Драйкулер: что это, как работает и почему летом теряет мощность

Драйкулер — это сухой охладитель жидкости: оребрённый теплообменник с вентиляторами, в котором гликоль или вода остывают только уличным воздухом, без испарения. Поэтому летом он упирается в температуру воздуха: экономичный аппарат отдаёт жидкость на 5,6–11 °C теплее улицы, при +30 °C это 36–41 °C. Зато ему не нужны подпитка, продувка и водоподготовка.

Статья для директора и главного инженера, которые ставят драйкулер на чиллер, технологию или фрикулинг. Драйкулеры — один из самых ходовых продуктов NCT, и большинство претензий к ним, которые я видел, — не брак, а решения проекта: аппарат подобрали на мягкое лето, поставили в угол кровли или залили водой. Сравнение с испарительным охлаждением по воде и электричеству — в статье градирня или драйкулер.

Что такое драйкулер и как он устроен?

Драйкулер, или сухая градирня (dry cooler), устроен почти как автомобильный радиатор. Горячая жидкость идёт по трубкам, рёбра увеличивают поверхность, осевые вентиляторы продувают её наружным воздухом, и тепло уходит только нагревом воздуха. Агрегатное состояние жидкости не меняется, воды снаружи нет.

Драйкулеры NCT тип DC выпускаются мощностью от 300 кВт в трёх исполнениях:

• горизонтальное — теплообменник лежит, вентиляторы сверху; ставят на землю или кровлю;

• вертикальное — воздух идёт горизонтально; для узких проездов и мест между зданиями;

• V-образное — два теплообменника под углом, больше поверхности на метр длины.

Корпус — оцинкованная сталь с полимерным покрытием, гарантия от сквозной коррозии 10 лет. Вентиляторы работают при наружном воздухе от −35 до +55 °C, теплообменник принимает жидкость от −35 до +80 °C.

Где драйкулер — правильный выбор?

Драйкулер выигрывает там, где жидкость можно держать на 3–5 °C и более теплее наружного воздуха. Каталог NCT называет пять таких случаев:

1. Нужная температура жидкости выше наружной на 3–5 °C и больше.
2. Контур должен остаться чистым: жидкость нельзя приводить в контакт с атмосферой.
3. В контуре не вода, а раствор этиленгликоля или пропиленгликоля.
4. На площадке нет воды на подпитку и нельзя организовать оборотный цикл.
5. Жидкость горячая, 60–70 °C: большой температурный напор, аппарат получается компактным.

Наши драйкулеры работают на энергетическом предприятии в Якутии, на буровой платформе на Сахалине, на государственном объекте на Новой Земле, на производстве жидких пестицидов в Татарстане, на стекольном заводе в Вологодской области, в центре обработки данных в Московской области и на многих других объектах. На гликоле драйкулер работает там, где воде на улице зимой не выжить.

Почему драйкулер летом теряет мощность?

Драйкулер не может охладить жидкость ниже температуры воздуха, который через него идёт. Разницу между жидкостью на выходе и воздухом на входе называют недоохлаждением (approach). Чем оно меньше, тем быстрее растёт нужная площадь теплообменника: температурный напор стремится к нулю, площадь — к бесконечности.

Пример из нашей методички: гликоль 45 → 40 °C, воздух в аппарате нагревается на 8 °C.

Воздух на входе, °C	Недоохлаждение, °C	Площадь теплообменника, доля от варианта на 30 °C
26	14	0,68
30	10	1,00
34	6	1,94
36	4	3,89

Уменьшить недоохлаждение с 10 до 6 °C — почти вдвое больше теплообменника, до 4 °C — почти вчетверо. Драйкулер «на два градуса выше улицы» либо огромен, либо не держит режим.

Отсюда главное решение — на какой воздух подбирать. Для Москвы параметры Б по СП 131.13330 — 26 °C, расчётный час по ASHRAE (обеспеченность 0,4 %) — 29,9 °C, абсолютный максимум — 38 °C. Разница между 26 и 30 °C — треть площади. В жару выше расчётной жидкость теплеет вместе с воздухом: аппарат, подобранный на 40 °C при +30 °C, при +38 °C отдаст гликоль около 48 °C. Для технологии, которая не имеет права остановиться, расчётную температуру задаёт технолог, и часто это абсолютный максимум.

Что даёт адиабатика и зачем воде 100 атмосфер?

Адиабатический драйкулер — тот же сухой аппарат с форсунками перед теплообменником: в жару вода распыляется в туман, испаряется в потоке и охлаждает воздух на входе. Жидкость в трубках с водой по-прежнему не контактирует. На заводе одного из заказчиков мы выставляли на форсунках давление около 100 атмосфер: при +35 °C и влажности 30 % воздух остывает примерно на 10 °C.

Давление нужно ради размера капли. Мелкий туман испаряется до теплообменника, а крупная капля долетает до ламелей, оседает солью и известью, и за сезон-другой оребрение забивается. Поэтому шланг в жару — плохая замена адиабатике.

По предложениям NCT воздух остывает на 5–15 °C, верхняя цифра — для сухого юга. Предел — разница сухого и мокрого термометра: в расчётный час Москвы 29,9 − 22,1 = 7,8 °C, реалистично около 5 °C.

Воды адиабатика берёт мало и только в пиковые часы. Расчёт для Москвы на 1300 кВт:

• охлаждение воздуха на 5 °C требует около 1,2 м³/ч воды;

• выше +28 °C в Москве около 88 часов в год, значит, за год не больше 106 м³;

• испарительная градирня той же мощности испаряет до 2,0 м³/ч тысячи часов в году;

• гликоль на конденсатор чиллера идёт примерно на 5 °C холоднее, компрессоры на 300 кВт берут в жаркий час на 45 кВт меньше.

Для непрерывных процессов я советую подбирать сухой теплообменник на расчётную температуру без увлажнения, а адиабатику считать запасом. Если на объекте отключат воду, аппарат, подобранный впритык под адиабатику, останется без неё ровно в самый жаркий час. Зимой линию к форсункам сливают. Размен воды на электричество разобран в статье вода или электричество.

Как драйкулер работает с чиллером летом и зимой?

Летом драйкулер снимает с водяного чиллера тепло конденсации: чиллер стоит в помещении, на улице нет воды и водоподготовки. Подключают драйкулер двумя способами:

• гликоль прямо через конденсатор — один контур и самая низкая конденсация;

• через пластинчатый теплообменник — гликоль только в наружном контуре, но промежуточный теплообменник добавляет 2–4 °C к жидкости на конденсаторе. При 3 % мощности компрессора на градус это 6–12 % лишней энергии компрессоров в жаркий час.

Второй вариант оправдан при длинной трассе, при запрете гликоля в конденсаторе или если тот же теплообменник нужен зимой для фрикулинга.

Зимой драйкулер даёт холод без компрессора — это свободное охлаждение (фрикулинг). При графике холодной воды 7/12 °C и сумме недоохлаждений драйкулера и теплообменника 7 °C частичный фрикулинг начинается ниже +5 °C, полный — ниже 0 °C; при графике 12/18 °C — ниже +11 и +5 °C. Один драйкулер летом работает на конденсатор, зимой — на теплообменник холодной воды. Сколько часов в году это даёт — в статье фрикулинг в чиллере.

Где ставить драйкулер, чтобы он не дышал своим выбросом?

Драйкулер охлаждает тем воздухом, который ему дали, а не тем, что указан в СП 131.13330. У глухой стены или за высоким ограждением горячий выброс возвращается на вход, и каждый градус подогрева почти целиком переходит в температуру жидкости.

Пример из методички: драйкулер на конденсаторе чиллера, 1000 кВт холода, компрессоры 250 кВт. Рециркуляция на тесной кровле подняла воздух на входе на 3 °C, конденсация выросла на те же 3 °C. При 3 % мощности компрессора на градус это 22,5 кВт, за 5000 часов — 112 500 кВт·ч в год, около 1,1 млн ₽ при тарифе 10 ₽/кВт·ч.

Правила размещения простые:

• не ближе 1,2 м к стене и между соседними аппаратами;

• ограждение не выше самого аппарата, верх вентиляторов не ниже соседних стен и парапетов;

• группу ставят в ряд, выброс выше парапета;

• высота опор — с учётом снегового покрова района, иначе зимой аппарат заметает и воздух идёт по кругу;

Рециркуляция бьёт и по вентиляторам: воздух на выходе из теплообменника драйкулера NCT горячее +55 °C выводит их из строя.

Сколько электричества берут вентиляторы и как его снизить?

Вентиляторы — основной потребитель самого драйкулера, и на круглогодичной нагрузке частотное регулирование снимает около 60 % их энергии. Мощность вентилятора растёт как куб скорости: на 60 % оборотов он берёт 0,6³ = 21,6 % мощности.

Расчёт на условном драйкулере с вентиляторами 16 кВт, средней потребностью в воздухе 60 % и 8000 часами работы в год:

Способ регулирования	Средняя мощность	Энергия за год
Ступенями, вентиляторы включаются по одному	9,6 кВт	около 77 тыс. кВт·ч
Частотный преобразователь, все на 60 % скорости	3,8 кВт с потерями	около 30 тыс. кВт·ч
Разница	5,8 кВт	около 46 тыс. кВт·ч, 0,46 млн ₽

Работающие драйкулеры можно модернизировать заменой вентиляторов на ЕС-двигатели (electronically commutated) со встроенным регулированием скорости: NCT предлагает такую замену как модернизацию уже стоящих аппаратов.

Какие ошибки с драйкулером обходятся дороже всего?

Самые дорогие ошибки закладывают в проекте, а всплывают они в первый мороз или в первую жару.

Ошибка	Чем грозит	Как правильно
Драйкулер на технологии, которой летом нужна жидкость почти на уровне воздуха	При +30 °C аппарат отдаёт 36–41 °C, производство встаёт	Закрытая градирня или чиллер на доохлаждение
Вода вместо гликоля	Встала циркуляция в мороз или пропало питание — теплообменник размораживается за часы	Гликоль по зимнему минимуму площадки
Долив гликолевого контура водой	Контур 10 м³ на 40 % после долива 2 м³ воды — 33,3 %, защита от замерзания уходит на несколько градусов вверх	Доливать только готовым раствором
Климат по СП 131.13330 без поправки на место	Аппарат на кровле у стены дышит своим выбросом, в жару теряет мощность	Отступы и поправка на место установки в проекте
Горячая жидкость без проверки воздуха на выходе	Воздух выше +55 °C выводит вентиляторы из строя	Проверить точку в подборе
Адиабатика закрывает дефицит площади	Отключили воду — в жару аппарат не держит точку	Подбор на сухую расчётную температуру, адиабатика — запас

Концентрацию гликоля выбирают по самой холодной температуре, которую увидит контур, плюс 3–5 °C запаса. Этиленгликоль 40 % замерзает около −23 °C, а холодная пятидневка в Москве по СП 131.13330 — −26 °C. Для драйкулера, который всю зиму работает на фрикулинг, 40 % мало: нужен более крепкий раствор, и под него пересчитывают аппарат и насосы. Концентрацию проверяют рефрактометром при пуске и каждую осень.

Что в итоге

1. Драйкулер — сухой охладитель: он отдаёт жидкость на 5,6–11 °C теплее уличного воздуха, при +30 °C это 36–41 °C, и ниже воздуха не охладит ни с каким запасом площади.

2. Каждый градус ближе к воздуху дорожает: недоохлаждение 6 °C вместо 10 °C требует почти вдвое большего теплообменника, 4 °C — почти вчетверо.

3. Адиабатика с туманом под давлением около 100 атмосфер охлаждает воздух на входе на 5–15 °C в зависимости от климата и тратит воду только в жаркие часы — в Москве не больше 106 м³ в год на 1300 кВт.

4. Тесная кровля стоит денег: рециркуляция +3 °C на чиллере 1000 кВт — около 112 500 кВт·ч лишнего электричества в год.

Частые вопросы

Чем драйкулер отличается от чиллера?

Драйкулер только отводит тепло в уличный воздух и не охладит жидкость ниже его температуры. Чиллер — холодильная машина с компрессором: он делает воду 7/12 °C при любой погоде. Часто они работают вместе: драйкулер снимает тепло с конденсатора чиллера летом и даёт холод без компрессора зимой.

Сухая градирня и драйкулер — это одно и то же?

Да, сухой градирней называют тот же сухой охладитель. Воду он не испаряет, поэтому подпитка, продувка и водоподготовка не нужны. Испарительная градирня охлаждает до мокрого термометра, летом это на 7–10 °C холоднее.

Можно ли заливать в драйкулер воду вместо гликоля?

Практически нет. Если в мороз остановится циркуляция или пропадёт питание, теплообменник с водой размораживается за часы. Воду допускают только с аварийным сливом, резервным питанием насоса и подогревом.

Сколько воды тратит адиабатический драйкулер?

Только на испарение и только в жаркие часы. На 1300 кВт в Москве это около 1,2 м³/ч в пиковый час и не больше 106 м³ за год, если увлажнение включается выше +28 °C. Точный расход и требования к воде для форсунок даёт подбор под вашу площадку.

С какой мощности выпускают промышленные драйкулеры?

Драйкулеры NCT тип DC — от 300 кВт, в том числе с адиабатикой. Большую мощность набирают модулями, новый можно добавить к работающей установке.

Источники

• ASHRAE Handbook — HVAC Systems and Equipment и ASHRAE Climatic Design Conditions: расчётные сухой и мокрый термометры Москвы.

• СП 131.13330 «Строительная климатология».

• Cooling Best Practices, «Evaluating Process Cooling Supply Temperatures»: недоохлаждение экономичного драйкулера 5,6–11 °C.

• Каталоги и технико-коммерческие предложения NCT 2026 года: драйкулеры DC, адиабатическое исполнение.

• Опыт и расчёты «Энергии холода».

Больше материалов — в разделе Градирни.

Подобрать драйкулер под ваш объект — получить консультацию