Soğutma kuleleri, klima veya endüstriyel proses sistemlerinden gelen ısıyı dağıtmak için kullanılır. Halihazırda kullanımda olan iklimlendirme sistemlerinin birçoğu yalnızca yaz soğutma mevsiminde çalışmaktadır, ancak yıl boyunca soğutma gerektiren çok sayıda iklimlendirme ve proses sistemi bulunmaktadır. Bazı durumlarda, tüm soğutma sisteminin kış aylarında çalışması gerekir. Soğutma kulesinin sisteme yaz aylarında olduğu gibi aynı 85° F (30° C) veya daha soğuk suyu sağlaması gerekir, ancak bunu daha düşük ortam sıcaklıklarında yapar. Bununla birlikte, soğutma kulesini kullanmak için tasarlanmış bazı uygulamalar vardır.serbest soğutma”. Serbest soğutma, soğutulmuş suyun, soğutucu akışkan kompresörleri kullanılmadan ısı eşanjörleri kullanılarak soğutma kulesi suyuyla soğutulmasıdır. Serbest soğutma, ortam koşulları soğutma kulesinin "donmuş su"sistem için.
Soğutma kulesi sisteme "soğutulmuş su" sağladığında, donma altı koşullarda çalışması gereken dönemler vardır. Kulenin çok soğuk ortam koşullarına maruz kaldığı bu dönemlerde, soğutma kulesinde veya sistemin başka bir yerinde buz üretme potansiyeli daha yüksektir. Uygun olmayan bir soğutma kulesi tasarımı seçilirse veya ünite düzgün şekilde çalıştırılmaz veya kışa hazır hale getirilmezse, ünitede aşırı miktarda buz oluşabilir ve bu da kapasitenin düşmesine, çalışma güçlüklerine ve kulenin hasar görmesine neden olabilir.
Serbest soğutma uygulamalarında soğutma kulesi performansı hem sisteme hem de soğutma kulesi tasarımına bağlıdır. Soğutma sistemine uygulanan kontrol dizileri dikkate alınmalıdır. hem hava hem de su tarafının yönetimi soğutma kulesinden. Düşük ortam koşullarında soğutma kulesinin yeterli şekilde çalışmasını sağlamak için serbest soğutma sırasında uygun kontrol dizilerinin uygulanması esastır.
Soğutma kulelerinin kullanıldığı bir proje için serbest soğutma gereksinimi belirtildiğinde, proje tasarımının en başından itibaren bazı hususlar dikkate alınmalıdır.
İlk, kötü kule konumu ve hakim rüzgarlar nedeniyle devridaimi önlemek için soğutma kuleleri döşenirken özel dikkat gösterilmelidir. Güçlü bir hakim rüzgar varsa, indüklenmiş bir taslak kuleye “rüzgar duvarları” eklenmesi düşünülmelidir.
İkinci, soğutma kulesi, uzak bir hazne mümkün değilse havzanın donmasından kaynaklanan işletme sorunlarını önlemek için havuz ısıtıcıları, elektrikli su seviye kontrolü ve titreşim anahtarları gibi temel seçeneklerle donatılmalıdır.
son olarak, özellikle kış soğutma yükü yaz yükünden önemli ölçüde daha azsa, kapasite kontrolü de dikkatle değerlendirilmelidir. Çok hücreli bir soğutma kulesinin tek tek hücrelerinin kapatılması veya tek bir hücrede düşük akışlı bir başlık kullanılması kullanılmalıdır. Minimum 45°F çıkış suyu sıcaklığı her zaman korunmalıdır.
Karşı akışlı bir soğutma kulesinde, dolgu tamamen kapatılır ve düşük ortam koşullarında dolgu paketinin donmasına neden olabilecek rüzgar gibi dış etkenlerden korunur. Ek olarak, sistem dengesizliği nedeniyle donma meydana gelmesi durumunda sarkmayı önlemek için dolum paketi aşağıdan desteklenir. Evapco ters akışlı soğutma kulelerinin fanları, fan motorları ve tahrik sistemleri de %50'ye kadar normal fan hızında güvenli bir şekilde ters yönde çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Bununla birlikte, ters akışlı bir soğutma kulesini serbest soğutma modunda çalıştırırken dikkate alınması gereken birkaç öğe vardır.
Bu mühendislik bülteni inceleyecek soğutma kulesi tasarım konuları serbest soğutma sırasında soğutma kulesinin başarılı bir şekilde çalışmasını sağlamak için hem zorlamalı hem de uyarılmış çekiş üniteleri ve uygun bakım prosedürleri için.
Normal operasyon
Serbest soğutma incelemesi, yaz soğutma mevsiminde soğutma kulesinin normal çalışmasının gözden geçirilmesiyle başlamalıdır. Şekil 1'de gösterilen şema, tipik yaz koşullarında soğutma sisteminin çalışmasını ayrıntılı olarak göstermektedir. Soğutucu çalışıyor ve sistem soğutulmuş suyunu soğutuyor. Geleneksel bir sistemde, soğutulmuş su, şartlandırılmış mahalden ısıyı emdiği 55° F'de şartlandırılmış mahalden geri döner. Daha sonra, 45° F'de koşullandırılmış alana geri gönderilmeden önce soğutma grubunun evaporatör kabuğunda soğutulur. Bu koşullar için, soğutma grubu ve soğutma kulesi çalışırken, gösterilen ısı eşanjörü sistemden izole edilmiştir ve dahil değildir. sistem çalışmasında.
Eşzamanlı olarak, soğutma kulesi bina yükünü artı sıkıştırma ısısını emer. Soğutma kulesi daha sonra bu ısı yükünü atmosfere aktarır. Tipik bir iklimlendirme sisteminde su, soğutma grubunun kondansatör kabuğunu terk eder ve 95° F'de soğutma kulesine girer. Daha sonra sıcak su 85° F'ye soğutulur ve daha sonra soğutma grubunun kondenser kabuğuna geri gönderilerek soğutma grubuna devam edilir. ısı transferi süreci.
Serbest Soğutma Çalışması
Serbest soğutma sırasında soğutma grubu çalışmıyor. Soğutma kulesi binanın ısı yükünü emer ve atmosfere verir. Serbest soğutma işlemi sırasında, soğutma grubu çalışmadığından soğutma kulesinin sıkıştırma ısısını uzaklaştırması gerekmez. Soğutucu izole edilir ve soğutma kulesinden ve şartlandırılmış mahalden gelen su, ısı eşanjörüne by-pass edilir. Düşük ortam koşulları, soğutma kulesinin, soğutma kulesine geri gönderilmeden önce binanın ısı yükünü emdiği ısı eşanjörünün birincil tarafına 45° F kadar düşük "soğutulmuş su" sıcaklıkları sağlamasına olanak tanır. İkincil taraftaki 47°F'lik suyun binaya soğutma sağladığı ısı eşanjöründe 2°F'lik bir yaklaşım elde edilebilir. Kışın soğutma yükleri ve binadaki nemi uzaklaştırma gereksinimi azaldığından, “serbest soğutma” soğutulmuş su sıcaklıkları yaz işletimine göre daha yüksek olabilir.
Şemada gösterilen sıcaklıklar tipiktir ancak sistem yüklerine, kış tasarım koşullarına ve istenen bina sıcaklıklarına bağlıdır. Tasarım mühendisi, serbest soğutma işlemi için uygun bir soğutma kulesi seçmenize izin verecek sistem parametrelerini tanımlamaktan sorumludur.
Serbest Soğutma: Sistem Tasarımıyla İlgili Hususlar
Serbest soğutma uygulaması düşünüldüğünde, soğutma kulesi sisteminin tasarımını doğru bir şekilde planlamak önemlidir. Bir projenin tasarım aşamasında aşağıdaki maddeler dikkate alınmalıdır:
- Soğutma Kulesi Seçimi
- Ünite Düzeni
- Soğutma Kulesi Borulama
- Soğutma Kulesi Aksesuarları
- Serbest Soğutmadan Mekanik Soğutmaya Geçiş
Soğutma Kulesi Seçimi
Bir soğutma kulesi sistemi tasarlarken dikkate alınması gereken ilk öğe, birincil tasarım koşuludur - yaz koşulları veya kış (serbest soğutma) koşulları. Bu tasarım koşulu birim seçimini yönlendirecektir. Ünite seçimini kış koşulları yönlendiriyorsa, sadece yaz işletimi için normalde seçilenden daha büyük bir ünite gerekecektir. Bunun nedeni, soğutma kulesinin düşük ortam çalışma koşullarında ısıyı reddetmesinin daha zor olmasıdır.
Ayrıca, tek bir hücre ünitesi yaz ve kış tasarım koşullarını karşılasa da, çok hücreli bir ünite kış işletimi için daha iyi bir seçim olabilir. Kış işletimi için su debisi yaz debisinden daha az olabileceğinden, daha az hücrede yoğunlaşabilir, bu da hücre başına debinin yüksek kalmasını sağlar, böylece kule içinde buzlanma potansiyeli azalır. Birden çok hücre ünitesi ayrıca, çalışan bir hücrenin buz çözme gerektirmesi veya arızalanması durumunda yedek kapasite sağlar.
Ünite Düzeni
Her projede soğutma kulesinin/kulelerinin uygun yerleşimi ve düzenine dikkat edilmelidir. Ünitenin hem girişi hem de tahliyesi için yeterli engelsiz hava akışı sağlanmalıdır. Bu zorunlu serbest soğutma için kullanılan soğutma kuleleri için ekipman yerleşimi devridaim potansiyelini en aza indirir.
Yaz çalışması sırasında devridaim, soğutma kulesi kapasitesini önemli ölçüde azaltabilir, ancak kış çalışması sırasında giriş panjurları, fanlar, fan şaftları ve fan ekranlarında yoğuşma suyunun donmasına neden olabilir. Bu alanlarda buz birikmesi, üniteye giden hava akışını olumsuz etkileyebilir veya daha ciddi durumlarda bu bileşenlerin arızalanmasına neden olabilir. Üretim ve danışmanlık şirketleri, kış çalışması için kullanılacak ünitelerde bir titreşim anahtarının kullanılmasını şiddetle tavsiye eder.
Cebri ve indüklenmiş taslak ünitelerin doğru ve yanlış kurulumları için Şekil 3'e bakın. Soğutma kulesi performansı hakim rüzgarlardan etkilenebilir. Şiddetli rüzgarlar, giriş panjurlarında ve fan ekranlarında buzlanma koşulları oluşturarak kuleye hava akışını olumsuz etkileyebilir.
Ek olarak, kötü ünite yerleşimlerinde hakim olan rüzgarlar, ünite yüzeylerinde yoğuşabilen ve hızla donabilen nem yüklü tahliye havasının aşağı doğru hava akışına neden olabilir. Bu fenomen, uyarılmış çekiş ünitelerinin giriş panjurlarında ve cebri çekiş ünitelerinin fanlarında buz oluşumunu teşvik eder.
Soğutma Kulesi Borulama
Serbest soğutma uygulamaları için bir soğutma kulesi sistemi tasarlarken, ünitenin kış aylarında düzgün çalışmasını sağlamak için birkaç boru detayı dikkate alınmalıdır. Düşük yük koşullarında kapasite kontrolünün bir aracı olarak suyun kulenin su dağıtım sistemini "bypass etmesine" izin vermek için sistem tasarımına bir soğutma kulesi bypass'ı dahil edilmelidir. Sistem borularını soğutma kulesi yan geçişine uyacak şekilde tasarlamanın birkaç yolu vardır.
Soğutma kulesi bypass'ının kondenser su boru sistemine kurulması tavsiye edilir. Bu şekilde kurulan bir baypas, kondenser su beslemesi ile soğutma kulesine giden ve buradan dönen dönüş arasında bir boru bölümü gerektirecektir.
Soğutma kulesi suyunu doğrudan soğuk su havuzuna baypas etmek, soğutma kulesi baypasının başka bir yöntemidir. Her iki baypas yönteminde de (sistem boru tesisatında veya kule çukurunda), vana üzerinde iyi bir kafa basıncı sağlamak için baypas vanasını soğuk su havuzu seviyesinin altına monte etmek iyi bir uygulamadır.
Ne tür bir baypas düzenlemesi kullanılırsa kullanılsın, yalnızca bir TAM AKIŞ BYPASS serbest soğutma çalışması sırasında kullanılmalıdır. Bu, kuleye giden toplam debinin ya su dağıtım sistemine gönderilmesi ya da baypas edilmesi gerektiği anlamına gelir.
YAZ AYLARINDA KISMİ BYPASS KULLANILMASI KABUL OLABİLİR AMA, SERBEST SOĞUTMA ÇALIŞMASI SIRASINDA KESİNLİKLE KISMİ SOĞUTMA KULESİ BYPASS KULLANMAYIN!
Kule üzerindeki azalan akış, ısı transfer ortamı (dolgu) üzerinde eşit olmayan su akışına neden olabilir ve bu da yaz işletimi sırasında kireçlenmeye ve kış işletimi sırasında buz oluşumuna neden olabilir.
Donma Koruması
Serbest soğutma sistemi tasarımı sırasında bir diğer önemli husus, gerekli boru ve aksesuarların ısıl izlemeli ve yalıtılmış olmasını sağlamaktır. Soğutma kulesinin içindeki tüm su (yerçekimi ile) soğuk su havuzuna akar - soğutma kulesi içinde herhangi bir ek düzenlemeye gerek yoktur. Ancak, tahliye etmeyen tüm harici borular (besleme suyu hatları, dengeleyiciler ve yükseltici borular) donmamalarını sağlamak için ısı izlemeli ve yalıtılmalıdır. Sistem boru aksesuarları (besleme suyu ve kontrol vanaları, su sirkülasyon pompaları ve su seviyesi kontrol paketleri) ayrıca ısı izleme ve yalıtım gerektirir. Bu öğelerden herhangi biri ısı izlemeli ve yalıtılmamışsa, bu bileşenlerde meydana gelen buz oluşumu, soğutma kulesinin/kulelerinin kapanmasına neden olacak şekilde arızaya neden olabilir.
