Градирни

Устройства для незначительного охлаждения воды, которая применяется в системах кондиционирования или в системах технологической воды. 

Системы охлаждения жидкости (чиллер) с «Free Cooling» — сухие градирни
«Free Cooling» или Фрикулинг в холодоснабжении — это холодильная система, предусматривающая режим естественного охлаждения. При его наличии в холодное время года жидкость охлаждается не в испарителе, а специальном теплообменнике – драйкулере, где в качестве источника охлаждения используется наружный воздух с низкой температурой. В этом случае чиллер оборудован дополнительным контуром охлаждения, по которому циркулирует незамерзающий водный раствор.

В регионах с умеренным и холодным климатом наличие фрикулинга помогает существенно экономить электроэнергию в осенне-зимний период. В драйкулере от питания работают только осевые вентиляторы, в то время как в других типах холодильных агрегатов электричество требуется также для работы испарителя. При наличии системы свободного охлаждения компрессор – основной потребитель электроэнергии – работает значительно меньше, что становится дополнительным источником экономии и особенно продления срока службы дорогого компрессора. Кроме того, большинство вентиляторов современных драйкулеров оснащены частотными преобразователями или мотор-колеса выполнены в исполнении ЕС, которые позволяют регулировать скорость вращения лопастей вентилятора, в зависимости от требуемых оборотов от температур жидкости и воздуха. Чем выше перепад температур воздух и воды - тем эффективней сухая градирня, что особенно актуально в холодный и переходной периоды года при потребности охлаждения.

Чиллер с естественным охлаждением может использовать фрикулинг полностью или частично. В первом случае охлаждение воздуха происходить при полностью выключенном компрессоре за счет гликолевого контура, во втором – компрессор работает в половину нагрузки, а гликолевый контур используется параллельно для охлаждения воздуха в помещении и конденсатора.

Системы с «Free cooling» в зимний период дают возможность экономить до 80% электроэнергии, а в межсезонье – до 50%. Учитывая значительный рост цен на энергоносители, такая экономия является весьма существенной. Именно поэтому владельцы промышленных предприятий, имеющих постоянную потребность в охлаждении, предпочитают установку систем охлаждения жидкости с «Free cooling». 


Энергосберегающие схемы охлаждения технических жидкостей
Постоянное удорожание электроэнергии приводит к тому, что одним из основных критериев при выборе холодильного оборудования становится его энергоэффективность. Так, в Западной Европе сейчас наблюдается тенденция, когда более дешевому, но недостаточно экономичному оборудованию предпочитают дорогой, но энергетически более выгодный вариант. В конечном счете, такое оборудование очень быстро себя окупает за счет умеренного потребления электроэнергии. Подсчеты убедительно доказывают, что в российских климатических условиях дополнительные затраты на приобретение энергосберегающего оборудования окупаются в течение двух лет.

На сегодняшний день наибольшим спросом пользуется оборудование с системой естественного охлаждения «Фрикулинг», которое позволяет в зимний и осенне-весенний период использовать для охлаждения хладагента холодный наружный воздух, не включая компрессор. Поскольку основным потребителем электроэнергии считается именно компрессор, то применение фрикулинга позволяет существенно экономить электроэнергию.

Можно выделить два вида холодильных систем, в которых реализован принцип воздушного охлаждения:
1. Стандартная водоохлаждающая установка на базе воздушного конденсатора дополняется сухой градирней.
2. Водоохлаждающая установка работает на основе жидкостного конденсатора, а сухая градирня используется для отбора тепла у жидкости, охлаждающей конденсатор.


Существует два вида градирен:

alt

Сухая градирня в гипертрофированном виде

Сухая градирня или dry-cooler или вентиляторная градирня

Представляет собой теплообменник с вентиляторами. Теплая вода от чиллера или от станков (прочего технологического оборудования) поступает в теплообменник, который охлаждается потоком воздуха уличной температуры. Далее, охлажденная вода поступает обратно.

alt

 


Мокрая градирня
В этих градирнях используется охлаждающая способность разбрызгиваемой воды.
Применяется преимущественно на промышленных предприятиях для охлаждения станков, технологического оборудования и т.п.

alt

Мокрая градирня

 

 

 

 

 

  

 

 

 

 

 


Некоторые примеры применения

Водоохлаждающая установка на базе воздушного конденсатора с сухой градирней

В качестве хладоносителя в такой системе используется водный раствор этиленгликоля – тосол или вода. Ниже будут рассмотрены оба этих варианта. В теплое время года, когда температура наружного воздуха превышает температуру тосола, он поступает сразу в чиллер, минуя градирню.

ЛЕТНИЙ ПЕРИОД

Работает только холодильная установка (поз.2)

1. Сухая градирня (драйкуллер).

2. Холодильная установка (чиллер).

3. Воздушный конденсатор.

4. Циркуляционный насос (насосная группа).

5. Трехходовой вентиль с электроприводом.

alt

 

ПЕРЕХОДНОЙ ПЕРИОД

Совместная работа (поз.1 и поз.2)

1. Сухая градирня (драйкуллер).

2. Холодильная установка (чиллер).

3. Воздушный конденсатор.

4. Циркуляционный насос (насосная группа).

5. Трехходовой вентиль с электроприводом.

alt

 

ЗИМНИЙ ПЕРИОД

Работает только сухая градирня (поз.1)

1. Сухая градирня (драйкуллер).

2. Холодильная установка (чиллер).

3. Воздушный конденсатор.

4. Циркуляционный насос (насосная группа).

5. Трехходовой вентиль с электроприводом.

alt

При снижении температуры воздуха тосол при помощи трехходового клапана поступает предварительно в градирню, где он частично охлаждается и только после этого подается в холодильную установку. При стабильно низких наружных температурах основной отбор тепла будет происходить в градирне, в то время как компрессор будет отключен.

Преимущества

1. Любая стандартная водоохлаждающая установка может быть при желании дополнена драйкулером. Монтаж сухой градирни очень прост, поэтому она без труда может быть установлена как в проектируемую, так и в уже действующую систему охлаждения.

2.Имеет короткий период окупаемости.

3. Использование драйкулеров исключает загрязнение производственной воды или ее перерасход.

Если технические особенности оборудование не позволяют использовать тосол в качестве основного хладоносителя, его применяют как промежуточный, а основным хладоносителем в этом случае выступает вода. Конечно, это снижает энергоэффективность системы, но подобный вариант имеет и свои преимущества, в частности:
- меньший расход тосола;
- снижается уровень загрязнения теплообменного оборудования, что позволяет организовать герметичную гидросистему;
- снижает вероятность потерь хладоносителя.

В установке, где основным хладоносителем является вода, принцип работы системы будет немного отличаться. При высоких наружных температурах охлаждение воды будет полностью происходить в испарителе чиллера при отключенном гликолевом контуре. В данном случае охлаждаемая жидкость изначально поступает в пластинчатый теплообменник, а затем – в теплообменник-испаритель.
Когда температура воздуха понижается, и разница между температурой наружного воздуха и температурой воды достигает 5ºС, в работу включается гликолевый контур. Чем холоднее будет на улице, тем большую часть отводимого тепла будет брать на себя контур охлаждения тосолом.

ЛЕТНИЙ ПЕРИОД

Контур тосола не работает -
работает холодильная машина (поз.2)

1. Сухая градирня (драйкуллер).

2. Холодильная установка (чиллер).

3. Воздушный конденсатор.

4. Циркуляционный насос (насосная группа).

5. Теплообменник "вода-вода".

6. Трехходовой вентиль с электроприводом.

alt

 

ПЕРЕХОДНОЙ ПЕРИОД

Контур тосола работает - 
совместная работа
 

1. Сухая градирня (драйкуллер).

2. Холодильная установка (чиллер).

3. Воздушный конденсатор.

4. Циркуляционный насос (насосная группа).

5. Теплообменник "вода-вода".

6. Трехходовой вентиль с электроприводом.

 alt

 

ЗИМНИЙ ПЕРИОД

Контур тосола работает - 
работает сухая градирня (поз.1)

1. Сухая градирня (драйкуллер).

2. Холодильная установка (чиллер).

3. Воздушный конденсатор.

4. Циркуляционный насос (насосная группа).

5. Теплообменник "вода-вода".

6. Трехходовой вентиль с электроприводом.

alt

 


Визуализация некоторых вариантов использования мокрых градирен

alt

 

alt

 

alt

 

alt

 


Рассчитываем срок период окупаемости чиллера с системой «Free cooling» с сухой градирней

Исходные требования:
- холодпроизводительность – 100 кВт;
- температура воды – 15ºС.
При таких данных чиллер с воздушным конденсатором должен иметь электрическую мощность в 30кВт.
Драйкулер будет подбираться с мощностью в 100 кВт с возможностью полного (100%) снятия тепловой нагрузки при температуре наружного воздуха — 0°С.
Стоимость градирни вместе с другим дополнительным оборудованием (насосом для тосола, разборным теплообменником, трехходовым клапаном) – 10.000евро.
Температура наружного воздуха на уровне 0° С держится около 5 месяцев.
Потребляемая мощность драйкулера и насоса – 10кВт.
Разница в потребляемой мощности градирни и холодильного агрегата – 20кВт.
Экономия при круглосуточной работе за одни сутки - 480кВт.
Экономия за месяц - 14.400кВт или 14,4МВт.
Экономия за отопительный период (6мес) - 86,4МВт.
Срок окупаемости вы можете оценить сразу или в свете подорожания энергоресурсов - не составит 2 сезонов.

JoomlaWatch 1.2.12 - Joomla Monitor and Live Stats by Matej Koval
YOOtheme design - Powered by Joomla