Охлаждение производственного цеха чиллером: расчёт нагрузки

Охлаждение цеха чиллером считают по теплу, которое попадает в воздух цеха: от кровли и стен, освещения, людей и прежде всего от оборудования. Калькулятор складывает эти теплопритоки по площади, мощности оборудования и числу работающих и показывает холодопроизводительность чиллера и расход воды 7/12 °C на воздухоохладители.

Откуда берётся тепло

• Оборудование. В производственном цехе это обычно главная нагрузка. В воздух уходит не вся установленная мощность: оборудование работает с неполной загрузкой и не всё одновременно, часть тепла уносят охлаждающая вода, продукт и местная вытяжка. Калькулятор берёт от 30 до 70 % установленной мощности.
• Кровля, стены и окна. Большая плоская кровля летом нагревается солнцем, и её тепло идёт вниз; световые фонари и окна добавляют прямое солнце. Нагрузку задают на квадратный метр пола по типу здания.
• Освещение — около 10 Вт на квадратный метр для светодиодных светильников.
• Люди. Человек при работе средней тяжести выделяет около 250 Вт вместе с влагой.
• Наружный воздух. Приток и открытые ворота в калькулятор не входят: охлаждение приточного воздуха считают в задаче о чиллере для приточной установки и прибавляют.

Тепло от двигателей станков, конвейеров и вентиляторов можно посчитать точнее, по КПД и загрузке, в расчёте тепловыделений от электродвигателей. Для офисов и бытовых помещений с людьми, компьютерами и окнами подходит задача о фанкойлах.

Формула

Q = (S × (q_з + 10) / 1000 + N × k_т + n × 0,25) × (1 + k / 100)

G = Q / (1,163 × 5)

S — площадь цеха, м²; q_з — теплопритоки через кровлю, стены и окна, Вт/м², по таблице; 10 — освещение, Вт/м²; N — установленная мощность оборудования, кВт; k_т — доля его мощности, которая уходит в воздух цеха; n — число работающих в смену; 0,25 — тепло одного человека, кВт; k — запас, %; Q — холодопроизводительность чиллера, кВт; G — расход воды, м³/ч, при нагреве на 5 °C, как в расчёте мощности по расходу и температурам.

Цифры рассчитаны на воздух в цехе 26–28 °C и жаркий летний день. Воду 7/12 °C берут, чтобы воздухоохладители заодно осушали воздух; как устроена такая система, рассказано в справочнике о системе чиллер — фанкойл.

Пример расчёта

Механический цех 1000 м² с утеплённой кровлей и окнами, оборудование общей мощностью 200 кВт, 30 работающих в смену, запас 15 %.

1. Здание и свет: 1000 × (40 + 10) / 1000 = 50,0 кВт.
2. Оборудование: 200 × 0,5 = 100,0 кВт.
3. Люди: 30 × 0,25 = 7,50 кВт.
4. Холодопроизводительность: (50,0 + 100,0 + 7,5) × 1,15 = 157,5 × 1,15 = 181,125 кВт, округлённо 181,1 кВт.
5. Расход воды: 181,125 / (1,163 × 5) = 31,1 м³/ч.

Как выглядит установка на 181,1 кВт — компрессоры, потребление, расход воды, габариты и масса — показано на странице чиллера 180 кВт; температуру воды там задают свою.

Типовые ошибки

• Сумма паспортных мощностей. Если взять установленную мощность целиком, чиллер выйдет в полтора-два раза больше нужного и будет работать короткими циклами при неполной нагрузке.
• Тепло оборудования дважды. Термопластавтоматы, лазеры, сварочные посты часто уже охлаждаются своим чиллером, и их тепло ушло в воду. В воздух цеха от них остаётся малая доля — для такого цеха выбирают 30 %. У резиносмесителей, наоборот, 40 % тепла уходит с горячей смесью в цех — задача о чиллере для резиносмесителя.
• Офисные 22 °C в цехе. Табличные теплопритоки рассчитаны на 26–28 °C; при 22 °C растёт тепло через кровлю и ворота, и чиллер по этому расчёту температуру не удержит. Если нужна более низкая температура, нагрузку считают по проекту.
• Чиллер на кровле без поправки на жару. На раскалённой кровле воздух у конденсатора теплее метеорологического, и холодопроизводительность падает именно в самые жаркие часы — об этом справочник о чиллере в жару.