7 کاربرد تبرید و تهویه هوای مطبوع در صنعت

 سیستم تبرید صنعتی تهویه هوای مطبوع نیست بلکه هم در مقیاس و هم در جزئیات کمی فراتر از آن است. تبرید صنعتی را می‌توان حذف گرما یا کاهش دما به مقدار دلخواه از فرایندها یا مواد در مقیاس بزرگ تعریف کرد. بسته به پارامترهای مختلف، مانند مقیاس تولید، اختلاف دما، دقت یا درجه حرارت مورد انتظار، روش‌های مختلفی برای اعمال تبرید صنعتی وجود دارد. تبرید صنعتی از سال‌های ابتدایی قرن بیستم از اهمیت بالایی برخوردار است. از نطر تاریخی، صنایعی مانند مواد غذایی و آشامیدنی، دارویی یا پتروشیمی به لطف سیستم‌هایی که برای کاهش درجه حرارت محصولات یا فرایندهای آنها در نظر گرفته شده  و یا حفظ آنها در شرایط بهینه برای جلوگیری از مسائل ایمنی، به پیشرفت‌های مهمی  دست یافته‌اند. در صنایعی که فرایندهای زیستی درگیر هستند، محصولات و فرآیندها باید تولید و در شرایط ایده‌آل ذخیره شوند تا حداکثر عملکرد را در واکنش‌ها به دست آورند یا از پوسیدگی محصولات جلوگیری کنند. گاهی اوقات برای جلوگیری از حوادث یا واکنش‌های زنجیره‌ای، مثلا ترکیباتی که نقطه جوش کم دارند، تبرید برای حفظ شرایط ایمن فرآیند یا محصول ضروری است. علاوه بر این، ممکن است از تبرید برای برای ایجاد محیط مناسب برای کار افراد یا ماشین آلات یا دفع گرما در صنایعی که تجهیزاتشان مقدار زیادی گرما تولید می‌کنند استفاده شود.

کاربردهای تبرید در 7 صنعت مختلف

سیستم‌های برودتی و خنک کننده برای مطابقت با الزامات تعیین شده بر اساس مشخصات خاص هر صنعت طراحی شده‌اند. صنایع اصلی که نیاز به تبرید یا سیستم‌های خنک کننده دارند عبارتند از:

1- خنک کننده منطقه

2- تولید برق

3- مواد شیمیایی و پتروشیمی

4- صنایع دارویی

5- صنعت غذا و نوشیدنی

6- مراکز داده

7- صنایع دیگر

1- خنک کننده منطقه

 یکی از بهترین بازارهای خنک سازی متمرکز بر تأمین هوای خنک در مناطق شهری و گردشگری است، بنابراین محیط‌های بسته را مستقل از آب و هوای خارج، خنک و مناسب نگه می‌دارد. در هتل‌های بزرگ، استراحتگاه‌ها و مناطق تفریحی خنک سازی توسط سیستم‌های خنک کننده منطقه انجام می‌شود.مفهوم خنک کننده منطقه، تولید جریان‌های هوای خنک (عمدتاً با آب سرد) با فناوری‌های مختلف در یک کارخانه مرکزی است. سپس در مکان‌های مختلف مانند خانه‌ها، دفاتر، مکان‌های مختلف پرجمعیت مانند مجتمع‌های مسکونی یا تجاری توزیع می‌شود. با متمرکز کردن تولید خنک کننده، بازدهی بالاتری حاصل می‌شود. این امر به دلیل بهینه سازی تجهیزات صنعتی و مصرف برق در مقایسه با سیستم‌های برودتی منفرد برای هر ساختمان است. علاوه بر این، خنک کننده منطقه مزایای دیگری مانند کاهش سرمایه، بهره برداری و هزینه‌های نگهداری نسبت به سیستم‌های تبرید منفرد دارد. همراه با سیستم‌های ذخیره انرژی، می‌توان به میزان قابل توجهی در اوج تقاضای برق دست یافت. خنک کننده منطقه مزایای اقتصادی و زیست محیطی برای جوامع مسکونی و مناطق گردشگری دارد. بسته به اندازه منطقه‌ای که باید خنک نگه داشته شود، به تجهیزات و فناوری‌های مختلفی نیاز است. یک مسئله اساسی برای انتخاب مناسب‌ترین روش خنک کننده در هر مورد، در دسترس بودن منابع آب است. برج‌های خنک کننده و سیستم‌های میعانات مستقیم یا غیر مستقیم از جمله پرکاربردترین فناوری‌های خنک کننده هستند. با این حال، در مکان‌هایی مانند  خاورمیانه، که تأمین آب محدود است، می‌توان از سیستم‌های جایگزین مانند چیلر‌های زمین گرمایی یا سیستم‌های خنک کننده آب دریا استفاده کرد.

2- تولیدبرق

تولید برق غالباً بر اساس احتراق سوخت‌های مختلف انجام می‌شود. برای دستیابی به راندمان بالاتر، هوای ورودی باید در شرایط تعیین شده باشد. اگر دمای ورودی خیلی زیاد باشد، چگالی آن کاهش یافته و کاهش تولید برق را منجر می‌شود. برای جلوگیری از این مشکل، سیستم‌هایی مانند سیستم خنک کننده هوای ورودی توربین برای خنک سازی این جریان‌های هوا استفاده می‌شوند. سایر قسمت‌های سیستم‌های تولید و توزیع، مانند ژنراتورهای الکتریکی یا نیروگاه‌های توزیع، هنگام کار نیز گرما تولید می‌کنند. برای به حداقل رساندن عملیات نگهداری، سیستم‌های برودتی لازم هستند. این تجهیزات تبرید معمولاً بر اساس چرخه‌های تراکمی یا جذبی هستند.

3- شیمیایی و پتروشیمی

اگرچه واکنش‌های شیمیایی و پتروشیمیایی به سختی واکنش‌های مربوط به حوزه دارویی کنترل نمی‌شوند، اما کنترل دما عامل مهمی در دستیابی به بازده بالا در تبدیل آنها است. تقطیر، تبلور یا میعانات عملیاتی هستند که به حذف گرما نیاز دارند. از این رو سیستم‌های برودتی برای تهیه محصولات شیمیایی ضروری هستند. در صنایع شیمیایی و پتروشیمی از تبرید صنعتی در مقیاس بزرگ در فرایندهای آنها استفاده می‌شود. به دلیل جریان زیاد مورد نیاز و موقعیت صنایع، از آب رودخانه یا آب دریا به عنوان مبرد استفاده می‌شود. از چرخه‌های تراکمی و جذبی برای خنک سازی جریان گرم پس از اتلاف گرما در عملیات مختلف استفاده می‌شود.

4-  دارویی

صنعت داروسازی در اطراف عملیاتی بنا شده است که تحقق شرایط سخت برای موفقیت هر فرایند ضروری است. فراتر از این، بسیاری از مراحل تولید حاوی واکنش‌های بیولوژیکی یا بیوشیمیایی است که فقط در شرایط سختی اتفاق می‌افتد که در آن گونه‌های میکروبیولوژیک با حداکثر عملکرد خود ترکیبات شیمیایی تولید می‌کنند. به همین دلیل بسیار مهم است که شرکت‌های دارویی محصولات خود را در اتاق‌های تمیز و ضد عفونی تولید کنند.یکی از مهم‌ترین پارامترها در این صنعت دما است. به همین دلیل، صنعت داروسازی باید به سیستم‌های برودتی بسیار پیچیده‌ای اجازه بدهد که بتوانند درجه حرارت اتاق‌ها و واحدهای ذخیره سازی را به دمای بسیار دقیق تنظیم کنند. اندازه واحدهای خنک کننده در داروسازی کوچکتر است، زیرا ظرفیت  تولید تجهیزات صنایع دارویی محدود است.

5- غذا و نوشیدنی‌ها

حفظ زنجیره سرما در صنعت غذا و نوشیدنی برای حفظ محصولات و جلوگیری از آلودگی‌های میکروبیولوژیکی حیاتی است. در فرایند آماده سازی، دما یکی از مهم‌ترین پارامترها برای اطمینان از ایمنی مواد غذایی است. در محصولاتی مانند ماهی، مرغ، گوشت، لبنیات یا میوه‌ها، سیستم‌های برودتی برای نگهداری کالای سردخانه ای در دمای پایین و افزایش دوره مصرف ضروری است. در صنایع غذایی و آشامیدنی، می‌توان از چندین سیستم برودتی استفاده کرد. اگر سیستم خنک کننده در هنگام پردازش لازم باشد، معمول‌ترین سیستم تبرد استفاده از آب سرد است. مبردهای دیگری وجود دارد که می‌توان آنها را به جای آب استفاده کرد، اما جلوگیری از آلودگی شیمیایی در صورت استفاده از آنها بسیار مهم است. بنابراین، آب توصیه شده‌ترین مبرد برای استفاده در صنعت غذا و نوشیدنی است. با این حال، هنگامی که محصول به مرحله بسته بندی رسید، دمای زیر صفر درجه سانتی‌گراد لازم است، بنابراین ممکن است از سیستم‌های دیگری مانند چرخه‌های تراکمی یل جذب استفاده شود. این سیستم‌ها علاوه بر آب، از مبردهای دیگری با ویژگی‌های بهتر( گرمای نهان یا ظرفیت جذب زیاد) برای بدست آوردن دمای پایین‌تر، برای منجمد کردن محصول استفاده می‌کنند.

6-مراکز داده

مراکز داده گروه‌هایی از سرورها را که برلی پردازش و توزیع داده‌ها استفاده می‌شوند، ذخیره می‌کنند. سرورها به طور طبیعی در حین کار گرما تولید می‌کنند و در صورت عدم حذف گرما، دما افزایش می‌یابد. متأسفانه، این می‌تواند بر عملکرد سرورها تأثیر منفی بگذارد. برای جلوگیری از این مشکل، معمولاً سیستم‌های خنک کننده هوای قدرتمندی در این مراکز داده قرار می‌گیرند، گرمای تولید شده را پراکنده می‌کنند و عملیات نگهداری را به حداقل می‌رسانند. این سیستم‌های خنک کننده بسته به شرایط خارجی معمولاً مبتنی بر هوا یا مایع هستند. علاوه براین، سیستم‌های خنک کننده جدید با استفاده از آب دریا به عنوان مبرد، با محیط زیست سازگارتر می‌شوند.

7- صنایع دیگر

صنایع دیگری مانند نیروی دریایی یا متالورژی وجود دارند که برای کار خود و توسعه فعالیت‌ها یا راحتی کارگران  از تبرید کمک می‌گیرند. سیستم‌های خنک کننده برای این صنایع باید کاملاً طراحی شوند تا از مشکلات کوتاه مدت و طولانی مدت که می‌تواند منجر به هزینه‌های بسیار بالای نگهداری و بهره برداری شود جلوگیری گردد. به طور مثال بعضی از مواد غذایی روزانه مانند شیر و بستنی نیز بدون استفاده از دستگاه های سرد کننده قابل استفاده نخواهد بود .زمانی که شیر در مزرعه  و گاوداری ها دوشیده می شود تا زمانی که به کارخانه برسد می بایستیدر ظروف مخصوصی سرد نگهداری شود واضح است درکارخانه در زمان عملیات پاستوریزه و بسته بندی احتیاج به نگهداری شیر در درجات پایین بوده و حتی در مرحله توزیع نیز بایستی از ماشین هایی که دارای اطاقهای خنک شده می باشنداستفاده شود.علاوه براین برای تهیه و توزیع بستنی نیز در کلیه مراحل استفاده از عملیات سردکنندگی لازم و ضروری می باشد.