Расход электроэнергии чиллера за год: расчёт по EER и загрузке

Расход электроэнергии чиллера за год считают не по мощности на шильдике, а по средней загрузке, часам работы и EER при той температуре воздуха, которая была в эти часы: чиллер на 100 кВт при загрузке 70 % и 4000 часах в год тратит около 80 МВт·ч, из них компрессоры — 66. Калькулятор посчитает годовой расход по холодопроизводительности, паспортному EER, загрузке, часам работы и доле жарких часов и покажет среднюю потребляемую мощность.

Когда нужен этот расчёт

• Сравнение двух чиллеров. Машина с EER 3,4 против 3,0 экономит больше 10 % электроэнергии каждый год; на 4000 часах разница заметнее цены в спецификации.
• Заявка на мощность и бюджет. Энергетику нужна не установленная мощность, а средняя и максимальная; бухгалтерии — кВт·ч в год.
• Решение о фрикулинге или тёплой воде. Расчёт показывает, сколько кВт·ч тратят компрессоры, и из этой цифры видно, что даст фрикулинг или перевод на воду 12 °C вместо 7 °C.
• Проверка счётчика. Если фактический расход выше расчётного в полтора раза, чиллер работает не так, как задуман: грязный конденсатор, неверная уставка, короткие циклы.

Формула

EER_ж = EER₃₅ × (1 + 0,03 × (t − 7))

EER_п = 1,3 × EER_ж

k = d / EER_ж + (1 − d) / EER_п

E_к = Q × a × h × k / 1000

E = E_к + (0,02 + 0,015) × Q × h / 1000

• EER₃₅ — паспортный EER чиллера при воздухе 35 °C и воде 7/12 °C, кВт холода на кВт электроэнергии; у серийных чиллеров с воздушным конденсатором ориентировочно 2,8–3,4;
• t — температура воды на выходе, °C; 0,03 — рост EER на каждый градус теплее 7 °C;
• EER_ж, EER_п — EER в жаркие часы (воздух 30–35 °C) и в прохладные (около 25 °C и ниже); 1,3 — выигрыш от воздуха на 10 °C холоднее;
• Q — холодопроизводительность чиллера, кВт; a — средняя загрузка, в долях; h — часы работы в год; d — доля жарких часов;
• 0,02 и 0,015 — мощность насоса и вентиляторов конденсатора в долях холодопроизводительности, они работают все часы;
• k — электроэнергия на 1 кВт·ч холода с учётом доли жарких часов; E_к, E — расход электроэнергии компрессоров и всего чиллера, МВт·ч в год.

Откуда берутся EER и COP и как они меняются с температурой, объяснено в справочнике о потребляемой мощности чиллера; почему при воде 12 °C вместо 7 °C расход компрессоров падает примерно на 13 % — в справочнике о температурном графике.

Пример расчёта

Чиллер 100 кВт, паспортный EER 3,0 при воздухе 35 °C, вода на выходе 12 °C, средняя загрузка 70 %, 4000 часов в год (две смены), жарких часов 20 %.

1. EER в жару при воде 12 °C: 3,0 × (1 + 0,03 × 5) = 3,45; в прохладные часы: 1,3 × 3,45 = 4,485.
2. Компрессоры: 100 × 0,7 × 4000 × (0,2 / 3,45 + 0,8 / 4,485) / 1000 = 66,18 МВт·ч, округлённо 66,2.
3. Насос и вентиляторы: (0,02 + 0,015) × 100 × 4000 / 1000 = 14,0 МВт·ч.
4. Всего: 66,18 + 14,0 = 80,18 МВт·ч в год, округлённо 80,2; средняя потребляемая мощность 80,18 / 4000 × 1000 = 20,0 кВт.

Если процесс идёт круглый год, зимние часы можно отдать фрикулингу: компрессоры стоят, работают только насос и вентиляторы, и сколько это сбережёт для своего города, показывает расчёт экономии от фрикулинга.

Типовые ошибки

• Умножают мощность с шильдика на часы. Установленная мощность — ток защиты и пусковой режим; реальная средняя в 2–3 раза ниже. Так заявляют лишние киловатты энергетику и завышают бюджет вдвое.
• Берут EER из каталога при 25 °C. Производители любят показывать EER при мягких условиях; в формулу подставляют паспортное значение при 35 °C, иначе летний расход занижен на треть.
• Загрузка 100 %. Чиллер подобран с запасом и на пиковую нагрузку; средняя загрузка за год редко выше 60–70 %. При ступенчатом регулировании на малой нагрузке EER ещё падает из-за коротких циклов — об этом справочник о настройке чиллера.
• Забывают насос. Насос работает все часы независимо от загрузки, и на малой загрузке его доля доходит до 20–30 % расхода; как не переразмерить его, сказано в расчёте насоса для чиллера.