Градирня или драйкулер: что выбрать для охлаждения оборудования

Градирня охлаждает воду до температуры мокрого термометра, драйкулер — только до сухого. В жаркий день средней полосы между ними 7–10 °C: при +30 °C на улице открытая градирня даёт воду 26–28 °C, экономичный драйкулер — 36–41 °C. Зато драйкулеру не нужны вода, продувка и водоподготовка, а зимой он лучший аппарат для свободного охлаждения.

Выбор между ними делают по одному вопросу: насколько близко к температуре наружного воздуха нужно охладить жидкость. Правило из нашей методички я формулирую так: чем ближе нужная температура к мокрому термометру, тем дороже аппарат. Ниже — как это выглядит в цифрах, по воде, электричеству и зиме.

Чем драйкулер отличается от градирни?

Драйкулер, или сухой охладитель (dry cooler), — это оребрённый теплообменник с вентиляторами. Жидкость, почти всегда раствор гликоля, идёт по трубкам, воздух обдувает рёбра, и тепло уходит только нагревом воздуха. Воды снаружи нет: ни подпитки, ни продувки, ни аэрозоля.

Градирня охлаждает испарением воды. В открытой градирне вода из технологии стекает по оросителю и контактирует с воздухом. В закрытой жидкость идёт внутри змеевика, а снаружи змеевик орошается своей водой из поддона. На испарение килограмма воды уходит около 2,4 МДж тепла, поэтому градирня снимает ту же нагрузку меньшим аппаратом и меньшим количеством воздуха. Как выбрать между открытой и закрытой градирней, я разобрал в статье как выбрать промышленную градирню.

Между ними стоит адиабатический драйкулер: тот же сухой аппарат, который в жару распыляет воду перед теплообменником. Воздух на входе холодеет, а жидкость внутри по-прежнему не касается атмосферы.

Какую температуру дадут драйкулер и градирня летом?

Предел драйкулера — сухой термометр плюс недоохлаждение (approach), предел градирни — мокрый термометр плюс approach. Мокрый термометр всегда ниже сухого, в жаркий день средней полосы — на 7–10 °C.

Один летний день, учебные цифры, близкие к Москве: сухой термометр 30 °C, мокрый 22 °C.

Аппарат	От какой температуры работает	Что получаем на выходе
Драйкулер	Сухой термометр 30 °C	36–41 °C при экономичном размере
Адиабатический драйкулер	Воздух после увлажнения, около 25 °C	Холоднее сухого на величину предохлаждения
Закрытая градирня	Мокрый термометр 22 °C	Близко к открытой, по подбору
Открытая градирня	Мокрый термометр 22 °C	26–28 °C

Приблизить драйкулер к воздуху можно только площадью. На гликоле 45 → 40 °C уменьшение недоохлаждения с 10 до 6 °C требует почти вдвое большего теплообменника, до 4 °C — почти вчетверо. По каталогу NCT драйкулер применяют, когда жидкость достаточно охладить до температуры на 3–5 °C и более выше наружной.

В жару выше расчётной драйкулер теплеет вместе с воздухом. Аппарат, подобранный на 40 °C при +30 °C, при +38 °C отдаст гликоль около 48 °C. Поэтому для технологии, которая не имеет права остановиться, расчётную температуру задаёт технолог, и часто это абсолютный максимум площадки: для Москвы 38 °C против 26 °C по параметрам Б СП 131.13330.

Сколько воды тратят градирня и драйкулер?

Драйкулер воду не тратит совсем. Испарительная градирня на 1300 кВт испаряет до 2,0 м³/ч и работает с водой тысячи часов в году, плюс продувка, которая держит соли в контуре.

Адиабатический драйкулер — промежуточный вариант. На те же 1300 кВт в Москве он тратит около 1,2 м³/ч, и только в жаркие часы. Сухой термометр выше 28 °C в Москве бывает около 88 часов в год, поэтому за год такой аппарат расходует не больше 106 м³ воды.

Подробный расчёт испарения, продувки и подпитки градирни — в статье сколько воды расходует градирня.

Сколько электричества потребляет каждая схема?

Драйкулер потребляет больше электричества на вентиляторы, чем градирня той же мощности: без испарения через большую поверхность приходится гнать больше воздуха. Драйкулеру на 1300 кВт при нагреве воздуха на 8 °C нужно около 500 тыс. м³/ч воздуха.

Главная разница не в вентиляторах, а в компрессоре, если за аппаратом стоит чиллер. Каждый градус конденсации добавляет 1,8–4,0 % к потреблению компрессора. При +30 °C на улице драйкулер отдаёт на конденсатор гликоль 40 °C, а открытая градирня — воду 28 °C. Двенадцать градусов разницы при ориентире 3 % на градус — это около трети мощности компрессоров в жаркий час.

Тот же вывод даёт наш каталог чиллеров. Машина с воздушным конденсатором, тоже сухим теплоотводом, отдаёт наружу 1,30 кВт тепла на каждый киловатт холода, машина на воде градирни — 1,16. Значит, её компрессоры берут 0,16 кВт на киловатт холода против 0,30, почти вдвое меньше.

Гликоль добавляет свою строку. Расход раствора на то же тепло на 11 % больше, чем воды, а насос в верхней оценке вдвое мощнее: в учебном примере драйкулера на 1300 кВт это 33,9 кВт против 16,6 кВт на воде. Окупается на драйкулере частотный привод вентиляторов: при условных 24 кВт установленной мощности и работе круглый год он экономит около 70 тыс. кВт·ч в год, 0,7 млн ₽ при тарифе 10 ₽/кВт·ч.

Как климат и зима влияют на выбор?

Зимой драйкулер на гликоле работает лучше градирни: не обмерзает и даёт холод без компрессора, то есть 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.

Концентрацию гликоля выбирают по зимнему минимуму, а не «пятьдесят на всякий случай». Этиленгликоль 40 % замерзает около −23 °C, а в Москве холодная пятидневка −26 °C и абсолютный минимум −43 °C. Если драйкулер зимой может стоять без нагрузки, концентрацию берут выше или закладывают слив.

Наши драйкулеры работают в Якутии, Архангельской области, на Новой Земле и на буровой платформе на Сахалине: там, где воде на улице зимой не выжить. Закрытая градирня с оребрённым змеевиком закрывает тот же сценарий иначе: летом работает мокрой, а с 0 °C по каталогу уходит в сухой режим и ведёт себя как драйкулер.

Что проще и дешевле в обслуживании?

Драйкулер проще в обслуживании, градирня требует службы водоподготовки. У градирни обязательны продувка, дозирование реагентов, контроль легионеллы по СанПиН 3.3686-21 и пассивация новой оцинковки. У драйкулера главная задача — концентрация гликоля.

Доливать гликолевый контур можно только раствором. Контур 10 м³ на 40 % после долива 2 м³ воды опускается до 33,3 %, и защита от замерзания уходит на несколько градусов вверх. Концентрацию проверяют рефрактометром и ведут журнал доливов.

По капитальным затратам открытая градирня — самый доступный аппарат теплоотвода, закрытая дороже: за чистоту контура приходится доплатить. Драйкулер на ту же нагрузку занимает больше площади, потому что ему нужна поверхность и много воздуха. Точное сравнение по деньгам даёт только подбор под ваш режим.

Когда выгодно ставить градирню и драйкулер вместе?

Комбинация нужна, когда сухой аппарат проходит по зиме и межсезонью, но не держит температуру в жару. Типовых решений четыре.

1. Драйкулер плюс чиллер на доохлаждение. Драйкулер стоит первым по ходу жидкости, чиллер добирает остаток летом. Большую часть года чиллер стоит или работает на малой ступени. Тот же принцип мы применили на Тверском литейном заводе, только с градирней: открытая градирня охлаждает воду печей, а чиллер с выносным воздушным конденсатором доохлаждает её, когда на улице выше +25 °C.

2. Адиабатический драйкулер с пиковым догрузом. Сухой теплообменник подбирают не на +30 °C, а на +26 °C, и он получается примерно на треть меньше по площади. Выше +26 °C включается увлажнение. Для непрерывных процессов так не делают: отключили воду — и в жару аппарат не держит точку.

3. Гибридная закрытая градирня. Летом мокрая, зимой сухая. Подходит, когда летом нужна температура испарительного аппарата, а вода в дефиците.

4. Жидкостное охлаждение серверов. Холод для чипов можно брать у погоды: зимой закрытая градирня, летом драйкулер с адиабатикой. Как это работает в дата-центре, я разобрал в статье жидкостное охлаждение ЦОД без чиллера.

Градирня или драйкулер: сравнение

Критерий	Открытая градирня	Закрытая градирня	Драйкулер	Адиабатический драйкулер
Предел охлаждения	Мокрый термометр	Мокрый термометр	Сухой термометр	Между сухим и мокрым в жару
Вода в июле при +30 °C	26–28 °C	Близко к открытой	36–41 °C	Средняя
Вода на подпитку	Испарение + продувка	Только на орошение	Не нужна	Только в жаркие часы
Водоподготовка	Обязательна	Обязательна для орошения	Не нужна	Нужна для воды увлажнения
Электроэнергия	Низкая	Средняя + насос орошения	Высокая	Ниже драйкулера в жару
Зима	Меры против обмерзания	Гликоль или сухой режим	Лучше всех, фрикулинг	Работает сухим
Площадь	Меньше всех	Мало	Много	Много
Аэрозоль	Есть	Есть	Нет	Возможен при распыле
Типичный объект	Металлургия, машиностроение, пищевые заводы	Фарма, электроника, чиллеры, АБХМ	Объекты без воды, горячие жидкости, ЦОД	Площадки без воды с жарким летом

Что в итоге

1. Если технологии летом нужна жидкость не теплее мокрого термометра плюс несколько градусов, драйкулер эту точку не даст ни с каким запасом площади. Это работа градирни.

2. Если жидкость можно держать на 5–10 °C выше температуры воздуха, нет воды на подпитку или контур должен быть чистым, драйкулер проще и дешевле в обслуживании.

3. Чиллер с драйкулером на конденсаторе в жаркий час тратит заметно больше электричества, чем с градирней: каждый градус конденсации — 1,8–4,0 % мощности компрессора.

4. Зима — сильная сторона драйкулера: на гликоле он даёт свободное охлаждение ниже +5 °C при графике 7/12 °C.

Частые вопросы

Какую температуру даст драйкулер в жару?

Экономичный драйкулер отдаёт жидкость на 5,6–11 °C теплее наружного воздуха, при +30 °C это 36–41 °C. Ближе к воздуху — только за счёт сильно увеличенного теплообменника. Точную цифру даёт подбор на ваш расход, жидкость и климат.

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 автоматическим дренажом, резервным питанием насоса и подогревом, и это решение проектировщик обосновывает сам.

Можно ли охлаждать драйкулером абсорбционную машину?

Только по подбору Thermax на более тёплую воду и со снижением мощности. Номинал абсорбционной машины — 29,4 °C охлаждающей воды на входе, а драйкулер в жару такую воду не даст. Для абсорбционной машины я советую закрытую градирню: в контур не летит уличная грязь.

С какой мощности делают промышленные драйкулеры?

Драйкулеры NCT тип DC выпускаются от 300 кВт в горизонтальном, вертикальном и V-образном исполнении. Мощность системы наращивают, добавляя модули к работающей установке.

Источники

• ASHRAE Handbook — HVAC Systems and Equipment, глава 40 «Cooling Towers»; ASHRAE Climatic Design Conditions 2021.

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

• СП 131.13330 «Строительная климатология».

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

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

• Опыт и расчёты «Энергии холода».

Больше материалов о градирнях — в разделе Градирни.

Подобрать градирню или драйкулер под ваш объект — получить консультацию