Градирня: что это, как устроена и как работает — простыми словами

Градирня — это охладитель воды, который отдаёт тепло заводского оборудования уличному воздуху за счёт испарения: на каждые 7 °C охлаждения паром уходит около 1 % воды. Компрессора в градирне нет, работают только насос и вентилятор. Ниже температуры мокрого термометра она воду не охладит, поэтому летом в Москве даёт около 25–26 °C.

Статья для директора и главного инженера, которые впервые встретили градирню в проекте. На наших «градирниках» — вебинарах и экскурсиях на завод — я разбираю её конструкцию на слайдах и у живого аппарата в цехе; здесь собрал главное. Как выбрать тип и модель под свой завод, я разобрал отдельно: как выбрать промышленную градирню.

Что такое градирня простыми словами?

Градирня работает как мокрая ткань на ветру. Термометр, обёрнутый мокрой тканью, на ветру показывает меньше уличного: вода испаряется и остужает его. Градирня делает то же с горячей водой от оборудования: разливает её по большой поверхности, продувает уличным воздухом, и часть воды уходит паром, забирая тепло.

Для директора картина такая: станок, печь или холодильная машина греют воду, вода идёт на градирню, остывает и возвращается по кругу. Вы платите за насос и вентилятор, а не за компрессор, поэтому электричества уходит в разы меньше, чем у холодильной машины. Взамен градирня тратит воду на испарение и требует водоподготовки.

Масштаб на цифрах: контур 1000 м³/ч, который остывает с 35 до 28 °C, отводит 8141 кВт тепла и испаряет для этого 12,6 м³ воды в час — около 1,3 % расхода.

Зачем нужна градирня на заводе?

Градирня нужна, чтобы выбросить в атмосферу тепло, которое технология или холодильная машина больше никуда деть не могут. В референс-листе NCT больше 360 объектов с градирнями, и задачи на них повторяются: печи, испытательные стенды, компрессоры, конденсаторы чиллеров, абсорбционные машины, автоклавы и закалочные ванны. На «Северстали» в Череповце наша градирня охлаждает индукционную печь, на заводе «Татпроф» — линию закалки алюминиевых профилей.

Граница с чиллером простая. Градирня подходит, если воде достаточно быть теплее мокрого термометра плюс 4 °C. Если нужна вода 7–15 °C для кондиционирования, пищевых и фармацевтических линий, это работа чиллера, а градирня снимает тепло с его конденсатора. На большинстве заводов правильный ответ — «и то, и другое».

Разница в деньгах большая. Для доклада в Череповце я считал одну задачу на 1000 кВт холода пятью схемами под местный климат: счёт за электричество у обычного чиллера и у мокрой градирни без холодильной машины отличается в десять раз.

Как устроена градирня?

Открытая вентиляторная градирня состоит из семи основных узлов. Ниже они перечислены по ходу воды, на примере модульных градирен NCT.

1. Водораспределение с форсунками разбрызгивает горячую воду по оросителю. У NCT форсунки из полипропилена, самоопорожняющиеся, не трескаются на морозе.

2. Ороситель (насадка) — пакет гофрированных листов ПВХ, по которому вода стекает плёнкой и каплями навстречу воздуху. Ороситель снимается и промывается.

3. Вентилятор гонит через ороситель уличный воздух. Центробежный стоит внизу или сбоку и задувает воздух внутрь, осевой стоит сверху и вытягивает его.

4. Воздухозаборные окна с жалюзи впускают воздух. Если к ним плохой подход, градирня начинает всасывать собственный тёплый выхлоп.

5. Каплеуловитель над оросителем задерживает капли: поток воздуха в нём трижды меняет направление. Капельный унос у NCT — 0,0005–0,002 % расхода воды.

6. Поддон собирает охлаждённую воду, отсюда её забирает насос. Подпитка с поплавковым клапаном или датчиком уровня доливает воду взамен испарившейся.

7. Корпус — окрашенная горячеоцинкованная сталь, по запросу нержавеющая. По каталогу NCT — 10 лет гарантии от сквозной коррозии, срок службы до 25 лет.

У закрытой градирни к этому набору добавляются змеевик, внутри которого идёт охлаждаемая жидкость, и насос орошения, который поливает змеевик водой из поддона.

В противоточной градирне воздух идёт снизу вверх навстречу воде, в перекрёстноточной — поперёк потока; такая ниже, но обмерзает по воздухозабору уже при −5 °C. Модульная градирня приходит с завода готовыми блоками и монтируется за 1–2 дня, строительную собирают на объекте под расходы от 500 м³/ч.

Как работает градирня?

Принцип работы градирни — испарительное охлаждение: часть воды испаряется, и на это уходит тепло остальной воды. Цикл открытой градирни:

1. Насос подаёт нагретую воду от оборудования на форсунки.

2. Вода стекает по оросителю, навстречу или поперёк идёт уличный воздух.

3. Небольшая часть воды испаряется и уносит тепло, остальная остывает.

4. Охлаждённая вода собирается в поддоне и снова уходит к оборудованию.

5. Подпитка возмещает испарение, а продувка — слив части воды — не даёт солям копиться.

Работу градирни описывают два числа. Перепад (range) — на сколько градусов она остужает воду: с 35 до 28 °C — это 7 °C. Недоохлаждение (approach) — насколько вода на выходе теплее мокрого термометра; чем оно меньше, тем крупнее аппарат, а меньше 2,8 °C его не сертифицирует CTI (Cooling Technology Institute, американский институт градирен).

Температура мокрого термометра — предел, ниже которого испарительная градирня воду не охладит. В жаркий день средней полосы мокрый термометр бывает ниже уличного на 7–10 °C, чем суше воздух, тем больше разница. Для Москвы ориентир — мокрый 22 °C при сухом 30 °C, а в жизни градирня выдаёт мокрый термометр плюс 3–4 °C.

Подписчик канала спросил: градирню считали на +27 °C, а летом она даёт +30 °C, это брак? Почти всегда нет: взяли мокрый термометр «как в среднем по лету», и в жаркие влажные часы +27 °C не получится. Расчётный мокрый термометр берут для своего города по СП 131.13330.2025 «Строительная климатология».

Воды на испарение уходит около 1 % расхода на каждые 7 °C перепада (ASHRAE Handbook, глава 40). Как считать и сокращать подпитку, я разобрал в статье сколько воды расходует градирня.

Какие бывают типы градирен?

Градирни делят на четыре типа по двум признакам: касается ли охлаждаемая вода воздуха и есть ли испарение.

Открытая градирня — это испарительный охладитель, в котором вода стекает по оросителю и напрямую контактирует с воздухом. Закрытая градирня — это аппарат, в котором жидкость идёт внутри змеевика, а снаружи змеевик поливается своей водой; контуры не смешиваются. Гибридная градирня — это закрытая градирня, которая летом работает мокрой, а в холод охлаждает одним воздухом: у NCT это e-серии с оребрённым змеевиком, по каталогу без орошения с 0 °C. Сухая градирня, или драйкулер, — это оребрённый теплообменник с вентиляторами, который работает без воды.

Критерий	Открытая	Закрытая	Гибридная (e-серии)	Сухая (драйкулер)
Как отводит тепло	Вода касается воздуха и частично испаряется	Жидкость в змеевике, снаружи испаряется вода орошения	Летом как закрытая, в холод — только воздухом	Только нагревом воздуха
Предел охлаждения	Мокрый термометр + approach	Мокрый термометр, approach больше	Летом как у закрытой	Сухой термометр + 5,6–11 °C
Вода на выходе при +30 °C на улице	26–28 °C	Близко к открытой, по подбору	Как у закрытой	36–41 °C
Чистота контура	Контакт с воздухом, нужна фильтрация	Чистый	Чистый	Чистый
Гликоль	Нельзя	Можно	Можно	Почти всегда гликоль
Подпитка	Испарение + продувка	Только на орошение	Летом на орошение, с 0 °C без воды	Не нужна
Типичный объект	Металлургия, машиностроение, пищевые заводы	Фарма, электроника, стекло, чиллеры	То же + дефицит воды	Площадки без воды, дата-центры

Обычная закрытая градирня с гладким змеевиком тоже умеет работать сухой, но только при −15…−25 °C. Сравнение градирни и драйкулера по воде, электричеству и климату — в статье градирня или драйкулер.

Как выглядит схема градирни в системе охлаждения?

Простейшая схема открытой градирни — замкнутое кольцо: поддон → насос → оборудование → форсунки → ороситель → поддон, плюс линии подпитки, продувки и перелива. Остальные схемы — её варианты, и выбирают их по высотным отметкам градирни, потребителя и насоса, а ещё по зиме.

Схема	Как устроена	Когда применяют
Насос из поддона	Насос берёт воду прямо из поддона	Потребитель ниже или на уровне поддона
Бак в тёплом помещении	Вода самотёком уходит в бак, насос берёт её из бака	Круглый год, когда воду на улице держать нельзя
Разделительный теплообменник	За теплообменником — отдельный чистый контур потребителя	Потребитель выше на 10–15 м, высокое давление, чистая технология
Несколько градирен параллельно	Общие коллекторы и выравнивающие линии между поддонами	Нагрузка больше одной градирни или нужен резерв

У закрытой градирни два независимых контура: наружный — орошение змеевика водой из поддона, внутренний — технологическая жидкость под давлением со своим расширительным баком.

Ошибку в схеме видно после первой остановки насоса: вода из труб выше поддона стекает в градирню. В нашем расчёте для типового контура 1000 м³/ч с трассой по эстакаде такого стока выходит от 7,1 до 51,7 м³ в зависимости от трассировки и арматуры. Если поддон его не вмещает, подготовленная вода с реагентами уходит в перелив при каждой остановке.

Схема может давать и бесплатный холод. На заводе порошковой металлургии мы поставили абсорбционную машину Thermax и три градирни NCT на 4,6 МВт холода с водой +7/+12 °C. Летом градирни охлаждают воду машины с +32 до +25 °C, а в холодный сезон машина стоит, и две градирни охлаждают воду с +12 до +7 °C через теплообменники прямо для производства.

Почему градирня перестаёт охлаждать?

Чаще всего градирня теряет мощность из-за воды, а не из-за железа: когда оборудование не выдаёт мощность, в девяти случаях из десяти виновато качество воды. Соли из подпитки копятся, поэтому часть воды сливают (продувка) и дозируют ингибиторы коррозии и биообрастания. Без водоподготовки накипь, биология и коррозия убивают даже хорошую градирню за пару лет.

Открытая градирня в паре с абсорбционной машиной требует особенно жёсткого контроля: грязь с улицы забивает конденсатор, и машина резко теряет мощность. Для таких машин я советую сразу ставить закрытую градирню.

Зимой градирня встаёт из-за обмерзания. У серий с центробежным вентилятором внизу колесо и двигатель стоят в сухом отсеке: градирни NCT серии VR работают зимой в Мурманске, Воркуте и Улан-Удэ.

Что в итоге

1. Градирня — охладитель воды без компрессора: тепло уходит в воздух с испарением, около 1 % расхода на каждые 7 °C охлаждения.

2. Ниже мокрого термометра градирня воду не охладит: в Москве летом это около 25–26 °C. Для воды 7–15 °C нужен чиллер, а градирня отводит его тепло.

3. Главные узлы открытой градирни — форсунки, ороситель, вентилятор, каплеуловитель и поддон; у закрытой добавляются змеевик и насос орошения.

4. Открытая градирня даёт самую холодную воду, закрытая держит контур чистым, гибридная экономит воду в холод, сухая обходится без воды, но летом даёт самую тёплую.

5. В девяти случаях из десяти градирня теряет мощность из-за воды, поэтому водоподготовка нужна любой испарительной градирне.

Частые вопросы

Чем градирня отличается от чиллера?

Градирня охлаждает воду испарением и не опускается ниже мокрого термометра, летом это 25–28 °C. Чиллер — холодильная машина с компрессором: даёт 7–15 °C в любую погоду, но тратит в разы больше электричества. Часто они работают вместе: градирня отводит тепло конденсатора чиллера, а зимой сама даёт холодную воду.

Может ли градирня работать зимой?

Да, если её под это подобрали. Нужны регулирование вентиляторов, зимний байпас, подогрев поддона или бак в тёплом помещении. Закрытые градирни зимой могут работать сухими, без воды.

Опасна ли градирня для людей рядом?

СанПиН 3.3686-21 относит градирни промышленных предприятий к потенциально опасным по легионеллёзу и требует периодически исследовать воду. Каплеуловитель снижает унос до тысячных долей процента, но ноль не даёт никто. Поэтому нужны водоподготовка и план контроля, а рядом с жильём рассматривают закрытую градирню или драйкулер.

Сколько служит градирня?

По каталогу NCT — до 25 лет, гарантия от сквозной коррозии — 10 лет. Реальный срок определяет вода: без водоподготовки градирня выходит из строя за пару лет.

Источники

• ASHRAE Handbook — HVAC Systems and Equipment, 2024, глава 40 «Cooling Towers»: испарение около 1 % расхода на 7 °C перепада.

• Cooling Technology Institute, STD-201RS: approach не меньше 2,8 °C для сертификации.

• СП 131.13330.2025 «Строительная климатология».

• СанПиН 3.3686-21, глава XLII «Профилактика легионеллёза».

• Cooling Best Practices, «Evaluating Process Cooling Supply Temperatures»: температура на выходе драйкулера.

• Каталоги и референс-лист градирен NCT 2026 года, опыт и расчёты «Энергии холода».

Больше материалов о градирнях — в разделе Градирни.

Подобрать градирню под ваш объект — получить консультацию