Расчёт градирни определяет способность оборудования отводить тепло при реальных климатических условиях. Подбор только по номинальной мощности ошибочен: производительность зависит от расхода и температур воды, мокрого термометра, влажности, высоты и режима работы.
Промышленную градирню проверяют на летний максимум, частичную нагрузку и зимнюю эксплуатацию.
Исходные данные для расчёта
Нужны тепловая нагрузка, расход воды, температуры входа и выхода, расчётный мокрый термометр, качество воды, режим работы и резервирование. Также учитывают место, шум, высоту установки, ветер и влажный выброс. Для чиллера данные берут из конденсаторного контура, для производства — из тепловыделения оборудования.
Тепловая нагрузка градирни
Тепловая нагрузка градирни — количество тепла, которое необходимо отвести от циркуляционной воды. Для чиллерной системы она больше холодильной мощности, потому что включает тепло охлаждаемого объекта и электрическую энергию компрессора.
Если чиллер имеет холодопроизводительность 1000 кВт и потребляет 250 кВт, ориентировочная нагрузка на градирню составит около 1250 кВт. Точное значение берут из данных оборудования при расчётных условиях.
Мощность градирни
Мощность градирни нельзя оценивать только в киловаттах без указания температур. Одна установка может отвести разное количество тепла при разных параметрах воды и воздуха. Чем выше температура горячей воды и ниже температура мокрого термометра, тем легче охлаждение.
В запросе поставщику указывают тепловую нагрузку, входную и выходную температуру воды, расчётный мокрый термометр и расход. Только эта комбинация определяет реальную рабочую точку.
Расход воды градирни
Расход воды градирни связан с тепловой нагрузкой и разностью температур воды. Чем больше температурный перепад, тем меньше расход требуется для передачи той же мощности. Однако перепад должен соответствовать требованиям чиллера или технологического оборудования.
Для ориентировочного расчёта используют тепловой баланс: нагрузка равна произведению расхода воды, теплоёмкости и разности температур. Для точного подбора используют расчёт производителя.
Диапазон охлаждения
Разность между температурой горячей воды на входе и охлаждённой воды на выходе называют диапазоном охлаждения. Например, при входе 35 °C и выходе 30 °C диапазон составляет 5 °C.
Большой диапазон уменьшает требуемый расход, но повышает требования к теплообменникам и управлению. Малый диапазон требует большего расхода, крупных труб и более мощных насосов.
Температура мокрого термометра
Температура мокрого термометра — главный климатический параметр испарительной градирни. Она учитывает температуру и влажность наружного воздуха и показывает способность воздуха принимать влагу.
Градирня не может охлаждать воду ниже температуры мокрого термометра. Чем ближе требуемая температура воды к этому значению, тем сложнее и дороже оборудование. Для расчёта используют климатические данные конкретного города, а не среднюю летнюю температуру сухого воздуха.
Подход к мокрому термометру
Разность между температурой охлаждённой воды и мокрым термометром называют подходом. Если вода должна выйти с температурой 29 °C, а мокрый термометр равен 25 °C, подход составляет 4 °C.
Малый подход требует большей поверхности орошения, расхода воздуха и более эффективной насадки. Снижение температуры воды всего на несколько градусов может заметно увеличить стоимость градирни.
Подбор градирни
Подбор градирни выполняют по полной рабочей точке. Производитель вводит тепловую нагрузку, расход, температуры воды и мокрого термометра в расчётную программу и определяет модель, количество секций, вентиляторы и режим их работы.
Запас по мощности должен быть обоснован. Слишком крупная градирня дороже, занимает больше места и может хуже регулироваться зимой. Практичнее использовать несколько секций или частотное управление вентиляторами.
Открытая и закрытая градирня
В открытой градирне вода контактирует с воздухом, что обеспечивает высокую эффективность, но требует водоподготовки. В закрытой системе технологическая жидкость проходит внутри теплообменника и не загрязняется, однако оборудование дороже и менее эффективно.
Испарение, унос и продувка
Вода теряется через испарение, капельный унос и продувку. Суммарный расход подпитки учитывают при проектировании водоснабжения, иначе быстро растёт минерализация или снижается уровень в бассейне.
Размещение градирни
Размещение должно исключать рециркуляцию тёплого влажного воздуха. Учитывают стены, соседние здания, ветер и расстояние между секциями. Также проверяют шум, вибрацию, массу, сервисный доступ и попадание влажного выброса в воздухозаборы.
Работа зимой
Зимний режим требует отдельного расчёта. Холодный воздух повышает охлаждающую способность, но создаёт риск обмерзания насадки, жалюзи, поддона и вентиляторов. Используют байпас воды, снижение скорости вентиляторов, отключение секций и подогрев бассейна.
Автоматика должна поддерживать минимально допустимую температуру воды и не допускать образования льда.
Резервирование
Для непрерывных процессов применяют N+1 или несколько секций. Оставшееся оборудование должно выдерживать нагрузку при максимальном расчётном мокром термометре, а не только при благоприятной погоде.
Типичные ошибки
- подбор только по мощности в кВт;
- использование сухого термометра вместо мокрого;
- игнорирование подхода к мокрому термометру;
- неучтённые испарение, продувка и подпитка;
- рециркуляция тёплого влажного воздуха;
- отсутствие зимнего алгоритма;
- игнорирование качества воды и материалов.
Порядок расчёта
- определить тепловую нагрузку;
- задать температуры входящей и выходящей воды;
- рассчитать расход воды;
- выбрать расчётный мокрый термометр;
- определить диапазон и подход;
- выбрать тип градирни и число секций;
- проверить водопотребление, шум и размещение;
- проверить летний, зимний и резервный режимы.
Итог
Расчёт градирни выполняют по тепловой нагрузке, расходу и температурам воды, мокрому термометру и условиям размещения. Правильный подбор учитывает летний максимум, частичную нагрузку, зиму, качество воды и резервирование. Инженеры NIKLAND выполняют подбор градирни для чиллерных и промышленных систем с учётом климата Казахстана и реальных требований объекта.
