Для наружного контура драйкулера гликолевый теплоноситель – обычное решение. Он защищает систему от замерзания при отрицательной температуре и позволяет оставлять оборудование заполненным зимой. Поэтому при выборе концентрации возникает понятное желание сделать дополнительный запас: если для расчётной температуры достаточно определенной концентрации гликоля, почему бы не увеличить его ещё немного?

Проблема в том, что морозостойкость раствора нельзя рассматривать отдельно от его теплофизических свойств. С увеличением доли гликоля меняются вязкость, плотность, удельная теплоёмкость и условия теплопередачи. Для драйкулера и гидравлического контура это означает уже другой рабочий режим.

Особенно заметной ошибка становится тогда, когда теплообменник первоначально рассчитывался на воду, а после монтажа систему заполнили концентрированным гликолевым раствором без пересчёта. Формально оборудование остаётся тем же, но получить от него паспортную производительность в новых условиях может оказаться невозможно.

Почему воду и гликолевый раствор нельзя считать одинаковыми теплоносителями

Вода удобна для переноса тепла благодаря высокой удельной теплоёмкости и относительно небольшой вязкости. Добавление этиленгликоля или пропиленгликоля позволяет понизить температуру замерзания, но одновременно изменяет характеристики жидкости.

Причём эти изменения зависят не только от концентрации, но и от температуры. При охлаждении гликолевый раствор становится более вязким, поэтому один и тот же контур летом и зимой с гидравлической точки зрения работает по-разному.

Для системы с драйкулером особенно важны четыре параметра:

• удельная теплоёмкость, от которой зависит количество тепла, переносимого единицей массы теплоносителя;
• вязкость, влияющая на сопротивление трубопроводов, теплообменника и арматуры;
• плотность, которую необходимо учитывать при расчёте массового расхода и гидравлики;
• коэффициент теплоотдачи со стороны жидкости, непосредственно влияющий на работу теплообменника.

Поэтому заменить в готовом расчёте воду на гликоль, сохранив прежние расход, насос и выбранный драйкулер, можно далеко не всегда.

Как концентрация гликоля влияет на мощность драйкулера

Количество тепла, которое переносит жидкость, связано с массовым расходом, её удельной теплоёмкостью и разностью температур между входом и выходом:

Q = ṁ × cp × ΔT

Если удельная теплоёмкость раствора становится ниже, при прежнем массовом расходе и той же ΔT он переносит меньше тепла. Чтобы сохранить требуемую тепловую мощность, приходится менять расход либо другие параметры режима.

Но этим влияние гликоля не ограничивается. Более вязкий теплоноситель иначе движется внутри трубок теплообменника. Меняются число Рейнольдса и характер течения, при росте вязкости режим в трубках может приблизиться к ламинарному, и тогда интенсивность конвективной теплоотдачи со стороны жидкости резко снижается.

Получается двойной эффект: меняется способность самого теплоносителя переносить тепло и одновременно ухудшаются условия передачи этого тепла через стенку трубки к наружному воздуху.

Поэтому реальная производительность одного и того же драйкулера на воде и на концентрированном гликолевом растворе будет различаться.

Почему лишний запас по морозостойкости не всегда полезен

Концентрацию гликоля следует выбирать по требуемой защите системы, а не по принципу «чем больше, тем надёжнее». Дополнительный запас имеет смысл только тогда, когда он обоснован реальными условиями эксплуатации.

Предположим, для объекта определена минимальная расчётная температура и подобрана концентрация теплоносителя, обеспечивающая необходимую защиту. Если содержание гликоля дополнительно увеличить без изменения остальных параметров системы, морозостойкость действительно возрастёт. Но вместе с ней изменится гидравлический режим.

Особенно заметно это проявляется на низких температурах. Рост вязкости увеличивает потери давления, и рабочая точка насоса смещается. В результате фактический расход может оказаться ниже того, который использовался при подборе драйкулера.

То есть попытка дополнительно защитить контур от одного риска способна создать другое ограничение – уже по производительности системы.

Что происходит с гидромодулем при увеличении концентрации гликоля

Насос подбирается не просто на определённый расход. Он должен обеспечить этот расход при сопротивлении конкретного контура. После изменения свойств теплоносителя меняется и само сопротивление.

Если насос выбирался по воде, а затем систему заполнили более вязким раствором, рассчитывать на сохранение исходной рабочей точки без проверки нельзя. Потери давления в трубопроводах, теплообменнике, клапанах и других элементах становятся другими.

В эксплуатации это иногда выглядит как проблема самого драйкулера. Вентиляторы выходят на высокие обороты, наружная температура позволяет отводить требуемое количество тепла, оребрение чистое, но температура жидкости на выходе из драйкулера всё равно остаётся выше ожидаемой.

Причину в таком случае нужно искать и на жидкостной стороне. Если через теплообменник проходит меньше теплоносителя, чем предусмотрено расчётом, увеличение воздушного потока уже не способно полностью компенсировать ограничение.

Почему увеличение оборотов насоса тоже имеет предел

Обнаружив недостаточный расход, можно попытаться поднять частоту вращения насоса. Иногда это действительно позволяет приблизиться к требуемой рабочей точке, но рассматривать частотный преобразователь как универсальное средство компенсации неправильно.

С ростом оборотов увеличиваются напор и потребляемая мощность насоса. Одновременно необходимо проверить допустимый диапазон его работы, кавитационный запас, скорости теплоносителя и потери давления на отдельных элементах системы.

Если первоначальный гидромодуль подбирался без учёта гликолевого раствора, требуемая рабочая точка может вообще оказаться за пределами нормальной характеристики насоса. Тогда настройкой частоты проблему уже не решить.

Как отличить недостаток мощности драйкулера от проблемы с гликолем

Внешние проявления действительно похожи. В обоих случаях система не получает требуемую температуру на выходе, а вентиляторы драйкулера работают с высокой производительностью. Поэтому диагностику лучше начинать не с предположения о недостаточной площади теплообменника, а со сравнения расчётного и фактического режима.

Такая проверка помогает не попасть в ситуацию, когда исправный драйкулер меняют на более мощный, хотя исходная причина находится в свойствах теплоносителя и гидравлике.

Ошибка может появиться уже после ввода системы в эксплуатацию

Есть и менее очевидный сценарий. Драйкулер изначально подобран правильно, система прошла пусконаладку и несколько сезонов работала без замечаний. Затем во время обслуживания концентрацию гликоля увеличивают, например после доливки концентрата или корректировки теплоносителя перед зимой.

На первый взгляд изменение небольшое, поэтому повторный расчёт не выполняется. Однако фактический состав раствора уже отличается от того, под который рассчитывались теплообменник и насосная группа.

Поэтому при сервисе важно контролировать не только температуру замерзания, но и фактическую концентрацию раствора. Если состав теплоносителя существенно изменился, необходимо проверить, остаются ли рабочие параметры системы в допустимом диапазоне.

Как правильно подбирать драйкулер для работы на гликоле

Расчёт должен выполняться сразу для того теплоносителя, который будет использоваться на объекте. Производителю или поставщику оборудования нужны тип и концентрация теплоносителя, рабочие температуры, требуемая тепловая мощность и расчётные параметры наружного воздуха.

Одновременно рассчитывается жидкостный контур. Здесь уже важно проверить потери давления непосредственно в драйкулере и во всей сети, а затем подобрать гидромодуль под получившуюся рабочую точку.

Специалисты «ПромВентХолод» при подборе драйкулеров и гидромодулей учитывают параметры фактического теплоносителя, поскольку концентрация гликоля влияет сразу и на тепловой расчёт, и на гидравлику. Такой подход позволяет согласовать теплообменник и насосную группу ещё до монтажа, а не компенсировать расхождения настройками уже на работающем объекте.

Почему концентрацию гликоля нужно рассматривать вместе с драйкулером и гидромодулем

Мощность драйкулера нельзя рассматривать отдельно от расхода теплоносителя и гидравлического контура в целом. Требуемая холодопроизводительность получается только тогда, когда теплообменник, расход теплоносителя и гидравлический режим соответствуют друг другу.

Избыточная концентрация гликоля способна нарушить это соответствие. Более вязкий раствор увеличивает сопротивление, фактический расход может снизиться, а изменение теплофизических свойств дополнительно отражается на теплообмене.

Поэтому запас по морозостойкости должен быть расчётным. Если системе действительно нужна высокая концентрация гликоля, это не является проблемой само по себе – просто драйкулер, гидромодуль и весь контур необходимо изначально рассчитывать именно для такого теплоносителя.