Расчет бака-аккумулятора для чиллера

Чиллер и система чиллер-фанкойл в области кондиционирования — это единственная установка с промежуточным тепло/хладоносителем. Для циркуляции хладагента в холодильном контуре имеется компрессор. В свою очередь холодильный агент в испарителе вступает в теплообмен с тепло/хладоносителем и соответственно нагревает или охлаждает его. Далее он с помощью насосов начинает циркулировать по гидравлическому контуру, где и отдает свое тепло в фанкойле воздуху. Для обеспечения надежной и эффективной работы гидравлического контура в его состав входят основные и вспомогательные элементы. Такие элементы, как расширительный бак (3), насосы (1), предохранительные клапаны (6) и бак-аккумулятор (2) можно отнести к основному оборудованию, без которых работа гидравлического модуля, да и самой системы чиллер-фанкойл, становится невозможной или неэффективной.

Назначение бака-аккумулятора состоит в сглаживании температурных перепадов тепло/хладоносителя для того, чтобы он с постоянной температурой поступал по гидравлическому контуру к фанкойлам. Так как чиллер при своей работе обеспечивает циркуляцию холодильного агента в испаритель с какой-то периодичностью, при снижении тепловой нагрузки возможно отключение компрессоров вообще. В таком случае допустимы колебания температур тепло/хладоносителя в гидравлическом контуре от 4 до 10 °C. Естественно, подача жидкости с повышенной температурой в фанкойлы приведет к снижению его производительности. Для сглаживания таких температурных колебаний и устанавливается бак-аккумулятор. В нем тепло/хладоноситель сам по себе накапливается, перемешивается до какого-то среднего значения и поступает дальше по гидравлическому контуру.

Размер и емкость бака-аккумулятора подлежат расчету, и его подбор наугад может свести на нет эффективность работы всей системы чиллер-фанкойл. В связи с тем, что бак-аккумулятор в гидромодуле не один, а работает совместно со всеми элементами гидромодуля, то рассчитывать следует и все сопутствующие элементы.

Для начала расчета следует узнать:

• тип чиллера и его производительность;
• тип циркулирующего тепло/хладоносителя;
• температуру наружного воздуха, при которой будет работать чиллер, если он моноблочный и с воздушным конденсатором;
• температуру (на входе и выходе) тепло/хладоносителя, на которую рассчитывается чиллер;
• схему гидравлического контура с характеристиками его трубопроводов.

Первоначальные вычисления затрагивают расчет и подбор циркуляционных насосов, исходя из таких показателей, как общая длина и внутренний диаметр труб гидравлического контура, теплоемкость и плотность тепло/хладоносителя, разность между температурой тепло/хладоносителя, поступающего в испаритель и выходящего из него. Для обычного чиллера эта разность составляет 4 ÷ 6 °C.
Исходя из этих данных, рассчитывается объемная производительность, по которой и подбирается насос. Однако есть еще один показатель для насоса, который также надо учитывать – его максимальный напор. Этот напор должен быть больше, чем рассчитанное падение напора во всех трубопроводах гидравлического контура. Только после этого производят расчет бака-аккумулятора.

У него две задачи:

• независимо от количества включений/выключений компрессора в час бака-аккумулятор должен сглаживать температурные перепады тепло/хладоносителя;
• аккумулирующий бак, в свою очередь, должен обеспечить стандартную работу компрессоров чиллера, за счет ограничения количества включений/выключений компрессоров. Например, для спиральных компрессоров такое число включение/выключений должно составлять не больше 10 раз в час. Если компрессоры винтовые, то не больше 6 включений в час.

Такой показатель, как объем бака-аккумулятора, рассчитывается исходя из двух показателей:

• минимальный объем, который требуется для гидравлического контура (V1);
• общий объем всех теплообменников (фанкойлов) гидравлического контура, его трубопроводов и объема испарителя чиллера (V2).

Общий объем бака-аккумулятора в литрах (Vбака) можно вычислить как:

Vбака= V1 – V2, л.

Минимальный объем, который требуется для гидравлического контура (V1), должен быть рассчитан так, чтобы он смог обеспечить работу компрессоров в течение 6±1 минут для способности набрать требуемую температуру на выходе в размере 7°С.

V1= (Q*60*τ)/(m*4,19*Δt), л.

где Q – производительность чиллера по холоду, кВт;

τ – промежуток между включением и остановкой чиллера, мин.;
m – численность ступеней производительности;
Δt – разность по температуре, °С.

Отдельный объем теплообменников (фанкойлов) и испарителя указывается в технических характеристиках данного оборудования, а объем всех трубопроводов гидравлического контура (Vтруб) можно определить по формуле для объема цилиндра как:

Vтр= (3,14*d2/4)*L, л

В данной формуле: d – внутренний диаметр трубы гидравлического контура, дм; L – длина трубы гидравлического контура, дм.