کولر های تبخیری جهت استفاده در مناطق گرم و خشک

در فصل تابستان و به ویژه در مناطق گرمسیري، بخش مهمی از مصرف برق خانوارها، به سیستم‎هاي تبرید تراکمی، یا به عبارتی کولرهاي گازي اختصاص می‎یابد. استفاده از کولرهای تبخیری به جاي کولرهای گازی، یکی از روش‎هاي کاهش مصرف انرژی در مناطق خشک و نیمه خشک می‎باشد. در مناطق بسیار گرم و خشک از جمله مناطق گرمسیري، که بیشینه ي دماي هوا، از 50 درجه سانتیگراد نیز فراتر می‎رود، کولرهاي آبی مرسوم، به تنهایی نمی توانند، دمای مطبوع بین 20 تا 25 درجه سانتیگراد را فراهم ‎آورند. لذا استفاده از سیستمهاي خنک کننده ي تراکمی و مصرف انرژی در این مناطق رو به افزایش می باشد. به همین منظور کولر های تبخیری دو مرحله ای، متناسب با شرایط آب و هوایی مناطق گرم و خشک ، بهترین جایگزین کولرهای گازی است.

آزمایش‎هایی در یکی از توابع استان ایلام،در شهر مهران، در دما و ساعات مختلف شبانه روز انجام گرفته است. در این آزمایش، دما و رطوبت نسبی هواي محیط و خروجی کولر اندازه گیري شده است. کمترین و بیشترین اختلاف دماي هواي ورودي و خروجی کولر دو مرحله اي، به ترتیب در دماي 25 و 50 درجه، به میزان 9/5 و 24/5 درجه سانتیگراد بود. نتایج بدست آمده در مقایسه با کولر مرسوم، نشان داد که در دماهاي مختلف، کولر دو مرحله اي، داراي خنک کنندگی بیشتري است. بنابراین در مناطق گرمسیري مشابه محل آزمایش و در ماه‎هاي گرم سال، این کولر، دمای مطلوبی را می تواند تأمین کند.

کولرهای تبخیری

کولرهاي آبی در واقع سیستم‎هاي سرمایشی تبخیري هستند، که مناسب مناطق خشک با تهویه ی هواي بالا می باشند. کولرهای تبخیری در مقایسه با کولرهای گازی، به دلیل عدم استفاده از کمپرسور، مصرف انرژی پایینی دارند. هزینه ی مصرف انرژي سیستم‎هاي سرمایشی تبخیري بسیار کم و تنها مربوط به فن و پمپ است. در سالهاي اخیر تحقیقات فراوانی در مورد سیستم هاي خنک کننده تبخیري، جهت بهبود کارکرد آنها صورت گرفته است. نتایج بدست آمده نشان داد، که بازده انرژي کولرهاي آبی دو مرحله اي بین 31 تا 40 می باشد. این مقدار نسبت به کولرهاي آبی متداول و کولرهاي گازي بالاتر بوده و شرایط هواي خروجی آن نیز مطلوب تر می باشد.

انواع کولرهای تبخیری

کولرهای تبخیري در دو نوع مستقیم و با واسطه بعبارتی دو مرحله ای طراحی و ساخته می‎شوند. در سیستم‎هاي سرمایشی تبخیري مستقیم، آب مستقیما در مسیر جریان هوا پاشیده می‎شود. درنوع با واسطه، براي افزایش سطح انتقال حرارت بین آب و هوا، از یک محیط واسطه استفاده می‎گردد. معمولا لایه هایی از پوشال چوب تحت عنوان واسطه، در مقابل جریان هواي عبوري قرار می‎گیرد. این لایه بصورت مداوم مرطوب نگه داشته می‎شود، و آب موجود بر روي پوشال، در تماس مستقیم با هواي ورودي، تبخیر شده و گرماي نهان تبخیر خود را از هواي عبوري دریافت می‎کند. به این ترتیب دماي هواي خروجی از سیستم کاهش می‎یابد.

 در کولرهاي آبی موجود، معمولا در سه وجه از ساختار مکعبی شکل کولر، امکان تماس هواي ورودي با پوشال وجود دارد. در این نوع کولرها در بهترین حالت مثل، وجود پوشال مرغوب، قرارگیري مناسب و مرطوب بودن کامل آن، حدود 60 درصد از آب استفاده می‎شود. دلیل این امر آن است که، سطح تماس هوا با آب موجود بر روي پوشال‎ها، محدود است و فرصت کافی براي انتقال حرارت و خنک شدن کامل هوا وجود ندارد.

ویژگی کولرهای تبخیری دو مرحله ای

در کولر آبی نوع دو مرحله‎اي این ضعف برطرف گردید، به این صورت که بر خلاف کولرهاي تبخیری مستقیم  با یک بدنه مکعبی ، از دو بدنه مکعبی با اندازه‎هاي متفاوت استفاده گردیده است. بدنه‎ي کوچکتر بدنه اصلی کولر است، که الکترو موتور، پروانه‎ي دمنده، پمپ‎هاي آب، مدار برقی، خازن، شیر شناور، پوشال‎ها و سایر متعلقات در آن قرار گرفته است.

بدنه بزرگتر محاط بر بدنه اصلی است، که حاوی مخزن آب و پوشال است. با توجه به بزرگتر بودن اندازه ی پوشال‎هاي بدنه بزرگ‎تر و نیز پوشال‎هاي بدنه‎ي داخلی، سطح پوشال در تماس با هوا بیش از 2/55 برابر افزایش یافت. افزایش سطح تماس هوا با آب منجر به افزایش کارایی و بازدهی کولر می شود، به نحوي که اختلاف دماي هواي خروجی نسبت به ورودي که در کولرهاي مرسوم،در حدود 7 تا 16 درجه سانتیگراد است، به حدود 10 تا 25 درجه افزایش یابد. در این نمونه کولر از دو پمپ آب مجزا با کلیدهاي جداگانه استفاده شده، تا در صورت لزوم  و یا پایین آمدن زیاد دما، هر کدام از آنها یا هر دوي آنها خاموش شوند.

مزیت های کولرهای تبخیری

• امکان کاهش دما در دامنه‎اي وسیع از مناطق بسیار گرم و خشک
• مصرف انرژي بسیار کمتر در مقایسه با کولرهاي گازي
• امکان استفاده به جاي کولرهاي گازي در مناطق بسیار گرم و خشک
• افزایش 2/55 برابري سطوح خنک کننده تنها با حدود 17 درصد افزایش در ابعاد نهایی کولر
• هزینه کم ساخت در قیاس با عملکرد بدست آمده
• امکان گرد و خاك زدایی بیشتر به علت برخورد مضاعف هوا با سطوح خنک کننده. ( هوا دو بار با پوشال برخورد می کند)

اجزای تشکیل دهنده ی کولرهای تبخیری

کولرهای تبخیری از دو بخش قسمت خنک کننده اصلی و قسمت خنک کننده مضاعف تشکیل می شود. قسمت خنک کننده اصلی در واقع مهمترین و کاملترین قسمت کولر محسوب می‎گردد. در این بخش به صورت اجمالی این اجزا را مورد بررسی قرار می دهیم.

قسمت خنک کننده‎ اصلی

اجزای مختلف قسمت خنک کننده عبارتند از:

•  الکترو موتور
• پروانه دمنده (فن)
•  سیستم انتقال نیرو
• سطوح خنک کننده و پوشال‎ها
• شاسی اصلی
• پمپ آب
• لوله اتصالات
• خازن
• جعبه تقسیم برق

در این دستگاه از الکترو موتور دو سرعته استفاده شده که داراي توان 0/27 کیلو وات در دور آرام و 0/56  کیلو وات در دور تند میباشد. پروانه دمنده مورد استفاده از نوع سانتریفوژ به شکل استوانه‎اي و با قاعده استوانه به قطر 45 و طول استوانه 30 سانتی متر می باشد. سیستم انتقال نیروي مورد استفاده تسمه و پولی میباشد که قطر پولی محرك ( پولی الکترو موتور) 70 میلیمتر، قطر پولی متحرك ( پولی روي محور فن ) 150 میلیمتر است. در واقع نسبت دور پولی محرك به متحرك  0/466 (کاهنده دور ) است. فاصله مرکز به مرکز پولی ها نیز 400 میلیمتر است

سطوح خنک کننده متشکل از سه قسمت و هر قسمت داراي سطحی به ابعاد58×50 سانتیمتر در تماس مستقیم با هواي عبوري است. یعنی بطور کلی سطح واقعی در قسمت خنک کننده اصلی حدود 0/87 متر مربع است. براي افزایش کارایی و اطمینان از تماس هواي ورودي به کولر از دو لایه پوشال استفاده گردید. کلیه قسمت ها بر روي شاسی اصلی قرار میگیرند. شاسی شکل مکعبی داشته که ابعاد آن 85×72×72 سانتیمتر است.

قسمت خنک کننده‎ي مضاعف

قسمت خنک کننده مضاعف از شاسی، سطوح خنک کننده، پمپ آب و اتصالات مربوطه تشکیل گردیده است. شاسی به صورت مکعب با اندازه 100×85×85 سانتیمتر می‎باشد. بر روي سه وجه از ساختار مکعبی، سطوح خنک کننده قرار گرفته است. سطح خالص، در معرض هواي هر کدام از سطوح خنک کننده، 0/45 متر مربع می‎باشد.  در مجموع قسمت مضاعف، سطحی معادل 1/35 متر مربع در معرض هوا فراهم می‎آورد. سطح خنک کننده فراهم آمده توسط قسمت مضاعف، در واقع 2/55 برابر سطح خنک کننده اصلی می‎باشد.  این امر استفاده از ظرفیت خنک شدن هوا، با استفاده از قانون عمومی سرمایش را بهینه کرده و در مراحل مضاعف خنک کنندگی امکان پایین آوردن هر چه بیشتر دما را فراهم می‎آورد. بطورکلی قسمت خنک کننده مضاعف این امکان را فراهم آورده که سطوح خنک کننده 2/55 برابر افزایش یافته و هوا دو بار خنک می‎گردد.