Холодопроизводительность: что это, в чём измеряется, кВт и BTU

Холодопроизводительность — это количество тепла, которое холодильная машина отводит от воды, воздуха или продукта за единицу времени. Измеряется она в киловаттах, в каталогах кондиционеров — ещё и в BTU/ч, в старых справочниках — в ккал/ч. Это не электрическая мощность: чиллер на 100 кВт холода берёт из сети примерно втрое меньше.

Что это за величина

Холодопроизводительность чиллера определяют по воде: сколько тепла забирает испаритель, когда вода проходит через него и остывает. Её считают по расходу и перепаду температур:

Q = 1,163 × G × (t₁ − t₂)

Q — холодопроизводительность, кВт; G — расход воды, м³/ч; t₁ — температура воды на входе в чиллер, °C; t₂ — на выходе, °C; 1,163 — теплоёмкость кубометра воды, кВт·ч/(м³·°C). Чиллер, который охлаждает 17,2 м³/ч воды с 12 до 7 °C, работает с холодопроизводительностью 1,163 × 17,2 × 5 ≈ 100 кВт. Так же по расходу и двум температурам проверяют, сколько холода даёт уже работающий чиллер, — порядок в справочнике о том, почему чиллер не охлаждает воду.

Холодопроизводительность и потребляемая мощность — разные величины. Их отношение — холодильный коэффициент EER; у чиллера с воздушным конденсатором в жару он около 3, подробнее — в справочнике о потреблении электроэнергии.

В чём измеряется

• Киловатт (кВт) — единица СИ. В киловаттах считают нагрузку и подбирают чиллеры, для крупных машин — в мегаваттах.
• BTU/ч — британская тепловая единица в час. В ней обозначают кондиционеры: цифры «09» или «12» в обозначении — это 9000 или 12 000 BTU/ч, то есть около 2,6 и 3,5 кВт; «18» — около 5,3 кВт, «24» — около 7,0 кВт.
• Килокалория в час (ккал/ч) — в старых паспортах и справочниках. Килокалория нагревает килограмм воды на 1 °C, а 1 ккал/ч = 1,163 Вт — отсюда коэффициент 1,163 в формуле для воды.
• Тонна холода — американская единица: столько тепла забирает тонна льда, которая тает за сутки. Одна тонна холода — 12 000 BTU/ч, или 3,517 кВт.

Обратно: 1 кВт = 3412 BTU/ч = 860 ккал/ч = 0,284 тонны холода.

1. Чиллер 100 кВт: 100 × 3412 = 341 200 BTU/ч, или 100 / 3,517 = 28,4 тонны холода.
2. В паспорте старой машины 40 000 ккал/ч: 40 000 × 1,163 = 46 520 Вт, то есть 46,5 кВт.
3. Кондиционер на 12 000 BTU/ч: 12 × 0,293 = 3,516, около 3,5 кВт.

Явная и полная

Когда охлаждают воздух, часть холода уходит не на понижение температуры, а на осушение: водяной пар конденсируется на холодном теплообменнике. Явная холодопроизводительность понижает температуру воздуха, скрытая уходит на конденсацию влаги, полная — их сумма. Явную считают по расходу воздуха и его охлаждению:

Q_я = L × ρ × c × Δt / 3600

Q_я — явная холодопроизводительность, кВт; L — расход воздуха, м³/ч; ρ — плотность воздуха, 1,2 кг/м³; c — теплоёмкость воздуха, 1,0 кДж/(кг·°C); Δt — на сколько охлаждается воздух, °C.

Для помещения важна явная: она снимает тепло людей, техники и солнца, а в каталогах фанкойлов и кондиционеров указывают обе, и во влажном воздухе явная заметно меньше полной. У чиллера, который охлаждает воду, вся холодопроизводительность явная. Но если он работает на фанкойлы или приточную установку, он покрывает полную нагрузку их воздухоохладителей вместе с осушением — так считают в задачах о фанкойлах и о приточной установке.

Номинальная и при ваших условиях

В каталоге указывают номинальную холодопроизводительность — при стандартных температурах, одинаковых для всех производителей.

• Чиллеры по стандарту EN 14511: вода 12/7 °C и наружный воздух 35 °C для воздушного конденсатора, вода на конденсатор 30/35 °C для водяного.
• Кондиционеры: воздух в помещении 27 °C, снаружи 35 °C.
• Компрессоры по EN 12900 — при заданных температурах кипения и конденсации, перегреве пара 10 °C и без переохлаждения жидкости. По ASHRAE жидкость переохлаждена, поэтому при тех же температурах холодопроизводительность «по ASHRAE» выше.

При других условиях холодопроизводительность другая. В жару она падает — насколько, показано в справочнике о чиллере в жару; на холодной воде и гликоле — тоже, как в справочнике о низкотемпературном чиллере. Поэтому чиллер подбирают не по номиналу, а по характеристикам при ваших температурах воды и воздуха.

Как посчитать нужную

Нужную холодопроизводительность считают по тому, что охлаждают, и добавляют запас 10–20 %, обычно 15 %.

• По расходу и температурам воды — в расчёте мощности по расходу и температурам.
• По оборудованию — в задаче для него, например для термопластавтомата или лазерного станка.
• По помещению — в задаче о фанкойлах.
• Для воды, которую нужно охладить к определённому часу, — тепло делят на время, как в задаче о воде для замеса теста с баком.

Что из этого следует для подбора

• Сравнивают в одних единицах. Если в задании стоят BTU/ч, ккал/ч или тонны холода, их переводят в киловатты по таблице выше.
• Сравнивают при одинаковых условиях. Номинал из каталога пересчитывают на свои температуры воды и воздуха, а не берут как есть; в спецификации условия пишут рядом с киловаттами — справочник о чиллере в спецификации ОВиК.
• Не путают с потребляемой мощностью. Электрическая мощность чиллера в несколько раз меньше холодопроизводительности; по ней выбирают кабель и автомат и считают расход электроэнергии.
• Остальные характеристики для задания собраны в справочнике о подборе чиллера.