روند مداومی در بخش سیستم های خنک کننده صنعتی و تجاری در دنیا برای جایگزینی برج های خنک کننده مرطوب قدیمی با برج های خنک کننده آدیاباتیک / هیبریدی وجود دارد. خریداران با کاهش هزینه‌های تصفیه آب و الزامات قانونی جذب می شوند، در حالی که صاحبان مشاغل و ذینفعان محیط زیست به دنبال کاهش مصرف آب هستند.
تغییر از برج های خنک کننده به خنک کننده های آدیاباتیک نیاز به بررسی دقیق این موضوع دارد. زیرا تعدادی از عوامل در روند انجام این کار وجود دارند که در نهایت مصرف کننده‌ها در ابتدا تصمیم می‌گیرند که آیا برج خنک کننده آدیاباتیک رویکرد درستی است.
خنک کردن تبخیری، فرآیندی طبیعی است که در آن هنگامی که گرما به آب منتقل می‌شود، از مایع به بخار تبدیل می گردد و هنگامی که تبخیر رخ میدهد، گرما از آب، گرفته می شود؛ در نتیجه آب سردتر خواهد شد.
در برج خنک کننده مدار باز، آبی که باید خنک شود، همزمان با سیستم فن، روی پکینگ توزیع می‌شود، در نتیجه هوا از طریق پکینگ عبور می کند. این امر باعث می‌شود قسمت کوچکی از آب برج خنک کننده تبخیر شود که دمای آب در گردش باقی مانده را کاهش میدهد. آب سرد شده در پایین برج خنک کننده جمع آوری می‌شود و سپس به کارخانه یا فرآیندی که نیاز به خنک شدن دارد منتقل شده و هوای گرم و مرطوب از برج به جو تخلیه می‌شود.
برج های خنک کننده مدار بسته و کندانسورهای تبخیری از همان اصل خنک کننده تبخیری مانند برج های خنک کننده مدار باز استفاده می‌کنند. اما دارای یک مبدل حرارتی است که در آن یک سیال توسط یک سیستم چرخشی ثانویه خنک می‌شود که آب را روی سیم پیچ تبادل حرارتی توزیع کرده و بخشی از این آب تبخیر می‌شود. گرمای تبخیر آب از مایع خنک کننده گرفته شده و گرما به بخار آب در جریان هوا منتقل می شود و مانند یک برج خنک کننده مدار باز به اتمسفر تخلیه می شود.
خنک شدن آدیاباتیک زمانی اتفاق می‌‌افتد که فشار روی یک سیستم جدا شده از نظر آدیاباتیک کاهش می یابد و به آن اجازه انبساط میدهد و در نتیجه باعث می شود که روی محیط اطراف خود کار کند. هنگامی که فشار اعمال شده بر روی یک بسته هوا کاهش می‌یابد، هوا در بسته اجازه انبساط می‌یابد. در نتیجه، با افزایش حجم، دما با کاهش انرژی داخلی آن کاهش می‌یابد.
یک برج خنک کن آدیاباتیک این اصل را در مورد هوایی که توسط فن در سراسر کویل کشیده می‌شود، اعمال می‌کند. با تماس هوای گرم با پد خیس شده یا اسپری آب، دمای هوا به صورت آدیاباتیک کاهش می‌یابد و بنابراین اجازه خنک شدن معقول کویل را زیر دمای خشک (Dry Bulb) محیط میدهد.
هنگامی که دمای محیط کمتر از نقطه تعیین شده برای سیال در حال خنک شدن باشد، خنک کننده در حالت خشک کار کرده و فن ها هوای محیط را در سراسر کویل هدایت می‌کنند تا آن را خنک کنند. با افزایش دمای محیط، دیگر نمی‌تواند به سرمایش دلخواه برسد و خنک کننده برای کاهش دمای هوای ورودی به حالت آدیاباتیک سوئیچ می‌کند. بنابراین با کنترل هوشمند می توان استفاده از فن ها و تحویل آب را متعادل کرد تا به کاهش مصرف آب یا انرژی دست یافت.
اگرچه می‌توان به همان وظیفه طراحی برج خنک کننده دست یافت، اما با دمای آب سرد نزدیک به 3 درجه سانتیگراد به دمای مرطوب (Wet Bulb) طراحی، فرآیند خنک کننده کارایی کمتری دارد. بنابراین یک برج خنک کن آدیاباتیک با طراحی مشابه برج خنک کننده از نظر فیزیکی بسیار بزرگتر خواهد بود.
در جایی که محدوده (Delta-T) به طور قابل توجهی زیاد باشد، می‌توان خنک کننده ها را به صورت سری مرتب کرد. به این ترتیب که خنک کننده اول دمای سیال را به یک نقطه تنظیم از پیش تعیین شده کاهش میدهد و واحد بعدی آن را بیشتر به میزان موردنظر، تنظیم می‌کند. دمای آب سرد مورد نظر از نظر تئوری، یک خنک کننده منفرد می تواند محدوده بزرگ تری را تحمل کند، اما در عمل، خنک کننده ها با پارامترهای محدود ساخته می شوند.
طرح های زیادی از خنک کننده های آدیاباتیک وجود دارد که شامل مجموعه‌ای از اتصالات یکپارچه سازی شده با سیستم‌‌های اسپری تا یک خنک کننده هوای خشک موجود و همچنین یک پکینگ مرطوب کنترل شده هوشمند یا سیستم اسپری اولیه نصب شده می‌باشد.
هر سیستمی از آدیاباتیک که وجود داشته باشد، آنها را می‌توان به طور کلی به سه دسته طراحی مجزا دسته بندی کرد:
کولرهایی که آب را به سمت کویل می‌پاشند
کولرهایی که آب را دور از کویل به جریان هوا می‌پاشند
کولرهایی که آب را روی محیطی که هوا از آن عبور می‌کند، چکانده است
انتخاب نوع طراحی می‌تواند مهم باشد؛ زیرا سطوح مختلفی از خطر و در نتیجه الزامات قانونی متفاوتی را به همراه دارد که منجر به سطوح متفاوتی از هزینه‌های مدیریت و نگهداری مداوم می‌شود.
خطر اولیه هنگام ارزیابی برج خنک کننده آدیاباتیک، خطر ناشی از باکتری لژیونلا است و برای طراحی همه انواع این برج خنک کن، نیاز به ارزیابی ریسک برای شناسایی و ارزیابی این خطر دارند.
نسل آئروسل
در برج های خنک کننده ایی که در آنها آب پاشش می‌شود، آئروسل ایجاد می‌کنند، در حالی که سیستم های پکینگ مرطوب از نوع قطره‌ای این کار را انجام نمی‌دهند. در نتیجه اینکه در جایی که آئروسل تولید نمی‌شود، امکان انتشار باکتری لژیونلا نیز کم است.
کیفیت آب
اگرچه آبی که برای فرآیند کاری برج خنک کننده آدیاباتیک استفاده می‌شود، در بیشتر موارد همانطور که معمولاً در سیستم برج خنک کننده اتفاق می افتد، دوباره به گردش در نمی آید، اما همچنان خطر ناخالصی هایی که باعث رشد میکروبیولوژیکی در آب می شوند را همراه خود دارد.
مهم است که منبع آب را دریابید؛ چه منبع اصلی باشد، چه منبع اصلی از طریق مخزن ذخیره از فرآیند دیگری در داخل فضای کار. حتی آب اصلی نیز می تواند دارای سطوحی از ناخالصی ها باشد که در داخل یک آئروسل وجود دارد، بنابراین خطراتی را ایجاد می کند.
درجه حرارت
معمولاً اگر مستقیماً از برق تحویل داده شود، دمای آب تأمین کمتر از 20 درجه سانتیگراد خواهد بود. بنابراین خطر ابتلا به لژیونلا پایین خواهد بود، اما اگر آب از کارخانه گرم عبور کند یا در معرض گرمای نور خورشید باشد، دما می‌تواند به طور قابل توجهی افزایش یابد و خطر لژیونلا را افزایش دهد.
رکود
کولرهای آدیاباتیک به دلیل طراحی خود، تنها در حالت مرطوب در دوره های گرم تر کار می‌کنند، بنابراین دوره‌های طولانی بالقوه‌ای وجود دارد که لوله‌های عرضه راکد می‌شوند. این یک خطر بالقوه است که پس از یک دوره رکود به بهره برداری برسد.
آلودگی
آلودگی در سیستم خنک کننده آدیاباتیک، معمولاً از هوا یا آب است. هوایی که به داخل کولر کشیده می‌شود، ممکن است حاوی ناخالصی هایی مانند گرده، حشرات، گرد و غبار و غیره باشد و به احتمال زیاد آب حاوی نمک‌های محلول است که پس از تبخیر آب روی باله‌ها رسوب می کند. این هر دو خطر بالقوه لژیونلا را ایجاد می‌کنند.
اگرچه خنک کننده تبخیری، کارآمدترین وسیله برای خنک کردن آب می‌باشد، اما خنک کننده های آدیاباتیک می‌توانند سودمند باشند؛ به ویژه زمانی که کاهش مصرف آب یک عامل محرک باشد. در مقایسه با برج خنک کننده ای که وظیفه مشابهی را ارائه میدهد، می توان به کاهش 90 درصدی مصرف آب دست یافت.
در مناطقی که در مصرف آب صرفه جویی می‌شود، نیازهای برق اغلب بیشتر از برج خنک کننده است، اما کنترل هوشمند و فن های با راندمان بالا می‌تواند تا حد زیادی نیاز برق یک خنک کننده آدیاباتیک را به حداقل برساند. برج های آدیاباتیک مدرن معمولاً گزینه‌هایی برای کنترل اینورتر یا فن های EC بسیار کارآمد دارند.
با انواع جدیدتر برج خنک کننده آدیاباتیک می‌توان مصرف برق و آب را بسته به اولویت‌های مشتری مشخص کرد. به عنوان مثال، در جایی که یک محرک کلیدی برای کاهش مصرف آب از محل وجود دارد، می‌توان خنک کننده را به استفاده از فن‌ها برای مدت زمان بیشتری جهت دستیابی به خنک کننده مطلوب سوق داد و بالعکس با کاهش مصرف برق.
اگر شما یک کولینگ تاور آدیاباتیک را برای جایگزینی یک برج خنک کننده در نظر بگیرید، مهم است که بدانید آیا فضای کافی برای نصب آن در همان مکان فیزیکی وجود دارد یا خیر. فضای کافی در اطراف کولر به اندازه‌ای مهم است که هوا به داخل و روی سطح انتقال حرارت کشیده شود. در مکان هایی که این موضوع می‌تواند یک مشکل بالقوه ایجاد کند، راه حل های بالقوه می‌تواند شامل بالا بردن کولر از طریق یک پلت فرم برای خروج هوا از زیر یا استفاده از یک خنک کننده یک طرفه در هنگام قرار گرفتن در برابر دیوار باشد.
سطوح دارای سر و صدا نیز ممکن است مورد توجه قرار گیرند؛ اگر سطوح سخت وجود داشته باشد، نباید از آنها فراتر رفت. یک برج خنک کن آدیاباتیک معمولاً سطح توان صوتی بالاتری نسبت به برج خنک کننده با همان وظیفه دارد، اما گزینه‌هایی برای کاهش میزان نویز و صدا وجود دارد. این روش‌ها می‌توانند شامل تضعیف یا کنترل صدای فن‌ها باشند. به عنوان مثال، می‌توانید به دنبال یک خنک کننده آدیاباتیک بزرگتر با فن های بیشتر باشید، اما آنها را با دور کمتری برای دستیابی به هدف و همچنین سطح نویز مورد نیاز اجرا کنید.
همانطور که قبلاً گفتیم، سه نوع اصلی برج خنک کننده آدیاباتیک وجود دارد:
کولرهایی که آب را به سمت کویل می‌پاشند
کولرهایی که آب را دور از کویل به جریان هوا می‌پاشند
کولرهایی که آب را روی محیطی که هوا از آن عبور می‌کند، چکانده است
هر یک از این طرح‌ها بر طول عمر واحد تأثیر می‌گذارد و باید در هنگام در نظر گرفتن هزینه کل مالکیت (TCO) واحد مورد توجه قرار گیرد.
کولرهایی که آب را مستقیماً روی کویل می پاشند عمر کوتاه تری نسبت به کولرهایی دارند که از بین می‌روند، زیرا احتمالاً کویل در مدت زمان کوتاه تری پوسته شده و خورده می‌شود. کویل مقیاس شده نه تنها یک خطر بالقوه لژیونلایی است، بلکه به طور قابل توجهی عملکرد دستگاه را کاهش میدهد و در نتیجه انرژی بیشتری مصرف می کند، زیرا فن ها بیشتر برای رسیدن به دمای آب مورد نظر استفاده می‌شوند.
خنک کننده های آدیاباتیک با کولینگ تاور مرطوب، بهترین راه حل را از نظر طول عمر ارائه می دهند، زیرا آب از داخل پکینگ برج خنک کننده عبور می کند، بنابراین هیچگونه آئروسل ایجاد نمی شود، بنابراین آب با کویل تماس پیدا نمی‌کند. این پکینگ همچنین به عنوان یک فیلتر هوا عمل می‌کند، در نتیجه هیچ ماده ای در هوا روی کویل رسوب نمی کند که این امر باعث افزایش قابل توجه عمر دستگاه می‌شود.
پدهای (پکینگ های) خیس شده مواد مصرفی هستند که باید برداشته شوند، تمیز شوند و به مرور زمان تعویض شوند، اما این مقداری از هزینه تعویض کویل / برج خنک کن است. برای محافظت از کویل و پدها در برابر هوا، نصب صفحه های ورودی هوا بر روی انواع کولرهای آدیاباتیک توصیه می‌شود.
مواد ساخت و ساز در انواع مختلف خنک کننده آدیاباتیک می تواند متفاوت باشد. روکش ها اغلب فولادی با پوشش پودری هستند، اما گزینه هایی برای واحدهای GRP و ضد زنگ وجود دارد. کویل ها عموماً فولاد گالوانیزه هستند، اما می توانند برای محافظت بیشتر برای افزایش عمر واحد نیز روکش شوند. پوشش ها می توانند هزینه های قابل توجهی را به هزینه های اولیه واحد اضافه کنند، بنابراین مهم است که نوع پوشش و ضمانت های ارائه شده با آن را متوجه شوید.
تعمیر و نگهداری برج های خنک کن آدیاباتیک باید در فواصل منظم، بررسی موتورها، سیستم اسپری و کویل انجام شود. هر صفحه ورودی هوای تعبیه شده باید به دقت شسته یا برس خورده شود تا بر عملکرد کولر تأثیر منفی نگذارد.
همانطور که بحث شد، تعدادی از عوامل وجود دارد که باید هنگام بررسی عملیات خنک کردن با استفاده از برج خنک کننده آدیاباتیک بررسی شوند. اگرچه خطرات بیماری لژیونلا در مقایسه با استفاده از برج خنک کننده به طور بالقوه کاهش می یابد، اما بسته به نوع آدیاباتیک انتخاب شده، همچنان این موضوع می تواند وجود داشته باشد.
