ТЭН для чиллера: подогрев картера, нагрев воды в баке, обогрев

ТЭН для чиллера нужен в трёх местах: подогрев картера компрессора на десятки ватт, чтобы хладагент не собирался в масле за простой; нагревательный бак на 600–2000 Вт у лазерных и лабораторных чиллеров, который держит воду 20–25 °C зимой, когда холод не нужен, а температуру держать надо; и обогрев испарителя и труб гидромодуля, чтобы вода в стоящем на улице чиллере не замёрзла. Ниже — зачем каждый из них, как считают мощность и как выбрать замену.

Три нагревателя в чиллере

Подогрев картера

Нагреватель держит масло на 10–15 °C теплее остального контура, чтобы хладагент не конденсировался в картере и не растворялся в масле. Без него первые секунды после простоя компрессор работает на вспененном масле, и это главная причина его преждевременного износа — подробнее в справочнике о масле для компрессора чиллера. Подогрев управляется контроллером или контактором компрессора: включён, пока компрессор стоит. Перед пуском после долгого простоя питание подают за 6–12 часов. Замена — пояс того же диаметра и мощности; проверка — ток клещами, а не «тёплый на ощупь»: у винтового с 300 Вт картер горячий, у спирального с 40 Вт — чуть тёплый, и это норма.

ТЭН в баке: когда чиллер должен греть

Лазерному источнику, оптике, спектрометру или ферментеру нужна вода точно 20–25 °C круглый год. Зимой в неотапливаемом цеху вода в баке остывает ниже уставки, и холод не нужен — нужно тепло. Для этого в бак гидромодуля ставят ТЭН с термостатом или управлением от контроллера: чиллер держит коридор, например 22 ± 1 °C, включая то компрессор, то нагреватель. Мощность ТЭНа считают по теплопотерям контура, а не по объёму бака: для бака 20 л в корпусе и трассы 10 м хватает 600–1000 Вт; для разогрева от 5 до 22 °C за 15 минут бака 20 л нужно 20 × 4,19 × 17 / 900 = 1,6 кВт. Если нужен нагрев контура быстрее, чем охлаждение, это уже термостат, а не чиллер — о границе между ними рассказано в задаче о лабораторном чиллере.

N = V × 4,19 × Δt / τ

• N — мощность ТЭНа для разогрева, кВт;
• V — объём воды в баке и контуре, л; 4,19 — теплоёмкость воды, кДж/(л·°C);
• Δt — на сколько градусов нужно нагреть, °C; τ — время, с.

ТЭН выбирают из нержавеющей стали для воды и деионизированной воды, с удельной мощностью на поверхности не выше 3–4 Вт/см², чтобы не было накипи и кипения у трубки, с защитой от включения без воды — по реле уровня или протока. Какая вода годится для чиллера с ТЭНом и лазером, сказано в справочнике о воде для чиллера.

Обогрев испарителя и труб

У чиллера на улице с водой в контуре стоящий испаритель остывает от воздуха и замерзает за часы. Зимняя защита включает насос и нагреватели испарителя, когда вода остывает до 4–5 °C; это работает только при поданном питании, и поэтому надёжнее гликоль — обе схемы разобраны в справочнике о защите от замерзания. Наружные трубы обогревают саморегулирующимся кабелем 10–30 Вт/м под изоляцией; кабель без изоляции греет улицу. Состав зимнего комплекта целиком — в справочнике о чиллере зимой.

Типовые ошибки

• Обесточить чиллер на зиму «для экономии». Подогрев картера потребляет 40 Вт — 30 кВт·ч за месяц; компрессор после пуска на холодном масле стоит в тысячи раз дороже.
• ТЭН в бак без защиты от сухого хода. При утечке или сливе бака нагреватель перегорает, в пластиковом баке — прожигает стенку.
• ТЭН вдвое мощнее «чтобы быстрее». Без контроля удельной мощности трубка покрывается накипью и перегорает за сезон; разогрев ограничивают не ТЭНом, а временем.
• Кабель на трубе поверх изоляции. Греет воздух; кабель кладут на трубу, под изоляцию, толщину которой считают в расчёте теплоизоляции трубопроводов.

Что из этого следует для подбора

• Подогрев картера есть у любого чиллера; в задании его не оговаривают, но при приёмке проверяют.
• Нагрев воды для лазера, оптики и лабораторий указывают в задании отдельно: уставка, коридор, мощность ТЭНа.
• Обогрев испарителя и труб — часть зимнего комплекта для чиллера на улице с водой; с гликолем он не нужен.