Z roku na rok rośnie presja inwestorów szukających rozwiązań, które zapewnią uzyskanie planowanego efektu przy jak najniższych kosztach eksploatacyjnych. W naszym kraju, podobnie jak na świecie, projektanci proponują różne rozwiązania. Częstym wyborem iwestora jest zastosowanie agregatów wody lodowej, głównie chłodzonych powietrzem (a dokładniej ze skraplaczami chłodzonymi powietrzem), podobnie często stosowane są agregaty wody lodowej chłodzone wodą (ściślej ze skraplaczami chłodzonymi wodą) współpracujące z wentylatorowymi chłodnicami wody (cieczy) tzw. „dry coolerami”. W niniejszej publikacji przedstawione zostanie alternatywne rozwiązanie wraz z analizą ekonomiczną eksploatacji.

Zarówno skraplacze powietrzne jak i wentylatorowe chłodnice wody oddają ciepło do otoczenia na drodze konwekcji. Na rynku są dostępne również urządzenia zapewniające o wiele bardzie efektywną wymianę ciepła i umożliwiające uzyskanie lepszych z punktu widzenia energochłonności parametrów pracy agregatów wody lodowej. Są to wyparne wieże chłodnicze. Na rysunku 1 przedstawiono schemat ideowy zastosowania wieży chłodniczej wyparnej przygotowującej wodę schładzającą skraplacz agregatu wody lodowej.

Rys. 1. Schemat ideowy zastosowania wieży chłodniczej wyparnej przygotowującej wodę schładzającą skraplacz agregatu wody lodowej

Które z wymienionych wyżej rozwiązań jest najmniej energochłonnym? By odpowiedzieć na to pytanie dokonajmy prosteporównania tych rozwiązań zakładając adekwatne dla klimatu Polski parametry powietrza zewnętrznego (oczywiście dla lata, ponieważ rozważamy zastosowanie agregatu wody lodowej w instalacji klimatyzacyjnej). Przyjmijmy więc: temperaturę otoczenia wg termometru suchego t_ot=+32°C, wilgotność względną ρ=45%, temperaturę otoczenia wg termometru mokrego tm=+22°C. Ponadto przyjmijmy powszechnie stosowane zasady doboru agregatów wody lodowej, „dry coolerów” i wyparnych wież chłodniczych, a mianowicie:

• agregaty wytwarzają wodę lodową o temperaturze 12/7°C,
• przy pomocy „dry coolera” schładzamy wodę do temperatury o 5°C wyższej od temperatury powietrza t_ot
• Δt schładzanej wody wynosi 5K, co daje temperaturę na wlocie i wylocie „dry coolera” wynoszącą 42/37°C,
• przy pomocy wyparnej wieży chłodniczej schładzamy wodę do temperatury o 5°C wyższej od temperatury wilgotnej powietrza tm przy Δt tejże wody równej 5K, przez co uzyskujemy na wlocie i wylocie wieży temperaturę wody 32/27°C.

Rys. 2. Moc elektryczna sprężarek i silników wentylatorów razem [kW]

By móc dojść do ogólniejszych wniosków dobierzmy agregaty wody lodowej i współpracujące z nimi „dry coolery” oraz wieże chłodnicze wyparne dla obiektów wymagających zapewnienia wydajności chłodzenia ok. 500 kW, 750 kW i 1000 kW. Przy doborze urządzeń przyjęto jedynie ich standardowe wykonanie, a także że ich producenci/dystrybutorzy oferują je na rynku polskim.

Wyniki doboru agregatów wody lodowej ze skraplaczem chłodzonym powietrzem i ze skraplaczem chłodzonym wodą oraz ze współpracującymi z nim(i) „dry coolerami” oraz agregatów wody lodowej ze skraplaczem chłodzonym wodą i współpracujących z nim(i) wieżami wyparnymi zestawiono w tabeli 1. (...)