چكيده
سرمايش تبخيري قدمت زيادي
دارد. قبل از ورود سيستمهاي تهويه مطبوع، سرمايش تبخيري، متد موثري براي
خنك كردن يك خانه به شمار ميرفت. در آب و هواي خشك، سرمايش تبخيري، همواره
منسوب به كولر آبي است كه براي خنك كردن خانهها به صورت ارزان قابل
استفاده ميباشد.
اساس كار در كولرهاي آبي سرمايش تبخيري مستقيم است در
اين فرايند رطوبت به هوا اضافه ميشود يك كولر آبي شامل بدنه ، فن
،درپوشها، پمپ گردش آب، مخزن آب، شير شناور، خطوط توزيع آب و موتور
الكتريكي است. سيستم كار كولرهاي آبي بدين گونه است كه آب موجود در مخزن
توسط پمپ آب بر روي درپوشها ريخته ميشود الكتروموتور توسط تسمه فن را به
چرخش در ميآورد با چرخش فن هوا از فضاي بيرون به داخل محفظه كولر كشيده
ميشود و با عبور از سطح پوشالهاي خيس، رطوبت هوا افزايش پيدا كرده و دماي
آن نيز كاهش پيدا ميكند.
با توجه به توليد كولر آبي در داخل كشور و نيز
استفاده از اين وسيله براي خنك كردن منازل يك وسيله خنك كننده ملي شناخته
شده است و بيش از 70% اقليم جغرافيايي كشور به آن نياز دارد .
سرمايش
براي
سرمايش ساختمانهاي مسكوني و تجاري سه روش كلي مورد استفاده قرار ميگيرد.
روش اول استفاده از يك سيكل تبريد تراكمي و روش دوم استفاده از يك سيكل
جذبي است. روش ديگر براي تويد سرمايش استفاده از قابليت هواي كم رطوبت به
منظور تبخير آب در يك فرايند آدياباتيك ميباشد كه در نتيجه دماي حباب خشك
هوا در طي فرايند افت ميكند به چنين فرايندي سرمايش هوا بوسيله تبخير آب
گفته ميشود اين روش براي مناطق خشك كاربرد دارد.
بسياري از ساختمانهاي
مناطق بياباني بار سرمايش محسوس خود را با استفاده از روش سرمايش تبخيري
تأمين ميكنند كه نسبت به ساير روشها مقرون به صرفه ميباشد .
در ادامه ابتدا به توضيح خلاصه سيكلهاي جذبي و تراكمي پرداخته و در نهايت به توضيح سرمايش تبخيري و تجهيزات آن ميپردازيم.
1 _ 1 _ سيكل سرمايش رنكين
تصوير 1 _ 1 شكل شماتيك سيكل ايدهآل تراكمي را روي نمودار p-h نشان ميدهد در اين نمودار از افتهاي فشار و دما صرفنظر شده است.مهمترين عامل براي نشان دادن نحوه اين عملكرد سيكل، ضريب عملكرد ( c.o.p) ميباشد كه براي سيكل ايدهآل عبارت است از :
( 1 _ 1 )


شكل 1 _ 1 سيكل سرمايش رنكين
1 _ 2 _ سيكل جذبي
با استفاده از سرمايش جذبي انرژي قابل توجه ورودي به كمپرسور در سيكل
تراكمي با مقدار كمي انرژي ورودي پمپ و افزودن حرارت جايگزين ميشود و كار
مكانيكي بطور قابل ملاحظهاي كاهش مييابد اين روش بخصوص زماني به صرفه است
كه يك منبع توليد حرارت با دماي بين 100 _ 200 درجه سانتيگراد وجود دارد.
نمودار شماتيك يك سيكل جذبي در تصوير 1 _ 2 آمده است.
دو
نوع متعارف جذب كننده برد در اين سيكل، ليتيم برومايد و محلول آمونياك در
آب ميباشد در اولي سيال مبرد عبارتست از بخار آب كمفشار و در دومي
آمونياك .

شكل 1-2 سيكل جذبي ليتيم برومايد
سيستم
ليتيم برومايد سادهتر است چرا كه در اين سيستم جدايي كامل مبرد و جاذب
لزومي ندارد با اين وجود اين سيستم دو شكل دارد، دماي اواپراتور نبايد كمتر
از 5 درجه سانتيگراد باشد و بعلاوه ژنراتور بايد در دماي به اندازه كافي
بالا كار كند تا از بلوري شدن نمكهاي ليتيم برومايد جلوگيري كند.
نحوه عملكرد اين سيستم هم بوسيله ضريب عملكرد صورت ميگيرد.

ضريب عملكرد اين سيستمها بين 5/0 تا 2/1 ميباشد.
سيستمهاي
جذبي آمونياك قديميتراند اما امروزه نسبت به سيستمهاي ليتيم برومايد
كمتر استفاده ميشوند. اين سيستمها داراي اين مزيت هستند كه اواپراتور در
فشار بزرگتر از فشارمحيط كار ميكند و اواپراتور ميتواند در دماي كمتر از
دماي نظير براي سيكل ليتيم برومايد كار كند. اما در عوض اجزاي اضافي براي
سيكل آمونياك مورد نياز است ضرايب عملكرد اين در سيستم تقريباٌ يكي است.
1 _ 3 _ چيلرها
يك
چيلر مجموعهاي از دستگاهاست كه براي تهيه آب سرد به منظور سرمايش فضاي
موجود در ساختمان بكار ميرود دستگاههاي تشكيل دهندة يك چيلر با توجه به
نوع سيكل مورد استفاده متفاوت خواهند بود ولي مينيمم تجهيزات لازم عبارتند
از: يك اپراتور، كندانسور، يك وسيله انبساطي و يك كمپرسور براي سيكل تراكمي
و سيستم پمپ، ژنراتور، جذب كننده براي سيكلهاي جذبي.

شكل 1-3 چيلر تراكمي
تصوير 1 _ 3 يك نمونه از چيلر مبتني بر سيكل تراكمي را نشان ميدهد.
1 _ 4 _ سرمايش تبخيري ( Evaporative air cooling)
تجهيزات
سرمايش تبخيري هوا را به دو گروه مستقيم و غير مستقيم ميتوان تقسيم كرد
در سرمايش تبخيري از طريق كم كردن درجه حرارت حباب خشك هوا، شرايط محيطي
مناسبتري براي زندگي تأمين ميگردد همچنين در سرمايش تبخيري با كنترل كردن
درجه حرارت حباب خشك و يا رطوبت نسبي ميتوان توليد حبوبات يا محصولات
صنعتي را بهبود بخشيد. عملكرد سرمايش تبخيري مستيماٌ به شرايط اقليمي
وابسته است.
1 _ 4 _ 1) سرمايش تبخيري مسقيم:) (Direct Evaporative Air Cooling
فرايند
سرمايش تبخيري مستقيم ، يك فرايند تبادل حرارت آدياباتيك است حرارت از هوا
به آب انتقال مييابد و آب تبخير ميگردد. به اين ترتيب درجه حرارت حباب
خشك هوا كاهش خواهد يافت و سرمايش محسوس انجام ميشود تجهيزاتي كه در آنها
با تبخير مستقيم آب درداخل جريان هوا سرمايش ايجاد ميشود چندين نوع هستند
اين گونهها عبارتند از:
(1) كولرهاي تبخيري
[1] (2) هوا شورهاي داراي بستر مرطوب [2] و هواشورهاي با پاشش آب [3]
(3) واحدهايي كه در آنها بر روي كوپل آب پاشيده [4] ميشود.
(4) رطوبت زنها [5]
1 _ 4 _ 2 _ سرمايش تبخيري غير مستقيم indirect Evaporative
در
سيستمهاي غير مستقيم هوا در يك مبدل حرارتي كه جريان هواي ثانويه از آن
ميگذرد، سرد ميشود هواي ثانويه را نيز ميتوان مستقيماٌ به روش تبخيري و
يا توسط آبي كه به روش تبخيري خنك شده است سرد كرد. در زمانهاي گذشته،
تجهيزات سرمايش تبخيري غير مستقيم خيلي گران بودند ولي افزايش قيمت انرژي،
لزوم كنترل كيفيت هواي داخل و مشكلات زيست محيطي مربوط به كلروفلور و
كربنها موجب گرديده است كه در استفاده از سيستمهاي سرمايش تبخيري مستقيم و
غير مستقيم تجديد نظر شود.
نمونهاي از سيستمهاي داراي سرمايش تبخيري غير مستقيم عبارتند از:
( 1 ) كولرهاي تبخيري غير مستقيم هوا
[6]
[4] sprayed
[6] -air coolers indirect Evaporative
Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4 /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:"Table Normal"; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-parent:""; mso-padding-alt:0in 5.4pt 0in 5.4pt; mso-para-margin:0in; mso-para-margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:10.0pt; font-family:"Times New Roman"; mso-ansi-language:#0400; mso-fareast-language:#0400; mso-bidi-language:#0400;} (2 ) سيستمهاي برج خنككن [1] / كويل [2] با تركيب كولرهاي تركيبي مستقيم و مبدلهاي حرارتي نيز ميتوان سرمايش تبخيري غير مستقيم را بوجود آورد. لولههاي حرارتي [3]، چرخهاي حرارتي چرخان [4]، مبدلهاي حرارتي صفحهاي [5] و مبدلهاي حرارتي پوسته _ لولهاي [6] را ميتوان بدين منظور استفاده كرد . با
سرمايش تبخيري هواي ثانويه توسط پاشش مستقيم آب بر روي سطوح مبدل حرارتي و
با استفاده از كولرهاي تبخيري مستيم در قبل از مبدل حرارتي ميتوان هواي
اوليه را مستيماٌ سرد كرد و حرارت آن را به هواي ثانويه منتقل نمود. 2_1_ كولر آبي و اهميت آن يكي
از اولين روشهايي كه بشر جهت خنك كردن محيط اطراف خود انتخاب نمود گذراندن
هواي داغ بيرون از روي بوتههاي مرطوب خار و عبور آن به داخل چادر يا كلبه
خود بوده است . نوع تكامل يافتة اين گونه خنككنندهها در شهرهاي حاشيه
كوير مخصوصاٌ يزد ديده ميسوند كه با ساختن بادگير در جهت مناسب، جريان
هواي بيرون به داخل هدايت ميشود تا با عبور از روي سطوح مرطوب دماي آن
كاهش يابد . با
كشف و كاربرد الكتريسيته و ساخت موتورهاي برقي نوع پيشرفتهتر اين گونه
خنككنندهها در قالب كولرهاي آبي ايرواشري و برجهاي خنككن ساخته شد و به
بازار عرضه گرديد با توجه به عملكرد اينگونه وسايل كه از نظر ترموديناميكي
تقريباٌ به صورت آدياباتيك صورت ميگيرد ما در اغلب موارد با كاهش دما و
افزايش رطوبت شرايط هواي بيرون به آسايش مورد نياز انسان نزديكتر ميشويم
بدون اينكه هيچگونه گرماگيري از محيط داخل انجام پذيرد. اگر
اين خنككنندهها براي اماكني با شرايط محيطي نسبتا نامطوب مانند اغلب
كارخانههاي صنعتي، محيطهايي كه رطوت بالا نياز دارند مانند گلخانهها،
سالنهاي كشت محصولات در سايه و غيره و يا اماكن مسكوني كه در نقاط نسبتاٌ
خشك و نيمه خشك قرار دارند بكار مي روند مي توانند شرايط آسايش نسبتا
مناسبي را فراهم آورند . در اين ميان كولر هاي آبي
متداولترين اين دستگا هها ميباشند كه به دليل ارزان بودن، سادگي استفاده و
مصرف برق كم نسبت به ساير وسايل برودتي بيشترين كاربرد علي الخصوص در
اماكن مسكوني را دارا ميباشد . طبق بررسيهاي انجام شده در سال 1375 مصرف برق اين وسيله حدود 1550 گيگاوات ساعت بوده است كه حدود دو درصد مصرف كشور ميباشد . 2-2 _ساختمان كولر آبي فن از
يك قطعه فلزي يكپارچه ساخته ميشود كه بايد با دستگاههاي الكترونيكي كاملا
بالانس شود كه باعث عمر طولاني يا تاقانها شده و نيز به مدت طولاني بدون
صدا و لغزش به كار خود ادامه دهند پوشا لها به
منظور جريان بهتر هوا و آب مي بايست ضخامت پوشالها در تمام سطوح، پخش گردد
بدين منظور پوشالها با دستگاههاي اتوماتيك دوخته شده و مانع از عبور گردو
غبار به درون اتاق ميشود . بدنه بدنه و قسمتهاي فلزي آن كه از جنس ورق گالوانيزه ميباشد با لايه ضخيمي از فلز روي و رنگ پودر پوشش داده ميشود . الكتروموتور در ادامه بحث راجع به الكتروموتور به تفصيل بحث شده است . پمپ آب پمپ آب كار پمپاژ آب از تشك پاييني كولر به سه راهه آب را به عهده دارد و ميتواند به راحتي آب را به ارتفاع دو متري برساند . 2-3 _ اصول عملكرد كولرهاي تبخيري ( آبي ) مستقيم در
كولرهاي آبي مستقيم آب در داخل جريان هوا تبخير ميشود شكل 2-1 تغييرات
ترموديناميكي هوا و آب در هنگام تماس مستقيم را نشان ميدهد . درجه
حرارت تعادل آبي كه بطور مداوم گردش ميكند ، برابر با درجه حرارت حباب تر
هواي ورودي خواهد بود. در اثر انتقال جرم و حرارت بين هوا و آب ، همزمان
با ثابت ماندن درجه حرارت حباب تر، درجه حرارت حباب خشك هوا كاهش و رطوبت
نسبي آن افزايش مييابد . حد نزديك
شدن درجه حرارت هواي خروجي از يك كولر آبي مستقيم به درجه حرارت حباب تر
هواي ورودي، يا حد اشباع شدن كامل هواي خروجي را بر حسب بازده اشباع مستقيم[7]بيان ميكنند . [1] -cooling tower [2] - coil [3] - heat pipes [4] - rotary heat weels [5]- plate heat exchanger [6] - shell & tube [7] - direct saturation effectivness شكل 2-1 عملكرد متقابل هوا و آب در يك كولر تبخيري هوا