Что лучше - открытая или закрытая градирня?

Первым вопросом, которым часто задаются проектировщики: что лучше для данного проекта - открытый или закрытый контур охлаждаемой жидкости. Надо признать наличие нескольких подходов к этому вопросу не только у проектировщиков, но и владельцев объекта, службы эксплуатации, а также и других сторон. В разных обстоятельствах как открытые, так и закрытые системы охлаждения могут обеспечить определённые выгоды по капитальным или эксплуатационным затратам.

Открытые градирни

Наиболее распространенным типом оборудования для обеспечения средней и большой холодопроизводительности считаются открытые градирни. Они оказываются привлекательными благодаря широкому диапазону мощностей и конфигураций, хорошей энергоэффективности и разумными капитальными затратами. Однако, у открытых систем оборотного водоснабжения имеются недостатки по сравнению с вариантом закрытого контура охлаждения. Наиболее существенными недостатками систем с открытыми градирнями можно назвать повышенное потребление воды и необходимость её очистки, что связано с требованиями к техническому обслуживанию. В качестве примера можно рассмотреть варианты градирен для водяного охлаждения конденсаторов чиллера. Открытая градирня даже в жаркие дни может охладить воду до +27 °С при температуре наружного воздуха +30 °С и относительной влажности 50%.

Закрытые градирни

В состав градирни с закрытым контуром входит змеевик теплообменника, который отделяет воду контура орошения градирни от охлаждаемой жидкости. Во время работы градирни вода перекачивается снизу из поддона наверх в коллектор с форсунками, где затем распыляется на змеевик, по которому циркулирует хладоноситель - вода или раствор гликоля. Охлаждённая жидкость из теплообменника градирни, в свою очередь, обеспечивает теплоотвод от конденсатора чиллера. Жидкость в змеевике закрытой градирни не имеет контакта с воздухом и поэтому она в большей степени защищена от загрязнений, вызванных коррозией и механическими примесями, содержащимися в воздухе. Важным преимуществом закрытого контура можно назвать также минимизацию напора циркуляционных насосов контура охлаждения конденсатора. Закрытая градирня охлаждает жидкость не так эффективно, по сравнению с открытой градирней при одинаковых габаритах и мощности вентиляторов градирен

Системы с промежуточными теплообменниками

В некоторых системах охлаждения требуется замкнутый контур для поддержания максимальной эффективности в течении многолетней эксплуатации. Закрытые системы обычно выбирают для больших чиллеров (с центробежными или винтовыми компрессорами), а также для гидравлических сетей с множеством небольших теплообменников. В качестве примера закрытых систем оборотного водоснабжения можно рассматривать крупные холодильные центры с чиллерами и здания с водяными тепловыми насосами, используемые в медицинских учреждениях, а также офисных, гостиничных и высотных жилых зданиях. Использование открытого контура охлаждения может создать значительный риск загрязнения теплообменников на подобных объектах.

При сравнении стоимости рассматриваемых вариантов градирен, у открытых систем первоначальные инвестиции будут ниже, если не учитывать полный комплекс оборудования системы охлаждения. Необходимо помнить, что в открытом контуре желательно применять механические фильтры. Проблема в том, что работоспособность теплообменников, особенно пластинчатых, ухудшается при загрязнении из-за небольших проходных сечений каналов. Открытый водооборотный контур с промежуточным теплообменником также потребует дополнительного комплекта насосов для разделения с закрытым контуром. В итоге, стоимость системы с открытой градирней на самом деле может оказаться значительно выше с учётом теплообменников, системы фильтрации и дополнительных насосов.

Основные критерии при выборе открытой или закрытой системы:

1. Эффективность теплоотвода

Загрязнение теплообменника может значительно ухудшить работу чиллеров и эффективность теплообменников. Для закрытой градирни коэффициент теплопередачи в течении долгих лет может поддерживаться на уровне проектных характеристик. В ряде закрытых систем промежуточные теплообменники могут устанавливаться дополнительно для разделения контуров (вода/антифриз), удобства очистки или снижения капитальных затрат. Обрастание теплообменников должно быть только с промежуточным теплообменником, который непосредственно принимает участие в отбраковке тепла, этим можно легко управлять.

2. Глубина охлаждения воды

Открытые градирни могут обеспечить глубокое охлаждение воды благодаря более эффективному теплоотводу. В закрытых системах надо учитывать отсутствие непосредственного контакта охлаждаемой воды с наружным воздухом, поэтому процесс охлаждения в закрытых системах можно назвать 2х-ступенчатым. В закрытой градирне сначала должна охладиться вода для орошения змеевика, которая будет отводить теплоту от холодоносителя внутри змеевикового теплообменника. Эффективность первой ступени охлаждения определяется разностью температуры охлаждённой воды орошения после градирни и т.м.т. окружающей среды. Теплообмен между холодоносителем и водой орошения в большой степени зависит от температурного напора - разностью температуры охлаждённой воды орошения и температурой жидкости закрытого контура.

3. Расход подпиточной воды

Оба рассматриваемых типа градирен работают по принципу испарения воды. И тот и другой тип градирен требуют одинакового количества подпиточной воды при одинаковой тепловой нагрузке. Расход испаряющейся воды проще оценить при использовании имперской системы измерений: в атмосферу отводится 1000 BTU/h на испарение одного фунта воды = 0,454 кг. В метрической системе это соответствует пропорции теплоотвод 1кВт на испарение 1,55 кг воды. Однако, закрытая градирня в холодный период может работать с уменьшенным расходом воды орошения или даже вообще в «сухом» режиме охлаждения.

4. Напор и мощность циркуляционных насосов

Напор, необходимый для побуждения циркуляции холодоносителя в закрытом контуре зависит только от сопротивления теплообменников, а также местного и линейного гидравлического сопротивления элементов закрытого контура. В открытой системе с «разрывом струи» необходимо ещё учитывать статический напор, который увеличивает мощность и энергопотребление насоса.

5. Коррозия и другие проблемы контуров охлаждения

С помощью закрытой градирни проблема коррозии трубопроводов и теплообменников практически устраняется, так как холодоноситель в закрытом контуре не подвергается непосредственному воздействию кислорода и загрязнения из атмосферы.

6. Сложность технического обслуживания

Открытая градирня, как правило, не требует сложного технического обслуживания. Однако, с учётом полного комплекса оборудования системы охлаждения, включающей трубы, теплообменники и потребителей холода, стоимость обслуживания системы с открытой градирней получается выше по сравнению с закрытым контуром.

При рассмотрении вышеуказанных факторов можно увидеть основные выводы при выборе типа градирни. Капитальные затраты для системы открытых градирен, как правило, ниже, чем для закрытой системы. Эксплуатационные расходы для открытых градирен будут ниже, по крайней мере, на начальном этапе. Однако уровень первоначальных инвестиций и эксплуатационных затрат может значительно увеличиться, если учитывать сложные и дорогие системы холодоснабжения. Закрытые градирни оказываются более выгодными для систем оборотного водоснабжения с чиллерами, а также там, где предъявляются высокие требования по качеству охлаждающей воды.

Компания предлагает купить градирню с доставкой по Санкт-Петербургу и всей России. Специалисты помогут подобрать открытую или закрытую градирню и произвести комплекс услуг по поставке, монтажу и пусконаладке, сервисному обслуживанию оборудования.