای ساخت برج های خنک کننده چوبی، از چوب درخت ماموت و چوب سرخ استفاده می‌شد. چوب سرخ بسیار مقاوم در برابر پوسیدگی است اما با توجه به کاهش ذخیره چوب سرخ، چوب داگلاس جایگزین چوب سرخ در ساخت برج خنک کننده شد. با وجود اینکه چوب داگلاس قوی تر از چوب سرخ است، اما مقاوم در برابر پوسیدگی نیست. برای حل مشکل پوسیدگی این چوب، الوار را تحت فشار با مواد شیمیایی خاصی اشباع می‌کردند. در نهایت به دلیل نگرانی از میزان مقاومت با  مواد شیمیایی، هزینه های بالا و آسیب های زیست محیطی باعث منسوخ شدن ساخت برج خنک کننده چوبی شد.

 

نویسنده:سجاد قلخانی