Подбор чиллера: какие исходные данные нужны, чтобы не промахнуться

В проекте указан гликоль, а в ТП мощность чиллера дана на воде. Один поставщик называет потерю 3%, другие предложения дают 10–12%, решать нужно до заказа. На 1000 кВт разница между цифрами - 70–90 кВт: это либо вторая машина, либо недобор мощности.

Так же выглядела ветка форума АВОК (ноябрь 2022 – январь 2023): 3% против 10–12% без подачи, модели и основы концентрации. Ниже - как проверить заявленную потерю по расходу и подаче; чек-лист и письмо поставщику одной страницей - в конце.

Коротко

• Расход: на ЭГ 35% выше, чем на воде, на 8–13% при температуре раствора от +10 до -10 °C (×1,08–1,13); при +10 °C, 1000 кВт и ΔT 5 К это 185–191 м³/ч (+8–11%) вместо 171,6.
• Подача: 1 К = 3,5–4,5% мощности; 1–2 К разницы между двумя ТП дают 3,5–9% без всякого гликоля.
• Потеря «-3%»: по нашей модели цикла (не измерения) согласуется с подачей около +7 °C; при подаче -5 °C для ЭГ 35% оценка - ×0,58–0,63 от мощности на воде при +7 °C.

Подбор чиллера начинается с условий: из чего состоит «1000 кВт»

Цифра в ТП - точка, а не свойство машины. Одно число обычно означает воду 12→7 °C и воздух +35 °C: это типовой номинал в паспортах и каталогах. Для рассолов в паспорте должны быть указаны тип рассола, допустимая концентрация и объем воды в агрегате. Правильная запись - «1000 кВт при подаче X, ΔT Y, жидкость Z %, конденсатор W». Типовые ошибки:

• Порядок температур. Запись «-5/-10» не задает порядок: пишите «подача» и «обратка» словами, ошибка в 5 К - это порядка 17–22% мощности (5 К × 3,5–4,5% на К; при подаче ниже нуля ближе к 22–25%).
• Tкип вместо температуры жидкости. В некоторых каталогах (например, у серии КРИО-M) мощность дана для режимов по Tкип (-5 и +5 °C). По нашей модели цикла Tкип ниже подачи примерно на 3–6 К (у конкретной модели - по программе подбора): принять «-5» за подачу - взять машину не того класса.
• Основа концентрации. 35% масс. - около 33% об., а 35% об. - около 37% масс. Меняются точка замерзания (примерно на 2 К), вязкость и расход.
• Климат. Каждый градус температуры конденсации выше расчетной съедает около 1,2% мощности (рейтинг винтового агрегата одного из производителей по температуре воды на конденсаторе; для воздушного конденсатора принят порядок такой же, расчетная верхняя граница - 1,8%): при воздухе +40/+45 °C машина теряет около 6–9% и 12–18%.

Расчет мощности чиллера и расхода

Q = V·ρ·c·ΔT, где Q - нагрузка, кВт; V - расход, м³/с; ρ·c - объемная теплоемкость, кДж/(м³·К); ΔT - перепад подача-обратка, К. В м³/ч: V = 3600·Q / (ρ·c·ΔT). Сравнение при +10 °C, ΔT 5 К, нагрузке 1000 кВт:

На фото: воздушный моноблочный чиллер КРИО-AM 30 — смотреть в каталоге

Жидкость	ρ, кг/м³	c, кДж/(кг·К)	ρ·c, кДж/(м³·К)	Расход, м³/ч
Вода	999,7	4,195	около 4195	171,6
ЭГ 35%	1049	3,59–3,70	3766–3881	185–191

Рост расхода в ТП на 8–13% (при +10 °C - на 8–11%) - самое дешевое сито. Если остались 172 м³/ч, расчет вели на воду, а насос может не дать нужные расход и напор. Потеря давления в испарителе на том же расходе выше в 1,3–1,8 раза; с учетом роста расхода - около ×1,8 для ЭГ 40% (лист технических данных производителя) и ×2,1–2,5 для ПГ 40% при подаче около -10 °C (расчет, верхняя граница - модель).

Как проверить заявленную потерю: подача ниже нуля

При подаче ниже +5 °C главный драйвер потери - температура подачи, а не гликоль; при подаче около +7 °C потеря целиком идет от гликоля. Поэтому процент без подачи ничего не доказывает. Множитель к мощности той же машины на воде при подаче +7 °C (оценка расчетной модели цикла, не каталожные данные; ниже нуля модель по сверке с рейтингом производителя завышает мощность примерно на 6%, поэтому ориентируйтесь на нижнюю границу диапазона). Для ЭГ 35% минимальная подача по таблице производителя около -8 °C, поэтому строка -10 °C для ЭГ 35% дана только для сравнения; на -10 °C по этой таблице нужен ЭГ около 40%:

Подача, °C	ЭГ 35%	ПГ 40%
+7	×0,93–0,97	×0,87–0,95
+5	×0,88–0,89	×0,84–0,86
0	×0,72–0,75	×0,69–0,72
-5	×0,58–0,63	×0,56–0,60
-10	×0,47–0,52	×0,44–0,49

«-3%» - край диапазона для подачи около +7 °C (потеря 3–7%); при отрицательной подаче такая цифра выпадает из рейтингов. «-10…-12%» по нашей оценке ближе к ЭГ 35% при подаче около +5 °C (-11…-12%); для ПГ 40% при +7 °C потеря -5…-13%. В ветке АВОК подача не названа, поэтому, какой режим имелся в виду, неизвестно. Обе цифры могут быть честными, но для разных подач. Для 1000 кВт на ПГ 40% при подаче -10 °C нужна машина с водной мощностью около 2040–2270 кВт (×0,44–0,49) либо низкотемпературная модель; это нижняя граница допустимой подачи для ПГ 40% по таблице производителя (точка замерзания ПГ 40% около -22 °C), ниже нужна более высокая концентрация; минимальную подачу для вашего раствора проверьте у производителя до подбора.

Из чего складывается потеря на гликоле

Три причины. Первая - теплоемкость и плотность раствора: при том же ΔT нужен больший расход. Вторая - вязкость: коэффициент теплоотдачи в испарителе падает, Tкип опускается. Третья - подача ниже нуля, при которой Tкип еще ниже.

Доли - оценка нашей модели цикла, не измерения; принято допущение, что на жидкостную сторону испарителя приходится 30–70% сопротивления теплопередаче.

Причина	Подача +7 °C (потеря 3–7%)	Подача -5 °C (потеря 37–42%)
Теплоемкость, плотность и вязкость вместе	около 100%	около 8–17%
Снижение подачи с +7 °C до -5 °C (Tкип падает)	0%	около 83–92%

Доля первых двух причин по отдельности зависит от допущения 30–70%: чем оно выше, тем больше вклад вязкости. Поэтому цифры у разных производителей разные: различаются конструкция испарителя, Tкип, подача, концентрация и база свойств раствора.

Сквозной пример: 1000 кВт на ЭГ 35%

Нужная машина по воде - это 1000 / множитель:

Вариант	Множитель	Машина по воде, кВт	Потеря от 1000 кВт
ЭГ 35%, подача +7 °C	×0,93–0,97	1031–1075	30–70 кВт
«-3%»	×0,97	1031	30 кВт
«-10…-12%»	×0,88–0,90	1111–1136	100–120 кВт
ЭГ 35%, подача -5 °C	×0,58–0,63	1587–1724	370–420 кВт

Разница между «-3%» и «-10…-12%» - те самые 70–90 кВт из вступления. При подаче -5 °C расчет по «-3%» дал бы машину 1031 кВт, а нужна 1587–1724 кВт: недобор 560–690 кВт.

Запас мощности: каждая строка отдельно

Для 1000 кВт потери складываются из четырех строк (ориентир):

1. Жидкость и подача: ЭГ 35% при +7 °C - 30–70 кВт.
2. Климат: при +40 °C 60–90 кВт, при +45 °C 120–180 кВт.
3. Загрязнение испарителя: около 0,9% (9 кВт) при факторе 0,044 м²·К/кВт по рейтингу производителя винтового агрегата.
4. Тепло насоса: 1,6–2,6% (расчет для ПГ 40% при подаче -10 °C и условном напоре 300 кПа; на воде и при подаче +7 °C меньше), то есть 16–26 кВт на 1000 кВт при том же напоре.

Запас на неопределенность нагрузки - отдельная строка. Общего норматива на него мы не нашли; его выбирают по графику нагрузки и резервированию (N, N+1), а не на глаз. Не дублируйте им посчитанные потери: каждые 10% на 1000 кВт - это 100 кВт, которые вы покупаете и обслуживаете.

Бак-аккумулятор: почему на 250 кВт называют 750 л, 2,5 м³ и 4 м³

V = Qст·tц / (4·ρc·ΔTг), где Qст - мощность ступени, кВт; tц - минимальное время цикла «пуск-пуск», с; ρc - объемная теплоемкость, кДж/(м³·К); ΔTг - гистерезис, К. Ступени, цикл и гистерезис в ветке АВОК не названы: мы подобрали их, чтобы воспроизвести порядок цифр. 4 ступени по 62,5 кВт, цикл 6 мин, гистерезис 2 К на ПГ 40% дают 0,74 м³ (около 750 л). Правило «10 л на кВт» - 2,5 м³ (со слов автора ветки, из паспорта). Расчет без множителя 4 и без деления на ступени, 250·360/(4195·5), - 4,29 м³.

На фото: модульный чиллер КРИО-M 100 — смотреть в каталоге

Когда 10 л/кВт не работает: правило завышает бак при многих ступенях, коротком минимальном цикле, большом гистерезисе и большом объеме контура, а при одной ступени на всю мощность, длинном цикле и малом гистерезисе - занижает: для 250 кВт на ПГ 40% при цикле 10 мин и гистерезисе 2 К получается 4,96 м³, при 15 мин - 7,4 м³. Считайте по формуле, объем труб и потребителей добавляйте. Типовые tц и гистерезис задает производитель, поэтому мощность минимальной ступени, время между пусками и зону нечувствительности запрашивайте письменно.

Как обойтись без второго чиллера

Порядок проверки до закупки:

1. Подача и обратка у потребителя. Подставьте температуры у потребителя, а не на выходе чиллера. +1 К подачи - это +3,5–4,5% мощности: подъем с -10 до -7 °C дает ориентировочно +11–14% (оценка по наклонам из рейтинга винтового агрегата и каталога КРИО-M; для вашей модели - по программе подбора) без новой машины. В ответе: подача и обратка словами рядом с мощностью.
2. ΔT и концентрация. При 5 → 6 → 7 К расход падает на 17/29%, потеря давления на 28/45%, гидравлическая мощность насоса на участке испарителя на 40/61% (оценка по показателям 1,8 и 2,8; потребители должны допускать такой перепад). Минус 5 п.п. концентрации дает +0,3–1,5% мощности; предел - точка замерзания (таблица производителя: минимальная подача ПГ 30% - минус 4 °C, ПГ 40% - минус 10 °C). В ответе: расход на 8–13% выше воды и минимальная подача по замерзанию.
3. График нагрузки, а не пик. Подставьте часы на пике и минимум. Раздельные контуры: 300 кВт при -10 °C и 700 кВт при +7 °C - условная водная мощность 700 + 300/0,5 = 1300 вместо 1000/0,5 = 2000 кВт (-35% по условной водной мощности, не по цене; множитель 0,5 - середина оценок для -10 °C). В ответе: мощность минимальной ступени.
4. Другая модель или низкотемпературная версия, затем N+1. Запросите мощность низкотемпературной версии на вашем растворе и подаче. Подставьте расчетную мощность с N+1: второй чиллер нужен, если она превышает мощность машины.

Как получены цифры

Множители - расчет модели цикла, измерений нет. Допущения: база - вода, подача +7 °C (12→7 °C), ΔT 5 К, Tкип около +3 °C, конденсация 50 °C, R134a/R410A, доля сопротивления жидкостной стороны 30–70%. Сверка: рейтинг водоохлаждаемого винтового агрегата одного из производителей на 30% ЭГ - 339 → 190 кВт при подаче от +4 до -8 °C (в среднем 3,7% на градус, ниже нуля 4,5–5%); при переходе с +4 на -6 модель дает ×0,66 против ×0,62: модель завышает мощность примерно на 6%, поэтому при подаче ниже нуля ориентируйтесь на нижнюю границу диапазона. Каталог другого производителя (подача 40 °F): ЭГ 40% - ×0,94, ПГ 40% - ×0,89. При -10 °C прямой сверки нет. Климат: 1,2% - рейтинг производителя, 1,8% - расчетная верхняя граница. Теплоемкость ЭГ 35% - разброс между справочными данными производителя гликоля и CoolProp; ПГ посчитан только по CoolProp. Это порядок величины, а не расчет цикла и не гарантия мощности.

Чек-лист и письмо поставщику на одну страницу

Семь групп данных (свод КРИОТЕРМ на основе каталогов производителей; пункт 7 - инженерная практика, не требование ГОСТ):

1. Нагрузка: пик и минимум, кВт; профиль по часам и сменам; потребители.
2. Жидкость: ЭГ или ПГ; концентрация и основа (% масс. или % об.); минимальная зимняя температура.
3. Режим: подача и обратка словами, ΔT, допустимые колебания; круглогодичный или сезонный.
4. Конденсатор: воздух - расчетная максимальная температура по сухому термометру и высота над уровнем моря; вода - вход и выход.
5. Гидравлика: расход, потеря давления, располагаемый напор, объем воды в агрегате.
6. Ступени и бак: мощность минимальной ступени, время между пусками, объем контура.
7. Площадка: резервирование (N, N+1), электропитание, место и высота установки, нужен ли free-cooling.

Письмо поставщику: «Просим указать мощность на нашем растворе (ЭГ 35% масс., подача … °C, обратка … °C, ΔT 5 К) и отдельно на воде при подаче +7 °C, а также множитель между ними. Приведите Tкип и Tконд, расход, потерю давления в испарителе, мощность насоса, минимальную допустимую подачу для этой концентрации, допуск на мощность и основу сравнения (протокол испытаний, программа подбора, сертификат Eurovent). Укажите EER, ESEER/SEER с условиями, хладагент, базу свойств раствора».

Ориентиры для сверки ответа (для ЭГ 35%): расход выше воды на 8–13%, потеря давления в испарителе в 1,3–2,5 раза (1,3–1,8 при том же расходе, выше - с учетом роста расхода и для ПГ), Tкип ниже подачи примерно на 3–6 К (по нашей модели), наклон 3,5–5% на К подачи (ближе к 4,5–5% при подаче ниже нуля). Не сравнивайте предложения с разными условиями. Ответы можно прислать через контакты: инженер КРИОТЕРМ сверит их по этим четырем критериям. Для предварительной оценки есть страница подбора, а рабочие диапазоны серий и минимальную подачу конкретной модели смотрите в каталоге.

Читайте также

• Сколько стоит чиллер: из чего складывается цена и что меняет ее вдвое
• Охлаждение пресс-формы: как считать контур и не потерять цикл