Cooling Tower (คูลลิ่งทาวเวอร์) หรือเรียกว่า “หอหล่อเย็น” คือ หัวใจสำคัญในการที่จะนำเอาน้ำซึ่งใช้ระบายความร้อนออกจากสารทำความเย็นในคอนเดนเซอร์แล้วกลับมาใช้งานได้อีก โดยปกติเราสามารถจะนำ Cooling Tower(คูลลิ่งทาวเวอร์) ไปใช้ในการระบายความร้อนของน้ำในการหล่อเย็น (cooling water)กับอุปกรณ์ใดๆ ก็ได้ หรือ cooling tower ในอุตสาหกรรมสาขาต่างๆ เช่น การหล่อเย็นอุปกรณ์ในกระบวนการผลิต การหล่อเย็นอุปกรณ์ในโรงผลิตกระแสไฟฟ้า
หลักการของหอทำความเย็น Cooling tower หรือ “หอระบายความร้อน” เป็นเครื่องจักรแลกเปลี่ยนความร้อนโดยใช้วิธีการระเหยตัวของน้ำ (Evaporation) ในกระบวนการ จะมีการสูญเสียน้ำไปส่วนหนึ่ง แต่น้ำส่วนใหญ่ยังคงนำกลับมาใช้ได้อีก Cooling tower (คูลลิ่งทาวเวอร์) เป็นอุปกรณ์ที่ช่วยในการฉีดน้ำที่อุณหภูมิสูง เพื่อฉีดเป็นฝอย ตกผ่านแผงกระจายละอองน้ำ (Filler) ละอองน้ำเหล่านี้จะเกาะตัวกับแผงกระจายละอองน้ำ cooling tower system ทำให้เกิดเป็นพื้นที่เปียก ซึ่งจะสัมผัสกับอากาศที่ถูกดูดผ่านแผงกระจายละอองน้ำ ก่อให้เกิดขบวนการถ่ายเทความร้อนสัมผัสระหว่างน้ำที่มีอุณหภูมิสูงกับอากาศที่มีอุณหภูมิต่ำ
ขณะเดียวกันละอองน้ำบางส่วนในคูลลิ่งทาวเวอร์ ก็จะระเหยตัวกลายเป็นไอน้ำไปในอากาศ เพราะอากาศในขณะนั้นยังมีสภาพไม่อิ่มตัว น้ำจึงสามารถระเหยกลายเป็นไอได้ดีมาก ซึ่งกระบวนการระเหยกลายเป็นไอของละอองน้ำนี้จำเป็นต้องใช้ความร้อน จึงทำให้น้ำส่วนที่เหลือตกกลับวนในถังมีอุณหภูมิลดต่ำลง สามารถนำกลับไป หล่อเย็น (cooling water) ระบายความร้อนออกจากสารทำความเย็นในคอนเดนเซอร์ได้อีกครั้ง ดังนั้นละอองน้ำที่ระเหยตัวจึงดึงความร้อนจากปริมาณน้ำที่เหลืออยู่ อาจกล่าวได้ว่า กระบวนการถ่ายเทความร้อนภายใน Cooling Tower (คูลลิ่งทาวเวอร์) แบ่งออกเป็น 2 ส่วน คือ
เป็นปริมาณความร้อนที่ทำให้สสารมีอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไป แต่สถานะยังคงเดิม เช่น น้ำมีสถานะเป็นของเหลว เมื่อถูกเพิ่มปริมาณความร้อนเข้าไป ทำให้น้ำนั้นมีอุณหภูมิสูง และสูงขึ้นเรื่อยๆจนถึง 100 องศาเซลเซียส หรือเรียกว่า "จุดเดือดของน้ำ" ปริมาณความร้อนนี้ทำให้น้ำมีอุณหภูมิสูงขึ้นจนถึงจุดเดือด เรียกว่า "ความร้อนสัมผัส"
ปริมาณความร้อนที่เข้าหรือออกจากสสารใด ๆ แล้วทำให้สสารดังกล่าวเปลี่ยนสถานะจากของแข็งเป็นของเหลวหรือของเหลวเป็นไอ โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ เช่น ที่บรรยากาศปกติน้ำแข็งที่อุณหภูมิ 0°C สามารถเปลี่ยนไปเป็น น้ำ อุณหภูมิ 0°C หรือ น้ำ เปลี่ยนไปเป็นไอน้ำที่ 100°C ซึ่งโดยทั่วไปเราเรียก ความร้อนเหล่านั้นว่า ความร้อน(แฝง)ในการหลอมละลาย และ ความร้อน(แฝง)ในการระเหย ตามลำดับ โดยความร้อนแฝงสามารถคำนวณได้จากสมการดังนี้
การออกแบบ Cooling Tower เป็นหนึ่งในห้วใจของระบบปรับอากาศขนาดใหญ่ เพราะมีผลกับการระบายความร้อนของ เครื่องทำน้ำเย็น (Chiller) ซึ่งปัจจุบัน ค่าอุณหภูมิสภาพแวดล้อม (Am Bient) ในประเทศไทยเฉลี่ย ถือว่าอุณหภูมิค่อนข้างสูง จำเป็นต้องออกแบบการติดตั้ง รวมทั้งการคำนวณความเย็น ของ Cooling Tower ให้เพียงพอต่อการระบายความร้อนในระบบ Condenser ของระบบปรับอากาศ มาดูกันว่า ระบบ cooling tower มีกี่ประเภท แต่ละประเภทแตกต่างกันอย่างไร
หลักการของระบบ Cooling tower หรือ หอระบายความร้อนนี้ จะใช้พัดลมช่วยให้อากาศหมุนเวียนใน Cooling tower(คูลลิ่งทาวเวอร์) สามารถแบ่งได้เป็น 2 แบบคือ
2.1 แบบให้ลมดูดผ่าน ( Induced draft )
2.2 แบบให้ลมเป่าผ่าน ( Forced draft )
หลักการของ Cooling tower (คูลลิ่งทาวเวอร์) หรือ หอทำความเย็นนี้ น้ำร้อนจากคอนเดนเซอร์ จะถูกปั๊มส่งขึ้นไปยังส่วนบนของ Cooling tower เพื่อฉีดให้เป็นฝอยโดยผ่านทางหัวฉีด ( Spray nozzel ) แล้วตกกลับลงในถังตอนล่างของ Cooling tower
Cooling tower(คูลลิ่งทาวเวอร์) นี้ ปัจจุบันจะมีลักษณะเป็นปล่องขนาดสูงใหญ่ จะอาศัยการเคลื่อนที่ของอากาศ เมื่อน้ำร้อนจากระบบ cooling tower(หอทำความเย็น) หรือ จากคอนเดนเซอร์ ไหลเข้ามาที่ Cooling tower (คูลลิ่งทาวเวอร์)จะมีการสเปรย์น้ำร้อนออกภายใน Cooling tower อากาศเมื่อได้รับความร้อนจะขยายตัว มีความหนาแน่นลดลง อากาศร้อนจะลอยตัวสูงขึ้น อากาศรอบๆ ที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า จะเข้ามาแทนที่ ทำให้เกินการเคลื่อนที่ของอากาศขึ้น จึงพบเห็นไอน้ำที่มีลักษณะคล้ายควัน ลอยออกจากปล่อง cooling towers (คูลลิ่งทาวเวอร์)
ทิศทางการเคลื่อนที่ของน้ำและลมขนานกันคูลลิ่งทาวเวอร์ แบบ Counter Flow (ทรงกลม) ใช้หลักการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างน้ำกับอากาศแบบ สวนทางกันในแนวดิ่ง จึงทำให้มีประสิทธิภาพในการระบาย ความร้อนสูง แต่จะใช้พื้นที่ในการติดตั้งมากกว่าแบบ Cross Flow ที่เป็นทรงเหลี่ยม
คูลลิ่งทาวเวอร์ชนิดนี้อาศัยหลักการที่ อากาศเคลื่อนที่สวนทางกับน้ำ หรือแบบไหลสวนทาง (Counter flow) โดยน้ำถูกกระจายผ่านหัวจ่ายน้ำ (Sprinkler Head) และท่อกระจายน้ำ (Sprinkler Pipe) ที่หมุนตลอดเวลาโดยอาศัยแรงดันของน้ำ น้ำที่อุณหภูมิสูงจะเคลื่อนที่ลงผ่านพีวีซีฟิลเลอร์ (PVC Filler) ทำให้เกิดฟิล์มของน้ำบางๆ เพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวในการแลกเปลี่ยนความร้อน อากาศที่เย็นจากภายนอกจะถูกดูดโดยใบพัด cooling tower ที่ติดตั้งอยู่ด้านบนของคูลลิ่งทาวเวอร์ เคลื่อนที่สวนทางขึ้นกับการเคลื่อนที่ลงของน้ำจึงก่อให้เกิดถ่ายเทความร้อนระหว่างน้ำกับอากาศ ทำให้อุณหภูมิของน้ำลดลง
ทิศทางการเคลื่อนที่ของน้ำและลมตั้งฉากกัน คูลลิ่งทาวเวอร์ แบบ Cross Flow (ทรงเหลี่ยม) ใช้หลักการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างน้ำกับอากาศแบบ สวนทางกันในแนวตั้งฉาก จึงทำให้มีประสิทธิภาพในการระบายความร้อนสูง ข้อดีคือมีขนาดเล็กกว่าแบบ Counter Flow เหมาะสำหรับติดตั้งในหน้างานที่มีพื้นที่จำกัด
เมื่อมีการใช้งาน หอหล่อเย็น หรือ cooling tower ในอุตสาหกรรม ก็จำเป็นที่จะต้องมีการตรวจเช็กสภาพอะไหล่การใช้งาน ที่อาจได้รับผลกระทบจากการใช้งาน เช่น ตรวจสอบว่าใบพัด cooling towe มีการสึก บิ่น ร้าวหรือไม่, การทำงานของเกียร์มีเสียงผิดปกติ และระดับน้ำมันเกียร์ที่ปกติหรือไม่, ตลอดจนการทำความสะอาดชิ้นส่วนต่าง ๆ ที่อาจเริ่มมีคราบสกปรกหรือตะกรันเกิดขึ้นได้ ในบริเวณฟิลเลอร์ ซึ่งเหล่านี้จะต้องมีการตรวจสอบและซ่อมแซมอย่างสม่ำเสมอ เพื่อให้ระบบ cooling tower ทำงานได้อย่างถูกต้องและปลอดภัย
ในการบำรุงรักษา cooling towers (คูลลิ่งทาวเวอร์) และ คอนเดนเซอร์ระบายความร้อนด้วยน้ำนั้น ภายในคอนเดนเซอร์มักจะมีตะกรัน (fouling) และตะไคร่น้ำจับ ทำให้การถ่ายเทความร้อนไม่ดีเท่าที่ควร จึงต้องมีการล้างเอาตะกรันหรือตะไคร่น้ำออก ถ้าเป็น Shell and tube condenser การทำความสะอาดจะต้องเปิดฝาหัวท้าย แล้วใช้แปรงล้างทำความสะอาดท่อภายใน แต่ถ้าเป็น Condenser แบบอื่นที่ไม่สามารถเปิดฝาได้ ต้องใช้สารเคมีปั๊มอัดเข้าไปหมุนเวียนทำความสะอาดภายในท่อน้ำ แต่วิธีนี้ต้องล้างเอาสารเคมีออกให้หมดอีกครั้ง โดยการปั๊มเอาน้ำเข้าไปหมุนเวียนภายในอีกครั้ง
บทความนี้เกิดจากการเขียนและส่งขึ้นมาสู่ระบบแบบอัตโนมัติ สมาคมฯไม่รับผิดชอบต่อบทความหรือข้อความใดๆ ทั้งสิ้น เพราะไม่สามารถระบุได้ว่าเป็นความจริงหรือไม่ ผู้อ่านจึงควรใช้วิจารณญาณในการกลั่นกรอง และหากท่านพบเห็นข้อความใดที่ขัดต่อกฎหมายและศีลธรรม หรือทำให้เกิดความเสียหาย หรือละเมิดสิทธิใดๆ กรุณาแจ้งมาที่ ht.ro.apt@ecivres-bew เพื่อทีมงานจะได้ดำเนินการลบออกจากระบบในทันที
