Объём бака-аккумулятора для чиллера: расчёт

Бак-аккумулятор для чиллера нужен, чтобы компрессор не включался и не выключался слишком часто, когда нагрузка меньше одной ступени. Калькулятор считает объём бака по холодопроизводительности, числу ступеней и дифференциалу регулятора и вычитает воду, которая уже есть в системе.

Расчёт объёма бака для чиллера

Чиллер, кВт Ступеней 1 2 3 4

Дифференциал, °C Объём системы, л

Жидкость Вода Этиленгликоль 30 % Этиленгликоль 40 % Пропиленгликоль 30 % Пропиленгликоль 40 % На выходе, °C

Выносной конденсатор

Объём бака

348

л

Ступень, кВт

25,0

Нужно в контуре, л

448

Удельный, л/кВт

8,96

На выходе, °C

7

Подобрать чиллер на 50,0 кВт

Подбор модели откроется на сайте производителя xiron.ru

Когда нужен этот расчёт

• Нагрузка переменная. Оборудование работает циклами или часть потребителей отключается. Когда нагрузка падает ниже ступени, компрессор начинает работать короткими пусками.
• Контур короткий. Чиллер стоит рядом с потребителем, и воды в трубах и аппаратах мало. Температура меняется за секунды, регулятор не успевает за ней.
• Чиллер с одной-двумя ступенями. Чем крупнее ступень, тем больше воды нужно, чтобы цикл компрессора не стал короче допустимого.
• Короткий пик нагрузки. Закалка газом в вакуумной печи за четверть часа отдаёт в воду втрое больше, чем снимает чиллер; бак на такой пик считают в задаче о чиллере для вакуумной печи. Обратный случай — смеситель бетонного завода, который забирает холодную воду залпами, а чиллер наполняет бак ровно.

Частые пуски изнашивают компрессор и контакторы, а температура воды колеблется на всю ширину дифференциала; как его задают, сказано в справочнике о настройке чиллера. Объём бака подбирают так, чтобы компрессор включался не чаще шести раз в час.

Формула

Самый короткий цикл ступени получается, когда нагрузка равна половине ступени. Из этого условия нужный объём жидкости в контуре:

V_к = Q_ст × T / (4 × c × Δt)

V_к — нужный объём жидкости в контуре, л; Q_ст — мощность одной ступени, кВт (холодопроизводительность чиллера, делённая на число ступеней); T — минимальный цикл компрессора, с; c — теплоёмкость литра жидкости, кДж/(л·°C); Δt — дифференциал регулятора, °C.

При шести пусках в час T = 600 с. Если компрессор допускает больше пусков, T меньше, и бак нужен меньше: при десяти пусках T = 360 с, объём составит 0,6 от расчётного.

Объём бака — то, чего не хватает в контуре:

V_б = V_к − V_с

V_б — объём бака, л; V_с — объём жидкости в трубах и аппаратах, через которые она идёт всегда, л. Если результат меньше нуля, бак не нужен.

Теплоёмкость литра: вода — 4,187 кДж/(л·°C), пропиленгликоль 30 % — 3,96, пропиленгликоль 40 % — 3,744, этиленгликоль 30 % — 3,816, этиленгликоль 40 % — 3,672.

Пример расчёта

Чиллер 50 кВт с двумя ступенями, вода на выходе 7 °C, дифференциал регулятора 2 °C. В трубах и аппаратах 100 л воды.

1. Мощность ступени: 50 / 2 = 25 кВт.
2. Нужный объём в контуре: 25 × 600 / (4 × 4,187 × 2) = 447,8 л, с округлением вверх 448 л.
3. Объём бака: 447,8 − 100 = 347,8 л, с округлением вверх 348 л.
4. Удельный объём: 447,8 / 50 = 8,96 л/кВт.

Как выглядит установка на 25 кВт — компрессоры, потребление, расход воды, габариты и масса — показано на странице чиллера 25 кВт; температуру воды там задают свою.

Типовые ошибки

• Берут бак «столько-то литров на киловатт» без учёта ступеней. Чиллеру с одной ступенью нужно вдвое больше воды, чем такому же с двумя. Бак, взятый по чужой норме, оказывается мал, и компрессор работает короткими пусками. Не путают бак с гидрострелкой: разделитель воды не добавляет — справочник о гидрострелке и баке.
• Сужают дифференциал ради точности. При 1 °C вместо 2 °C нужный объём удваивается. Если бак не пересчитать, пусков становится вдвое больше допустимого.
• Считают в объёме системы всю сеть. Ветки, которые на малой нагрузке перекрывают клапанами, в работе не участвуют. Учитывают только ту часть контура, через которую жидкость идёт всегда.
• Пересчитывают на гликоль по воде. Теплоёмкость раствора на 5–12 % ниже, чем у воды. Бак для гликолевого контура нужен соответственно больше. Теплоёмкость растворов — в справочнике о свойствах гликолей. За сколько чиллер охладит заполненный бак, показывает расчёт времени охлаждения.