Soğutma Kulesi Nedir

Soğutma kulesi

Soğutma kulesi nedir?

Sistemden gelen sıcak suyun dolgu üzerine püskürtülmesi ile ısının atmosfere verilerek ortamdan uzaklaşmasıyla soğuma sağlayan sistemlere su soğutma kulesi denir. Soğutma kulesi, suyun sıcaklığını düşürmek için hava ve suyun birbiri ile doğrudan temas ettiği özel bir ısı değiştiricidir. Su soğutma kulesi bir ısı uzaklaştırma ünitesidir. Tesis içinden geçen suyun bir kısmının buharlaşmasını sağlayarak sistemdeki istenmeyen ısıyı atmosfere verir. Kalan su istenilen derecede soğur. Gerekli sıcaklığa ulaşmış kalan kısmını ise tesise kullanılmak üzere geri gönderir.

Kule soğutma sistemleri, su soğutmalı chiller gruplarında, üretim tesislerinde plastik, tekstil, petrokimya ve termik enerji santrallerinde soğutma suyu elde edilmesinde kullanılırlar. Güç santralleri, büyük iklimlendirme sistemleri ve kimya endüstrisi büyük miktarlarda atık ısı üretirler. Bu atık ısı genel olarak yakınlardaki bir göle veya akarsuya verilir. Fakat bazen su akışı sınırlıdır. Isıl kirlenme önemli bir ölçüt olarak göz önüne alınmalıdır. Böyle durumlarda, atık ısı atmosfere verilir. Soğutma suyu ısı kaynağıyla atmosfer arasında ısı geçişi için aracı akışkan olur. Farklı işlemlerden geçmiş bu suyu, var olan kaynakları tüketmeden yeniden kullanabilmektir. Sudan istenmeyen ısıyı uzaklaştırmak, bunu zararsız ve ucuz olarak çevreye atabilmek ancak kurulacak bir soğutma kulesi ile mümkündür.

Soğutma Kulesi Çeşitleri

Bütün soğutma kuleleri tüm bu uygulamalar için uygun değildir. Soğutma kulesi firmaları tarafından soğutma kulesi tipleri birçok farklı boyutta tasarımı yapılmış ve üretilmiştir. Bir proje için doğru kuleyi belirlerken, çeşitli türleri, avantajları ve sınırlamaları ile birlikte anlamak önemlidir.

Su soğutma kuleleri atmosferik tip (tabi hava akımlı), cebri hava akımlı, enjektör tipi, hava teşvikli ve parabolik inşai tip su soğutma kuleleri imalatçılar tarafından üretilmektedir. En çok kullanılan tip aksiyal veya radyal fan vasıtası ile cebri hava akımı sağlanan kulelerdir. Hava ile suyun karşılaşma tarzına bağlı olarak çapraz akışlı ve ters akışlı olarak adlandırılırlar.

Su Soğutma Kuleleri Sınıflandırması

Su soğutma kuleleri çalışma prensiplerine göre:

• Doğal çekişli ve zorlanmış (cebri) çekişli.
• Hava ve su akışının durumuna göre çapraz akışlı ve karşı akışlı su soğutma kuleleri
• Bunun dışında kullanılan fana göre radyal fanlı veya eksenel fanlı su soğutma kulesi

Çapraz Akışlı Soğutma Kuleleri

Çapraz akışlı su soğutma kulelerinde su yukarıdan aşağıya dikey olarak akar. Hava akımı yataydır düşen suyun akışı boyunca akar. Bu sebeple hava, dağıtım sisteminin içinden geçerek, ünitenin üstünde dolumun üst kısmına monte edilen yerçekimi akışı sıcak su dağıtım havzalarının kullanılmasına izin vermez. Bu havzalar tüm çapraz akışlı kulelere evrensel olarak uygulanır. Son yıllarda karşı akışlı kuleler tercih edilmektedir.

Karşı Akışlı Soğutma Kuleleri

Karşı akışlı su soğutma kulelerinde su yukarıdan aşağı doğru süzülür. Hava ise aşağıdan yukarı hareket eder. Ters akışlı soğutma kulesi tasarımı, hava, dikey olarak yukarı doğru akacak ve dolguda ki düşen suyun akışına ters olacak şekilde tasarlanmıştır.

Dikey hava akışı sebebi ile, çapraz akışlı yapılan tasarımlarda tipik olan açık, yerçekimi akışlı havzaları kullanmak mümkün değildir. Bunun yerine, ters akışlı kuleler, dolumun üstüne su püskürtmek için basınçlı, boru tipi sprey sistemleri kullanır. Havanın püskürtme sisteminden geçebilmesi gerektiği için, hava akışını kısıtlamak için borular ve nozullar daha uzak olmalıdır.

Su Kulesinde Kullanılan Elemanlar

• Fan
• Dolgu malzemesi (tahta veya plastik (pvc))
• Damla tutucu
• Su haznesi
• Ana gövde

Su Soğutma Kulesi Çalışma Prensibi 

Cebri çekişli karşı akışlı tip su soğutma kulelerinde, işletmeden ısınıp gelen su, özel olarak imal edilmiş olan su dağıtım sistemi ve fıskiyeler vasıtasıyla kulenin tüm kesitine yukarıdan aşağı doğru homojen olarak püskürtülür. Püskürtülen su kütleleri, kule dolguları arasından süzülür ve parçalanır. Dış ortamın nemine sahip hava, motor fan grubu vasıtasıyla dolgular üzerinden aşağıdan yukarıya doğru emilir. Dolgu soğutma yüzeyinde hava ile buluşan su havaya ısı vererek soğur. Kalan suyun az bir kısmı buharlaşır. Soğuyan su kulenin soğuk su havuzunda toplanır ve işletmeye gönderilir. Suyun buharlaşması sonucu nemi artan hava (doyma oranına yakın), kulenin en üstünde bulunan fan yardımıyla bacadan atmosfere atılır.

Soğutma Kulesi Seçimi

Su soğutma kuleleri en sıcak yaz günlerine ait meteorolojik şartlara göre tasarlanır.

• Soğutulacak toplam su miktarı (m³/h) ve/veya kapasite (kcal/h, kW)
• Soğutma kulesi giriş suyu sıcaklığı (°C)
• Soğutma kulesi çıkış suyu sıcaklığı (°C)
• Kullanılacağı bölgeye ait yaş termometre değeri (°C)
• Sirkülasyon suyunun kalitesi (kirlilik miktarı)

Sistemlerde debiler yüksekse fan ses yapar. Bu nedenle sistem bahçe ve çatı gibi yerlere yerleştirilir. Kışın donma tehlikesi göz önünde bulundurulmalıdır.

Soğutma Kulesi Nerelerde Kullanılır?

Su soğutma kulelerinin kullanım alanları; Fabrikalarda chillerlerin soğutma kapasitesinin üzerinde olan tüm sıcaklıklarda su soğutma kullanılmaktadır. Chiller sistemleri 7-12º aralığında çalışma prensibi ile üretildikleri için 20º ve üzerindeki sıvıların soğutulması kondenserin patlamasına neden olabilir. Bundan dolayı ancak ara depolar kullanılarak daha yüksek dereceli sıvılar chiller sistemleri ile soğutulabilir. Bu sebeple 20º ve üzeri sıcaklıklardaki sıvıların soğutulmasında yüksek oranda kapalı veya açık çevrim su soğutma kuleleri kullanılmaktadır.

Soğutma kuleleri harcadıkları enerji itibariyle en ekonomik proses soğutma sistemleri olarak bilinmektedir. Özellikle iklimlendirme amaçlı ve endüstriyel alanlarda kullanılan soğutma kulesi; sulu tip kondansere sahiptir. Su kaynaklı chiller ve vrf sistemleri, santrifüj chiller, absorption chiller gibi sistem çözümlerinde enerji verimliliği sağlamaktadır.

Su soğutma kulesi çeşitleri kullanım alanlarına göre de farklılaştığından her ortama göre farklı projelendirilir. Su soğutma kulesi kullanım alanları:

Kimya, orman ürünleri, döküm, demir çelik, çimento, deri, kağıt, gıda, cam sanayi, otellerde, enerji santralleri, klima sistemleri, elektrik üretim tesisleri, üretim prosesleri, enjeksiyon makineleri, jeneratör sistemleri, kompresörler, doğalgaz çevrim santralleri, PVC profil üretim tesisleri, çimento fabrikaları, hastaneler, rezidans, havalimanı vb gibi yerlerde kullanılmaktadırlar.

Soğutma Kulelerinin Faydaları

• Soğutma daha az enerji harcanarak sağlanır.
• Bu sayede su tasarruflu bir şekilde kullanılır.
• İşletmelerin yer altı kaynak suyu yada şebekeden kullandıkları su ihtiyacı minimum seviyeye iner.
• Düzenli soğutma ile üretim kesintileri ve hatalı üretim ortadan kalkar.

Soğutma kuleleri, çeşitli amaç ve büyüklükteki endüstriyel tesislere soğutma suyu sağlamak için tasarlanmış yapılardır. Değişik ölçülerde olabilir; 100 metre çapına ve 120 metre yükseklikte kuleler vardır. Soğutma kulesi fiyatları üretimi, tasarımı, yedek parçalar ve markasına göre değişmektedir.