تاريخ برج التبريد

نشأت أبراج التبريد في القرن التاسع عشر من خلال تطوير المكثفات المستخدمة مع المحرك البخاري. تستخدم المكثفات الماء البارد نسبياً، عبر وسائل مختلفة، لتكثيف البخار الخارج من الأسطوانات أو التوربينات. وهذا يقلل من الضغط الخلفي، والذي بدوره يقلل من استهلاك البخار، وبالتالي استهلاك الوقود، وفي نفس الوقت زيادة الطاقة وإعادة تدوير مياه الغلايات. ومع ذلك، تتطلب المكثفات مصدرًا وافرًا من مياه التبريد، وبدونها تكون غير عملية. على الرغم من أن استخدام المياه لا يمثل مشكلة مع المحركات البحرية، إلا أنه يشكل قيدًا كبيرًا للعديد من الأنظمة الأرضية.

بحلول مطلع القرن العشرين، تم استخدام العديد من طرق التبخر لإعادة تدوير مياه التبريد في المناطق التي تفتقر إلى إمدادات المياه الثابتة، وكذلك في المواقع الحضرية حيث قد لا تكون أنابيب المياه البلدية ذات إمدادات كافية؛ يمكن الاعتماد عليها في أوقات الطلب؛ أو كافية لتلبية احتياجات التبريد. وفي المناطق التي تتوفر بها الأراضي، اتخذت الأنظمة شكل أحواض التبريد؛ وفي المناطق ذات الأراضي المحدودة، كما هو الحال في المدن، اتخذت شكل أبراج التبريد.

تم وضع هذه الأبراج المبكرة إما على أسطح المباني أو على شكل هياكل قائمة بذاتها، يتم تزويدها بالهواء عن طريق المراوح أو تعتمد على تدفق الهواء الطبيعي. وصف كتاب هندسي أمريكي من عام 1911 تصميمًا واحدًا بأنه"غلاف دائري أو مستطيل من لوحة الإضاءة - في الواقع، تم تقصير كومة المدخنة عموديًا (ارتفاع 20 إلى 40 قدمًا) وتوسيعها بشكل جانبي. يوجد في الأعلى مجموعة من أحواض التوزيع التي يجب ضخ المياه من المكثف إليها. من هذه تتدفق إلى أسفل"الحصير"مصنوعة من شرائح خشبية أو شبكات سلكية منسوجة، والتي تملأ المساحة داخل البرج."

تم تسجيل براءة اختراع برج التبريد ذو الشكل الزائد من قبل المهندسين الهولنديين فريدريك فان إيترسون وجيرارد كويبرز في عام 1918. وتم بناء أول أبراج تبريد ذو سطح زائد في عام 1918 بالقرب من هيرلين. تم بناء أولها في المملكة المتحدة في عام 1924 في محطة كهرباء ليستر درايف في ليفربول، إنجلترا، لتبريد المياه المستخدمة في محطة الطاقة الكهربائية التي تعمل بالفحم.

وفقًا لتقرير معهد تكنولوجيا الغاز (GTI)، فإن دورة مايسوتسينكو للتبريد التبخيري غير المباشر (M-دورة) هي طريقة سليمة من الناحية النظرية لتقليل درجة حرارة السائل إلى نقطة الندى والتي تكون أقل من درجة حرارة اللمبة الرطبة. تستخدم الدورة M الطاقة النفسية (أو الطاقة الكامنة) المتاحة من الحرارة الكامنة للمياه التي تتبخر في الهواء. في حين أن مظهرها الحالي هو M-دورة همكس لتكييف الهواء، فمن خلال التصميم الهندسي، يمكن تطبيق هذه الدورة كجهاز لاستعادة الحرارة والرطوبة لأجهزة الاحتراق، وأبراج التبريد، والمكثفات، وغيرها من العمليات التي تنطوي على تيارات الغاز الرطب.

تشير التقديرات إلى أن استهلاك مياه التبريد من خلال محطات المعالجة الداخلية ومحطات الطاقة سيقلل من توافر الطاقة لغالبية محطات الطاقة الحرارية بحلول عام 2040-2069.

وفي عام 2021، قدم الباحثون طريقة لاستعادة البخار. يتم شحن البخار باستخدام شعاع أيوني، ثم يتم احتجازه في شبكة سلكية ذات شحنة معاكسة. لقد تجاوز نقاء الماء معايير صلاحية الشرب الخاصة بوكالة حماية البيئة (وكالة حماية البيئة).