كولينگ تاور سلولي چيست؟

كولينگ تاور سلولي  نوعي مبدل حرارتي مي‌باشد كار اصلي كولينگ تاور سلولي ( coolingtower ) كاهش دماي آب چيلر و مصارف صنعتي است. در تابستان هاي داغ نواحي مركزي و جنوبي ايران، كولينگ تاور سلولي (coolingtower)در مجاورت كوره هاي ذوب فلزات يا در نزديكي مشعل هاي يك پالايشگاه، برج خنك كننده سلولي به خنك كاري آب مشغول است. همه‌ي ما به اين نكته رسيده‌ايم كه فقط هواي خنك چاره ي رفع حرارت است. وقتي كه دچار گرما زدگي شويم يك حالت بحراني را تجربه خواهيم كرد حتي به اين فكر مي كنيم كه تحمل سرما راحت تر از دماي بالا است. 

سيستم‌هايي كه در صنايع و كارخانه‌جات در توليد مشاركت دارند نيز از اين قاعده مستثني نيستند و به خنك  كردن(به خصوص دستگاه هايي كه با فشار سيالات كار مي كنند) نيازمند هستند.

نكته‌اي كه اهميت دارد اين است كه مولدهاي مركزي به خنك شدن احتياج دارند. اين عمل توسط كولينگ تاور صورت مي گيرد. شايد بعضي از افراد فكر كنند كه برج خنك كننده سلولي خود نوعي تهويه كننده مي باشد ولي اين ديدگاه نياز به اصلاح دارد. كولينگ تاور جزئي از يك سامانه سرد كننده است و هدف از به كارگيري آن تكميل فرايند كاهش دما و همچنين سرد كردن سيال سيستم مركزي مي باشد

اولين نكته در راه اندازي كولينگ تاور اجراي فوندانسيون است. فوندانسيون دستگاه مي‌تواند از نوع بتني و فلزي باشد. بهتر است محلي كه قرار است كولينگ تاور نصب گردد در ارتفاع بالاتري نسبت به ساير دستگاه‌ها خصوصا كندانسور باشد. اين كار به چند علت صورت مي گيرد. مهمترين آن، برقراري جريان آزاد هوا در اطراف كولينگ تاور است. گردش هوا دليل اصلي خنك شدن سيال يا آب درون برج خنك كننده مي باشد. اگر كولينگ تاور در فضاي باز قرار داده نشود اين مشكل ممكن است پيش بيايد كه هواي گرم خروجي از مولد آب خنك به داخل آن برگردد كه در اين صورت مبدل ديگر آب را خنك نمي‌كند. از ديگر دلايل قرار گرفتن كولينگ تاور در ارتفاع بالا مي توان به صعود آب گرم اشاره كرد. همچنين ارتفاع بالا اين امكان را مي دهد آب خنك كاري شده برگشتي توسط سيستم ثقلي به دستگاه‌هاي مورد نظر برگردد و نيازي به پمپ براي برگشت آب نداشته باشد. هنگامي كه فوندانسيون كولينگ تاور آماده شد زمان مونتاژ فرا مي رسد. قبل از آنكه دستگاه به سيستم لوله كشي مركزي متصل شود بايد از تميز بودن لوله‌ها اطمينان حاصل گردد. براي اين كار ابتدا پمپ روشن شده و آب يا هر سيال ديگري را به گردش در مي آورد. چون مبدل حرارتي كل به كولينگ تاور هنوز متصل نشده، آب آلودگي داخل سيستم را خارج مي كند. همين كار را براي برج خنك كن هم انجام مي دهيم. بدين صورت كه تشتك را از آب پر كرده و پمپ گردش آب را روشن مي كنيم. اين كار باعث مي شود آلودگي و گرد و غبار از سيستم لوله كشي كولينگ تاور خارج گردد. همزمان كه تميز بودن برج خنك كننده از آلودگي را كنترل مي كنيم، مي توانيم آب بندي ساير قسمت هاي مدار را نيز چك كنيم. همچنين كاركرد قطعاتي مثل اسپرينكلر، نازل و آب پاش را نيز بررسي مي نماييم. هنگامي كه موارد ياد شده را انجام داديم،كولينگ تاور به مدار اصلي  متصل مي‌گردد. در مرحله آخر از كاركرد درست فن و همچنين اتصالات ورودي و خروجي كولينگ تاور اطمينان حاصل مي كنيم.

كنترلرهاي كولينگ تاور

كولينگ تاور در مدت فعاليت خود انرژي الكتريكي مصرف مي كند. اين انرژي در پمپ ها و الكتروموتور فن مصرف مي شود. براي بهينه كردن اين مصرف انرژي مي توان از كنترلرها استفاده كرد. كنترلر ها با ايجاد ماتريس زمان بندي براي شروع به فعاليت پمپ‌ها  در خط(Inline pumps) اين امر را ميسر مي كنند.

درتهويه مطبوع، كولينگ تاور به عنوان جزئي از اين شبكه فعاليت مي كند. در راستاي هماهنگي كولينگ تاور با ساير دستگاه هاي موجود، از كنترلر(دستگاه هاي كنترل كننده) استفاده مي كنيم. در هر كولينگ تاور بايد تمهيداتي براي بازرسي عملكرد آن در نظر گرفت.

معنا و مفهوم نظارت در هر پروژه متفاوت است. تدابير مربوط به وارسي در كولينگ تاور مختلف است و به عواملي مانند: هزينه برآورد شده براي نگهداري و بودجه اوليه براي بخش كنترل گر كولينگ تاور بستگي دارد.

به عنوان مثال در يك مدرسه كه بررسي فعاليت دستگاه تازه سازي هوا از محلي خارج از فضاي داخل كلاس ها و در مكاني به صورت مجتمع انجام مي گردد استفاده از شبكه نظارت از راه دور كار عاقلانه اي نخواهد بود.

در اين وضعيت استفاده از يك مدار قابل اعتماد و ساده مي تواند به بهترين و ارزان‌ترين راه ما را به هدف نزديك كند. از طرفي اگر در يك پروژه تيم نگه داري بسيار خبره و متخصصي در اختيار داشته باشيم مي توان از سيستم‌هاي پيچيده تر كنترل را استفاده كرد.

هزينه در انتخاب سامانه كنترل نقش مهمي ايفا مي كند. در حقيقت ارزيابي اين كه هزينه اوليه براي دستگاه پيشرفته كنترلي چه مقدار مي تواند در مصرف انرژي صرفه جويي و بازگشت سرمايه داشته باشد از جمله چالش هاي طراحي است.

در كل هر مدار ويژگي هاي مخصوص به خود را دارد كه در موارد متفاوت مي توانيد بهترين انتخاب به شمار رود.

بررسي كننده هاي كولينگ تاور

بررسي كننده هاي كولينگ تاور از نظر نوع و قابليت در طيف گسترده اي قرار دارند. بازرسي كننده‌هاي خود توان، سامانه‌هايي هستند كه براي كاركرد خود به انرژي خارجي نيازي ندارند.

به عنوان مثال، در بسياري از رادياتور ها و توزيع كننده هاي سقفي با حجم هوادهي متغير مجهز به كنترل‌كننده‌هاي دما از نوع خود توان هستند.

اين نظارت‌كننده‌ها با انقباض و انبساط يك فانوسه پر شده از يك نوع روغن با ضريب انبساط بالا حرارتي كار مي كنند. مزيت اصلي اين كنترلرها عدم نياز آن به سيم كشي و كاهش هزينه اوليه است.

نوع ديگر آن، كنترلر الكتريكي است كه با نيروي برق كار مي كند. در اين بخش با دو نوع كنترل‌كننده آشنا مي شويم. كنترلر هاي خاموش/روشن كه در بسياري از سامانه‌ها براي خاموش و روشن كردن اجزاي الكتريكي مدار كولينگ تاور استفاده مي شود.

ترموستات الكتريكي يكي از انواع رايج اين نوع است. دسته بعدي كنترلرها، بازرس‌هاي الكتريكي قابل تنظيم كه مجهز به موتورها و مقاومت‌هاي الكتريكي كوچكي هستند و مديريت متغير شبكه را بر عهده دارند.

كنترلرهاي پنوماتيكي با فشار هوا كار مي كنند. انتقال دستور در اين نوع با تغيير فشار هوا روي يك صفحه يا پيستون صورت مي گيرد. مثلا يك حسگر دما در كولينگ تاور ممكن است فشار هواي كنترل‌كننده را در محدوده 20 تا 100 كيلو پاسكال تغيير دهد.

اين مدل بر مبناي نقاط تنظيم مختلف فشار و ايجاد اختلاف فشار، وضعيت باز يا بسته بودن شير را تعيين كند.

شيرهاي باز در برج خنك كننده

به اين ترتيب كه يك مكانيزم فنري وظيفه باز و بسته كردن شير تا آخرين حد ممكن را دارد و در مقابل افزايش فشار هوا باعث بسته شدن شير مي گردد. به اين شيرها اصطلاحا شيرهاي باز كولينگ تاور گفته مي شود.

زيرا با خرابي دستگاه فشار صفر شده و فنر شير را باز نگه مي دارد. در مقابل شير هاي معمولا باز، بسته هم وجود دارد كه در آن ها مكانيزم فنري تمايل به بستن شير دارد.

كنترلرهاي پنوماتيك براي كاركرد خود نيازمند يك فشار دائمي به اندازه 100kpa هستند. در هنگام براورد هزينه‌هاي مرتبط با به كارگيري كنترلرهاي پنوماتيك كولينگ تاور، مواردي مانند هزينه‌هاي اوليه كمپرسور، هزينه هاي مرتبط با اجرا  و نگهداري از سامانه و همچنين اتلاف انرژي به با واسطه نشتي هاي موجود در سيستم از جمله مواردي است كه بايد در نظر گرفته شود.ضمن آن كه راهبري و نگهداري از اين سيستم‌ها چندان پيچيده نيست.

كنترلرهاي الكترونيكي يا به بيان بهتر الكترونيكي آنالوگ از جريان و ولتاژ متغير در نيمه هادي‌ها براي نظارت مدار استفاده مي‌گردد. البته در حال حاضر با وجود سامانه‌هاي ديجيتال مستقيم يا DDC كه كارايي بالا و هزينه پايين‌تري دارند، اين سيستم‌ها مورد اقبال چنداني در عرصه صنعت قرار نگرفته است.

ريزپردازنده ها

نظارت‌كننده ديجيتال مستقيم مجهز به يك يا چند ريزپردازنده هستند. اين ريز پردازنده ها با گرفتن اطلاعات ورودي و برنامه هايي كه در آن تعبيه شده به هدايت و بررسي مدار مي پردازند.

اين كنترل كننده ها با سيگنال هاي ديجيتال كار كرده و قابليت دريافت داده هاي ورودي، تحليل آن ها و توليد خروجي را دارند. در بسياري از موارد سيستم هاي كنترلي كولينگ تاور با هم تركيب مي شوند.

مثلا در سامانه‌هاي كنترل ديجيتال مستقيم برخي از حسگر هاي الكتريكي شاخص هايي مانند دما، فشار، رطوبت و ديگر متغير ها را اندازه گرفته و به كنترل كننده ارسال مي كند.

البته در كنار اين كنترل كننده ها مي توان از كنترل كننده هاي پنوماتيك  كه هزينه كمتري دارند نيز استفاده كرد. در اين حالت يك مبدل(Transducer) به عنوان واسطه بين سيگنال هاي خروجي سيستم ديجيتال مستقيم و شير خواهد بود.

براي مثال اين مبدل سيگنال ورودي را به صورت ولتاژي بين صفر تا 10 ولت دريافت و ان را به يك محدوده فشار بين KPa20 تا KPa100 تبديل مي كند. به اين ترتيب زماني كه ولتاژ صفر است فشار معادل با KPa20 و زماني كه ولتاژ 10 ولت است فشار معادل با KPa100 خواهد بود.

براي خواندن ادامه اين مقاله به سايت برج خنك كننده تجهيز صنعت تتا مراجعه نماييد.