Porównanie wieży chłodniczej i chłodnicy adiabatycznej

Jeśli chodzi o chłodzenie przemysłowe, a nawet w chłodnictwie i klimatyzacji, często mówi się, że chłodnica adiabatyczna może zastąpić wieżę wyparną pod względem funkcji i wydajności, uzasadniając tę możliwość szeregiem „jednokierunkowych” zalet systemu adiabatycznego.

W opinii firmy MITA Cooling Technologies, która produkuje oba systemy, należy wyjaśnić to twierdzenie.

—

Giorgio Lorenzetti, doradca techniczny

1. Chłodnica adiabatyczna i wyparna: kilka definicji

Aby obiektywnie odpowiedzieć na poniższe pytania, dobrze jest pochylić się nad zasadą działania dwóch rozważanych systemów chłodzenia. W rzeczywistości są one całkowicie różne od siebie i można je podsumować w następujący sposób:

• Adiabatyczny system chłodzenia: wykorzystuje ciepło jawne, czyli zasadę, zgodnie z którą dwa ciała o różnych temperaturach stykające się ze sobą (w tym przypadku powietrze i żebra wężownicy żebrowanej) wymieniają ciepło, powodując zmniejszenie początkowej różnicy temperatur między tymi dwoma ciałami. Ostateczna wielkość różnicy temperatur zależy od tego, jak duża powierzchnia wężownicy lamelowej styka się z powietrzem, a także od masy i temperatury powietrza. Jak wspomniano powyżej, zależy to od wydajności systemu nawilżania.
• System chłodzenia wyparnego: wykorzystuje ciepło utajone lub zasadę, zgodnie z którą zmiana fazy płynu (w tym przypadku wody do schłodzenia, która częściowo odparowuje) usuwa energię w postaci ciepła z pozostałego płynu. W szczególności, „utajone ciepło parowania” to maksymalna energia odpowiadająca zmianie płynu (wody) ze stanu ciekłego w stan pary.

Z powyższego wynika fundamentalny aspekt, który odróżnia te dwa systemy, będąc w istocie prawdziwym „czynnikiem rozróżniającym” między tymi dwoma wyborami: zużycie wody.

W systemie adiabatycznym woda jest wykorzystywana wyłącznie do chłodzenia powietrza przepływającego przez wężownicę żebrowaną. Dlatego jej użycie nie jest w żaden sposób związane z ilością ciepła do rozproszenia, a jedynie z wydajnością systemu nawilżania w stosunku do masy przepływającego przez niego powietrza. Co więcej, w systemie adiabatycznym potrzeba ta występuje tylko w najgorętsze dni okresu letniego, ograniczając w ten sposób zużycie wody do absolutnego minimum.

W tym aspekcie ważne jest, aby zwrócić uwagę na sposób zarządzania wodą używaną do nawilżania powietrza: od systemów wykorzystujących wodę osmotyczną i nebulizowaną przez dysze i pompy o bardzo wysokim ciśnieniu, po systemy wykorzystujące jednorazową wodę rozprowadzaną na impregnowanych celulozowych pakietach nawilżających, po jeszcze inne, które okresowo zwilżają flokowane pakiety PVC i odzyskują wodę, zapewniając czasowe czyszczenie i / lub wymianę bez konieczności kosztownego uzdatniania. Jeśli chodzi o ten punkt, należy dokładnie ocenić implikacje dla instalacji i wynikające z nich koszty.

Przeciwnie, w systemach wyparnych zużycie wody jest prawie stałe przez cały rok i jest ściśle związane z ilością ciepła do rozproszenia, w zakresie około 1 litra na każde 600 Kcal.

Zużycie wody wiąże się z kilkoma kwestiami, które mogą mieć wpływ na wybór, jak wspomniano powyżej. Należy również wziąć pod uwagę niektóre elementy: pomijając koszty, które mogą się różnić w zależności od obszaru, koszty związane z uzdatnianiem wody uzupełniającej, tworzenie irytujących (o ile nieszkodliwych) pióropuszy pary w zimnych porach roku lub możliwe tworzenie się lodu, a przede wszystkim możliwe implikacje na poziomie sanitarnym, które obecność wody pociąga za sobą w instalacjach wodno-kanalizacyjnych i przemysłowych i które powinny być zarządzane zgodnie z wytycznymi podyktowanymi przez Eurovent w tym zakresie.

Podsumowując, istotne staje się zbadanie obiektywnych potrzeb klienta jako całości (ponieważ normalne jest, że każdy system ma swoje korzystne i niekorzystne aspekty). Celem jest zaproponowanie rozwiązania technicznego, które najlepiej odpowiada potrzebom klienta.

Poniżej proponujemy serię powtarzających się pytań, na które staraliśmy się odpowiedzieć tak obiektywnie, jak to możliwe i wyłącznie z technicznego punktu widzenia.

2. Czy chłodnica adiabatyczna może zawsze zastąpić wieżę wyparną?

Zależy to od kilku czynników, które należy dokładnie ocenić, a wśród nich dwa główne.

• Zdolność rozpraszania ciepła. Zasadniczo, dla mocy pojedynczej jednostki do 1 MW i z pewnymi „różnicami” związanymi z oferowaną wydajnością, oba systemy mogą być proponowane jako alternatywy dla siebie nawzajem. Większa moc wymagałaby tak dużych maszyn lub większej ich liczby, że system adiabatyczny stałby się nieopłacalny.
• Temperatura wymagana dla wyjścia płynu. W chłodnicach adiabatycznych, w których wymuszone chłodzenie powietrza odbywa się za pomocą dopływu wody, wydajność systemu nawilżania w znacznym stopniu warunkuje dolną granicę osiąganą przez płyn. W każdym razie granica ta nie może się równać z tą osiąganą przez wieżę chłodniczą wyparną, chyba że zastosowane zostaną znaczne powierzchnie wymiany.

W związku z powyższym, nie jest automatyczne, że zawsze i bezkrytycznie można zaproponować system adiabatyczny zamiast systemu wyparnego: istnieją ograniczenia w potencjale cieplnym i wydajności, które należy wziąć pod uwagę.

3. Czy chłodnica adiabatyczna ma taką samą wydajność jak wieża wyparna?

Wydajność systemu adiabatycznego jest ściśle związana z wybranym systemem nawilżania powietrza, a także ze sposobem jego użytkowania. Weźmy teraz pod uwagę, że zależy ona od szybkości, z jaką powietrze przepływa przez system nawilżania i biorąc pod uwagę, że wymiana ciepła jawnego na powietrze jest mniej wydajna niż wymiana ciepła utajonego na mokre: jasne jest, że twierdzenie, że chłodnica adiabatyczna może zastąpić wieżę wyparną w warunkach równej wydajności, nie jest możliwe do obrony w wartościach bezwzględnych.

Aby zwiększyć wydajność systemu nawilżania, konieczne jest zmniejszenie prędkości powietrza. Jeśli ta ostatnia zostanie zwiększona, wydajność nawilżania zostanie zmniejszona, a dodatkowo spadek ciśnienia po stronie powietrza gwałtownie wzrośnie: klasyczny „krótki koc”….

Z kolei w systemach ewaporacyjnych to objętość powietrza przepływającego przez wymiennik determinuje wydajność systemu (im większa prędkość, tym lepsza wydajność systemu). Mniej istotna jest jednak jego temperatura, która rzeczywiście pozwala na mniejsze zbliżenia, im wyższa jest temperatura termometru mokrego.

4. Czy chłodnica adiabatyczna może zapewnić taką samą wydajność jak wieża wyparna pod względem osiąganych temperatur?

W oparciu o powyższe, natychmiast staje się jasne, że systemy o różnym charakterze funkcjonalnym i zawartości projektowej mają własne optymalne warunki pracy, które nie pokrywają się.

Dlatego też wymaganie, aby system powietrzny, choć adiabatyczny, działał w takich samych warunkach jak system parowania, jest niemałym naciąganiem koncepcyjnym.

5. Należy uważać na wprowadzające w błąd komunikaty utożsamiające chłodnice adiabatyczne z wieżami wyparnymi

MITA Cooling Technologies zdaje sobie z tego sprawę, dlatego jest w stanie zaoferować klientowi oba rozwiązania w zależności od jego rzeczywistych potrzeb.

Mając na uwadze powyższe, systemy adiabatyczne powinny być rozumiane jako „uzupełnienie” systemów wyparnych, a nie alternatywa dla nich w ścisłym tego słowa znaczeniu. MITA produkuje oba rozwiązania, więc jest w najlepszej pozycji, aby móc zaproponować klientowi najlepszą propozycję w oparciu o aktualny problem, dzieląc się z nim celami i ograniczeniami, które należy osiągnąć.