Farklı amaçlardaki ve büyüklükteki sanayi tesislerine soğutma suyu sağlamak amacıyla tasarlanan yapılara su soğutma kulesi denmektedir. Su soğutma kuleleri tasarlanma amacına bağlı olarak farklı boyutlarda ve tasarımlarda olabilir. Su tüketimi büyük bir işletme maliyeti oluşturabilir. Soğutma kuleleri bu süreçte kullanılan suyun yaklaşık %98’ini geri dönüştürme yeteneğine sahip sistemlerdir.
Su soğutma kuleleri çalışma prensibi; kuleler sistemden sıcak olarak gelen suyun bir kısmını buharlaştırarak atmosfere atmaktadır. Bu şekilde su soğutulmuş olur. Geri kalan sıcak su kısmı ise tesiste kullanmak üzere alttaki tankta birikir. Su soğutma kulesi temelde bir ısı uzaklaştırma sistemidir.
Soğutma kulesi, mevcut suyun ısısını düşürmek için hava ve suyun doğrudan temas ettirildiği özel bir ısı eşanjörüdür. Bunu yaparken, küçük bir hacimde su buharlaştırılarak kulede dolaşan suyun sıcaklığı düşürülür. Su ve hava buluştuğunda, az miktarda su buharlaşarak bir soğuma işlemi gerçekleşir. Soğutulan su daha sonra ısıyı emdiği kondansatöre pompalanır. Tekrar soğutulmak üzere soğutma kulesine geri pompalanacaktır.
Endüstriyel soğutma kulesi, birçok soğutma sisteminin önemli bir bileşenidir ve enerji santralleri, kimyasal işleme, çelik fabrikaları için su soğutmasının gerekli olduğu birçok imalat şirketi gibi endüstrilerde bulunabilir. Ayrıca ticari soğutma kuleleri, havaalanları, okullar, hastaneler veya oteller gibi büyük ticari binalar için konforlu soğutma sağlamak için kullanılabilir. Yüksek miktarda ısı üreten endüstrilerde kullanılan makinelerin verimli bir şekilde çalışmaya devam edebilmesi için su sürekli olarak soğutulmalıdır. Isıyı uzaklaştırmanın en verimli, etkili ve en ucuz çözümü bir soğutma kulesi kurmaktır.
Soğutma kulelerinin farklı şekilleri olabilir. Tüm modeller her işletme için uygun değildir. Farklı boyutlarda ve tiplerde tasarlanır ve üretilir. Bir proje için doğru kuleyi belirlerken ürünleri avantajları ve dezavantajlarıyla araştırmak gerekir. Çalışma prensiplerine ve soğutma şekillerine göre kuleler alt başlıklara ayrılmaktadır.
Çalışma Prensiplerine Göre Soğutma Kuleleri
Çalışma prensiplerine su soğutma kulesi çeşitleri iki farklı kategoride incelenmektedir.
- Karşı akışlı kuleler (Counter flow towers)
- Çapraz akışlı kuleler (Cross flow towers)
Karşı Akışlı Kuleler; dolgudaki düşen suyun akışına karşı, hava dikey olarak yukarı doğru akacak şekilde tasarlanmıştır. Karşı akışlı kuleler en sık kullanılan su soğutma kulelerindendir. Bunun nedeni ise karşı akışlı bir soğutma kulesi sisteminin soğuk hava koşullarında buzlanma olasılığı daha düşüktür ve uzun vadede enerji tasarrufu sağlayabilir. İki çeşidi vardır.
Cebri çekişli kuleler (Induced draft towers); bu sistemde soğutma kulesinin tepesinde, sıcak havanın dışarı çıkmasına izin veren ve havayı içeri çeken bir fan ile monte edilir.
Cebri itişli kuleler (Forced draft towers); Su dağıtım zorlukları, yüksek beygir gücü fanları ve yeniden sirkülasyon olasılığı nedeniyle kullanımları sınırlıdır.
Çapraz Akışlı Kuleler; bu yapılarda su, dolgu boyunca dikey olarak akar, hava ise düşen suyun akışı boyunca yatay olarak akar. Bununla birlikte, fanlar ve motor, donmaya yol açabilecek neme karşı hava koşullarına dayanıklılık gerektirir ve bu da onu daha az verimli hale getirir. Çapraz akışlı kulelerde de cebri itişli ve cebri çekişli şeklinde çeşitleri bulunmaktadır.
Soğutma Tiplerine Göre Kuleler
Açık Çevrim Su Soğutma Kuleleri; Bu sistemlerde soğutma suyu direkt olarak kule içerisindeki dolgular üzerine püskürtülerek soğuma sağlanmaktadır. Verimlilik daha yüksek olmasına rağmen, su kirli olabilmektedir.
Kapalı Çevrim Su Soğutma Kuleleri; Kapalı tip kulelerde soğutma suyu kule içerisindeki metal serpantinler içinde dolaşmaktadır. Soğutma işlemi sırasında su her zaman temiz kalır. Fakat dolaylı olarak soğutulan su kule verimliliğini eksi yönde etkiler.
