مقدار تبخیر آب در کولینگ تاور؟

تبخیر و هدر رفت آب در برج خنک کن چقدر است؟

برتری برج خنک کننده نسبت به ایر-کولر، قابلیت خنک کردن آب، به مقداری کمتر از دمای محیط است. مثلا شما برای اینکه در تابستان و در شهری مثل اهواز بخواهید دمای آب را به 37 درجه سانتیگراد برسانید باید از کولینگ تاور استفاده کنید. در این شرایط ایر-کولر انتخاب مناسبی نخواهد بود. علاوه بر این، قیمت کولر هوایی از برج خنک کن بسیار بیشتر است.
در مورد مقایسه چیلر با برج، باید در نظر گرفت که چیلر جذبی یا تراکمی، بیش از 5 الی 10 برابر کولینگ تاور قیمت دارند. برای همین  در کاربردهای صنعتی، برج خنک کن حرف اول را میزند. البته بسیاری از چیلرها، برای خنک کردن باز هم نیاز به برج خنک کننده یا ایر کولر دارند.
با وجود مزایای Cooling tower نسبت به چیلر و کندانسور هوایی، مساله ای که استفاده از برج خنک کننده را در نقاط خشک به چالش می کشد، مصرف آب آن است. 
در این مقاله می خواهیم در مورد بهینه کردن مقدار آب مورد نیاز کولینگ تاور توضیحاتی را بدهیم.

چرا مصرف آب کولینگ تاور برای کارخانجات مهم است؟

مقدار آب مورد نیاز کولینگ تاور صنعتی و مسکونی یکی از موارد مهمی است که در هنگام خرید باید به آن توجه ویژه ای داشته باشید. خشکسالی های اخیر و کاهش منابع آب و افزایش قیمت آب و برق، باعث شده که مدیران سازمانها و کارخانجات، در فکر کاهش مصرف آب و برق در تجهیزات خود باشند. به صورت کلی کشور ما ایران، یکی از اقلیم های نسبتا خشک در جهان است. به همین دلیل دچار مشکلات عمده ای در تامین آب مصرفی شرب و نیز آب صنعتی هستیم. 
حجم آب لازم برای برج خنک کن از چند منظر قابل بررسی است.در ادامه به ارائه توضیحاتی در خصوص هر مورد خواهیم پرداخت. دلیل اهمیت ویژه مصرف آب برج خنک کننده، شرایط آب و هوای تابستان ایران است که دمای هوا در ماه تیر و مرداد بسیار زیاد می شود. دقیقا در ماه های تابستان و به علت بالا رفتن مصرف آب، کارخانه ها، مجتمع های تجاری و مسکونی با مشکل تامین آب درگیرند. در نتیجه خط تولید و یا چیلر صدمه دیده و نمی توانند سرمایش مورد نیاز را تامین کنند.

مقدار مصرف آب کولینگ تاور بر اثر تبخیر

همانگونه که می دانید اصول کارکرد برج خنک کننده بر مبنای تبخیر سطحی(Evaporation) است و کاهش دمای آب و خنک شدن بر اساس تبخیر اتفاق می افتد. مقدار تبخیر آب برج خنک کننده را می توانید به صورت تقریبی از روی فرمول های زیر محاسبه کنید.

فرمول حجم آب تبخیر شده cooling tower

 E= 0.0015 ~ 0.0018*R*C
در این فرمول 
E : مقدار تبخیر آب برج خنک کننده بر حسب متر مکعب بر ساعت
R : اختلاف دمای رنج (ورودی و خروجی کولینگ تاور) بر حسب درجه سانتیگراد
C : دبی آب در گردش بر حسب متر مکعب بر ساعت است.
به عنوان مثال اگر در برج خنک کننده ای دمای ورودی آب 40 درجه سانتیگراد و دمای خروجی معادل 30 درجه سانتیگرد باشد، اختلاف دمای رنج معادل 10 درجه است. اگر دبی آب در گردش را معادل 50 متر مکعب در ساعت در نظر بگیریم، حجم تبخیر آب در برج خنک کن برابر 750 لیتر در ساعت یا 0.75 متر مکعب بدست می آید(با استفاده از ضریب 0.0015). با ضرب عدد 10 در 0.0015  نسبت تبخیر به آب در گردش برابر 0.015 بدست می آید. نکته بسیار مهم در این فرمول عدم وابستگی آن به دمای حباب-تر یا وت بالب(Wet Bulb) است.
بر اساس فرمولهای فوق، اختلاف دمای حباب تر با دمای آب خروجی از برج خنک کننده(عدد اپروچ)، بر روی مقدار تبخیر آب تاثیری ندارد. بلکه عدد اپروچ بر فاکتور اندازه(Size Factor) کولینگ تاور و در نتیجه ابعاد و قیمت دستگاه موثر خواهد بود. 
عدد بدست آمده به عنوان مقدار تبخیر و مصرف آب کولینگ تاور، در بدترین شرایط آب و هوایی یعنی مرداد و بین ساعات 12 الی 16 اعتبار دارد. توجه داشته باشید برای محاسبه مقدار  واقعی مصرف آب روزانه برج خنک کن به خاطر تبخیر، نمی توان عدد حاصله از فرمول فوق را در 24(ساعات شبانه روز) ضرب کنیم.
پس مصرف آب متوسط روزانه، ماهیانه و سالیانه برج خنک کننده، بسیار کمتر از حاصلضرب حداکثر مصرف، ضرب در ساعات روز، ماه و یا سال خواهد بود. توجیه این مساله با در نظر گرفتن نمودار متوسط دما در طول سال و همچنین در طول روز امکان دارد. 

چطور میشود تبخیر و مصرف آب برج خنک کن را کم کرد؟

کاهش تبخیر و مصرف آب میکاپ کولینگ تاور یکی از دغدغه های مهم صنایع کشور است. همانطور که میدانید استانها و شهرهای زیادی در ایران با کم آبی و خشکسال مواجه اند. برای مثال استانهای اصفهان، کرمان، یزد و سمنان بخاطر شرایط اقلیمی و جغرافیایی با مشکل در تامین آب دست و پنجه نرم می کنند. 
کولینگ تاور یکی از دستگاه هایی است که مصرف آب زیادی دارد. برای همین کم کردن مقدار آب تبخیر شده در برج جذابیت زیادی خواهد داشت. متاسفانه بخاطر حساسیت این موضوع، برخی از افراد با سوء استفاده از اعتماد شرکتها، به دنبال فروش محصولاتی هستند که در واقعیت کارایی ندارد. مولوکولار سیو، قطره گیر های خاص، کویل خنک کن بخار در فن استک از این نمونه دستگاههای بی فایده هستند. 
در مواجهه با ادعای این افراد و شرکتها، می توانید با توجه به دو نکته جلوی سو استفاده های احتمالی را بگیرید. 
نکته اول : همیشه از این افراد و شرکتها سابقه پروژه های مشابه را بگیرید. چون اگر کسی از این روشها استفاده کند، جواب نمی گیرد و کارفرما یا آنها دچار مشکل می شود. به همین خاطر در اکثر موارد ادعاهای مربوط به کم کردن مصرف آب و تبخیر Cooling tower سابقه ای ندارند و اگر هم داشته باشند به نتیجه نرسیده.
نکته دوم : از نظر ترمودینامیک، آب کولینگ تاور پس از گرفتن گرمان نهان تبخیر از آب پروسس، دما را کاهش می دهد. به همین خاطر تنها راه واقعی تبدیل بخار به آب، گرفتن حرارت نهان بخار است. که البته در این صورت برآیند عملکرد ترمودینامیکی صفر می شود و گویا هیچ اتفاقی نیافتاده.

​​​​​​​روشهای علمی و صحیح کم کردن آب کولینگ تاور

با توجه به تجربیات جهانی و بر اساس قواعد ترمودینامیک، کاهش تبخیر و مصرف آب میکاپ را می تواند با روشهای زیر انجام داد. البته باید همیشه هزینه ها را نیز در نظر گرفت.
- استفاده از کولینگ تاور هیبریدی
- استفاده از سیستم کنترل هوشمند فن و پمپ
- جلوگیری از پاشش قطره های آب با استفاده از قطره گیر و لوور صنعتی

محاسبه آنلاین مصرف آب برج خنک کننده صنعتی