Чиллер для холодильной камеры на гликоле: расчёт нагрузки

Чиллер для холодильной камеры на гликоле считают по теплопритокам за сутки — через ограждения, с открыванием дверей, с поступающим продуктом — и делят их на время работы между оттайками воздухоохладителей. Калькулятор берёт размеры камеры, температуру хранения и поступление продукта и показывает холодопроизводительность и температуру гликоля.

Откуда берётся тепло

• Ограждения. Тепло проходит через стены, потолок и пол из сэндвич-панелей. Для панелей 100 мм с учётом стыков калькулятор принимает коэффициент теплопередачи 0,25 Вт/(м²·°C), а снаружи — 30 °C: так камера в неотапливаемом цехе выглядит летом.
• Двери и воздухообмен. При каждом открывании в камеру заходит тёплый влажный воздух, и влага из него намерзает на воздухоохладителе. Число обменов воздуха в сутки берут по таблицам справочника ASHRAE «Refrigeration»: для камер выше 0 °C оно близко к 85 / √V.
• Продукт. Поступивший товар остывает до температуры камеры за сутки. Теплоёмкость принята 3,6 кДж/(кг·°C) — середина диапазона для овощей, фруктов, мяса и молочной продукции. Рассол, которым шприцуют мясо перед хранением, охлаждают отдельно — задача об охлаждении рассола для шприцевания мяса.
• Вентиляторы, свет, люди добавляют к сумме 15 %.
• Оттайка. Воздухоохладитель обмерзает, и его периодически оттаивают; холод в это время не идёт. Калькулятор считает, что чиллер снимает суточную нагрузку за 18 часов.

Овощи, которые приходят прямо с поля, выгоднее сначала охладить водой — это задача о гидроохлаждении овощей и фруктов, — тогда в камеру они поступают уже холодными, и нагрузка от продукта почти исчезает.

Формула

F = 2 × S + 4 × √S × H

Q_о = 0,25 × F × (30 − t_к) / 1000 + 0,0023 × √V × (30 − t_к)

Q_п = G × 3,6 × (t_п − t_к) / 86 400

Q = (Q_о + Q_п) × 1,15 × 24 / 18 × (1 + k / 100)

S — площадь пола, м²; H — высота, м; F — площадь ограждений, м², для камеры квадратной в плане; V = S × H — объём, м³; t_к — температура в камере, °C; Q_о — ограждения, двери и воздухообмен, кВт; G — поступление продукта, кг/сут; t_п — его температура на входе, °C; Q_п — продукт, кВт; 1,15 — вентиляторы, свет, люди; 24 / 18 — оттайка; k — запас, %; Q — холодопроизводительность чиллера, кВт. Гликоль подают на 10 °C холоднее воздуха камеры, концентрацию раствора берут по этой температуре в расчёте концентрации гликоля.

Гликоль во всех строках холоднее 5 °C, поэтому чиллер для камеры подбирают индивидуально, как описано в справочнике о низкотемпературном чиллере. Трубы с гликолем изолируют по всей длине — толщину считают в расчёте теплоизоляции трубопроводов. Чем гликолевая схема отличается от фреоновой, разобрано в справочнике о чиллере, ККБ и VRF.

Пример расчёта

Камера хранения овощей: пол 40 м², высота 4 м, +2 °C, поступает 2000 кг/сут при 20 °C, запас 15 %.

1. Площадь ограждений: 2 × 40 + 4 × √40 × 4 = 80 + 101,19 = 181,19 м².
2. Ограждения: 0,25 × 181,19 × (30 − 2) / 1000 = 1,268 кВт.
3. Двери и воздухообмен: объём 40 × 4 = 160 м³; 0,0023 × √160 × 28 = 0,0023 × 12,649 × 28 = 0,815 кВт. Вместе с ограждениями 2,083 кВт, округлённо 2,08 кВт.
4. Продукт: 2000 × 3,6 × (20 − 2) / 86 400 = 1,50 кВт.
5. С вентиляторами, светом и людьми: (2,083 + 1,50) × 1,15 = 4,120 кВт.
6. С учётом оттайки: 4,120 × 24 / 18 = 5,494 кВт.
7. С запасом: 5,494 × 1,15 = 6,318 кВт, округлённо 6,3 кВт.
8. Гликоль: 2 − 10 = −8 °C, подбор индивидуальный.

Как выглядит установка на 6,3 кВт — компрессоры, потребление, расход, габариты и масса — показано на странице низкотемпературного чиллера 6 кВт на гликоле; температуру гликоля там задают свою.

Типовые ошибки

• Считать по удельным «ваттам на кубометр». Такая цифра не знает, сколько тёплого продукта приходит в сутки. Камера приёмки с большим потоком товара не выйдет на температуру, и продукт простоит тёплым лишние часы.
• Делить суточную нагрузку на 24 часа. Пока воздухоохладитель оттаивает, холода нет; чиллера без учёта оттайки не хватит примерно на треть.
• Гликоль холоднее, чем нужно. Температура «с запасом» сушит продукт, воздухоохладитель быстрее обмерзает, а холодопроизводительность чиллера на холодном гликоле ниже.
• Раствор по температуре камеры. Концентрацию считают по температуре гликоля, а не воздуха: раствор, рассчитанный на −5 °C, при подаче −8 °C замерзает в испарителе. Свойства растворов — в справочнике о свойствах гликолей.