Dry cooler – definicja, budowa, konfiguracje, zastosowania – Kompletny poradnik

Co to jest dry cooler?

Dry cooler jest urządzeniem chłodzącym, które wykorzystuje powietrze do regulacji temperatury procesu. Chłodzenie opiera się na zasadach odrzucania ciepła jawnego.

Typowy układ wymaga czynnika chłodniczego, który z powiązanego procesu wchodzi do dry coolera. Tam wymienia nagromadzone ciepło z cyrkulującym wewnątrz powietrzem.

Dry coolery mają wentylatory, które zasysają powietrze z zewnątrz w celu podtrzymania procesu wymiany termicznej. Aby zapewnić wydajne chłodzenie, należy utrzymywać odpowiednią różnicę temperatur między medium chłodniczym a powietrzem.

Zazwyczaj minimalna różnica 5 stopni Celsjusza w zupełności wystarcza.

Dry coolery często znajdują zastosowanie tam, gdzie brakuje wody lub jej użycie jest zabronione ze względu na przepisy dotyczące ochrony środowiska. Wykorzystuje się je również w procesach przemysłowych, które wymagają chłodzenia do utrzymania optymalnych warunków pracy.

Jak zbudowany jest dry cooler?

Dry cooler jest zbudowany z kilku istotnych elementów:

• obudowa z wbudowanymi rurkami do przepływu medium chłodniczego, 
• wentylatory, 
• wymienniki lamelowe.

Zasada działania całości jest bardzo prosta. Czynnik chłodniczy przepływa przez dry cooler, gdzie wymienia nagromadzone ciepło z powietrzem, które wtłaczają wentylatory. W efekcie wraca do procesu schłodzony.

Jakie są konfiguracje dry coolerów?

Istnieją trzy konfiguracje dry coolerów w systemach chłodzenia:

• bezpośrednie suche chłodzenie,
• pośrednie suche chłodzenie,
• skraplacz z ciągiem naturalnym.

Poniżej wyjaśniamy, na czym polega każda z nich.

Czym jest bezpośrednie suche chłodzenie?

Bezpośrednie suche chłodzenie to konfiguracja, która bezpośrednio skrapla strumień wylotowy z turbiny parowej i zwraca kondensat bez utraty wody. W tym sensie para przechodzi w stan ciekły bezpośrednio wewnątrz chłodzonych powietrzem rur żebrowanych.

Pośredni skraplacz powierzchniowy nie jest potrzebny.

Tego typu systemy znajdują zastosowanie w procesach przemysłowych, zakładach użyteczności publicznej, a także w małych i dużych elektrowniach.

Czym jest pośrednie suche chłodzenie?

Pośrednie suche chłodzenie to konfiguracja, która łączy suchą wieżę chłodniczą (IDCT) ze skraplaczem powierzchniowym lub parowym. Idealnie nadają się dla jednostek skraplających o dużej wydajności.

Ich obudowa ze stali lub betonu zapobiega recyrkulacji gorącego powietrza. W ten sposób zmniejsza zapotrzebowanie na dodatkową moc i liczbę elementów mechanicznych.

Czym jest skraplacz z ciągiem naturalnym?

Skraplacz z ciągiem naturalnym (NDACC) to skraplacz chłodzony powietrzem (ACC), który zamiast wentylatorów wykorzystuje wieżę z ciągiem naturalnym. Taka konstrukcja zmniejsza zapotrzebowanie na energię elektryczną.

Jakie są zastosowania dry coolerów?

Najpopularniejsze zastosowania dry coolerów to:

• centra danych, 
• budynki biurowe,
• szpitale/medyczne budynki biurowe, 
• systemy przemysłowe/procesowe, 
• wymianę ciepła/rekuperację, 
• wytwarzanie energii, 
• chłodzenie indukcyjne.

Dry coolery są stosowane w wielu typach budynków i w praktycznie całej branży HVAC. Ze względu na swoje właściwości, dry coolery odgrywają znaczącą rolę w zwiększeniu wydajności pracy budynku.

Jakie są zalety dry coolerów?

Główne zalety dry coolerów to:

• łatwa instalacja i uruchomienie; 
• ogólnie niskie koszty operacyjne po instalacji; 
• wygodna separacja komponentów pozwala operatorom zaoszczędzić miejsce na podłodze na inne urządzenia;
• stały dopływ wody nie jest potrzebny, w związku z czym nie ma obaw związanych z zaopatrzeniem i utylizacją; 
• możliwość pracy przez cały rok, nawet w środowiskach o niskich temperaturach; 
• generowane ciepło może być kierowane bezpośrednio do innych procesów, co zmniejsza straty energii i poprawia ogólną wydajność.

Jakie są wady używania dry coolerów?

Wady używania dry coolerów to:

• wymóg regularnej inspekcji (lub zautomatyzowanego systemu monitorowania agregatu chłodniczego) w celu upewnienia się, że ilość płynu chłodzącego nie spadnie poniżej wymaganego poziomu; 
• koszty dodatkowych komponentów zwiększają całkowite wydatki na konfigurację.

Dry cooler vs chiller

Główna różnica pomiędzy dry coolerami, a chillerami jest w formie wymiany termicznej. W przypadku dry coolerów wymiana termiczna odbywa się poprzez zasysanie powietrza zewnętrznego i cyrkulację nad rurami z płynem chłodniczym (zazwyczaj jest nim woda lub mieszanina wody i glikolu). Następnie schłodzony płyn przechodzi przez wymiennik ciepła, który łączy się z powiązanym procesem. Nadmierna temperatura przenosi się do płynu chłodzącego. Ten zaś, ogrzany, wraca do dry coolera, gdzie cykl zaczyna się ponownie.

Zauważ, że dry cooler nie posiada standardowej jednostki chłodniczej, która usuwałaby ciepło. Zamiast niej wykorzystuje wentylatory. Zasysają one powietrze z otoczenia i w ten sposób chłodzą ogrzane medium.

Natomiast chillery posiadają jednostki chłodnicze (często w połączeniu z wymiennikami ciepła) w swojej konfiguracji systemowej. Wykorzystują czynnik chłodniczy i obniżają jego temperaturę za pomocą powietrza lub wody w skraplaczu.

Zaletą chillerów jest przede wszystkim lepsza kontrola temperatury i większe możliwości redukcji ciepła. Ponadto są długowieczne i wydajne energetycznie.

Z drugiej strony, w porównaniu do dry coolerów, konserwacja chillerów jest wyraźnie bardziej kosztowna. Tak samo jak pierwsza instalacja systemu w zakładzie.

Niemniej jednak zarówno dry cooler, jak i chiller oferują korzyści, gdy są używane w odpowiednich warunkach.

Dry cooler vs wieża chłodnicza

Główną różnicą pomiędzy dry coolerem, a wieżą chłodniczą jest skomplikowanie budowy. Dry coolery charakteryzują się prostą i solidną konstrukcją, która obejmuje wymiennik ciepła (zazwyczaj żebrowane rury lub mikrokanałowe węże do chłodziwa) oraz wentylatory kierujące przez niego strumień powietrza w celu schłodzenia wody lub roztworu glikolu. Dry coolery najczęściej są dostępne w wersji z poziomym lub pionowym przepływem powietrza.

Zdolność odprowadzania ciepła wynosi zwykle do 1 MW, choć na rynku dostępne są również wersje o dużej wydajności.

Nowoczesne konstrukcje mogą posiadać dodatkowe podzespoły, takie jak systemy wstępnego chłodzenia (zarówno adiabatyczne rozpylanie, jak i zwilżane podkładki). Umożliwiają one chłodzenie płynu procesowego poniżej temperatury termometru suchego.

Z drugiej strony mamy wieżę chłodniczą, której struktura jest znacznie bardziej wyrafinowana. Obejmuje ona m.in.:

• dysze rozpylające gorącą wodę w sposób jednorodny na wymiennik ciepła,
• wentylatory, które kierują powietrze z otoczenia przez wieżę chłodniczą,
• eliminatory kropel, zapobiegające wydostawaniu się wody wraz z powietrzem, 
• zbiornik na schłodzoną wodę.

Powietrze przepływa od dołu wieży (wieża typu przeciwprądowego) lub prostopadle do kierunku przepływu wody (wieża typu krzyżowego).

Wieża chłodnicza opiera się na utajonym cieple parowania wody w celu wymiany terminczej ze strumieniem powietrza, który przepływa przez nią. Potrafi obniżyć temperaturę wody procesowej poniżej temperatury otoczenia.

Natomiast dry cooler redukuje temperaturę wody tylko do temperatury otoczenia. Jednak lepsze chłodzenie jest możliwe, jeśli zastosujesz dodatkowe rozwiązania. Chodzi np. o adiabatyczne wstępne chłodzenie powietrza wlotowego.

Mokre wieże chłodnicze działają wydajnie w gorącym i suchym klimacie, ale gdy powietrze otoczenia staje się wilgotne, ich wydajność spada. Z kolei na efektywność dry coolerów nie ma wpływu wilgotność powietrza, ale zależy ona od temperatury otoczenia.

Podsumowując, wieże chłodnicze oferują większe możliwości redukcji temperatur, lepszą pojemność chłodniczą i nadają się do pracy w gorącym klimacie. Jednak ich początkowa instalacja jest o wiele bardziej kosztowna, tak samo jak późniejsza konserwacja.

Podsumowanie

Dry coolery są wszechstronnym i wydajnym sposobem chłodzenia płynów procesowych w budynkach oraz niemal wszystkich zastosowaniach HVAC. Kupisz je w różnych rozmiarach i konfiguracjach, aby spełnić specyficzne potrzeby różnych zastosowań.

Są nie tylko opłacalne, ale także mogą pomóc w zmniejszeniu wpływu firmy na środowisko.

Jeśli szukasz sposobu na wydajne i zrównoważone chłodzenie płynów procesowych, dry cooler jest odpowiedzią. Jednak pamiętaj, że gdy wybierasz urządzenie do swoich potrzeb, powinieneś wziąć pod uwagę kluczowe punkty omówione artykule.

Dzięki starannemu planowaniu zainstalujesz dry cooler, który stanie na wysokości zadania i zapewni ci lata niezawodnej pracy.