Чиллер для гидропоники: расчёт охлаждения раствора

Чиллер для гидропоники рассчитывают по теплу, которое попадает в питательный раствор: часть света ламп нагревает каналы и плиты с раствором, насосы и аэрация добавляют свою мощность, а бак и трубы принимают тепло помещения. Калькулятор считает холодопроизводительность по мощности освещения, типу системы и насосам и показывает расход воды на теплообменник раствора.

Расчёт чиллера для питательного раствора

Мощность освещения, кВт Система Глубоководная (DWC), плавающие плиты — в раствор около 10 % света Проточный слой (NFT) — около 8 % Капельный полив субстрата — около 4 % Насосы и аэрация, кВт

Температура воды, °C Запас 10 % 15 % 20 %

Выносной конденсатор

Требуемый чиллер

15,2

кВт

Свет в раствор, кВт

10,0

Насосы, кВт

2,00

Расход воды, м³/ч

2,61

Температура воды, °C

12

Подобрать чиллер на 15,2 кВт

Подбор модели откроется на сайте производителя xiron.ru

Оборудование не укладывается в калькулятор? Опишите задачу словами — ассистент посчитает нагрузку и подберёт чиллер

Что охлаждаете, сколько и при какой температуре Посчитать и подобрать

Откуда берётся тепло

• Свет. Лампы отдают почти всю мощность в тепло; на открытую поверхность раствора в бассейнах глубоководной культуры (DWC) попадает около 10 %, в каналах проточного слоя (NFT) — около 8 %, в субстрате с капельным поливом — около 4 %.
• Насосы и аэрация. Циркуляционные насосы и компрессоры аэрации отдают раствору почти всю потребляемую мощность.
• Бак и трубы. Растворный узел стоит в тёплом помещении; теплопритоки к нему калькулятор учитывает надбавкой 10 %.

Раствор держат при 18–22 °C: при 24 °C и выше в нём падает растворённый кислород, и корни начинают гнить. Воздух в теплице или на сити-ферме охлаждают отдельно — задача о чиллере для теплицы.

Формула

Q_с = P_св × φ

Q = (Q_с + P_н) × 1,1 × (1 + k)

V = Q / (1,163 × Δt)

• Q_с — тепло света в раствор, кВт; P_св — мощность освещения над раствором, кВт; φ — доля, попадающая в раствор (таблица ниже).
• P_н — мощность насосов и аэрации, кВт; 1,1 — надбавка на теплопритоки к баку и трубам; k — запас, доля.
• V — расход воды, м³/ч; Δt — нагрев воды в теплообменнике, принят 5 °C; 1,163 — теплоёмкость воды, кВт·ч/(м³·°C).

Ночью свет выключен, и нагрузка падает до насосов и притоков; чиллер считают на дневной режим, а мощность при другом нагреве воды пересчитывают расчётом мощности по расходу и перепаду температур. Летом при отключённом досвечивании раствор греется солнцем через кровлю теплицы, и долю φ берут не меньше, чем при лампах той же мощности.

Пример расчёта

Глубоководная гидропоника с освещением 100 кВт, насосы и аэрация 2 кВт, вода 12 °C, запас 15 %.

1. Свет в раствор: Q_с = 100 × 0,10 = 10,0 кВт.
2. С насосами и притоками: (10,0 + 2,0) × 1,1 = 13,2 кВт.
3. С запасом: Q = 13,2 × 1,15 = 15,18 кВт, округлённо 15,2 кВт.
4. Расход воды: V = 15,18 / (1,163 × 5) = 2,61 м³/ч.

Типовые ошибки

• Раствор прямо в испаритель. Соли и кислоты питательного раствора разъедают медные пайки, а остатки удобрений зарастают в каналах; раствор охлаждают через промежуточный аппарат — справочник о пластинчатом теплообменнике.
• Слишком холодная вода. При воде 5 °C у пластин раствор переохлаждается, а корни получают холодовой стресс; воду держат 10–15 °C и регулируют раствор по датчику в баке.
• Считать всю мощность ламп. Большая часть света уходит в листья и воздух помещения и снимается вентиляцией; если взять всю мощность, чиллер выйдет в 10 раз больше нужного.
• Нет буфера. Малый бак раствора быстро прогревается, чиллер работает короткими циклами; объём буфера считают в расчёте объёма бака-аккумулятора.

Аквариумные и рыбоводные установки с похожим раствором считают по задаче о чиллере для аквариума.

Вопросы и ответы

Почему греется питательный раствор в гидропонике?

Питательный раствор греется от света ламп, который попадает на открытую поверхность раствора и каналы, от циркуляционных насосов и компрессоров аэрации, которые отдают раствору почти всю мощность, и от тёплого воздуха помещения через бак и трубы. В бассейнах глубоководной культуры в раствор уходит около 10 % мощности ламп, в каналах NFT около 8 %, при капельном поливе около 4 %.

Какую температуру раствора держать в гидропонике?

Раствор в гидропонике держат при 18–22 °C: при 24 °C и выше в нём падает растворённый кислород, и корни начинают гнить. Чиллер охлаждает раствор через теплообменник водой около 10–15 °C, а воздух теплицы или ситифермы охлаждают отдельно.

Нужно ли считать чиллер гидропоники на ночной режим?

Чиллер гидропоники считают на дневной режим, когда работает свет: ночью нагрузка падает до тепла насосов и притоков. Летом при отключённой досветке раствор греет солнце через кровлю теплицы, и долю тепла в раствор берут не меньше, чем при лампах.