3/2009

www.chlodnictwoiklimatyzacja.pl

CHŁODNICTWO – URZĄDZENIA

Dlaczego stosuje się chłodnie wentylatorowe,

czyli chłodzenie mokre?

Anna Muszyńska*

)

Różnice pomiędzy

chłodzeniem mokrym i suchym

Chłodzenie mokre realizowane jest

w chłodniach wentylatorowych, natomiast suche

w chłodnicach powietrznych. zarówno dla chło-

dzenia mokrego, jak i suchego występują nastę-

pujące zależności:

n

powietrze na wejściu posiada ustaloną zawar-

tość energii = entalpii h [kJ/kg],

n

powietrze na wyjściu ma wyższą zawartość

energii = entalpii h [kJ/kg],

n

energia jest:

– wzięta z procesu, który podlega chłodze-

niu,

– przekazywana do powietrza,

– odprowadzana do

środowiska.

Różnice pomiędzy

mokrym i suchym chło-

dzeniem przedstawiono

na wykresie Moliera na

rysunku 1.

Dla podanego na

wykresie przykładu widzi-

my, że w procesie suche-

go chłodzenia, powietrze

chłodzące zawiera tę samą

ilość wilgoci na wejściu

i wyjściu z chłodnicy. Róż-

nica entalpii wynika tylko

ze wzrostu temperatury

chłodzącego powietrza

(ciepło właściwe powietrza

suchego 1 kJ / 1 kg x k).

Chłodzenie w chłod-

niach wentylatorowych,

czyli mokre chłodzenie, oparte jest przede

wszystkim na cieple parowania (ciepło paro-

wania wody ~2491 kJ/kg), natomiast różnica

C

hłodnie wentylatorowe są najbardziej wydajnymi, posiadającymi największą
sprawność urządzeniami do chłodzenia wody obiegowej dla instalacji tech-

nologicznych i przemysłowych oraz klimatyzacyjnych. W porównaniu do innych
systemów stanowią one energooszczędne i niezawodne, a przy tym ekologiczne
źródło chłodu.

entalpii wynikająca ze wzrostu temperatury

powietrza suchego podczas procesu chło-

dzenia (ciepło właściwe powietrza suchego

1 kJ / 1 kg x k) jest czynnikiem uzupełniają-

cym.

Jak to działa?

W tabeli przedstawione zostały występujące

różnice pomiędzy entalpiami (h – entalpia) na

wejściu i wyjściu dla mokrego i suchego cho-

dzenia. Jak z tego wynika, do odprowadzenia

ciepła w chłodniach wentylatorowych (mokre

chłodzenie), potrzeba mniejszej ilości powietrza,

a to oznacza mniejsze zużycie energii elektrycz-

nej oraz cichszą pracę urządzenia.

Dobór chłodni wentylatorowej

Dobór chłodni wentylatorowej, zdeterminowany

jest parametrami technologicznymi niezbędnymi

do prawidłowej pracy instalacji. Moc chłodzenia

chłodni wentylatorowej opisana jest wzorem:

Q = V x (T

w1

– T

w2

) x 4,187 x 1000 [kW],

gdzie:

T

w1

, T

w2

– temperatura wejścia i wyjścia

z chłodni,

4,187 kJ/kg ˙ k – ciepło właściwe wody,

1000 kg/m

3

– gęstość wody,

V – przepływ objętościowy wody [m

3

/s].

Moc chłodzenia chłodni wentylatorowej równa

się obciążeniu chłodniczemu. Obciążenie chłod-

nicze jest to energia, która przekazywana jest

w procesie chłodzenia, przez chłodzone urządzenia

do cyrkulującej wody chłodzącej. sprawność η

chłodni wentylatorowej opisuje się następującą

formułą:

η = (T

w1

– T

w2

)/ (T

w1

– T

nb

),

AU

TO

R

*

)

mgr inż. anna Muszyńska

– GEa Polacel

Cooling Towers B.V.

Tabela. Przykład: różnice pomiędzy entalpiami (h – entalpia)

Wejście

Wyjście

suche

chłodzenie

Wyjście

mokre

chłodzenie

h

suche powietrze

kJ/kg

20

40

32

h

energia parowania wody

kJ/kg

27,5

27,5

76,5

h

pary wodnej

kJ/kg

0,41

0,82

1,83

h

suma

kJ/kg

47,9

68,3

110,3

Rys. 1. Wykres Moliera przedstawiający różnice entalpii w procesie

mokrego i suchego chłodzenia



3/2009

www.chlodnictwoiklimatyzacja.pl

CHŁODNICTWO – URZĄDZENIA

powietrza oraz temperaturę ter-

mometru wilgotnego.

Przykład:

(T

w2

– T

nb

)

[

o

C]: 8

4

[%]:

(100) (50)

Powierzchnia chłodni:

[m

2

]: 5

10

[%]:

(100) (200)

Jak możemy stwierdzić na

podstawie powyższego przykła-

du, gdy (T

w2

– T

nb

) zmniejszy

się o połowę, to powierzchnia

chłodni musi zwiększyć się

dwukrotnie.

Chłodnie wentylato-

rowe GEA Polacel

GEA Polacel jest od ponad

40 lat producentem odpornych

na korozję chłodni wentylato-

rowych i ma w swojej ofercie

chłodnie o powierzchni poje-

dynczej celi od 1 do 300 m

2

.

konstrukcja chłodni wykonana

jest ze stali nierdzewnej lub z

tworzywa sztucznego, nato-

miast obudowa z tworzywa

sztucznego wzmacnianego włóknem szklanym.

Wszystkie elementy łączne chłodni są także

wykonane ze stali nierdzewnej.

Chłodnie produkowane są z trzema rodza-

jami napędu (rys. 3). Rodzaj zastosowanego

napędu zależny jest od wielkości chłodni.

Najmniejsze chłodnie typu CMC (do 16 m

2

)

wykorzystują napęd bezpośredni, chłodnie

gdzie T

nb

jest temperaturą termometru wilgot-

nego.

Teoretycznie najniższa możliwa temperatura

wody ochłodzonej T

w2

w wyparnej wieży chło-

dzącej, jest równa temperaturze termometru

wilgotnego T

nb

. Dla takiego przypadku, spraw-

ność wieży chłodzącej wynosi 100%. aby mógł

zajść ten przypadek, wielkość chłodni powinna

być nieskończenie duża. Dlatego też, możemy

powiedzieć, że temperatura wody ochłodzonej

nie będzie nigdy niższa lub równa temperaturze

termometru wilgotnego na wlocie powietrza

do chłodni.

Dla chłodni wentylatorowych, często stosuje

się pojęcie „obciążenia wodnego” R. Jest to

ilość cyrkulującej wody chłodniowej (chłodzącej)

przypadającej na powierzchnię mokrej chłodni

(m

3

/m

2

/h).

Wpływ różnicy temperatur pomiędzy

temperaturą wody ochłodzonej,

a temperaturą termometru wilgotnego

(T

w

– T

nb

) na wielkość chłodni

Pod pojęciem powierzchni chłodzenia

w chłodni wentylatorowej, rozumiemy poziomą,

mokrą powierzchnię chłodni wentylatorowej. Im

mniejsza jest różnica pomiędzy wodą ochłodzo-

ną a temperaturą termometru wilgotnego, tym

większa jest chłodnia (powierzchnia chłodni). Tą

zależność przedstawia wykres na rysunku 2.

Dla tego wykresu przyjęto stałe: obciążenie

wodne (m

3

/m

2

/h), różnicę temperatur wody na

wejściu i wyjściu z chłodni (T

w1

– T

w2

), prędkość

(&"
1PMBDFM

UP
QSPEVDFOU

PEQPSOZDI
OB
LPSP[KŢ

FOFSHPPT[D[ŢEOZDI
DI’PEOJ

XFOUZMBUPSPXZDI



$I’PEOJF
P
QS[FQ’ZXJF
QS[FDJXQSŕ

EPXZN
MVC
LS[ZƒPXZN
[
PTJPXZNJ

XFOUZMBUPSBNJ



.PEV’PXB
CVEPXB



,POTUSVLDKB
[F
TUBMJ
LXBTPPEQPSOFK

MVC
UXPS[ZXB
T[UVD[OFHP



0CVEPXB
[
UXPS[ZXB
T[UVD[OFHP

X[NBDOJBOFHP
X’ØLOFN
T[LMBOZN



;
X’BTOŕ
UBDŕ
PDJFLPXŕ
MVC
EP
QP

TBEPXJFOJB
OB
CBTFOJF



;BTUPTPXBOF
NBUFSJB’Z
P
OBKXZƒ

T[FK
KBLPžDJ



8FOUZMBUPSZ
OBQŢEZ
TJMOJLJ
SFOP

NPXBOZDI
žXJBUPXZDI
QSPEVDFO
UØX



8FOUZMBUPSZ
[
’PQBUBNJ
BMVNJOJP

XZNJ
MVC
[
UXPS[ZXB
T[UVD[OFHP

7MJKTUSBBU

r
/-

"(
%PFUJODIFN
r
5IF
/FUIFSMBOET

5FMFQIPOF



r


5FMFGBY






XXXQPMBDFMOM
r
TBMFT!QPMBDFMOM

(&"
1PMBDFM
X
1PMTDF

4[D[FDJO
VM
"OEZKTLB
B
5FM


"OOB.VT[ZOTLB!HFBHSPVQDPN

Rys. 2. Zależność powierzchni chłodni od różnicy temperatur

pomiędzy temperaturą termometru wilgotnego

Rys. 3. Rodzaje napędów wykorzystywane przez

GEA Polacel w chłodniach wentylatorowych

reklama



3/2009

www.chlodnictwoiklimatyzacja.pl

CHŁODNICTWO – URZĄDZENIA

CMDR (do 120 m

2

) posiadają napęd pośredni

z motoreduktorem, zaś w chłodniach CMDI zasto-

sowano napęd pośredni z przekładnią, wałem

i silnikiem.

Wyżej wymienione chłodnie oferowane są

z wentylatorami osiowymi o przepływie prze-

ciwprądowym i krzyżowym. zasada działania

obu chłodni przedstawiona jest na schemacie

na rysunku 7.

W chłodniach o przepływie przeciwprą-

dowym, system zraszania stanowią dysze,

zaś w chłodniach o przepływie krzyżowym,

system zraszania jest co do zasady bezciś-

nieniowy. W celu poprawnej pracy chłodnie

o przepływie przeciwprądowym wymagają zamon-

towania eliminatora unosu, ze względu na uno-

szoną wodę wraz z zasysanym powietrzem. Dla

chłodni o przepływie krzyżowym, stosowanie eli-

minatora unosu, nie jest zawsze konieczne. Dla

obu typu chłodni mają zastosowanie wentylatory

ssące. Chłodnie wentylatorowe o przepływie krzy-

żowym stosuje się przede wszystkim ze względu

na niższy poziom mocy akustycznej.

W zależności od jakości wody cyrkulującej

w chłodni, GEa Polacel stosuje cztery rodzaje

wypełnień w postaci:

n

tzw.filmu 12 mm dla wody najczystszej (głów-

nie dla instalacji klimatyzacji),

n

tzw fimu 19 mm (woda przemysłowa),

n

krat NF20 o szerokości kanału 20 mm (woda

np. z zawartością oleju),

n

krat P40 o wielkości oczek 40 mm (m.in. dla

ścieków papierniczych), które można czyścić

mechanicznie.

W ostatnim czasie, bardzo dużą uwagę

zwraca się na ograniczenie emisji hałasu.

stąd też firma rozwija różne rozwiązania w celu

zminimalizowania mocy akustycznej ze źródła

dźwięku jaki stanowi chłodnia. Źródłem hałasu

w chłodniach wentylatorowych jest spadająca

woda, wentylator oraz silnik wraz z przekładnią.

W celu redukcji hałasu na wlocie powietrza

(od spadającej wody), GEa Polacel proponuje

zastosowanie m.in. pływających mat. Głów-

nym źródłem hałasu na wylocie powietrza, jest

Rys. 4. Chłodnia CMC 16

Rys. 5. Chłodnie CMDR 300

Rys. 6. Chłodnie CMDI 2200

Rys. 7. Schemat działania chłodni o przepływie przeciwprądowym i

krzyżowym

wentylator. Dla tego przypadku, Polacel może

zaproponować m.in. super ciche wentylatory

oraz dyfuzory z okładziną akustyczną.

Chłodnie Polacel mają budowę modułową.

Najmniejsze chłodnie dostarczane są na plac

budowy w całości. Duże chłodnie dostarczane

są w częściach, które składa się bardzo łatwo na

miejscu. Firma może tutaj zaproponować nadzór

nad montażem lub też kompleksowy montaż.

W chłodzeniu mokrym w chłodniach wen-

tylatorowych otwartych, nie należy obawiać się

niebezpieczeństwa wynikającego z niskich tem-

peratur. Ciepło procesowe, jest wystarczającym

czynnikiem do prawidłowej pracy chłodni w okre-

sie zimowym. Także w czasie postoju, chłodnie są

odporne na działanie niskich temperatur. kompak-

towa, modułowa budowa chłodni Polacel, lekkość

konstrukcji oraz energooszczędność, sprawiają że

nakłady inwestycyjne oraz eksploatacyjne są zde-

cydowanie niższe niż przy chłodzeniu suchym.

Podsumowując, chłodnie wentylatorowe są

najlepszym rozwiązaniem dla ludzi i środowiska.

n