Dry cooler

Dry cooler, czyli chłodnica sucha (pisana też jako drycooler), to wymiennik lamelowy z wentylatorami, który schładza wodę albo glikol powietrzem zewnętrznym. Nie ma sprężarki ani czynnika chłodniczego i nie odparowuje wody, dlatego w przemyśle nazywa się go też suchą chłodnicą wentylatorową. Serwisujemy, czyścimy i naprawiamy takie urządzenia w całej Polsce, razem z chillerami i instalacjami glikolowymi, z którymi pracują.

Zadzwoń: +48 536 577 385 albo napisz na info@chillerserwis.com. Najszybciej pomożemy, gdy prześlesz zdjęcie tabliczki znamionowej i opis objawów.

Jak działa dry cooler

Pompa tłoczy ciepłą ciecz z procesu albo ze skraplacza chillera do wężownicy z rurek miedzianych, na które nasunięte są aluminiowe lamele. Wentylatory przetłaczają przez lamele powietrze zewnętrzne, a ciecz oddaje mu ciepło i wraca do obiegu chłodniejsza. Wymiana ciepła zachodzi bez zmiany stanu skupienia, więc urządzenie nie zużywa wody i nie wytwarza mgły ani oparów.

Z tej zasady wynika najważniejsze ograniczenie: chłodnica sucha schłodzi ciecz najwyżej do temperatury nieco wyższej od temperatury powietrza. Różnica, nazywana zbliżeniem, wynosi zwykle kilka stopni i zależy od wielkości wymiennika. Jeśli proces potrzebuje cieczy chłodniejszej niż powietrze latem, potrzebny jest chiller albo układ, w którym oba urządzenia pracują razem.

Wydajnością steruje regulator obrotów albo falownik. Zmienia on prędkość wentylatorów zależnie od temperatury cieczy na wyjściu. Nowsze konstrukcje mają wentylatory EC z wbudowaną regulacją. Zimą wentylatory kręcą się wolno albo część z nich stoi. To ogranicza zużycie energii i chroni układ przed przechłodzeniem.

Rodzaje dry coolerów

• Poziome, z wentylatorami wydmuchującymi powietrze do góry. Najczęściej stoją na dachu albo na ramie przy budynku.
• Pionowe, z poziomym przepływem powietrza, gdy brakuje miejsca na zabudowę płaską.
• W układzie V, z dwoma wymiennikami ustawionymi pod kątem. Mieszczą dużą moc na małej powierzchni.
• Adiabatyczne, które w upały zraszają albo nawilżają powietrze przed wymiennikiem. Obniża to temperaturę powietrza o kilka stopni, ale zużywa wodę i wymaga dbania o jej jakość.

Zastosowania dry coolera w przemyśle

Chłodnica sucha sprawdza się tam, gdzie ciecz ma mieć temperaturę wyższą od temperatury otoczenia. Przydaje się też wszędzie, gdzie przez większą część roku powietrze na zewnątrz jest wystarczająco zimne.

• Odbiór ciepła ze skraplacza chillera chłodzonego wodą, zamiast otwartej wieży chłodniczej.
• Free cooling w instalacjach wody lodowej, gdy zimą i w okresach przejściowych sprężarki mogą stać.
• Chłodzenie pieców indukcyjnych, hartowni i obiegów zamkniętych w odlewniach. Przykład opisaliśmy przy diagnostyce chłodnicy NDV-AC-4000-6Y.
• Chłodzenie oleju hydraulicznego, sprężarek powietrza i maszyn, które pracują z cieczą cieplejszą od powietrza, na przykład 30 do 45°C.
• Serwerownie i centra danych, w których chłodnica zasila free cooling szaf klimatyzacji precyzyjnej.

Jak wygląda duża jednostka tego typu i z czego się składa, pokazujemy na przykładzie dry coolera o mocy 800 kW.

Free cooling z dry coolerem

W układzie free cooling dry cooler pracuje obok chillera. Gdy temperatura zewnętrzna spada o kilka stopni poniżej temperatury glikolu powracającego z instalacji, zawór trójdrogowy kieruje ciecz najpierw przez chłodnicę suchą. Przy umiarkowanym chłodzie wstępnie schładza ona glikol, a chiller dochładza go do zadanej temperatury. W mroźne dni chłodnica odbiera całe ciepło i sprężarki mogą stać.

W polskim klimacie taki układ przez znaczną część roku pracuje w trybie chłodzenia swobodnego. Przy procesach całorocznych oszczędność energii jest więc duża. Warunkiem jest dobrze ustawiona automatyka: punkt przełączenia, sygnał z czujnika temperatury zewnętrznej i sprawny siłownik zaworu. Więcej o takich instalacjach piszemy w artykule o systemie chłodzenia z free coolingiem.

Wentylatory EC w dry coolerze

Wentylator EC ma silnik komutowany elektronicznie z wbudowanym regulatorem obrotów. Prędkość ustawia się sygnałem 0-10 V albo przez Modbus, bez zewnętrznego falownika i bez regulatora napięciowego. W dry coolerze ma to duże znaczenie, bo przez większość roku urządzenie nie potrzebuje pełnego wydatku powietrza.

• Niższe zużycie energii. Moc pobierana przez wentylator rośnie mniej więcej z trzecią potęgą obrotów. Wentylator pracujący na połowie obrotów zużywa więc tylko kilkanaście procent energii potrzebnej przy pełnej prędkości.
• Cichsza praca. Niższe obroty nocą i zimą wyraźnie obniżają hałas, co ma znaczenie przy budynkach mieszkalnych i biurach.
• Stabilna temperatura cieczy. Płynna regulacja utrzymuje temperaturę na wyjściu dokładniej niż załączanie wentylatorów grupami.
• Diagnostyka. Wentylatory EC mają wyjście alarmowe, a przez Modbus można odczytać obroty, pobór mocy i kody błędów każdego silnika.

W starszych chłodnicach z silnikami AC i regulatorem krokowym lub napięciowym wymiana wentylatorów na EC bywa opłacalną modernizacją, zwłaszcza gdy urządzenie pracuje całą dobę. Przed wymianą sprawdzamy średnicę i mocowanie wentylatorów, zasilanie, sposób sterowania i stan wymiennika, bo na zarośniętych lamelach nawet nowe wentylatory nie poprawią wydajności. Typowe usterki wentylatorów EC to elektronika uszkodzona przez wilgoć lub przepięcie, zużyte łożyska oraz utrata komunikacji ze sterownikiem.

Dobór dry coolera: od czego zależy moc

Chłodnicę suchą dobiera się do najcieplejszego dnia, w którym ma jeszcze dawać pełną moc, a nie do średniej temperatury w roku. Przy doborze liczą się:

• Moc cieplna do odebrania oraz temperatury cieczy na wejściu i na wyjściu.
• Projektowa temperatura powietrza latem dla danej lokalizacji. Na dachu nagrzanym słońcem powietrze przy wymienniku bywa cieplejsze niż w prognozie.
• Rodzaj i stężenie glikolu. Glikol przenosi ciepło słabiej niż woda i ma większą lepkość, więc przy tej samej mocy potrzebny jest większy wymiennik i mocniejsza pompa.
• Dopuszczalny hałas. Przy budynkach mieszkalnych dobiera się większe urządzenie z wolnoobrotowymi wentylatorami.
• Miejsce montażu i odstępy od ścian, żeby ciepłe powietrze z wylotu nie wracało na wlot.
• Materiał lamel. W agresywnym otoczeniu, na przykład przy morzu albo przy oczyszczalni, stosuje się lamele z powłoką ochronną.
• Zapas na zabrudzenie lamel, bo po kilku sezonach wydajność czystego i brudnego wymiennika wyraźnie się różni.

Jeśli nowa chłodnica ma zastąpić starą, zaczynamy od pomiarów w działającym układzie: temperatur, przepływu i stężenia glikolu. Dopiero z nich wynika, czy problemem jest za mały wymiennik, czy zarośnięte lamele i źle ustawiona regulacja.

Glikol i ochrona dry coolera przed zamarzaniem

Chłodnica sucha stoi na zewnątrz, więc zimą ciecz w jej wężownicy ma temperaturę bliską temperaturze powietrza. Czysta woda zamarznie i rozsadzi rurki oraz kolektory. Dlatego w obiegu pracuje roztwór glikolu etylenowego albo propylenowego z inhibitorami korozji. Jego stężenie dobiera się do najniższej temperatury zewnętrznej w danym regionie, w Polsce zwykle z ochroną do około -20 do -25°C. Dokładne stężenie odczytuje się z tabeli producenta glikolu, a właściwości substancji opisuje karta glikolu etylenowego w bazie ECHA.

Stężenie trzeba sprawdzać co najmniej raz w roku, przed zimą. Po latach dolewania samej wody glikol jest rozcieńczony, a inhibitory korozji zużyte. Temperaturę krzepnięcia mierzymy refraktometrem, a przy wątpliwościach zlecamy badanie chemiczne cieczy. Samo spuszczenie cieczy na zimę nie chroni wymiennika, bo woda zostaje w kolanach i dolnych rurkach. Rodzaje płynów i ich dobór opisujemy na stronie o substancjach niezamarzających.

Koszty pracy dry coolera

Chłodnica sucha zużywa prąd tylko na wentylatory, a pompa obiegowa jest częścią instalacji. Dlatego odbiór tej samej mocy cieplnej wymaga wielokrotnie mniej energii niż w chillerze, który napędza sprężarki. Rachunki rosną w trzech sytuacjach:

• Lamele są zarośnięte i wentylatory muszą pracować na pełnych obrotach.
• Stężenie glikolu jest wyższe, niż wymaga klimat, więc rosną opory przepływu.
• Regulacja obrotów nie działa i wentylatory kręcą się pełną prędkością także zimą.

Wersje adiabatyczne dodatkowo zużywają wodę, więc ich zraszanie powinno włączać się tylko w najcieplejsze dni.

Serwis dry coolerów: co sprawdzamy przy przeglądzie

Dry cooler nie ma sprężarki ani czynnika chłodniczego, więc wielu użytkowników uznaje go za urządzenie bezobsługowe. W praktyce to właśnie zaniedbany dry cooler najczęściej ogranicza wydajność całego układu: chiller albo maszyna produkcyjna dostaje za ciepłą ciecz, a serwis szuka winy w sprężarce. Serwis dry coolera obejmuje kilka konkretnych czynności.

• Mycie wymiennika lamelowego od strony wylotu powietrza, pod niskim ciśnieniem i środkiem dobranym do aluminium, tak żeby nie położyć lamel.
• Kontrola wentylatorów: prądy, obroty, łożyska, mocowania i stan łopat.
• Sprawdzenie regulatora obrotów albo falownika i sygnału sterującego z czujnika temperatury cieczy.
• Kontrola szczelności wymiennika, kolektorów i połączeń, zwłaszcza na kolanach, gdzie glikol najczęściej przecieka.
• Pomiar stężenia glikolu i ocena jego stanu. Przy wątpliwościach zlecamy badanie chemiczne glikolu.
• Sprawdzenie odpowietrzników, zaworów i filtrów w obiegu oraz różnicy temperatur na wejściu i wyjściu.
• Kontrola logiki free coolingu: przy jakiej temperaturze zewnętrznej układ przełącza się na chłodzenie swobodne i czy zawór trójdrogowy faktycznie się przestawia.
• Zraszanie adiabatyczne, jeśli urządzenie je ma: dysze, jakość wody i osad na lamelach.

Najlepiej robić przegląd dry coolera wiosną, przed sezonem upałów, a w miejscach z pyłem, pierzem lub puchem topoli także latem. Przykład takiego przeglądu opisaliśmy przy serwisie dry coolera CIAT AIRAL.

Czyszczenie lamel dry coolera

Czyszczenie lamel to czynność, która najbardziej wpływa na wydajność chłodnicy suchej. Kurz, puch topoli, pyłki i tłuste osady z hali zatykają szczeliny między lamelami, a wentylatory przetłaczają coraz mniej powietrza. Efekt widać latem: ciecz na wyjściu jest o kilka stopni cieplejsza, wentylatory pracują stale na pełnych obrotach, a chiller albo maszyna za chłodnicą zgłasza alarm.

• Kierunek mycia. Wymiennik myjemy przeciwnie do kierunku przepływu powietrza, żeby wypchnąć brud tą stroną, którą wszedł, a nie wbijać go głębiej.
• Ciśnienie i kąt strumienia. Lamele aluminiowe są cienkie i łatwo je położyć. Myjemy niskim ciśnieniem, szerokim strumieniem ustawionym prostopadle do wymiennika.
• Środek myjący. Przy tłustych osadach stosujemy preparat przeznaczony do aluminium i lamel z powłoką ochronną, a po myciu dokładnie go spłukujemy.
• Zabezpieczenie elektryki. Przed myciem odłączamy zasilanie i osłaniamy silniki wentylatorów, skrzynki zaciskowe i regulatory.
• Prostowanie lamel. Pogięte lamele prostujemy grzebieniem, bo każde zagięcie zmniejsza przepływ powietrza.
• Pomiar przed i po. Różnica temperatur cieczy na wejściu i wyjściu oraz prądy wentylatorów pokazują, ile wydajności wróciło po myciu.

Standardowo lamele myje się raz w roku, przed sezonem upałów. W miejscach z dużym zapyleniem, przy drzewach, polach albo zakładach przetwórczych, potrzebne bywa drugie mycie latem. Mycie myjką wysokociśnieniową z bliska i środkami o nieznanym składzie potrafi zniszczyć wymiennik w jeden dzień, dlatego warto zlecić je serwisowi.

Najczęstsze usterki dry coolerów

Za wysoka temperatura cieczy na wyjściu

Najczęstsza przyczyna to zarośnięte lamele. Warstwa kurzu i puchu działa jak izolacja i wydajność spada nawet wtedy, gdy wszystkie wentylatory pracują. Drugą przyczyną jest wentylator, który stoi albo kręci się za wolno, bo uszkodził się silnik, kondensator lub regulator obrotów.

Wycieki glikolu

Pęknięte kolana i nieszczelne połączenia kolektorów to typowy efekt korozji albo zamarznięcia. Zamarznięcie zdarza się, gdy stężenie glikolu jest za niskie na zimę, na przykład po latach dolewania samej wody. Dlatego przed zimą warto sprawdzić temperaturę krzepnięcia cieczy.

Hałas i drgania

Zużyte łożyska wentylatorów, luźne mocowania albo niewyważone łopaty. Hałas pojawia się zwykle kilka tygodni przed awarią silnika, więc warto go nie ignorować.

Wymiennik, który grzeje zamiast chłodzić

Zdarza się w układach free cooling, gdy zawór trójdrogowy kieruje ciecz przez dry cooler przy zbyt wysokiej temperaturze zewnętrznej. To zwykle błąd nastaw albo uszkodzony siłownik lub czujnik.

Dry cooler a chiller: czym się różnią

Dry cooler oddaje ciepło do powietrza tylko wtedy, gdy powietrze na zewnątrz jest chłodniejsze od cieczy. Nie schłodzi więc glikolu poniżej temperatury otoczenia. Chiller ma sprężarkowy obieg chłodniczy i schładza ciecz do zadanej temperatury, także w upał, na przykład do 7°C w instalacji wody lodowej.

Oba urządzenia często pracują razem. Dry cooler może odbierać ciepło ze skraplacza chillera chłodzonego wodą albo przejmować chłodzenie zimą w trybie free cooling, gdy sprężarki mogą stać. W takim układzie serwis dry coolera i serwis chillera warto robić w tym samym terminie, bo usterka jednego urządzenia odbija się na drugim.

Pytania i odpowiedzi

Co to jest dry cooler?

Dry cooler, czyli chłodnica sucha, to wymiennik lamelowy z wentylatorami, który schładza wodę lub glikol powietrzem zewnętrznym. Nie ma sprężarki ani czynnika chłodniczego i nie zużywa wody do odparowania, w przeciwieństwie do wieży chłodniczej.

Jak często czyścić lamele?

Co najmniej raz w roku, najlepiej przed latem. Przy dużym zapyleniu, w pobliżu drzew, pól lub zakładów przetwórczych, lamele trzeba myć częściej.

Czy urządzenie podlega kontroli szczelności F-gazowej?

Sam dry cooler nie, bo pracuje na wodzie lub glikolu, a nie na fluorowanych gazach. Kontroli szczelności podlega natomiast chiller, z którym dry cooler współpracuje, jeśli zawiera odpowiednią ilość czynnika. Więcej piszemy w artykule o kontroli szczelności i CRO.

Jaki glikol wlać do obiegu?

Najczęściej glikol propylenowy lub etylenowy z inhibitorami korozji, w stężeniu dobranym do najniższej temperatury zewnętrznej w danym regionie. Samą wodę można stosować tylko wtedy, gdy układ jest opróżniany albo chroniony przed zamarzaniem w inny sposób.

Czym różni się dry cooler od wieży chłodniczej?

Wieża chłodnicza odparowuje wodę, dzięki czemu schładza ciecz do niższej temperatury, ale zużywa wodę i wymaga jej uzdatniania. Dry cooler pracuje w obiegu zamkniętym, nie zużywa wody i nie wytwarza mgły, za to schłodzi ciecz najwyżej do temperatury nieco wyższej od temperatury powietrza.

Czy w starej chłodnicy opłaca się wymienić wentylatory na EC?

Często tak, zwłaszcza gdy urządzenie pracuje całą dobę albo przez cały rok. Wentylatory EC płynnie regulują obroty i przy częściowym obciążeniu zużywają wyraźnie mniej energii. Opłacalność liczymy na podstawie czasu pracy, mocy wentylatorów i stanu wymiennika.

Zgłoś przegląd albo naprawę

Serwisujemy dry coolery wszystkich marek w całej Polsce, razem z chillerami i instalacjami glikolowymi, z którymi współpracują. Zadzwoń pod numer +48 536 577 385 albo napisz na info@chillerserwis.com. Prześlij zdjęcie tabliczki znamionowej i opis objawów, a zaproponujemy termin przeglądu lub naprawy. Dry coolery można u nas także wynająć na czas remontu lub sezonu.

Przykładowe realizacje

• Serwis dry cooler AIA
• Serwis Dry cooler CIAT
• Diagnostyka Dry cooler NDV-AC-4000-6Y DAC
• Serwis dry cooler Guntner

Zobacz też

• Co obejmuje konserwacja dry coolera?