Différences et coûts d'investissement entre les tours de refroidissement ouvertes et fermées

I. Différences entre les tours de refroidissement fermées et les tours de refroidissement ouvertes

1. Différents principes

Le processus de refroidissement d'une tour de refroidissement ouverte consiste à pulvériser de l'eau en circulation sur des charges en fibre de verre. L'échange thermique est réalisé grâce au contact entre l'eau et l'air, puis le ventilateur entraîne la circulation de l'air à l'intérieur de la tour pour effectuer l'air chaud après échange thermique avec l'eau, réalisant ainsi le refroidissement.

Une tour de refroidissement fermée ne contient aucune charge et son composant principal est un refroidisseur de surface en tube de cuivre. En termes simples, il dispose de deux systèmes de circulation : la circulation interne est connectée à l'équipement cible, formant un système de circulation fermé pour refroidir l'équipement cible et transporter la chaleur de l'équipement cible à l'unité de refroidissement ; la circulation externe se fait à l'intérieur de la tour de refroidissement pour refroidir la tour elle-même.

2. Différentes performances

Le fluide refroidi d'une tour de refroidissement ouverte circule dans un système ouvert, qui sera concentré en raison de l'évaporation, nécessitant une supplémentation chimique et un réapprovisionnement en eau toute l'année. Il est également sujet à la contamination et nécessite des arrêts réguliers pour des raisons de maintenance. Lorsque le fluide est une solution volatile, toxique ou irritante, il existe certains risques pour la sécurité.

Le fluide d'une tour de refroidissement fermée circule dans des canalisations fermées, il ne sera donc pas contaminé ou concentré par évaporation. Il ne nécessite pas d'arrêts fréquents pour la maintenance, fonctionne de manière stable et sûre et convient aux systèmes nécessitant un fonctionnement continu. Bien que l'efficacité de l'échange thermique d'une tour de refroidissement fermée soit légèrement inférieure, la zone d'échange thermique est plus grande, ce qui la rend relativement plus économe en énergie-.

3. Consommation d’eau différente

Les tours de refroidissement ouvertes sont en contact direct avec l’air, l’évaporation de l’eau est donc relativement importante. L'eau de refroidissement circule en continu tout au long de la journée, et lorsque la température ambiante est élevée, l'évaporation de l'eau est encore plus importante que celle du milieu naturel.

Les tours de refroidissement fermées n'entrent pas en contact avec l'air, ce qui permet de contrôler efficacement la consommation d'eau à 0,01 %, soit environ 100 fois inférieure à celle des tours de refroidissement ouvertes.

4. Consommation d'énergie différente

La hauteur d'élévation d'une tour de refroidissement ouverte est plus basse que celle d'une tour de refroidissement fermée, et une tour de refroidissement fermée nécessite également des équipements auxiliaires tels qu'un système de pulvérisation. Par conséquent, dans une certaine mesure, sa consommation électrique est plus élevée. Cependant, le système de pulvérisation et les équipements auxiliaires d'une tour de refroidissement fermée ne fonctionnent pas toujours pour le refroidissement ; ils sont allumés pour aider au refroidissement uniquement lorsque la température est relativement élevée et s'arrêtent automatiquement lorsque la température baisse. Par conséquent, la consommation électrique supplémentaire d’une tour de refroidissement fermée n’est pas significativement différente de celle d’une tour de refroidissement ouverte.

II. Avantages et inconvénients des tours de refroidissement ouvertes et fermées

1. Avantages et inconvénients des tours de refroidissement fermées

Avantages :

- Qualité de l'eau propre : les tours de refroidissement fermées adoptent un système de refroidissement à circulation entièrement fermé, qui empêche les débris de pénétrer dans le système de canalisation de refroidissement, évite le blocage des canalisations, garantit la propreté de l'eau de refroidissement et réduit la pollution de l'eau et les coûts de maintenance.

- Économies d'eau et d'énergie : étant donné que les tours de refroidissement fermées ne nécessitent pas l'excavation d'une piscine et adoptent une méthode d'échange thermique efficace, elles peuvent économiser de l'eau et réduire la consommation d'énergie. Leur quantité de réapprovisionnement en eau est extrêmement faible, seulement 0,1 à 0,2 % du volume d'eau en circulation, ce qui est bien inférieur aux 1,24 à 2 % des tours de refroidissement ouvertes.

- Efficacité de refroidissement élevée : les tours de refroidissement fermées utilisent des méthodes de refroidissement doubles : refroidissement par air et absorption de chaleur par évaporation, ce qui entraîne une efficacité de refroidissement plus élevée et répond mieux aux besoins de la production industrielle.

- Large applicabilité aux médias : les tours de refroidissement fermées peuvent refroidir directement divers médias tels que l'eau, les huiles et les alcools, et les médias ne subissent aucune perte pendant le processus de refroidissement, avec des composants stables.

- Faibles coûts de maintenance : étant donné que la circulation interne n'entre pas en contact avec l'atmosphère, l'ensemble du système est moins susceptible de rencontrer des problèmes de mise à l'échelle et de blocage, présente un faible taux de défaillance et réduit les coûts de maintenance et les temps d'arrêt.

Inconvénients :

- Investissement initial élevé : les tours de refroidissement fermées utilisent des serpentins d'échange thermique et d'autres composants hautes-performances, ce qui entraîne des coûts de fabrication élevés, et leur prix est généralement plusieurs fois supérieur à celui des tours de refroidissement ouvertes.

-Exigences élevées en matière d'antigel- : dans les régions du nord où les températures sont basses en hiver, si des mesures antigel-efficaces ne sont pas prises, un gel local et une fissuration du refroidisseur peuvent se produire, affectant le fonctionnement normal de l'équipement.

2. Avantages et inconvénients des tours de refroidissement ouvertes

Avantages :

- Faible investissement initial : les tours de refroidissement ouvertes ont une structure relativement simple, généralement composée de composants de base tels que des buses, des charges, un puisard et un ventilateur, ce qui se traduit par de faibles coûts de fabrication et des frais d'achat et d'installation abordables.

- Efficacité de refroidissement élevée : étant donné que l'eau en circulation est en contact direct avec l'air, une grande quantité de chaleur est évacuée par évaporation de l'eau. L'efficacité de refroidissement est donc élevée, ce qui est particulièrement adapté à la production industrielle nécessitant une vitesse de refroidissement élevée.

Inconvénients :

- Risque élevé de pollution de l'eau : l'eau en circulation est directement exposée à l'air, facilement contaminée par la poussière, les impuretés, les micro-organismes, etc., nécessitant un traitement fréquent de l'eau, ce qui augmente les coûts d'exploitation et l'impact environnemental.

- Gaspillage d'eau important : les tours de refroidissement ouvertes ont une grande capacité d'évaporation et une perte d'eau élevée, ce qui constitue un inconvénient évident, en particulier dans les-zones où l'eau est rare.

- Consommation d'énergie élevée : en raison de l'existence d'une perte de charge d'eau et d'une perte de charge ouverte, les tours de refroidissement ouvertes consomment plus d'électricité et nécessitent deux ensembles de pompes à eau pour répondre à la demande.

III. Coûts d'achat d'équipement des tours de refroidissement ouvertes et fermées

Tours de refroidissement fermées : en raison de l'utilisation d'échangeurs de chaleur à haut-efficacité et de matériaux d'équipement de haute-qualité tels que les serpentins en cuivre, leurs coûts d'achat sont généralement élevés. Le prix spécifique varie selon la marque, le modèle et les spécifications, mais en général, le coût d'achat des équipements nationaux se situe entre 100 000 et 300 000 yuans, et celui des équipements importés est encore plus élevé.

Tours de refroidissement ouvertes : Par rapport aux tours de refroidissement fermées, le coût d’achat des tours de refroidissement ouvertes est généralement inférieur. En effet, leur structure et leurs matériaux sont relativement simples, sans le système d'échange thermique complexe et les exigences d'étanchéité des tours de refroidissement fermées.

IV. Coûts d'exploitation des tours de refroidissement ouvertes et fermées

1. Consommation d'électricité

Tours de refroidissement fermées : La consommation d’électricité provient principalement du fonctionnement d’équipements tels que les pompes à eau de refroidissement et les ventilateurs. Bien que les tours de refroidissement fermées soient conçues pour un rendement élevé, leur consommation électrique dépend toujours du débit d'eau de refroidissement et de l'efficacité de fonctionnement de l'équipement. Les données de consommation électrique spécifiques varient selon le modèle d'équipement et l'état de fonctionnement, mais elles sont généralement inférieures à la consommation électrique requise par les tours de refroidissement ouvertes pour les rejets fréquents d'eaux usées et le réapprovisionnement en eau.

Tours de refroidissement ouvertes : en raison de la nécessité d'évacuer régulièrement les eaux usées, de réapprovisionnement en eau et de gérer la dégradation des performances des équipements causée par la pollution de l'eau, les tours de refroidissement ouvertes peuvent consommer plus d'électricité pendant leur fonctionnement.

2. Consommation des ressources en eau

Tours de refroidissement fermées : Comme mentionné précédemment, les tours de refroidissement fermées adoptent un système de circulation entièrement fermé et l'eau en circulation interne est complètement isolée de l'air, sans évaporation ni consommation. La consommation de ressources en eau est donc quasiment nulle.

Tours de refroidissement ouvertes : la perte d'eau est relativement élevée, comme le montrent les données, jusqu'à 2 %. En prenant l'exemple d'une tour de refroidissement de 100 tonnes, la quantité d'eau gaspillée par heure peut atteindre 1,9 tonne, ce qui représentera une dépense considérable sur une longue période.

V. Coûts de maintenance des tours de refroidissement ouvertes et fermées

Tours de refroidissement fermées : les coûts de maintenance sont relativement faibles. Étant donné que l'eau en circulation interne n'entre pas en contact avec l'atmosphère, les problèmes de tartre et de blocage sont évités, réduisant ainsi la fréquence de nettoyage et de remplacement des échangeurs de chaleur. Dans le même temps, le système fonctionne de manière stable, réduisant ainsi l'usure et la corrosion de l'équipement et prolongeant la durée de vie de l'équipement.

Tours de refroidissement ouvertes : les coûts de maintenance sont relativement élevés. En raison du contact direct entre l’eau et l’air, des problèmes de pollution de l’eau et de tartre sont susceptibles de se produire, nécessitant un nettoyage et un remplacement réguliers des charges et autres composants. De plus, en raison de la possible dégradation des performances des équipements causée par des problèmes de qualité de l’eau, des travaux de maintenance supplémentaires sont nécessaires.

VI. Avantages à long terme-des tours de refroidissement ouvertes et fermées

Tours de refroidissement fermées : À long terme, le coût global des tours de refroidissement fermées est inférieur. Bien que leur coût d'achat puisse être plus élevé, compte tenu de leurs avantages tels que les économies d'eau, les économies d'énergie, les faibles coûts de maintenance, ainsi que la durée de vie prolongée des équipements et la réduction des temps d'arrêt, leurs avantages économiques à long terme-sont significatifs.

Tours de refroidissement ouvertes : les avantages à long terme-sont relativement faibles. En raison de la consommation élevée de ressources en eau, de la consommation électrique élevée, des coûts de maintenance élevés et de la possible dégradation des performances des équipements, leur coût global est plus élevé.

VII. Amortissement et mise au rebut des tours de refroidissement ouvertes et fermées

Tours de refroidissement fermées : les tours de refroidissement fermées sont essentiellement constituées de matériaux métalliques, elles peuvent donc toujours générer certains avantages lors de l'amortissement ou même de la mise au rebut.

Tours de refroidissement ouvertes : Les tours de refroidissement ouvertes sont presque constituées de matériaux en fibre de verre et en PVC, et les produits en fibre de verre sont des déchets solides. Actuellement, leur élimination nécessite certaines dépenses.

Avantages et inconvénients des tours de refroidissement fermées et ouvertes

Il existe deux types différents de tours de refroidissement, laquelle est la meilleure ? De manière générale, les tours de refroidissement fermées et ouvertes présentent chacune leurs propres avantages. Les tours de refroidissement fermées ont de meilleures performances, sont plus pratiques à utiliser et sont plus économes en énergie-. Bien que l’investissement initial des tours de refroidissement ouvertes soit relativement faible, les tours de refroidissement fermées ont une gamme d’applications plus large. Par exemple, lorsque le fluide est une solution volatile, toxique ou irritante, les tours de refroidissement ouvertes ne peuvent pas être utilisées, mais les tours de refroidissement fermées peuvent toujours être utilisées.