Чиллер для вентиляции и приточной установки: расчёт охлаждения

Чиллер для приточной установки и вентиляции снимает с воздуха два вида тепла: явное, когда воздух остывает, и скрытое, когда из него выпадает влага. Калькулятор считает холодопроизводительность по расходу воздуха, температуре и влажности наружного воздуха и показывает расход воды.

Расчёт чиллера для приточной установки

Расход воздуха, м³/ч

Наружный воздух, °C Влажность, %

Приток, °C Вода, °C

Запас 10 % 15 % 20 % Выносной конденсатор

Требуемый чиллер

57,3

кВт

Охлаждение, кВт

41,1

Осушение, кВт

8,74

Расход воды, м³/ч

9,86

Температура воды, °C

7

Подобрать чиллер на 57,3 кВт

Подбор модели откроется на сайте производителя xiron.ru

Откуда берётся тепло

• Явное тепло. Наружный воздух охлаждают от летней расчётной температуры до температуры притока. Эта часть зависит только от расхода воздуха и разности температур.
• Скрытое тепло. На холодном теплообменнике влага из воздуха конденсируется и отдаёт тепло воде. Чем жарче и влажнее на улице и чем холоднее приток, тем больше эта доля. Конденсат отводят из поддона через гидрозатвор — обвязка охладителя разобрана в справочнике об обвязке фанкойла.
• Вентилятор. Воздух немного нагревается в вентиляторе и воздуховодах. Эту добавку закрывает запас; точнее её считают по мощности двигателя в расчёте тепловыделений от электродвигателей.

Охладитель приточной установки бывает и фреоновым — тогда вместо чиллера ставят ККБ. Чем различаются схемы, разобрано в справочнике «Чиллер, ККБ или VRF».

Формула

Нагрузку считают по разности энтальпий воздуха до и после охладителя:

Q_в = L × 1,2 × (h₁ − h₂) / 3600

Q_в — нагрузка на охладитель, кВт; L — расход воздуха, м³/ч; 1,2 — плотность воздуха, кг/м³; h₁ и h₂ — энтальпия наружного воздуха и воздуха после охладителя, кДж/кг; 3600 — число секунд в часе.

Энтальпию берут с диаграммы влажного воздуха или считают:

p_н = 0,611 × exp(17,625 × t / (t + 243,04))

d = 622 × φ × p_н / (101,3 − φ × p_н)

h = 1,006 × t + d × (2501 + 1,86 × t) / 1000

p_н — давление насыщенного пара, кПа; t — температура воздуха, °C; d — влагосодержание, г/кг; φ — относительная влажность в долях единицы; 101,3 — атмосферное давление, кПа. После охладителя влажность принимают 0,95, если воздух при этом осушается; если нет, влагосодержание остаётся прежним.

Холодопроизводительность чиллера с запасом и расход воды:

Q = Q_в × (1 + k)

V = Q / (1,163 × 5)

Q — холодопроизводительность, кВт; k — запас в долях единицы, обычно 0,10–0,20; V — расход воды, м³/ч; 5 — нагрев воды в охладителе, °C; 1,163 — теплоёмкость кубометра воды, кВт·ч/(м³·°C), как в расчёте мощности по расходу и температурам.

Пример расчёта

Приточная установка на 10 000 м³/ч. Наружный воздух 28 °C при влажности 50 %, приток 16 °C. Вода 7 °C, запас 15 %.

1. Наружный воздух: d₁ = 11,80 г/кг, h₁ = 58,299 кДж/кг.
2. Воздух после охладителя, 16 °C и 95 %: d₂ = 10,77 г/кг, h₂ = 43,341 кДж/кг. Влагосодержание снизилось, значит, воздух осушается.
3. Нагрузка на охладитель: 10 000 × 1,2 × (58,299 − 43,341) / 3600 = 49,86 кВт. Из них 41,1 кВт — охлаждение, 8,74 кВт — осушение.
4. Холодопроизводительность с запасом: 49,86 × 1,15 = 57,34 кВт, округлённо 57,3 кВт.
5. Расход воды: 57,34 / (1,163 × 5) = 9,86 м³/ч.

Как выглядит установка на 57,3 кВт — компрессоры, потребление, расход воды, габариты и масса — показано на странице чиллера 55 кВт; температуру воды там задают свою. Нагрузку самих помещений, которую приток не включает, оценивают по справочнику об удельных теплопритоках для кондиционирования.

Типовые ошибки

• Считают только по разности температур. Так теряется тепло конденсации: в примере это 8,74 кВт из 49,86 кВт. Чиллер получается меньше нужного, и в жаркие влажные дни приток теплее расчётного.
• Берут среднюю летнюю температуру. Охладитель считают на расчётные параметры наружного воздуха для своего города, а не на среднюю температуру июля. Иначе в жару холода не хватает. Теплицы и камеры выращивания с досветкой считают по задаче о чиллере для теплицы и грибной камеры, а приток к ним прибавляют по этому расчёту.
• Занижают температуру притока. Чем холоднее приток, тем больше влаги выпадает на охладителе. При 12 °C вместо 16 °C нагрузка растёт заметно быстрее, чем разность температур.
• Подают воду теплее расчётной. Теплообменник подобран под воду 7 °C, а чиллер настроили на 10–12 °C ради экономии. Мощность охладителя падает, и воздух не доходит до заданной температуры. Уставку меняют только вместе с пересчётом охладителя — справочник о настройке чиллера.