برج خنک کننده با معادل انگلیسی cooling tower یکی از تجهیزات سرمایشی و تأسیساتی ساختمان است که از آن در کاهش و دفع حرارت در کارخانجات ، پالایشگاه ها ، سازمان ها ، آپارتمان ها و ساختمان های بزرگ استفاده می شود. برج خنک کننده با برقراری تماس بین آب و هوا در نقش یک مبدل حرارتی عمل کرده و باعث خنک شدن آب گرم می شود. از این رو، رایج است که برای دفع گرما از طریق سیستم های سرمایشی، تهویه مطبوع و فرآیند صنعتی از برج خنک کننده استفاده می شود. ذکر این نکته لازم است که نرخ مصرف آب در یک برج خنک کننده تنها در حدود ۵% نرخ مصرف آب در یک سیستم با جریان آب طبیعی است. در نتیجه، برج خنک کننده کم هزینه ترین سیستمی است که با مصرف آب کار می کند. به علاوه، میزان اتلاف آب گرم شده در برج خنک کننده بسیار کم بوده و همین امر باعث می شود تا اثرات سوء زیست محیطی این وسیله تا حد زیادی کاهش یابد. نکته دیگر این که در برج خنک کننده می توان آب را تا حدود ۲ الی ۳ درجه سانتیگراد خنک کرد. دمای هوای مرطوب بسته به میزان رطوبت هوا، معمولاً خیلی کمتر از دمای خشک محیط است.
اساس کار یک برج خنک کننده بر پایه جذب و دفع گرما در یک فرآیند تهویه مطبوع است. در واقع، برج خنک کننده، با جذب گرما از یک فرآیند و دفع آن به فضای بیرون از راه تبخیر، عمل خنک سازی را انجام می دهد. از آنجا که آب موجود در فرآیند خنک سازی در مدار برج خنک کننده برگشت یا اصطلاحاً سیرکوله می شود، غلظت مواد معدنی در آن در اثر تبخیر تدریجی آب افزایش می یابد. بنابراین لازم است تا آبی که به برج خنک کننده وارد می شود، تحت عنوان آب جبرانی برج خنک کننده یا Make Up توسط یک دستگاه تصفیه آب، سختی موجود در آن گرفته شود تا بازدهی و عملکرد برج خنک کننده کاهش نیابد. بر این اساس بسیاری از افراد خرید برج خنک کننده را با خرید دستگاه سختی گیر تکمیل می کنند.
از لحاظ شکل ظاهری، برج های خنک کننده به دو دسته برج خنک کننده مکعبی و برج خنک کننده مدور یا مخروطی تقسیم می شوند و معمولاً بر اساس نوع عملکرد آنها طبقه بندی زیر را خواهیم داشت:
برج خنک کننده مدار باز: در این نوع برج خنک کننده، آب توسط یک پمپ به بالای آن منتقل می شود و توسط نازل ها بر روی سطوح خنک کننده پاشیده می شود. هوایی که از پایین برج به داخل برج خنک کننده وارد می شود، توسط مجموعه فن و الکتروموتور که در بالای برج قراردارد، از میان سطوح خنک کننده عبور کرده و به سمت بالا مکیده می شود. بدین ترتیب بر اثر تماس مستقیم آب و هوا، بخشی از آب تبخیر می شود. تبخیر آب یک فرآیند گرماگیر است و گرمای مورد نیاز را از جریان آب داخل برج خنک کننده جذب می کند. این نوع برج خنک کننده برای محیط هایی که از رطوبت نسبی کمی برخوردار است یا به اصطلاح هوا خشک است، بسیار مناسب است. عمده ترین عیب این نوع برج خنک کننده هدررفت بیش از حد آب در اثر تبخیر است.
برج خنک کننده مدار بسته: تفاوت اصلی که این نوع برج خنک کننده با نوع باز دارد این است که در این نوع برج خنک کننده هیچ تماس مستقیمی بین آب و هوا برقرار نمی شود و عملکرد این نوع برج خنک کننده به این صورت است که آب یا هر سیالی که قرار است در برج خنک کننده سرد شود از داخل یک کویل عبور می کند. هوا نیز توسط مجموعه فن و الکتروموتور از پایین به بالا مکیده می شود و در اثر برخورد هوا با سطح بیرونی کویل، حرارت از کویل و در نتیجه از سیال داخل کویل جذب و توسط جریان هوا به محیط اطراف منتقل می شود. این نوع برج خنک کننده برای خنک کردن آب با دمای بالا و یا محیط با هوای سرد بسیار مناسب است.
برج خنک کننده هیبریدی: این نوع برج خنک کننده در واقع، حاصل ترکیب دو نوع برج خنک کننده مدار باز و مدار بسته است. در این نوع برج خنک کننده، آب یا سیال خنک شونده از داخل کویل حرکت می کند و بر روی کویل توسط مجموعه نازل آب پاشیده می شود. مزیت این نوع برج خنک کننده بهینه سازی مصرف آب است؛ چرا که در شب یا روزهایی که دمای هوا پایین است، برج خنک کننده فقط به صورت خشک کار می کند ولی در ساعاتی که هوا گرم است، آب بر روی کویل پاشیده می شود و هر دو نوع روش انتقال نهان و محسوس جهت سرمایش سیال خنک شونده مورد استفاده قرار می گیرد.
