برج خنک کننده هیبریدی(Hybrid Cooling tower)
کولینگ تاور هیبرید چیست و چطور کار می کند؟
برج خنک کن هیبریدی دستگاهی صنعتی است که با استفاده از دو مدار سری هوا خنک و آب خنک، سیال مورد نظر را سرد می کند. استفاده از کویل مجزای هوا خنک در بخشی از سال، باعث صرفه جویی در مصرف آب خواهد شد. این تعریف خلاصه و کوتاهی از Hybrid cooling tower بود. احتمالا قبل از خواند این مقاله در ذهن شما چند مورد از سوالهای زیر ایجاد بوجود آمده باشد.
-چگونه می توانیم مصرف آب برج خنک کن را کم کنیم؟
-راه صرفه جویی آب در کولینگ تاور چیست؟
-برای مناطق خشک سیستم سرمایشی مناسب است؟
-آیا می توان از بخار آب خروجی از Cooling tower مجددا استفاده کرد؟
-میزان کاهش مصرف آب در برج خنک کننده هیبریدی چقدر است؟
-قیمت کولینگ هیبریدی چقدر است؟
پاسخ این سوالها همگی به گونه ای با مفهوم برج خنک کننده هیبرید در ارتباط است. به همین دلیل، در این مطلب سعی کردیم توضیحات فنی و اقتصادی مناسب در مورد برج های خنک کن کم مصرف هیبریدی و هوا خنک خدمت شما عزیزان ارائه کنیم.
هیبرید به چه معنی است؟
بهتر است اول از همه با مفهوم واژه هیبرید(Hybrid) بیشتر آشنا شویم. هیبرید در لغت به معنی ترکیب دو یا چند روش و یا رویکرد متفاوت، با هدف بهبود راندمان و عملکرد کلی مجموعه و بهره بردن از مزیتهای هر روش است. به عنوان مثال خودرو یا ماشین هیبریدی ترکیبی از موتور احتراق داخلی و باتری است. با ترکیب این دو روش، یک وسیله نقلیه هیبرید می تواند مسافت بیشتری نسبت به انواع بنزینی یا برقی طی کند و در عین حال آلایندگی بسیار کمتری نیز دارد.
در برج خنک کن، روش هیبرید با ترکیب دو حالت هوا خنک و آب خنک، موجب کاهش مصرف آب کولینگ می شود.
مدل سه بعدی کولینگ تاور هیبریدی فلزی (سیستم هیبرید مدار بسته)
در حالت کلی برج های خنک کننده از لحاظ نحوه سرمایش آب، به سه گروه تقسیم می شوند:
کولینگ تاور خشک
کولینگ تاور تر یا خیس
کولینگ تاور هیبرید
توضیحات بیشتر در ادامه مطلب
1- برج خنک کن خشک
کولینگ تاور هلر بتنی نیروگاهی(Dry Cooling tower)
این نوع برج خنک کن صرفا با گردش جریان هوا کار می کند و تبخیر آب در روند خنک کاری آن تاثیری ندارد. نمونه قابل توجه این گروه را می توان در سیستم کولینگ نیروگاه مشاهده کنید. در این مدل Cooling tower، آب از داخل رادیاتور در قسمت پایینی بدنه رد شده، و اختلاف فشار بین دهانه بالایی برج و قسمت پایینی، موجب ایجاد جریان هوا و خنک شدن سیال(آب) داخل رادیاتور می گردد. البته در برخی نمونه های این نوع برج خنک کن، برای افزایش شدت جریان هوا از فن نیز استفاده می گردد. باید توجه داشت که فرم مخروطی یا بتونی کولینگ تاور نیروگاهی، دلیل بر خشک بودن آنها نیست و در برخی موارد این نوع برجهای خنک کن از پاشش آب برای سرد کردن استفاده می کنند که این مطلب را از بخار خارج شده از دهانه بالایی می توان فهمید. مشکل این نوع برج خنک کننده محدودیت در کاهش دمای سیال و دمای بالای آب خروجی در تابستان است. برای مثال اگر شما بخواهید دمای کولینگ واتر را از 40 درجه به 30 درجه سانتیگراد برسانید، استفاده از سیستم هوا خنک، در بیشتر شهرهای ایران امکانپذیر نیست.
تصویر کولینگ تاور بتنی نیروگاهی خشک(برج خنک کن هلر)
مقاله آشنایی با کولینگ تاور بتونی خشک
2 - برج خنک کننده تر (مرطوب)
Wet Cooling tower
در این نوع برجهای خنک کن که در اکثر قسمتهای این وبلاگ در خصوص آنها صحبت کرده ایم، دمای آب خنک کاری پس از پاشش بوسیله نازل ها به داخل دستگاه، بر اثر تبخیر سطحی کم خواهد شد. باید در نظر داشت که کولینگ تاور تر، متداول ترین نوع کولینگ تاور است و در اکثر صنایع از آنها استفاده می شود. مزیت استفاده از برج آب خنک، کاهش قابل ملاحظه دمای Cooling water و نیز مصرف برق کمتر آنها می باشد. توجه داشته باشید که معمولا زمانی که صحبت از کولینگ تاور می شود، منظورمان برج خنک کن خیس(Wet cooling tower) است.
نمونه کولینگ تاور مدار باز فایبر گلاس(برج خنک کننده تر) تولیدی با بهترین کیفیت و قیمت مناسب
3- برج خنک کن هیبرید(کولینگ تاور کم مصرف)
Hybrid Cooling Tower
برج خنک کن هیبرید یا دو گانه(Hybrid cooling tower)، ترکیبی از کولر هوایی خشک و کولینگ آب خنک است که در زمان اوج گرما از تبخیر آب، و در سایر موارد از هوای محیط برای سرمایش سیستم استفاده می کند.
مزیت اصلی برج خنک کن هیبرید، کاهش قابل توجه مصرف آب سالیانه است. با استفاده از کولینگ تاور هیبریدی، بر اساس شرایط پروژه و موقعیت جغرافیایی می توانید بطور متوسط بین 40 تا 80 درصد، در تامین آب میک-آپ صرفه جویی کنید.
توجه داشته باشید که برج خنک کن هیبرید هزینه اولیه ساخت بالاتری دارد و در عین حال ابعاد آن بزرگتر از کولینگ تاور مدار بسته و مدار باز می باشد.
روش کاهش مصرف آب در کولینگ هیبرید بدین ترتیب است که سیال یا آبی که نیاز به سرد شدن دارد، ابتدا به بخش بالایی کولینگ تاور(کویل هوا خنک) وارد می شود. در این بخش آب یا سیال مورد نظر، ابتدا در کویل و توسط هوای محیط تا حدی سرد می گردد. این مرحله از کاهش دما در بسیاری از فصول سال کمک میکند تا درصد خنک کاری مورد نیاز توسط تبخیر، بمقدار چشمگیری کاهش یابد.
در تصویر زیر نمودار دمای متوسط سالیانه ایران را می بینید. مطابق اطلاعات این نمودار در فصلهای پاییز، زمستان و بهار و همچنین در طول مدت شب، امکان صرفه جویی مصرف آب بین 40 تا 80 درصد، به صورت سالیانه وجود دارد.
پس از گذر آب از مبدل هوایی، سیال به قسمت پایینی برج خنک کن هیبرید منتقل می گردد و توسط نازل بر روی پکینگ پاشیده شده و یا داخل لوله های سیکل بسته آب خنک خواهد شد. در نهایت تا رسیدن دمای سیال به دمای ایده آل، تبخیر سطحی سیال را سرد می کند.
همانطور که توضیح دادیم در برج خنک کننده هیبرید بخاطر پایین بودن دمای هوای محیط در فصول پاییز، زمستان و بهار، درصد قابل توجهی از انتقال حرارت و سرمایش توسط سیستم کندانسور هوایی انجام می پذیرد و به همین خاطر مصرف آب سالیانه Hybrid Cooling tower نسبت به سایر مدل های کولینگ تاور کمتر است.
نحوه عملکرد برج خنک کننده هیبرید مدار بسته
نیاز کمتر به آب عامل اصلی است که موجب شده برج خنک کن هیبرید گزینه مناسبی برای مناطق نسبتا خشک باشد. در چنین پروژه هایی برج خنک کننده کم مصرف هیبریدی، مقدار تبخیر آب را کنترل کرده و تا جای ممکن با استفاده از سیستم هوا خنک، دمای کولینگ واتر را کم می کند. تولید و ساخت کولینگ تاور هیبرید نیازمند آشنایی با علم مکانیک سیالات و انتقال حرارت بوده و انجام شبیه سازی و محاسبات اولیه در آن، بسیار مهم است.
در تصویر زیر مقایسه ای کلی بین ابعاد و قیمت حدودی برج خنک کن مدار باز، کولینگ تاور مدار بسته و برج هیبریدی را ملاحظه می کنید.
اختلاف قیمت و تفاوت اندازه در برج خنک کننده هیبریدی، مدار بسته و مدار باز
برج خنک کننده هیبرید برای چه دما و شرایطی توصیه می شود؟
این یک سوال کلیدی و بسیار مهم در بخش امکان سنجی(Feasibility study of cooling tower) است. کولینگ هیبرید بیشترین راندمان خود را زمانی دارد که اولا اختلاف دمای ورودی و خروجی یعنی رنج و همچنین مقدار اپروچ زیاد باشد. برای مثال اگر دمای ورودی برج را 50 درجه، دمای خروجی مورد نظر 35 درجه و وت بالب حدود 20 سانتیگراد درجه فرض کنیم، شرایط برای استفاده از Hybrid cooling tower مناسب است.
اما در مثال دیگری اگر دمای آب ورودی به کولینگ تاور 35 درجه، دمای آب خروجی 29.5 درجه سانتیگراد و دمای حباب تر در حدود 25 درجه باشد، استفاده از کولینگ هیبریدی توجیه اقتصادی ندارد و صرفه جویی قابل توجهی در مصرف آب اتفاق نمی افتد.
به این خاطر بهتر است قبل از اقدام به خرید، طرح امکان سنجی و نیاز سنجی برای استفاده از هایبرید کولینگ تاور با همکاری یک مشاور تهیه کنید و ببینید آیا برج هیبریدی برای کاربری مورد نظر شما مناسب است یا خیر؟
ما با استفاده از نرم افزارهای معتبر اروپایی و آمریکایی، و تجربه مناسب در صنایع مختلف، آماده ارائه خدمات مشاوره خرید و استعلام و طراحی کولینگ تاور هیبرید هستیم.
مقدار صرفه جویی آب در کولینگ هیبرید
هدف اصلی ساخت برج خنک کن Hybrid، کم کردن مصرف آب سالیانه است. اما بعضی از مشاور ها و پیمانکاران، در مورد مقدار کاهش مصرف آب سیستم هیبریدی اغراق می کنند تا مشتری بیشتر به خرید این سیستم رغبت پیدا کند.
اما در واقعیت و با توجه به اقلیم ایران، مقدار صرفه جویی مصرف آب در Hybrid cooling tower و در یک سال تقریبا بین 40 الی 80 درصد خواهد بود. محاسبه دقیق کاهش مصرف آب برج خنک کننده دوگانه، با توجه به دمای آب ورودی و خروجی و وت بالب(wet bulb) انجام می شود.
حداکثر مقدار صرفه جویی در مصرف آب در برج خنک کن هیبریدی چقدر است؟
برای کاهش مصرف آب در کولینگ تاور های هیبریدی، معمولا اعدادی بین 40 تا 80 درصد بیان می شود. البته این مقدار صرفه جویی در مصرف متوسط سالیانه آب است. اگر شرایط عملکرد شما به گونه ای باشد که نیاز به کاهش مصرف آب به مقداری بیشتر از 50 درصد داشته باشید(مثلا پروژه در استانهای یزد، اصفهان و یا کرمان واقع شده باشد)، دیگر استفاده از سیستم هیبرید عادی امکان پذیر نیست. پیشنهاد ما در این شرایط بکار گرفتن سیستم هیبرید ترکیبی است که امکان صرفه جویی آب بیشتر از 50 درصد در طول سال را هم فراهم می کند. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد این نوع سیستم Hybrid cooling tower با ما تماس بگیرید.
البته یک گزینه قابل بررسی دیگر در این پروژه ها، برج آدیاباتیک خواهد بود.
انواع مختلف برج خنک کننده هیبرید
برج هیبرید را می توان به سه دسته مختلف تقسیم کرد. این سه دسته با توجه به نحوه کارکرد کولینگ تاور، طبقه بندی می شود. ارزانترین نوع که کمترین مقدار صرفه جویی در مصرف آب را هم دارد، سیستم کولینگ هایبرید مدار باز است. در این مدل، قسمت بالای برج تعدادی کویل هوا خنک دارد که پس از رد شدن آب از آنها، نهایتا بر روی فیلینگ ها پاشیده می شود. مقدار کاهش مصرف آب در این سیستم (هیبرید مدار باز)، بین 20 تا 40 درصد نسبت به متوسط مصرف سالیانه است.
نوع دوم برج خنک کن هیبرید مدار بسته است. در این مدل از کولینگ تاور آب پس از عبور از کویل هوا خنک، وارد کویل های آب خنک می شود که روی آن آب پاشیده خواهد شد. صرفه جویی در مصرف آب این نوع کولینگ تاور بین 30 تا 50 درصد است.
جدیدترین و کاملترین نوع کولینگ هیبریدی، برج خنک کن آدیاباتیک است که می تواند تا حدود 80 درصد از مصرف آب متوسط سالیانه را کاهش دهد. این سیستم برای پروژه هایی مناسب خواهد بود که در مناطق خشک مثل یزد، کرمان، اردکان، اصفهان، بافق، کاشان اجرا شده اند. برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره در مورد Hybrid cooling tower با ما تماس بگیرید.(09124780268)
بازیابی بخار خارج شده از برج خنک کننده با مولکولارسیو از تخیل تا واقعیت
توضیح مهم : اخیرا و با افزایش توجهات به حوزه مدیریت آب، شرکت های بسیاری شروع مطالعه در خصوص روش های کاهش مصرف آب نموده اند و در این میان عده ای مدعی شده اند که با به دام انداختن قطرات آب می توان مصرف آب برج خنک کننده را کاهش داد. در خصوص این ادعا کافی است ابتدا به نمونه های مشابه این روش در جهان مراجعه نمود که تقریبا هیچ نمونه عملیاتی و اقتصادی از دستگاه بازیافت آب برج خنک کننده که بر روی فن استک نسب می شود در دنیا وجود ندارد. دلیل این مساله درصد بسیار پایین قطرات معلق در بخار آب است که به نسبت آب تبخیر شده بسیار ناچیز است (0.003 الی 0.0001 آب در گردش)
در عین حال زمانی که آب به صورت بخار در آمده و با گرفتن حرارت از محیط، وارد فاز گاز می شود، با فیلتر کردن بخار آب نمی توان آن را به حالت مایع بر گرداند و تنها می توان با سرد کردن مجدد بخار ، آن را به حالت آب در آورد. در این حالت انرژی لازمه برای سرد کردن و کندانس بخار برابر با همان میزان گرمایی است که برج خنک کننده از آب موجود در سیستم گرفته است و اگر بخواهیم مجددا بخار را سرد نماییم عملا مجموعه سیستم برج خنک کننده کار آیی نخواهد داشت و بهتر بود از ابتدا از چیلر استفاده میشد.
توجه به این نکات کمک می نماید که در مقابل ادعاهای غیر منطقی در خصوص به تله انداختن بخار آب با مولکولار سیو(Molecular sieve) و برگرداندن آن به کولینگ تاور بدون صرف انرژی، استدلال مناسبی داشته باشیم.
مجددا تاکید می کنیم که مناسبترین و رایج ترین روش کاهش مصرف آب برج خنک کننده، استفاده از کولینگ تاور هیبریدی به همراه سیستم هوشمند است.
برج خنک کننده مدار بسته(کولینگ تاور سیکل بسته) - کویل دار
تصویر نحوه عملکرد کولینگ تاور هیبریدی مدار بسته
آشنایی با کولینگ تاور هیبرید و کاهش مصرف آب به روش هیبرید غیر متمرکز - شرکت آراکو
دانلود فیلم نحوه عملکرد برج خنک کننده(کولینگ تاور) هیبرید پکیج
فیلم آموزشی نحوه عملکرد برج خنک کن هیبریدی شرکت بالتیمور
طراحی و ساخت برج خنک کننده هیبریدی
محاسبات کولینگ تاور هیبرید
مشاوره طراحی و خرید برج هیبرید
فروش برج خنک کن مدار بسته کم مصرف
شماره تماس مستقیم
محمد قربانعلی بیک
کانال آپارات ویدئو و فیلم آموزشی برج خنک کننده
سوالات رایج و معمول در خصوص برج خنک کننده هیبرید
- آیا امکان ارائه خدمات مشاوره در زمینه تهیه اسناد مناقصه، ارزیابی و انتخاب پیمانکار کولینگ تاور هیبرید وجود دارد؟
بله، ما با تجربه طولانی در پروژه های صنعتی، بهره گیری از نرم افزارهای اروپایی و تخصصی برج خنک کن و آشنایی با اجزای سیستم می توانیم به شما در خرید کولینگ تاور هیبرید، یا تکمیل پیشنهاد فنی و مالی برای شرکت در مناقصه مشاوره دهیم. در عین حال در شرایط خاص می توانید با مشاوره ما، قیمت دریافتی از سازندگان مختلف سیستم هیبرید آدیاباتیک را کاهش دهید.
- قیمت کولینگ تاور هیبرید چقدر از برج خنک کن مدار بسته بیشتر می شود؟
پاسخ: برای پاسخ دقیق به این سوال باید مشخصات برج خنک کننده مورد نظر بررسی شود. معمولا برج خنک کننده هیبرید حداقل 2 تا 3 برابر قیمت برج خنک کننده مدار بسته خواهد بود. البته این تفاوت قیمت در صورتی است که قیمت برج مدار بسته از تامین کنندگان معتبر و با کیفیت کولینگ تاور استعلام شود. اگر بخواهیم قیمت کولینگ هیبرید را با مدار باز مقایسه کنیم معمولا به قیمتی بین 6 تا 8 برابر میرسیم.
- آیا تعمیرات و نگهداری برج خنک کننده هیبرید دشوار است؟
خیر، سرویس و نگهداری برج خنک کننده هیبریدی مشابه کولینگ تاور مدار بسته است. برای دسترسی به قسمت کویل هوا خنک نیز دریچه های جداگانه ای در نظر گرفته می شود.
- بهترین عملکرد کولینگ تاور هیبریدی در چه شرایط آب و هوایی است؟
استفاده از کولینگ تاور هیبریدی در مناطق خشک و نسبتا معتدل تاثیر بیشتری در کاهش مصرف آب دارد. به عنوان مثال در شرایط آب و هوایی جنوب کشور مانند استانهای خوزستان و هرمزگان، بکار بردن Hybrid cooling tower تاثیر چندانی در کاهش مصرف آب ندارد. اما در استان هایی مانند کرمان، خراسان، شیراز، اصفهان، سمنان، تهران، قزوین، آذربایجان، همدان و مناطقی از یزد و کرمان، برج خنک کننده هیبرید باعث کاهش مصرف آب خواهد شد.
- آیا امکان ساخت برج خنک کننده هیبرید فلزی در ایران وجود دارد؟
بله. ما مفتخریم که با داشتم دانش و تجربه مناسب در حوزه کولینگ تاور و مباحث ترمودینامیک و انتقال حرارت، کولینگ تاور هیبریدی فلزی را بنا به سفارش مشتریان صنعتی تولید کنیم. بدین ترتیب امکان طراحی و ساخت برج خنک کننده هوا خنک و هیبریدی مدار بسته و مدار باز وجود دارد.
در شکل ذیل تصویر مدل سه بعدی برج خنک کننده هیبرید را مشاهده می کنید.
نمونه مدل سه بعدی برج خنک کننده هیبرید فلزی قابل تولید توسط آراکو
- در چه فصل هایی مصرف آب از کولینگ تاور هیبرید به صفر میرسد؟
برای پاسخ دقیق به این سوال باید دمای ورودی و خروجی برج خنک کن و شرایط آب و هوایی محیط مانند وت بالب یا دمای حباب مرطوب را بررسی کرد. اما در حالت کلی اگر دمای آب خروجی مورد نیاز از برج خنک کننده در حدود 35 درجه سانتیگراد باشد در اوایل فصل بهار، و از اواسط فصل پایین تا پایان زمستان، امکان استفاده از برج خنک کن هیبریدی بدون مصرف آب و یا با مصرف آب بسیار پایین وجود دارد.
- آیا امکان ساخت کولینگ تاور هیبریدی مدار بسته وجود دارد؟
بله. برج خنک کننده Hybrid را می توان به دو صورت هیبرید مدار باز و هیبرید مدار بسته تولید کرد. ابعاد و قیمت کولینگ تاور هیبرید مدار بسته از مدار باز بیشتر است. ویژگی برج خنک کننده هیبرید مدار بسته این است که آب به هیچ عنوان با هوا در تماس نیست. در این نوع برج خنک کن، آب ابتدا وارد کویل ها هوا خنک می شود و سپس بدون اینکه بر روی پکینگ ریخته شود، وارد کویل آب خنک مدار بسته خواهد شد.
- آیا می توان کولینگ تاور هیبریدی را برای ظرفیت های پایین (زیر 100 تن تبرید) تولید کرد؟
در مورد این سوال لازم است بدانیم با بزرگتر شدن اندازه و بالا رفتن ظرفیت سرمایش برج خنک کن هایبرید، قیمت آن مناسب تر می شود. اما از نظر فنی و تکنیکال، محدودیتی برای ساخت و تولید Hybrid Cooling tower 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 ها از یک کویل استفاده می شود. معمولا قیمت سیستم آدیاباتیک از کولینگ تاور هیبریدی بیشتر است. اما مقدار کاهش مصرف آب متوسط سالیانه در این سیستم به 60 تا 80 درصد میرسد که عددی بسیار زیاد است.
در سیستم برج خنک کن آدیاباتیک، بر خلاف برج های هیبریدی متداول، از یک کویل استفاده می شود. تجهیزات کنترلی در کولینگ آدیاباتیک اهمیت بسیار زیادی دارد.
- آیا این امکان وجود دارد که برای انتخاب برج خنک کننده آدیاباتیک هیبریدی و روش مناسب کاهش آب خدمات مشاوره گرفت؟
بله. ما می توانیم با دریافت هزینه مشاوره، سیستم کولینگ شما را بررسی کرده و روش مناسب کم کردن مقدار آب را پیشنهاد بدهیم. در انتهای خدمات مشاوره و باز طراحی برج خنک کننده و به همراه گزارش ارائه شده، می توانیم هزینه تقریبی اجرای هر روش و مقدار صرفه جویی در مصرف آب را برای شما محاسبه کنیم. یکی دیگر از موارد شرح خدمات مشاوره برج خنک کننده، بررسی امکان بهبود قطعات برای صرفه جویی در مصرف انرژی است.
آیا برای پروژه های صنعتی و کار دائم هم میشه از کولینگ تاور هیبریدی استفاده کرد؟
سیستم های آدیاباتیک جزو کدوم دسته از برج های خنک کن قرار میگیره؟