Расчёт мощности чиллера по тепловой нагрузке
Методика подбора холодопроизводительности чиллера по суммарной тепловой нагрузке объекта охлаждения. Учитывает теплопритоки через ограждения, от людей, оборудования, инсоляции. Запас по мощности 15-25% на неопределённости расчёта и деградацию оборудования.
Чиллер — агрегат с холодильной машиной и теплообменником, вырабатывающий охлаждённый теплоноситель (вода 7/12°C или гликолевая смесь −10/−5°C) для систем кондиционирования, промышленного охлаждения, фанкойлов, холодных балок. Главный параметр при подборе — холодопроизводительность Qхол (кВт), которая должна покрывать суммарные теплопритоки объекта с запасом.
Составляющие тепловой нагрузки
Теплопритоки через ограждения Qогр — через стены, окна, крышу от разности температур снаружи и внутри. Формула аналогична расчёту теплопотерь, но с обратным знаком и учётом инсоляции (солнечная радиация через окна +40-150 Вт/м² окна в зависимости от стороны света). Теплоприток от людей Qл: сидячая работа 100-120 Вт/чел, активная 150-200 Вт/чел, фитнес 300-400 Вт/чел. Теплоприток от оборудования Qоб: офисная техника 100-200 Вт/рабочее место, кухонное оборудование до 10-30 кВт на кафе, серверная 1500-3000 Вт/м² серверной. Теплоприток от освещения Qосв: 10-30 Вт/м² офиса, 30-50 Вт/м² торгового зала.
Приточный воздух
Если приточный воздух не охлаждается в приточной установке, его теплоприток в помещение Qпр = Vпр × ρ × c × (Tнар − Tвнут) кВт, где Vпр — расход в м³/час, ρ×c = 0,336 кВт·ч/(м³·°C). Для 1000 м³/час при 32°C снаружи и 24°C внутри: Qпр = 1000 × 0,336 × 8 / 1000 = 2,7 кВт.
Суммарная нагрузка
Qобщ = Qогр + Qл + Qоб + Qосв + Qпр кВт. Чиллер подбирается на Qхол = Qобщ × 1,2 (запас 20% на одновременность, деградацию, пиковые погодные режимы). Для важных применений (серверные, медицина) — запас 30-50% плюс резервирование (N+1 конфигурация с двумя чиллерами).
Пример
Офис 500 м², 50 человек, окна на юг 60 м². Расчётные теплопритоки: ограждения и инсоляция 25 кВт, люди 50 × 120 = 6 кВт, оргтехника 50 × 150 = 7,5 кВт, освещение 500 × 15 = 7,5 кВт, приточный воздух 1500 м³/час от 32°C до 24°C = 4 кВт. Суммарная Qобщ = 50 кВт. Чиллер Qхол = 50 × 1,2 = 60 кВт. Выбираем модель с номинальной 65 кВт при стандартных условиях 7/12°C воды и 35°C наружного воздуха. При коэффициенте EER = 3,0 электрическая мощность 65/3 = 22 кВт. Фанкойлы подбираются отдельно под каждое помещение в сумме на те же 50 кВт, трубопровод охлаждённой воды и регулирование. Автоматика кондиционирования интегрирует управление чиллером и фанкойлами по датчикам в помещениях.
Частые вопросы
Почему чиллер подбирают на пиковую нагрузку, а не среднюю?
Пиковая нагрузка возникает в самые жаркие часы (середина дня, июль-август) и при максимальной загруженности помещений. Если чиллер не покроет пик — температура в помещениях поднимется выше нормы, что критично для серверных, медицины, продаж. Среднегодовая нагрузка составляет 30-50% от пиковой, поэтому чиллер большую часть времени работает в частичной загрузке. Современные чиллеры с инверторными компрессорами эффективны в этом режиме (EER не падает при 30-70% загрузке). Для сильно переменной нагрузки — многокомпрессорная система или два чиллера меньшей мощности с каскадным управлением.Нужен ли резервный чиллер?
Для офисов, магазинов, торговых центров — не нужен (при отказе чиллера 1-2 дня дискомфорта допустимо). Для медицины, промышленности с технологическим охлаждением, серверных — обязательно N+1 (один резервный). Для критичных применений (банковские дата-центры, фармпроизводство) — N+2 или N+N (полное дублирование). Автоматика кондиционирования обеспечивает автоматический переход на резерв при отказе рабочего чиллера, с сигнализацией в диспетчерскую.
Источники
- СП 60.13330.2020 — Отопление, вентиляция и кондиционирование — Минстрой РФ
- ASHRAE Handbook — HVAC Applications — ASHRAE