Как узнать тепловую нагрузку холодильника
При расчете теплопритоков и подборе холодильного оборудования, в частности, для камер и складов, специалисты, зачастую, сталкиваются с ситуациями, когда необходимо воспользоваться наиболее достоверными данными для решения соответствующей задачи.
Многие сегодня пользуются различными компьютерными программами для расчета теплопритоков в охлаждаемые помещения, однако использование этих программ должно быть обдуманным и осмысленным, так как во многих из них не представлен алгоритм расчета и выводится лишь конечный результат. Только сравнительный анализ «компьютерного результата» и «книжного обсчета» может гарантировать, хотя бы. непотерю предполагаемой прибыли по конкретному заказу.
Таким образом, в данном файле мы посчитали полезным разместить некоторые важные выдержки из русского издания книги.
Тепловая нагрузка на холодильное оборудование состоит из нескольких теплопритоков: теплоприток в охлаждаемое пространство из окружающей среды за счет теплопроводности изолированных стен;
теплоприток в результате непосредственной радиации через стекло или другие прозрачные материалы;
поступление теплого воздуха через открытые двери, щели вокруг окон и дверей;
теплота от продуктов, охлаждаемых до требуемой температуры;
теплоотдача от людей, находящихся в охлаждаемом пространстве;
теплоприток от теплоизлучающего оборудования, установленного в помещении, например от электродвигателей, ламп освещения, электронного оборудования, аппаратов, работающих на паре, кофеварок и пр.
Однако не все эти виды теплопритоков участвуют в каждом рассматриваемом случае и роль конкретного теплопритока в общей тепловой нагрузке различна.
Холодильная установка, работающая в нормальном режиме, включая частое оттаивание испарителя, должна справляться с тепловой нагрузкой, периодически выключаясь. В большинстве случаев воздух, циркулирующий через испаритель, охлаждается до температуры ниже точки росы, и влага из воздуха конденсируется на его поверхности. Когда температура поверхности испарителя выше точки замерзания воды, влага, конденсируемая на нем, стекает и отводится из камеры. Однако если температура испарителя ниже точки замерзания воды, то конденсируемая влага замерзает и на его поверхности образуется слой инея. Накапливающийся слой инея изолирует испаритель и снижает его производительность. Поэтому иней необходимо периодически оттаивать, повышая температуру поверхности испарителя выше точки замерзания воды. Температуру поддерживают на этом уровне до полного оттаивания инея и удаления талой воды из камеры.
Один из способов оттаивания испарителя заключается в остановке компрессора. При этом испаритель постепенно нагревается до температуры в камере, и эта температура поддерживается до полного оттаивания инея. Теплота для оттаивания поступает из воздуха охлаждаемого пространства. Поэтому оттаивание происходит довольно медленно и требует значительного времени. Опыт показывает, что при этом способе оттаивания максимальная продолжительность работы оборудования в сутки составляет 16 ч, а на процесс оттаивания требуется 8 ч. Следовательно, холодильное оборудование должно иметь такую производительность, чтобы за 16 ч работы вырабатывалось достаточное количество холода.
При поддержании в охлаждаемой камере температуры ниже 1,5° С при остановке оборудования оттаивания полностью не происходит. В случае повышения температуры в камере в нерабочую часть цикла находящиеся в ней продукты могут испортиться. Поэтому при температуре в камере ниже 1,5° С необходимо дополнительно обогревать испаритель. Обычно поверхность змеевика обогревают искусственно с помощью электронагревателя, воды или горячего пара хладагента, поступающего из нагнетательного трубопровода компрессора.
Процесс оттаивания любым из этих способов протекает значительно быстрее, чем при остановке оборудования. Следовательно, при дополнительном обогреве продолжительность остановки оборудования меньше, а продолжительность работы оборудования может быть более длительной. Установки с дополнительным обогревом при оттаивании характеризуются максимальной продолжительностью работы от 18 до 24 ч в сутки в зависимости от того, как часто требуется оттаивать испаритель в каждом конкретном случае.
Интересно отметить, что при комфортном кондиционировании воздуха температура испарителя обычно около 4,5° С, в связи с чем иней на его поверхности не образуется, и поэтому не требуется останавливать оборудование для оттаивания. По этой причине оборудование для кондиционирования воздуха обычно рассчитано на непрерывную работу.
Это действительно также и для других случаев применения холодильного оборудования, на охлаждающей поверхности испарителя которого иней нe образуется.
Если неудобно рассчитывать тепловую среднечасовую нагрузку за сутки, то нагрузку определяют за час с увеличением полученного результата на соответствующий коэффициент. Например, при желательной продолжительности работы оборудования в сутки 16 ч, тепловую нагрузку умножают па коэффициент 1,5 (24/16). Это увеличивает требуемую производительность оборудования на 50% с тем, чтобы оно могло справиться с 24-часовой тепловой нагрузкой за 16 ч работы. Коэффициенты для других желательных сроков работы можно определить по следующей формуле:
1 Исключением является способ оттаивания испарителя непрерывным орошением рассолом. В данном случае оборудование может работать постоянно.
* Фирмы и организации, а также частных лиц, заинтересованных в переводе и издании книги в России, просим с предложениями обращаться по e-mail:
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ НА ХОЛОДИЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Общая тепловая нагрузка на холодильное оборудование определяется по следующему выражению
эксплуатационные теплопритоки, возникающие при работе
оборудования, открывании дверей, а также от людей, которые могут находиться внутри холодильных камер, электроламп освещения и др.
Целью расчета указанных теплопритоков является нахождение для каждого охлаждаемого помещения или аппарата производительности охлаждающих приборов, достаточной для отвода всей поступающей теплоты и поддержания требуемых параметров охлаждающей среды внутри этого помещения. Расчет теплопритоков необходимо выполнять отдельно по каждому помещению или аппарату, т.к. задачей расчета является определение производительности охлаждающих приборов, площади их теплопередающей поверхности [1, 3].
Важнейшей особенностью теплопритоков является их непостоянство во времени, т.е. все теплопритоки непрерывно изменяются и в общем случае без достаточной закономерности. Однако теплопритоки Qi и Q3 изменяются в связи с сезонными и суточными колебаниями температуры и влажности атмосферного воздуха. В свою очередь, величина Q2 зависит от сезонности поступления продуктов или от графика нагрузки на аппараты. Другая особенность теплопритоков состоит в том, что их максимальные значении по времени, как правило, не совпадают и могут наблюдаться в разное время суток или года.
Холодильная установка сможет отвести все теплопритоки только в случае, если ее холодопроизводительность была определена по самому неблагоприятному из всех возможных сочетаний. Поэтому для точного определения максимальной величины теплопритоков в охлаждаемое помещение необходимо построить график суммарной величины теплопритоков в течение достаточно длительного промежутка времени и по пиковой нагрузке вести подбор и расчет холодильного оборудования.
Период, которому соответствует наибольшая сумма
В частном случае максимальные значения обоих теплопритоков Qi и Q2 могут приходиться на один период времени (рис. 4.1а). В этом случае расчетный период совпадает с наиболее жарким временем года, а расчетная нагрузка может быть вычислена путем суммирования максимальных значений теплопритоков: 
Рис. 4.1. Определение расчетного периода
При несовпадении по времени максимальных значений теплопритоков (рис. 4.16) расчетная нагрузка, равная максимальной сумме теплопритоков Qp = (Qj+ Q2)max, в расчетный период тр окажется меньше суммы максимальных значений теплопритоков Qimax + (ЬтахПринятие последней суммы за расчетную нагрузку в таком случае привело бы к завышению производительности установленного холодильного оборудования. Расчетный период будет определяться местоположением ординаты максимальной суммы на графике.
При выполнении расчета теплопритоков для нескольких помещений, охлаждаемых с помощью одного или нескольких компрессоров, следует учитывать возможную разницу между расчетными нагрузками на охлаждающие приборы помещений и компрессор. Под расчетной нагрузкой на охлаждающие приборы понимают суммарное значение теплопритоков, поступающих в помещение или аппарат, определяющее необходимую производительность этого оборудования и его теплопередающую поверхность.
Под расчетной нагрузкой на компрессор подразумевают теплопритоки, по которым должна быть определена необходимая холодопроизводительность компрессора и другого оборудования. В любой момент времени суммарное количество теплоты, отводимое охлаждающими приборами из помещений №1 и №2 (рис. 4.2), определяет холодопроизводительность компрессора Км в этот момент.
Рис. 4.2. Схема холодильных камер с охлаждающими приборами
Рис. 4.3. Определение расчетной нагрузки на компрессор и охлаждающие приборы
Если бы расчетная нагрузка на компрессор была выбрана как сумма расчетных нагрузок на оборудование отдельных помещений, то это привело бы к завышению необходимой холодопроизводительности компрессора. Разница между расчетными нагрузками отсутствует, если максимальные теплопритоки в помещениях совпадают по времени.
Точный учет всех особенностей теплопритоков при выполнении их расчетов невозможен. Поэтому приходится сталкиваться с некоторыми условностями расчета, вызванными необходимостью упрощения трудоемкой работы при определении расчетных нагрузок, а также с тем, что расчет ведется в предположении стационарности теплового режима, хотя в действительности тепловой режим не стационарен.
Тепловая нагрузка и продолжительность работы холодильного оборудования
При проектировании холодильной системы для правильного подбора нового холодильного оборудования необходимо определиться с несколькими параметрами, определяющими условия его работы в условиях функционирования предприятия, главным из которых является величина тепловой нагрузки. С целью обеспечения непрерывного режима работы холодильного оборудования его подбор должен производиться так, чтобы его характеристики соответствовали максимальному тепловому потоку с небольшим запасом. Ведь если производительность компрессора будет сильно превышать максимальную тепловую нагрузку, то агрегаты будут постоянно включаться и выключаться, что значительно сократит срок их эксплуатации и повлечет дополнительные траты.
Виды теплопритоков, которые влияют на работу современного холодильного оборудования
Тепловой нагрузкой на промышленное холодильное оборудование называют величину тепловыделений, получаемых из источников тепла.
Тепловая нагрузка состоит из нескольких теплопритоков, которые могут классифицироваться по источникам возникновения:
1) источники, создающую внутреннюю нагрузку в помещении;
2) источники, создающие внешнюю нагрузку в помещении:
В каждом конкретном случае наблюдаются не все виды теплопритоков, и их роль в общей тепловой нагрузке различна. В зависимости от сезона изменяется тепловая нагрузка на разное оборудование: летом увеличенные теплопритоки обеспечивают повышенную нагрузку на системы охлаждения, зимой повышение нагрузки ощущает отопительное оборудование.
Оттайка в процессе обслуживания холодильного оборудования
Для определения максимальной тепловой нагрузки на холодильное оборудование необходимо учитывать также и время оттайки испарителей. В большинстве случаев циркулирующий через испаритель воздух охлаждается до температуры ниже точки росы, из-за чего на его поверхности конденсируется влага. При окружающей температуре выше точки замерзания воды конденсируемая влага стекает по поверхности испарителя и отводится из камеры; при окружающей температуре ниже точки замерзания воды конденсат замерзает на поверхности испарителя, образуя слой инея, который изолирует теплообменник и снижает его производительность. Эту снеговую шубу необходимо периодически оттаивать, повышая температуру поверхности испарителя выше точки замерзания воды и поддерживая ее д тех пор, пока весь теплообменник не оттает и вся талая вода не будет удалена из камеры.
Процесс оттайки испарителя занимает некоторое время, в течение которого происходит полное прекращение охладительных функций испарителя и остановка компрессорного оборудования. При этом испаритель постепенно нагревается благодаря температуре воздуха в окружающем пространстве. Исходя из опыта, такой способ оттайки занимает 8 часов, соответственно холодильная установка должна будет работать только 16 часов в сутки, а значит, мощность холодильного оборудования должна быть такова, чтобы за это время производить достаточное количество холода для обеспечения суточной потребности производства.
В процессе работы низкотемпературного холодильного оборудования повышения температуры больше +1,5°С нельзя допускать, чтобы находящиеся в холодильных складах продукты не испортились, а при такой температуре оттайки испарителя не происходит. Поэтому в холодильных камерах используют дополнительный обогрев испарителя электронагревателем, водой или горячим паром хладагента из нагнетательного трубопровода компрессора. При таком режиме функционирования холодильной установки оттайка теплообменников занимает меньше времени и холодильная установка может обеспечивать работу от 18 до 24 часов в сутки (в зависимости от того, как реализован процесс оттаивания).
Оборудование для кондиционирования воздуха рассчитано на непрерывную работу и может работать круглосуточно из-за того, что при комфортном режиме работы кондиционеров температура испарителя не понижается свыше +4,5°С и иней на его поверхности не образуется.
Определение общей тепловой нагрузки на промышленное холодильное оборудование
В зависимости от конкретного вида холодильного оборудования, а также режима его функционирования и оттайки, рассчитывают приходящуюся на него тепловую нагрузку. Лучше всего считать нагрузку за час с увеличением полученного результата на соответствующий коэффициент. Это связано с тем, что многие пиковые теплопритоки имеют разную величину в разное время и не могут суммироваться.
Так, при желательной продолжительности работы оборудования 16 часов в сутки тепловую нагрузку за 1 ч нужно умножить на коэффициент 1,5 (24/16). В этом случае требуемая тепловая производительность увеличится на 50%, чтобы обеспечить выполнение 24-часовой нагрузки за 16 часов работы.
Т.е. формулу определения общей тепловой нагрузки можно представить, как произведение общей тепловой нагрузки к отношению 24-х часов в сутках к продолжительности работы оборудования.
Таким образом, при проектировании предприятий промышленного холода холодильное оборудование следует приобретать с учетом общей тепловой нагрузки на оборудование. От этой величины будет зависеть начальная стоимость холодильного оборудования, а также стоимость его эксплуатации и обслуживания.
НПП «Холод» в числе прочих услуг в сфере промышленного холода проводит энергоаудит существующих холодильных систем. С помощью мероприятий энергоаудита предприятие может существенно снизить расходы на эксплуатацию аммиачного холодильного оборудования. Так в условиях больших колебаний тепловых нагрузок в течение суток целесообразно приобретать не одну мощную и дорогую (как по стоимости приобретения, так и в эксплуатации) холодильную установку, а несколько меньших, которые будут работать как одна система: при максимальной нагрузке работать вместе, при снижении нагрузки – по отдельности. Кроме экономии затрат, такой подход повышает отказоустойчивость и надежность холодильной системы. Также для увеличения временного интервала между пусками компрессора, необходимого для оттайки теплообменников, можно использовать аккумуляторы холода, которые увеличивают тепловую инерцию в системах оборотного водоснабжения и помогают компенсировать тепловые пики, уменьшая время простоя агрегатов во время обслуживания холодильного оборудования.
Расчет мощности холодильника в кВт
При измерении и учете мощности холодильника возникает загвоздка. Компрессор не работает постоянно, а функционирует интервалами. Привычная схема работы выглядит так: определенное время фреон циркулирует по контуру, пока термостат не зафиксирует, что температура внутри достигла заданной, после прибор выключается и перестает потреблять энергию. Не стоит забывать – у асинхронных двигателей скорость оборотов способна меняться, при запуске требуют большего номинального тока. Расчет мощности холодильника в кВт возможно вести с ряда позиций — плательщика либо пользователя электрического генератора. Возможно существование и других нужных областей.
Я – плательщик счетов энергетической компании
Случай простой, на него и рассчитывают производители. С этой целью в Евросоюзе лет 15 назад приняли закон, обязывающий изготовителей указывать яркой маркировкой потребление электроэнергии бытовой техникой. Ярлык присутствует на приборах, показывая потребление холодильником за сутки либо год. Значение среднее, разрешает быстро посчитать потребление холодильника.
Главный потребитель электроэнергии в холодильнике – компрессор. Класс энергопотребления холодильника градуировался от буквы А до G, в порядке ухудшения характеристик. Производители стали выпускать технику, по параметрам лучше первого класса. В обиход вошли обозначения:
Плюс означает экономию энергии относительно класса А на 10%, два плюса – 30%, три плюса – 50%. Учтите, цифры сильно усредненные, на самом деле имеются целые диапазоны значений, которые способна принимать потребляемая мощность холодильника. Не стоит думать, что два прибора А+ не имеют различий. Сегодня холодильник хуже А+ считается уже неперспективным. Кстати, эталоном считается класс D, и холодильники, промаркированные буквой А, должны тратить не более 55% от этого значения.
Типичное потребление для таких моделей 400 кВт·ч/год. Несложно посчитать – выйдет в пределах тысячи рублей. На деле цифра зависит от литража оборудования. Точные формулы для расчета мало помогут, просто усвойте – энергопотребление холодильника значительных габаритов класса А+ иногда выше, нежели у маленького прибора с буквой А. На этикетке, как правило, два значения — годовое и суточное. У холодильников с двумя компрессорами параметры указываются для двигателей по отдельности либо в сумме.
Покупатели интересуются мощностью замораживания. Пользуясь случаем, расскажем. Те, кто думает: речь идет о получении льда, и цифра 20 кг/сутки означает – это твердое вещество получится на выходе, ошибаются. На самом деле измерение происходит на специальных пластиковых пакетах массой 1 кг, 500 и 125 г в форме параллелепипеда. Внутрь заливается невообразимая жидкость, состоящая из четырех компонентов. Попытаемся описать смесь:
Дальнейшее зависит от климатического класса. Для холодильников N испытания проводятся при температуре 32ºС, пакеты выдерживаются в этих же условиях. Для тропического климата (Т) внешняя среда должна иметь температуру 43ºС. Пакеты помещают в холодильные и морозильные камеры, там объекты должны замерзнуть. В холодильных камерах до +5ºС, в морозильных – до минус 18ºС. Пакеты размещают особым образом, не касаясь друг друга. Чтобы понять – жидкость достигла заданной температуры, внутрь помещается специальный датчик.
Я – владелец дизельного генератора
Потребление холодильника рассчитываются перед покупкой либо установкой, чтобы не вывести из строя генератор. Обсудим наличие двух компрессоров. Что бы ни говорили про модели, потребление тандема двигателей превышает одиночное. Но современные холодильники имеют защиту от одновременного включения двигателей, стоит уточнить это заранее у производителя. Особенно опасен самый первый запуск, когда двигатели включатся одновременно.
В чем особенность асинхронных типов электромоторов? Двигатели гибко регулируют обороты, их используют в холодильниках и подъемниках. Там, где нужно при движении с места выдать низкие обороты. Особенность асинхронных двигателей – в начальный момент могут потреблять мощность, до 8 раз превосходящую номинал. Но изготовители генераторов – умные ребята. Обычно дизельный агрегат снабжается характеристикой – долговременная перегрузка. Целый час двигатель способен выдавать мощность на 10% большую, нежели средняя по паспорту.
Цифра указывается на большинстве сайтов, продающих изделия. Но имеется важная характеристика, обычно замалчивающаяся, – кратковременная перегрузка по мощности, длящаяся считанные секунды.
Выбирайте дизельный генератор с параметром, равным либо близким к бесконечности. Такие приборы кратковременно могут выдержать короткое замыкание на контактах. Подобные характеристики позволяют нести мгновенную нагрузку запуска асинхронных двигателей, т номинал во много раз.
Как это выглядит на практике. Мощность холодильника в киловаттах при нормальном режиме составляет 1. Значит, что при старте техника потребит тока в 7-8 раз больше. Получится 7-8 кВт. Такую нагрузку кратковременно и придется потянуть дизельному агрегату. Утешьтесь тем, что холодильник в принципе не относится к мощным потребителям, работая практически от любого источника энергии. Разумеется, возможности последнего должны соответствовать.
Встречаются холодильники с линейными компрессорами. Это такой метод управления двигателем, при котором движение фреона никогда не прекращается. Помните, в начале рассматривали принцип работы типичного холодильника? Далеко не все модели работают в ступенчатом стиле по принципу отдых-рывок. Иные равномерно поддерживают температуру, при этом энергопотребление их явно меньше, чем у первых, поскольку усилия по созданию холода распределяются равномернее. Возможно, режим невыгоден, мотор все время под нагрузкой, но специалисты утверждают: все наоборот. Равномерное слабое движение менее вредно.
Зачем придумали линейные компрессоры? Двигатель меньше шумит. Тихий холодильник не так раздражает. Боитесь за мощность генератора? Совет: берите холодильник с линейным компрессором. Цена не бросовая, но результат порадует.
Хочется заметить: ряд производителей в деле потребляемой мощности дают усредненную цифру. Если в паспорте стоит 400 кВт·ч/год, это не значит, что моментальные параметры возможно посчитать так:
400 / 365 дней / 24 часа = 45 Вт.
Это усредненная цифра, включающая время отдыха. Она не подойдет для расчета в кВт загрузки дизельного агрегата. Требуется найти мгновенное значение. Как сделать. Выяснить тип мотора в изделии, позвонить производителю либо написать письмо. Способов достаточно. Рекомендуется попытаться измерить силу тока работающего холодильника, включив амперметр в розетку. Опытный электрик без труда проведет замер, а новичок воспользуется информацией на специализированном сайте. Для линейных компрессоров формула справедлива. Плюс в копилку новаторам.
Я – владелец старой проводки в квартире
Случай тяжелый, невозможно установить способность выдержки сети. Холодильник не считается мощным потребителем, но помните разговор про асинхронные двигатели, плюс на кухне электрические плиты и обогреватели. В этом случае порекомендуем холодильники с линейными компрессорами, меньше нагружающие домашнюю сеть.
Учтите, в отличие от генератора сеть, вероятно, и не станет терпеть фокусов асинхронных двигателей. Лучше выполнить монтаж кабелей новыми медными проводами с большой пропускной мощностью.
Замечания по поводу системы NoFrost
Обратите внимание, у холодильников с системой NoFrost повышенное потребление электричества. Внутри стоит пара дополнительных вентиляторов для обдува испарителя с моторами, потребляющими энергию. Сомневаетесь, берите модель без системы NoFrost. Лучше ориентироваться на класс энергопотребления и значение средней мощности за день либо год.
Освещение и приборы управления не потребляют большой мощности, следовательно, не обращайте внимания.
Скажите пожалуйста, сколько потребляет холодильник кВт электроэнергии в сутки.
В тексте есть пример. Для тех, кто в танке: 400/365 = 1,1 кВт/ч
Вместо 400 можно поставить свое значение.
П.С. Вижу, что вопрос был задан пять лет назад. Но вдруг еще какой-нибудь слабак по математике найдется.
Добрый день. У меня на даче часто отключают свет. Хочу купить бензогенератор. Три холодильника: Веко, морозильник Атлант и двухкомпрессорный Атлант 6024. Какой мощности купить генератор с учетом пиковой нагрузки при включении трех холодильников – 3, 4 или 5 квт?
