Две температуры воды от одного чиллера: подмес или второй чиллер

Две температуры воды от одного чиллера получают тремя способами: подмесом обратки к подаче через трёхходовой клапан у тёплого потребителя, промежуточным теплообменником со своим контуром или вторым чиллером. Выбор зависит от того, насколько температуры различаются и сколько холода нужно каждому: подмес дешевле всего и подходит, когда тёплому потребителю нужно 15–30 °C от чиллера на 7–12 °C, а второй чиллер выгоднее, когда тёплый контур крупный и может работать на фрикулинге.

Откуда берётся задача

На одном производстве рядом стоят пресс-формы на 12 °C, лазер на 22 °C и маслоохладитель на 28 °C; в здании — фанкойлы на 7 °C и серверная, которой хватит 15 °C. Один чиллер держит одну уставку, и её ставят по самому холодному потребителю, а остальным нужно поднять температуру. Делать это нужно осознанно: тёплый потребитель на холодной воде собирает конденсат, а чиллер на холодной уставке тратит на каждый киловатт больше электроэнергии — сколько именно, показано в справочнике о температурном графике чиллера.

Три способа

Подмес считают по балансу: сколько холодной подачи и сколько обратки смешать, чтобы получить нужную температуру при нужном расходе; формулу и пример дают в расчёте температуры смешения двух потоков. Промежуточный теплообменник выбирают по справочнику о теплообменниках чиллера; его недостаток — 2–4 °C потерянной разницы, поэтому для тёплого потребителя он подходит, а для холодного заставляет опускать уставку чиллера.

Когда выгоднее второй чиллер

Чиллер на 7 °C, который через подмес кормит маслоохладитель на 25 °C, делает лишнюю работу: он охладил воду на 18 °C ниже, чем нужно, и на это ушло 40–50 % электроэнергии тёплого контура. Если тёплый потребитель крупный — гидравлика прессов, индукционные нагреватели, серверные, — отдельный чиллер на 20–25 °C окупается за сезон: его холодопроизводительность на той же машине выше на треть, а большую часть года он работает на фрикулинге, который считают в расчёте экономии от фрикулинга.

Ориентир: подмес, пока тёплая нагрузка меньше трети общей и разница температур до 10–15 °C; второй чиллер — когда тёплая нагрузка больше или тёплая вода нужна круглый год. Серверные с водой 15 °C и фанкойлы на 7 °C в одном здании — типичный случай для двух машин, и тёплую считают как в задаче о чиллере для ЦОД.

Пример расчёта

Цех: пресс-формы ТПА 40 кВт на 12 °C и маслоохладители прессов 20 кВт на 25 °C.

1. Один чиллер с уставкой 12 °C на 60 кВт плюс узел подмеса для масла: обратка масла 30 °C, подача 25 °C, из 12 °C нужно подмешать 13 частей обратки на 5 частей холодной воды — по расчёту температуры смешения.
2. Лишняя работа чиллера на тёплом контуре: вода для масла охлаждается на 13 °C ниже нужного, это ориентировочно 13 × 3 % = 40 % электроэнергии тёплых 20 кВт.
3. Тёплая нагрузка — треть общей, разница 13 °C: граница. При круглогодичной работе прессов выгоднее два чиллера — 40 кВт на 12 °C и 20 кВт на 25 °C с фрикулингом; при сезонной — один с подмесом.

Типовые ошибки

• Уставка посередине. Чиллер ставят на 18 °C «для всех»: пресс-формы не выходят на цикл, а маслу всё равно холодно. Уставку задают по самому холодному потребителю, остальным — подмес.
• Подмес без насоса. Трёхходовой клапан на обратке без собственного насоса контура не создаёт циркуляцию через потребитель; узел подмеса — это клапан плюс насос плюс датчик.
• Тёплый потребитель напрямую на холодной воде. Конденсат на маслоохладителе, лазере или шпинделе, вода в масле и ржавчина; какие температуры нужны оборудованию, указано в задачах, например о чиллере для гидростанции.
• Теплообменник для холодного потребителя. Потеря 2–4 °C заставляет опускать уставку чиллера, иногда ниже 5 °C — в гликоль; развязывают теплообменником тёплый контур, а холодный подключают напрямую.

Что из этого следует для подбора

• Уставку чиллера задаёт самый холодный потребитель; в спецификации холодопроизводительность пишут при этой температуре.
• Узлы подмеса закладывают на каждый тёплый потребитель с его расходом и температурой — по расчёту смешения.
• Второй чиллер рассматривают при тёплой нагрузке больше трети общей; нагрузки обоих складывают в проекте охлаждения, который считает каждую установку под свою температуру.