Охлаждение оборудования: с чего начать, если холода на производстве не было
Как начать охлаждение оборудования, если холода на производстве не было: рабочая точка, формула мощности, выбор варианта по погоде, лист исходных данных и приемка.
Вам поручили «сделать охлаждение оборудования», а холода на производстве раньше не было. Подрядчик говорит «нужен чиллер на 30 кВт», а в паспорте станка написано, что подача воды не должна быть выше +X °C. Эти фразы не связаны, пока не названа рабочая точка: нагрузка, температура подачи, перепад с расходом и жара в самый жаркий день. В разобранных нами предложениях поставщиков паспортная мощность чаще всего дана для воздуха +35 °C на входе в конденсатор и воды 12/7 (в одном из них, например, расчет шел на воду 17 → 12 °C); условия вашей модели указаны в ее паспорте. Если подача ниже или жара выше, мощность падает, смотрите график модели.
Коротко: что делать
- Соберите нагрузку, кВт: из паспорта, расчета или замера расхода и перепада. Фон и пик отдельно.
- Зафиксируйте температуру подачи и ΔT. Q = 1,163·G·ΔT; при ΔT 5 К это 0,172 м³/ч на кВт.
- Определите летнюю погоду: воздух в самый жаркий день и мокрый термометр.
- Выберите направление по таблице ниже: если нужная подача выше мокрого термометра на 5–6 К и больше, возможна обычная градирня; при запасе 3–5 К только увеличенная градирня по расчету поставщика; при запасе меньше 3 К нужен чиллер.
- Заполните лист из восьми пунктов и отправьте в КРИОТЕРМ.
Рабочая точка вместо «чиллера на 30 кВт»
Задание это не «30 кВт», а шесть главных параметров и еще два дополнительных; полный перечень в листе ниже. Мощность восстанавливают из расхода и перепада: кВт без ΔT и расхода точку не фиксируют.
Как прикинуть мощность самому: формула Q = 1,163 · G · ΔT и три примера
Q [кВт] = 1,163 · G [м³/ч] · ΔT [К]: Q нагрузка, G расход воды, ΔT перепад возврат минус подача.
| ΔT | на 1 кВт | на 10 кВт | на 100 кВт |
|---|---|---|---|
| 3 К | 0,287 м³/ч (4,8 л/мин) | 2,87 | 28,7 |
| 5 К | 0,172 м³/ч (2,9 л/мин) | 1,72 | 17,2 |
Станок с СОЖ. Условный пример. Дано: расход 60 л/мин (3,6 м³/ч), перепад по замеру 3,6 К. Счет: 1,163 · 3,6 · 3,6 ≈ 15 кВт. Это расчет для воды (4,18 кДж/(л·К)): у водных эмульсий СОЖ значение близко к воде, у масляных заметно ниже, и тогда реальная мощность меньше расчетной; значение берите из паспорта жидкости. Добавьте запас на пик станка.
Молоко (иллюстрация). По ТР ТС 033/2013 сырое молоко охлаждают до 4 ± 2 °C за 2 часа. Танк 5000 кг, 35 → 4 °C, c ≈ 3,93 кДж/(кг·К) (справочное значение, для вашего молока уточните): 5000 · 3,93 · 31 / 7200 ≈ 85 кВт средней мощности за 2 часа; поток 10 т/ч требует около 340 кВт.
Пивоварня (иллюстрация). Фон на 6 ЦКТ по 20 гл по нашей оценке 3–8 кВт (с теплопритоками и пиками; один съем тепла брожения заметно меньше, порядка 0,3 кВт на танк 20 гл). Пик дает хвост охлаждения сусла после первой ступени холодной водой, например 25 → 9 °C на варку 20 гл: около 36 кВт·ч (при c сусла около 3,95 кДж/(кг·К)), при съеме за час до 36 кВт. Подробнее: охлаждение вина и сусла.
Моноблок можно прикинуть в онлайн-подборе.
Промышленное охлаждение: какой вариант подходит по подаче и погоде
Мокрый термометр это самая низкая температура, до которой воду может остудить испарение; она зависит от влажности воздуха, а не только от жары. Ориентир (инженерная оценка, не норма): если нужная подача выше мокрого термометра на 5–6 К и больше, подойдет обычная градирня; при запасе 3–5 К нужна увеличенная градирня по расчету поставщика; при запасе меньше 3 К нужен чиллер.
На фото: крупный воздушный чиллер на площадке — смотреть в каталоге
| Вариант | Какую воду дает | Не потянет |
|---|---|---|
| Проточная вода | температуру источника (замерьте летом) | подачу ниже нее |
| Градирня | мокрый термометр + 3–6 К (ориентир по справочным данным; у обычной градирни чаще 5–6 К) | подачу ниже него + 3 К; до +5…6 К только с увеличенной градирней |
| Сухой охладитель | воздух + 5–10 К | подачу ниже воздуха + 5 К |
| Чиллер | нужную подачу в пределах паспорта | подбор по +26 °C в жару +38 °C |
В СП 131.13330.2020 мокрого термометра нет: там даны температура и влагосодержание воздуха обеспеченностью 0,98. Мокрый термометр по ним посчитали мы (оценка: исходные величины из разных квантилей): Москва около 20 °C, Краснодар около 22 °C. Вода с градирни при подходе 3–6 К получается около 23–26 °C в Москве и 25–28 °C в Краснодаре. Сухой охладитель при +26 °C дает воду около 31–36 °C, при +38 °C около 43–48 °C (ориентир: воздух плюс 5–10 К по справочным данным; у конкретной модели смотрите каталог производителя).
Вывод. Ни градирня, ни сухой охладитель не дадут летом воду +7…+12 °C или +4 °C (молоко). Для лазера нужна подача 20–25 °C (по паспортам лазерных источников, которые мы разбирали, у мощных источников контур лазера 20–22 °C). Градирня в Москве в расчетную жару дает 23–26 °C: в диапазон она попадает лишь частично, в экстремальный день выходит выше, поэтому без чиллера на нее рассчитывать нельзя. Градирня и сухой охладитель годятся для контуров с высокой допустимой температурой воды (по нашей оценке 35–50 °C; у сухого охладителя нижняя часть диапазона достижима только в прохладную погоду) и для отвода тепла от конденсатора.
Что считать жарой? В Москве по СП 131.13330.2020, табл. 4.1, расчетная жара +26 °C, абсолютный максимум +38 °C. Если остановка дороже оборудования (лазер, пастеризация), закладывайте абсолютный максимум; это инженерная рекомендация. На кровле воздух у оборудования может быть теплее наружного на 3–5 К (по данным журнала АВОК, 4/2026, стр. 22–25; для вашей площадки оценивайте по месту).
Технологическое охлаждение после покупки: что сдвигает рабочую точку
Тепло в цех. Q_конд = Q_хол + P_компр: на конденсатор уходит больше тепла, чем вы забрали (в ТКП на моноблок 10,59 кВт холода это 13,2 кВт, +25 %).
На фото: охлаждение СОЖ и масла для станков — смотреть в каталоге
Вода на входе. Сценарий: чиллер рассчитали на подачу +5 °C, потом заказчик решил, что процессу хватит +20 °C, и поднял температуру. Меняется режим: машина работает не в той точке, что в паспорте. По бумаге мощность растет, но это выход за расчет: у спиральных компрессоров ограничены температура кипения и число пусков (например, для спиральных компрессоров Danfoss SH090–SH380 руководство по применению ограничивает пуски 12 в час; пределы вашей модели берите из паспорта). На эксплуатации возможны частые включения, горячий пуск, плавающая температура и срабатывание защит (это инженерная оценка риска, а не результат замеров), и тогда возникает спор «работало, пусть работает». В ТЗ запишите расчетную подачу и допуск и правило: любое изменение подачи, расхода или нагрузки согласуется с поставщиком письменно. Так у спора есть ответ.
Как читать перепад при приемке. ΔT = Q/(G·ρ·c) показывает, сколько тепла реально передано воде при измеренном расходе. Малый перепад сам по себе не доказывает, что машина отдает паспортную мощность: причиной бывают малая нагрузка, байпас, лишний расход и потеря мощности самим чиллером, поэтому перепад читают вместе с расходом и загрузкой компрессора. Без замера расхода и калиброванных термометров приемка превращается в спор «работало». Подробнее: обслуживание чиллера.
Контур и хладоноситель. В открытом контуре в воду попадают грязь и кислород, испаритель засоряется и корродирует; при грязной воде нужен промежуточный теплообменник, он съедает часть перепада, учтите это в подаче. Водный раствор пропиленгликоля 30 / 40 % по массе замерзает при ≈ −13 / ≈ −21 °C (расчет по справочным данным; для конкретной марки смотрите паспорт производителя гликоля), расход при той же мощности и ΔT выше, чем на воде, примерно на 7 и 10 %. Ориентир по практике (не норма): точка замерзания на 5–8 К ниже минимальной рабочей температуры. Потерю мощности смотрите по паспорту оборудования.
Буфер. Бак защищает компрессор от частых пусков; нижняя граница по руководству одного производителя 2,5 л/кВт. Для релейного (вкл/выкл) режима при нагрузке 50 % (наш расчет; V это вода во всем контуре: трубы, испаритель, бак, а для ступенчатых и инверторных машин считают иначе): V [л/кВт] = t_цикла [с] / (4 · 4,18 · ΔT_гист), ΔT_гист полная ширина зоны включения (±0,5 К это 1 К). При цикле 10 минут: 5 К дают 7,2 л/кВт, 2 К 18, 1 К 36, 0,5 К 72. Буфер покупает время, а не мощность.
Как заложить запас. Накладывайте запас на пиковую нагрузку, а не на среднюю. Процент зависит от вашего графика нагрузки: цифру называет инженер (это инженерная рекомендация). Запас вреден при перегабарите: короткие циклы, пусков больше допустимых по паспорту компрессора, температура гуляет, оборудование дороже.
Семь ошибок новичка при первом холоде и как каждая проявляется
| Ошибка | Как проявляется | Что сделать на входе |
|---|---|---|
| Подбор по названию и номиналу | Недобор в пик и жару | Записать пару «условия + результат» |
| Среднее вместо пика | Теплый танк (условно 2000 кг воды +20 → +3 °C: 2000 · 4,18 · 17 / 3600 ≈ 40 кВт·ч) забирает холод у остальных | Считать фон и пик отдельно |
| Подбор по лету прошлого года | Москва +26 °C (обеспеченность 0,98) против абсолютного максимума +38 °C, на кровле воздух может быть теплее на 3–5 К | Задать абсолютный максимум |
| Игнор ΔT и расхода | Потеря давления в испарителе растет быстрее расхода (берите по кривой ΔP из паспорта); при малом расходе и низкой подаче растет риск замерзания воды в испарителе | Считать на расчетные G и ΔT |
| Неучтенные потери в трубопроводах и местах | Насос не дает расход, его тепло добавляется к нагрузке | Записать длину трассы и сопротивления |
| «Градирня для лазера» | Для лазера (20–25 °C) градирня в Москве дает 23–26 °C: частично выше допустимого | Выбирать вариант по летней подаче каждого потребителя |
| Экономия на буфере, ТЗ с противоречиями | Противоречия «внутри» и «на улице» | Свести условия в один лист |
Лист исходных данных и приемка: что написать в ТЗ и что замерить
Пункты 1–6 главные, 7 и 8 дополнительные:
- Нагрузка, кВт, и источник; отдельно фон и пик с длительностью.
- Температура подачи и допуск (например, ±1 К).
- Допустимая ΔT и расход.
- Воздух в самый жаркий день и место установки.
- Хладоноситель и контур (открытый или закрытый).
- Режим работы: сутки или смена, пики.
- Отвод тепла: воздух цеха, оборотная вода, градирня.
- Электрика и габариты площадки.
В ТЗ точку пишут парой «условия + результат» и указывают, кто отвечает за градирню, водоподготовку и гликоль. Записывайте все пять величин (кВт, подача, ΔT, расход, воздух). Кубатура связи Q = 1,163 · G · ΔT позволяет найти одну из трех (кВт, ΔT, расход) по двум другим, но запись всех трех нужна для взаимной сверки. Нет подачи или воздуха, точка не зафиксирована.
Приемка не в расчетную жару. Ноябрьская приемка не должна подтверждать июльскую точку. В акт записывают фактические условия: воздух на входе в конденсатор, подачу, расход, нагрузку, время выдержки (длительность согласуйте с поставщиком). Допуск по подаче вписан в ТЗ заранее. Результат пересчитывают на расчетную точку по графику модели; если пересчет подтвердить нечем, приемку переносят на жару. Минимальный набор замеров по инженерной практике (стандартный перечень и допуски приемки мы не приводим, их согласуйте с поставщиком и впишите в ТЗ; режим установился, датчики сверены):
| Что | Где | Чем | В каких условиях |
|---|---|---|---|
| Подача и возврат | патрубки испарителя | калиброванные термометры | нагрузка из ТЗ, режим установился |
| Расход | контур у испарителя | прямой прибор или ΔP и кривая | те же |
| Давления кипения и конденсации, перегрев, ток компрессора | холодильный контур, щит | манометры, датчики, токовые клещи | те же, воздух записан |
| Воздух на входе в конденсатор | перед конденсатором, в тени | термометр | время и температура в акте |
Что дальше. Цифры в статье ориентировочные, итоговый подбор подтверждает инженер. Отправьте лист в КРИОТЕРМ через форму «Расчет по ТЗ» на странице контактов. Модели смотрите в каталоге, а если оборотную воду можно охлаждать без чиллера, см. каталог водяного охлаждения; для сложных случаев нужен индивидуальный расчет.
Частые вопросы
Как узнать, сколько кВт холода нужно, если паспорта на оборудование нет и непонятно, какой там расход?
Измерьте расход и перепад температур и посчитайте по формуле Q [кВт] = 1,163 · G [м³/ч] · ΔT [К]. Например, 1,72 м³/ч при перепаде 5 К дают около 10 кВт, а в условном примере станка с СОЖ с расходом 60 л/мин и перепадом 3,6 К при расчете по воде получается около 15 кВт. Если замерить нельзя, считайте по продукту: масса, начальная и конечная температура, срок. Танк молока 5000 кг от 35 до 4 °C за 2 часа это около 85 кВт средней мощности, поток 10 т/ч около 340 кВт. Для лазера единого коэффициента нет, берите по паспорту источника. Если нагрузка с пиками, несколько потребителей или нужен жесткий допуск по температуре, прикидки мало, нужен индивидуальный расчет.
Можно ли охлаждать оборудование проточной водой или градирней вместо чиллера, и при какой температуре подачи это не сработает летом?
Ориентир такой: если нужная подача выше мокрого термометра на 5–6 К и больше, подойдет обычная градирня; при запасе 3–5 К нужна увеличенная градирня по расчету поставщика; при запасе меньше 3 К нужен чиллер. Мокрый термометр это самая низкая температура, до которой воду может остудить испарение; она зависит от влажности, а не только от жары. Градирня дает мокрый термометр плюс 3–6 К: в Москве вода около 23–26 °C, в Краснодаре около 25–28 °C. Сухой охладитель дает воздух плюс 5–10 К: при +26 °C вода около 31–36 °C, при +38 °C около 43–48 °C. Поэтому для воды +7…+12 °C и +4 °C для молока они летом не подходят, нужен чиллер; для лазера (+20…+25 °C) вода с градирни в расчетную жару частично попадает в диапазон, а в экстремальный день выходит за него. Для проточной воды сначала замерьте ее температуру летом.
Что будет с чиллером, если после покупки поднять температуру воды на входе или поменять нагрузку, и кто за это отвечает?
Если чиллер рассчитали на подачу +5 °C, а заказчик поднял ее до +20 °C, машина работает не в той точке, что в паспорте. По бумаге мощность растет, но это выход за расчет: ограничены температура кипения и число пусков (например, для спиральных компрессоров Danfoss SH090–SH380 не более 12 пусков в час; пределы своей модели берите из паспорта). На эксплуатации возможны частые включения, горячий пуск, плавающая температура (инженерная оценка риска). Кто отвечает, определяет ТЗ: запишите расчетную подачу и допуск, пределы по воде на входе и правило, что любое изменение подачи, расхода или нагрузки согласуется с поставщиком письменно. Тогда у спора «работало, пусть работает» есть ответ.
Что вписать в ТЗ и какие замеры сделать при приемке, чтобы потом не спорить «работало, пусть работает»?
В ТЗ впишите лист из восьми пунктов: шесть главных (нагрузка и ее источник, температура подачи и допуск, допустимая ΔT и расход, воздух в самый жаркий день, хладоноситель и тип контура, режим работы) и два дополнительных (отвод тепла, электрика и габариты). Укажите, кто отвечает за градирню, водоподготовку и гликоль. При приемке замеряют подачу и возврат на испарителе, расход, давления кипения и конденсации, перегрев, ток компрессора и воздух на входе в конденсатор в установившемся режиме. Стандартный перечень и допуски приемки мы не приводим, их согласуйте с поставщиком и впишите в ТЗ. Если приемка идет не в расчетную жару, в акт записывают фактические условия, допуск вписан в ТЗ заранее, результат пересчитывают на расчетную точку по графику модели.
Зачем нужен буферный бак и сколько литров на кВт, чтобы температура не гуляла?
Бак защищает компрессор от частых пусков (например, у спиральных Danfoss SH не более 12 в час; для вашей модели смотрите паспорт) и сглаживает температуру. Нижняя граница по руководству одного производителя 2,5 л/кВт. Для релейного (вкл/выкл) режима при нагрузке 50 % (наш расчет; V это вода во всем контуре: трубы, испаритель, бак, а для ступенчатых и инверторных машин считают иначе): V [л/кВт] = t_цикла [с] / (4 · 4,18 · ΔT_гист), где ΔT_гист это полная ширина зоны включения (±0,5 К это 1 К). При цикле 10 минут: гистерезис 5 К требует 7,2 л/кВт, 2 К 18, 1 К 36, 0,5 К 72. Буфер покупает время, а не мощность.