Чиллер для трансформаторной и электрощитовой: расчёт

Чиллер для трансформаторной и электрощитовой рассчитывают по потерям трансформаторов и теплу остального оборудования помещения: трансформатор теряет постоянные потери холостого хода и потери в обмотках, которые растут с квадратом загрузки. Калькулятор считает холодопроизводительность по мощности и числу трансформаторов, их типу и загрузке, прибавляет тепло щитов, ИБП и преобразователей и показывает расход воды на доводчики.

Расчёт чиллера для трансформаторной и электрощитовой

Трансформатор, кВА Количество

Тип и загрузка Масляный, загрузка 70 % Масляный, загрузка 90 % Сухой, загрузка 70 % Сухой, загрузка 90 % Щиты, ИБП и прочее, кВт тепла

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

Выносной конденсатор

Требуемый чиллер

27,4

кВт

Трансформаторы, кВт

13,8

Щиты и ИБП, кВт

10,0

Расход воды, м³/ч

4,71

Температура воды, °C

10

Подобрать чиллер на 27,4 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

• Холостой ход. Сердечник трансформатора перемагничивается всё время, пока он включён, и теряет около 0,2 % номинальной мощности независимо от нагрузки.
• Обмотки. Потери короткого замыкания — около 1 % номинала при полной загрузке — растут с квадратом тока: при загрузке 70 % это половина номинальных потерь.
• Щиты и силовая электроника. Шины, автоматы, ИБП, частотные преобразователи и компенсаторы реактивной мощности в том же помещении отдают свои потери в воздух; их тепло задают одной цифрой.

Масляные трансформаторы ставят в камеры с естественной вентиляцией, но в здании, подвале или под землёй её не хватает, и воздух охлаждают доводчиками на воде от чиллера. Помещения с серверами и стойками считают иначе — справочник о прецизионном кондиционере.

Формула

Q_т = n × S × (p₀ + p_к × β²)

Q = (Q_т + Q_д) × (1 + k)

V = Q / (1,163 × Δt)

• Q_т — потери трансформаторов, кВт; n — количество; S — номинальная мощность, кВА.
• p₀ — потери холостого хода, доля номинала: масляный 0,2 %, сухой 0,25 %; p_к — потери короткого замыкания при номинале: масляный 1,0 %, сухой 1,1 %; β — загрузка, доля.
• Q_д — тепло другого оборудования, кВт; k — запас, доля; V — расход воды, м³/ч; Δt — нагрев воды в доводчиках, принят 5 °C.

Если в паспорте трансформатора даны потери холостого хода и короткого замыкания в киловаттах, их подставляют вместо долей. Потери частотных преобразователей и выпрямителей по типам — в задаче о чиллере для преобразователей частоты и выпрямителей; тепло двигателей, если они стоят в том же помещении, — в расчёте тепловыделения электродвигателей.

Пример расчёта

Два масляных трансформатора по 1000 кВА, загрузка 70 %, щиты и ИБП 10 кВт, вода 10 °C, запас 15 %.

1. Потери одного трансформатора: 1000 × (0,002 + 0,010 × 0,7²) = 1000 × 0,0069 = 6,9 кВт.
2. Двух: Q_т = 2 × 6,9 = 13,8 кВт.
3. С оборудованием и запасом: Q = (13,8 + 10) × 1,15 = 27,37 кВт, округлённо 27,4 кВт.
4. Расход воды: V = 27,37 / (1,163 × 5) = 4,71 м³/ч.

Типовые ошибки

• Считать по номиналу трансформатора. Взять 2000 кВА за тепло — ошибка в сто раз; в тепло уходит около процента мощности, и чиллер на десятки, а не тысячи киловатт.
• Холодная вода 7 °C в доводчики. Теплообменники и поддоны потеют, конденсат капает на шины; воду поднимают подмесом до 10–12 °C — расчёт температуры смешения.
• Не учесть рост загрузки. Потери обмоток растут с квадратом тока: при переходе с 70 на 90 % они увеличиваются в 1,65 раза, и чиллер, подобранный на сегодня, перестаёт держать помещение после нового цеха.
• Один чиллер без резерва. Для подстанции в подвале потеря охлаждения означает отключение трансформатора по перегреву; ставят два чиллера или модули с резервом — о подключении двух чиллеров.

Вопросы и ответы

Сколько тепла выделяет трансформатор 1000 кВА?

Масляный трансформатор 1000 кВА выделяет ориентировочно 6,9 кВт при загрузке 70 % и 10,1 кВт при 90 %: 0,2 % номинала уходит на холостой ход постоянно, а потери в обмотках — около 1 % номинала при полной загрузке — растут с квадратом тока. У сухого трансформатора потери немного выше: 0,25 % и 1,1 %.

Когда трансформаторной нужен чиллер, а не вентиляция?

Чиллер нужен трансформаторной в здании, подвале или под землёй, где естественной вентиляции не хватает, чтобы снять потери трансформаторов, щитов и ИБП: воздух там охлаждают доводчиками на воде от чиллера. Отдельно стоящую камеру с масляным трансформатором обычно охлаждает вентиляция.

Что подставлять в расчёт, если в паспорте даны потери в киловаттах?

Если в паспорте трансформатора даны потери холостого хода и короткого замыкания в киловаттах, их подставляют вместо долей номинала: потери холостого хода берут целиком, потери короткого замыкания умножают на квадрат загрузки. Такой расчёт точнее типовых 0,2 % и 1 %.