Холодильное оборудование (градирни, чиллеры, АБХМ): параметры выбора

В данной статье мы постараемся кратко разобрать критерии выбора градирен (чиллеров) и дадим основные параметры в табличном виде. Статья является справочной.

Добавьте в избранное, чтобы не потерять.

01. Выбор холодильного оборудования в зависимости от температуры

Т воды на входе (до охлаждения)	Т воды на выходе (после охлаждения)	Вариант охлаждения рекомендуемый
Выше 66°C	Выше ≈56°C (в зависимости от региона)	Рациональным решением будет применение сухих градирен (драйкулеров). По той причине, что существует разница между необходимой температурой воды (охлажденной) и температурой воздуха. При данных показателях температуры сухая градирня будет компактной и энергоэффективной. При условии температуры горячей воды выше 75°C, необходимо снизить температуру. Если в этот же период есть необходимость охлаждение на предприятии (низкотемпературное), то есть смысл рассмотреть вариант эксплуатации АБХМ – холодильных машин. Работают на тепловой энергии. В конечном итоге, данные АБХМ охладят горячую воду. Применив как исходный источник энергии для работы. К тому же, будет результат низкотемпературного охлаждения (до 10°C, до 7°C, до 5°C)
Выше 50°C	От 46 до ≈55°C (в зависимости от региона)	Предварительная версия, при котором есть возможность применение испарительных и сухих градирен. При присутствии подпиточной воды (на объекте), использование испарительных градирен даст возможность: снизить цену покупки градирен, по той причине, что испарительное охлаждение производительней и легче, чем сухое; снизить потребление электроэнергии; сократить занимаемый участок. Судя по всем экономическим габаритам, помимо потребления подпиточной – наиболее подходящее пользование испарительной градирни открытого или закрытого типа. Для определения более выгодной вариации наши специалисты имеют возможность совершить расчёт ТЭО.
Выше 66°C	От 23 до 45 °C	Если температура на входе выше, чем 65°C, ее нельзя направлять напрямую в открытую испарительную градирню. Потому, что есть вероятность расплавления оросителя и каплеуловителя. Чтобы разрешить эту ситуацию есть другие версии: поэтапное охлаждение воды сначала в сухой градирне (драйкулере); применение в открытой испарительной градирне, учитывая ограничения оросителя и каплеуловителя с повышенными пределами по температуре; применение испарительной градирни закрытого типа; применение оребренного теплообменника (устанавливается в верхней части градирни, над системами водораспределения); применение системы подмеса; применение промежуточного теплообменника (контур 1 – охлаждение воды между потребителем и теплообменником; контур 2 – охлаждение воды между теплообменником и градирней) – в данном варианте есть ограничение по нижней температуре, до которой возможно охлаждение, в соответствии от температуры мокрого термометра.
От 27 до 65 °C	От 23 до 45 °C	Есть всего один рабочий вариант: При помощи сухих градирен в данной диапазоне невозможно охладить, поэтому — испарительные градирни единственная вариация. В южных регионах России, Казахстане, Узбекистане температура летом достигает 35-45 °C и охладить воду, либо другие растворы до 45 °C, а тем более ниже, вплоть до 23 °C – нереально.
	Ниже ≈23°C (в зависимости от региона)	Учитывая такие температуры, применить можно только искусственное охлаждение. Для данных температур требуется использование чиллеров. В зависимости от технического положения– это могут оказаться: электрические фреоновые чиллеры (компрессорные); теплоиспользующие чиллеры – АБХМ (абсорбционные).

02. Сухая или мокрая (испарительная) градирня? Что выбрать в зависимости от условий эксплуатации?

Как правило, температурный режим охлаждения дает возможность использовать и испарительную (мокрую) градирню, и сухую.

Ниже приведена таблица, при помощи которой возможно определить тип градирни. Учитывая экономические и эксплуатационные критерии:

Особенности, условия на объекте:	Сухие градирни	Мокрые (испарительные) градирни
Наличие подпиточной воды:	Подпиточная вода не требуется	Необходима подпиточная вода, если её нет — то использование испарительных градирен не предоставляется возможным.
Необходимость продувки испарительного контура:	Не требуется	Испарительный контур требует не только подпитки для восполнения испарившихся объёмов, но и подпитки для систематического обновления контура — продувки. Это обусловлено постоянным накоплением объема солей в испарительном контуре — дистилят испаряется, соли остаются. В итоге — необходимо сливать часть воды, накопившей соли, и добавлять новую подпиточную воду. Для решения этой задачи в линейке оборудования NCT предусмотрены автоматические системы контроля качества и обработки испаряемой воды.
Электропотребление:	Повышенное электропотребление, в связи с охлаждением, которое осуществляется только за счёт обдува воздуха по трубам и рёбрам (ламелям) градирни.	Более меньшее электропотребление, так как применяется более эффективное охлаждение за счёт фазового перехода испаряемой воды — поглощение теплоты парообразования. В итоге — теплообмен эффективнее, а электропотребления на работу вентиляторов требуется меньше.
Цена самой градирни:	По той же причине, что и в пункте выше — сухой градирне (драйкулеру) необходимо повышенная поверхность теплообмена, соответственно, и стоимость градирни выше.	У испарительной градирни теплообмен эффективнее, соответственно, поверхность теплообмена требуется меньше, и стоимость градирни — меньше.
Загрязнение и очистка элементов градирни:	Нет орошения и испарения воды на элементах сухой градирни, соответственно, нет активного зарастания этих поверхностей. Однако, внешние факторы (осадки, пыль, пух, листва и т.д.) могут привести к зарастанию сухой градирни. Учитывая, что у сухой градирни повышенные поверхности теплообмена и малый шаг между рёбрами (ламелями) теплообменника — это приводит к частым и большим объёмам работы.	У испарительной градирни противоположная ситуация — зарастание может происходить чаще (при отсутствии системы контроля качества и обработки воды), а конструкция теплообменника имеет больший шаг между элементами (между панелями оросителя в открытой градирне или между трубками в закрытой градирне). Трудностей не будет, при наличии фильтрации и системы контроля качества и обработки воды.
Габариты:	Занимаемая площадь больше	Высота больше

Заключение — для верного выбора типа градирни — сухого или мокрого — надо принимать во внимание разные условия, которые есть на объекте, к примеру, что для Заказчика более важно — потребление электроэнергии или водоснабжения.

Для вычисления экономических критериев использования сухих и испарительных градирен, их сравнения, инженеры NCT разработают ТЭО — технико-экономическое обоснование, рассчитав капитальные затраты по обоим вариантам, ежегодные затраты на электропотребление, подпитку, эксплуатацию, рассчитают приведённые затраты за несколько лет владения оборудованием. Если Вам необходимо проектирование, перейдите по ссылке: проектирование.

Также Вы можете записаться на абсолютно бесплатную онлайн-консультацию с техническим специалистом NCT.

03. Выбор среди испарительных градирен

А) Чистота охлаждаемого контура

Главной причиной использования закрытой градирни является потребность сохранения чистоты охлаждаемого контура. Однако есть и другие моменты применения открытой или закрытой градирни. При помощи таблицы можно определиться с выбором:

Особенности, условия на объекте:	Открытые испарительные градирни	Закрытые испарительные градирни
Стоимость (при охлаждении воды на одни и те же параметры, без требования чистого контура):	Приемлемая цена, охлаждение воды напрямую в градирне.	Дороже в 2-3 раза, В связи с тем, что охлаждение выполняется через поверхность трубчатого теплообменника закрытой градирни, вместо открытого теплообмена в оросителе открытой градирни. Сами градирни из-за этого больше, а трубчатые теплообменники дороже, чем оросители.
Стоимость (требование чистого контура):	Повышенная, так как помимо открытой градирни в системе, обеспечивающей чистый контур, также должны быть: промежуточный теплообменник; дополнительная насосная группа; система фильтрации; трубопроводы.	Оптимальная стоимость, так как все необходимые элементы уже установлены на закрытой градирне, теплообменник трубчатый уже находится в градирне и установлен вместо оросителя — то есть не надо платить и за ороситель и за трубчатый теплообменник.
Зимняя эксплуатация:	Зависит от используемой серии открытой испарительной градирни. Для противоточных градирен с нижними вентиляторами нет никаких проблем при зимней эксплуатации.	Так как вода в закрытых градирнях охлаждается в трубках теплообменника, крайне рекомендуется использовать незамерзающие жидкости в качестве хладоносителя вместо воды, что приводит к увеличению модели закрытой градирни и дополнительному увеличению стоимости. Кроме того, рекомендуется выносить насос орошения с градирни в отапливаемое помещение.
Электропотребление:	Минимальное электропотребление, так как охлаждение осуществляется при непосредственном контакте между воздухом и водой — в оросителе градирни.	Повышенное электропотребление, так как охлаждение осуществляется через поверхность трубчатого теплообменника, в результате — поверхность теплообмена требуется больше, расход воздуха и электропотребление — больше.
Загрязнение и очистка:	В случае открытой градирни и промежуточного теплообменника — может потребоваться очистка всего контура между градирней и теплообменником (при отсутствии подходящей системы обработки воды), а также — очистка элементов самой градирни.	При закрытой градирне — нет загрязнения всего контура, контур остаётся чистым. Происходит загрязнение только наружных поверхностей встроенного в закрытую градирню трубчатого теплообменника, а также других элементов градирни. Но, опять же, при правильной системе фильтрации и обработки воды — данных проблем не будет в обоих вариантах.

B) Расход охлаждаемой воды

В зависимости от требуемых расходов (больших или малых) охлаждаемой воды – целесообразно применение различных типов градирен, чтобы Заказчик произвёл оптимальные затраты на приобретение градирен, а также получил оптимальные затраты на их эксплуатацию.

Расход охлаждаемой воды	Вид градирен по виду сборки
До 1000 м³/ч	Тип градирен – модульные. Вид сборки – заводская, поставляются на Объект в виде собранных блоков.
От 1000 м³/ч до 6000 м³/ч	Могут применяться оба вида градирен, в зависимости от поставленных задач Заказчика. Преимущества модульных: Поставка в готовом виде, нет необходимости затрачивать дополнительные средства и время на сборку на Объекте. По итогу – выдержан бюджет и сроки выполнения. Качество сборки градирен не зависит от нанятой монтажной организации. Большое количество двигателей и вентиляторов – позволяет распределить общую нагрузку и не сильно зависеть от отключения одного из вентиляторов. Можно установить на кровлевом покрытии. Приоритет строительных: Сбалансированное количество секций и электродвигателей с точки зрения количества элементов, которые требуют обслуживания. Меньшее электропотребление. Меньшая занимаемая площадь.
От 6000 м³/ч	Вид градирен – строительные вентиляторные. Вид сборки – на объекте, поставляются на объект поэлементно.

С) Сезонность

В зависимости от сезонности работы – важно выбрать подходящий тип испарительной градирни. Основная проблема у испарительных градирен при работе зимой – это обмерзание элементов. Есть типы градирен, которые крайне не рекомендуется использовать зимой, есть типы, которые допускается использовать зимой, есть типы градирен, которые идеальны для использования зимой.

Следовательно, летом, весной и осенью (в тёплый период года) могут применяться любые из видов градирен.

Тип градирни	Специфика, влияющая на обмерзание	Элементы, подверженные обмерзанию	Резюме и решения по исключению обмерзания
Перекрёстно-точный тип градирен	Открытые (не закрыты корпусом) поверхности оросителя, по которым стекает вода	Ороситель Вентиляторы	Определенного разрешения по исключению обмерзания оросителя нет. Данный тип градирен крайне не рекомендуется использовать при зимней эксплуатации.
Противоточный вид с осевым вентиляторами сверху	Ороситель закрыт внутри панелей корпуса градирни, поэтому не подвержен обмерзанию	Вентиляторы Воздухозаборные окна	Чтобы уменьшить обмерзание вентиляторов в данном виде градирен используются: частотные приводы подогрев обечайки вентилятора для предотвращения разрушения – реле предельной вибрации улучшенный способ – многовентиляторный тип с большим объемом вентиляторов малого диаметра Для уменьшения обмерзания воздухозаборных окон используются: козырьки внутри градирни; реверсный ход вентиляторов; подогрев периметра воздухозаборных окон. Таким образом, круглогодичная эксплуатация данного вида градирен допускается.
Противоточный тип градирен с центробежными вентиляторами снизу	Ороситель закрыт. Вентиляторы работают на всасе воздуха, а не на выбросе пара из градирни. Воздухозаборное окно – единственное – и отдалено от стекания воды в градирне.	Нет	Обмерзания всех элементов исключены конструкцией. Вспомогательных решений не требуется. Текущий вид градирни идеально подходит для использования в любой период года.
Градирни типа Росинка и ГРД	Небольшая высота между осевым нагнетающим вентилятором и выходом пара из градирни, а также низкая напорная характеристика используемых осевых вентиляторов, малая скорость пара на выходе (большое сечение на выходе пара) при высокой скорости на всасывании воздуха (малое сечение у вентиляторов).	Обмерзание нагнетательных осевых вентиляторов	Текущий вид в зимний период использовать не рекомендуется