Как сделать тепловой расчёт холодильной камеры
Калькулятор складывает теплопритоки за сутки и делит сумму на коэффициент рабочего времени компрессора. Так считают в методических указаниях СКФУ по хладотехнике (работа № 5, «Расчет теплопритоков в охлаждаемое помещение»). Общий приток там равен сумме трёх частей: через ограждения, от грузов и эксплуатационные. Сумма трёх частей и есть тепловой баланс.
- Замерьте изнутри длину, ширину, высоту. Из них калькулятор получает площадь панелей и объём.
- Возьмите из паспорта панели толщину и утеплитель. Если в паспорте есть λ (теплопроводность), выберите «Своя» и впишите её.
- Задайте температуру внутри и самую высокую летнюю температуру воздуха снаружи.
- Укажите, сколько продукта завозят в сутки, с какой температурой и в какой таре.
- Добавьте людей, которые подолгу работают внутри, и ватты моторов, которые стоят внутри.
Расчёт теплопритоков холодильной камеры: из чего складывается
Через ограждающие конструкции (стены, пол, потолок). Q1 = k × F × (tн − tв). Коэффициент k равен теплопроводности утеплителя, делённой на толщину панели в метрах. Сопротивление воздуха у поверхностей калькулятор не учитывает, поэтому k выходит чуть больше и расчёт идёт в запас. Панели считаем со всех шести сторон, включая пол.
Калькулятор рассчитан на установку в помещении. Уличной камере методика добавляет солнце: Q1c = kд × F × Δtc. Для плоской кровли под рубероидом или толем методика даёт Δtc от 14,9 до 18,5 °C (табл. 1 прил. 2). Строки для сэндвич-панелей в этой таблице нет, поэтому солнце калькулятор не считает. Камера 3 × 2 м под светлым рубероидом получила бы от одной крыши ещё 0,3 × 6 × 14,9 = 27 Вт.
От продукта. Методика берёт разность энтальпий (теплосодержания продукта, кДж/кг) при температуре завоза и температуре хранения. Продукт должен остыть за 24 часа. Тара даёт свою долю: картон 10 % массы продукта, дерево 20 %, металл 30 %, стекло столько же, сколько продукт.
Эксплуатационные. Свет 1 Вт на 1 м² пола, человек при тяжёлой работе 350 Вт, моторы целиком по шильдику, открывание дверей по площади пола. Приток с вентиляцией методика учитывает «только в специализированных холодильниках и камерах хранения фруктов и овощей», поэтому здесь его нет. Тепло от оттайки методика отдельно не даёт, калькулятор его не считает.
При площади до 200 м² методика закладывает двух-трёх работающих людей, а для охлаждённого груза моторы на 1–4 кВт. Это цифры для промышленного холодильника высотой 6 м. Калькулятор их сам не добавляет: людей и ватты моторов вписываете вы. Вентиляторы воздухоохладителя есть почти всегда, их мощность берут с шильдика или из паспорта. Для мороженого груза методика моторы не учитывает, а калькулятор прибавляет и там: вентилятор греет воздух при любой температуре.
| Что | Норма | Откуда |
|---|---|---|
| Теплопроводность пенополиуретана (рипор), берём верх диапазона | 0,03 Вт/(м·К) | СКФУ 2026, прил. 1: рипор 0,025…0,03 |
| Теплопроводность пенополистирола ПСБ-С | 0,035 Вт/(м·К) | СКФУ 2026, прил. 1: ПСБ-С 0,035 |
| Теплопроводность минераловатных плит | 0,07 Вт/(м·К) | СКФУ 2026, прил. 1: плиты минераловатные 0,07 |
| Освещение на 1 м² пола камеры хранения | 1 Вт/м² | СКФУ 2026, с. 49: Q4 = A·F, A = 1,0 |
| Тепло от одного человека при тяжёлой работе | 350 Вт | СКФУ 2026, с. 49: Q4 = 350·n |
| Двери, охлаждённое, камера до 50 м² | 29 Вт/м² | СКФУ 2026, прил. 2, табл. 3 (высота камер 6 м) |
| Двери, охлаждённое, камера 50–150 м² | 15 Вт/м² | СКФУ 2026, прил. 2, табл. 3 (высота камер 6 м) |
| Двери, охлаждённое, камера больше 150 м² | 12 Вт/м² | СКФУ 2026, прил. 2, табл. 3 (высота камер 6 м) |
| Двери, мороженое, камера до 50 м² | 22 Вт/м² | СКФУ 2026, прил. 2, табл. 3 (высота камер 6 м) |
| Двери, мороженое, камера 50–150 м² | 12 Вт/м² | СКФУ 2026, прил. 2, табл. 3 (высота камер 6 м) |
| Двери, мороженое, камера больше 150 м² | 8 Вт/м² | СКФУ 2026, прил. 2, табл. 3 (высота камер 6 м) |
| Продукт охлаждают до температуры камеры за | 24 ч | СКФУ 2026, с. 48: в камерах хранения 24 часа |
| Картонная тара: доля от массы продукта | 0,1 | СКФУ 2026, с. 48: Gт = 0,1·Gп |
| Деревянная тара: доля от массы продукта | 0,2 | СКФУ 2026, с. 48: Gт = 0,2·Gп |
| Металлическая тара: доля от массы продукта | 0,3 | СКФУ 2026, с. 48: Gт = 0,3·Gп |
| Стеклянная тара: доля от массы продукта | 1 | СКФУ 2026, с. 48: Gт = Gп |
| Теплоёмкость картона | 1,46 кДж/(кг·К) | СКФУ 2026, с. 49 |
| Теплоёмкость дерева | 2,5 кДж/(кг·К) | СКФУ 2026, с. 49 |
| Теплоёмкость металлической тары | 0,46 кДж/(кг·К) | СКФУ 2026, с. 49 |
| Теплоёмкость стекла | 0,835 кДж/(кг·К) | СКФУ 2026, с. 49 |
| Коэффициент рабочего времени компрессора, меньший запас | 0,8 | СКФУ 2026, с. 57: b = 0,8–0,6 |
| Коэффициент рабочего времени, середина диапазона | 0,7 | середина диапазона 0,8–0,6 (СКФУ 2026, с. 57) |
| Коэффициент рабочего времени, больший запас | 0,6 | СКФУ 2026, с. 57: b = 0,8–0,6 |
Норма на двери дана для высоты 6 м. Для низкой сборной камеры калькулятор берёт эту же норму: другой цифры в методике нет. На 50 и 150 м² норма падает ступенькой: при 50 м² двери дают 29 × 50 = 1450 Вт, а при 51 м² по таблице вышло бы 15 × 51 = 765 Вт. Чтобы при большей площади агрегат не вышел меньше, калькулятор за границей берёт приток не ниже, чем на ней.
Пример расчёта
Размер 3 × 2 м, высота 2,2 м, панели ППУ 100 мм. Внутри +2 °C, в цеху летом +30 °C. Завозят 300 кг мяса в сутки при +10 °C, в картонных коробках. Площадь панелей 2 × (6 + 6,6 + 4,4) = 34 м², объём 13,2 м³.
Через панели: k = 0,03 / 0,1 = 0,3, Q1 = 0,3 × 34 × 28 = 286 Вт. Мясо: энтальпия при +10 °C 264,8 кДж/кг, при +2 °C 238,8, разница 26,0. Q2 = 300 × 26,0 / 86,4 = 90 Вт, коробки 30 кг дают ещё 4 Вт. Свет 6 Вт, двери 29 × 6 = 174 Вт.
Всего 560 Вт. При коэффициенте рабочего времени 0,7 нужен агрегат на 560 / 0,7 = 800 Вт, то есть 0,80 кВт холода. Вентиляторы воздухоохладителя сюда не вошли: каждые 100 Вт по паспорту добавляют к агрегату 100 / 0,7 = 143 Вт.
Мощность холодильной камеры в кВт по размерам
Таблица посчитана этим же калькулятором, в кВт холода: высота 2,2 м, панели ППУ 100 мм, вокруг +30 °C, агрегат работает 70 % суток, без вентиляторов воздухоохладителя и людей. Их ватты прибавьте: каждые 100 Вт добавляют 0,14 кВт. Столбец «и мясо»: завоз 300 кг в сутки при +10 °C в картоне.
| Размер, м | +2 °C | +2 °C и мясо | −18 °C |
|---|---|---|---|
| 2 × 1,5 | 0,39 | 0,52 | 0,54 |
| 2 × 2 | 0,48 | 0,61 | 0,66 |
| 3 × 2 | 0,67 | 0,80 | 0,90 |
| 3 × 3 | 0,92 | 1,05 | 1,21 |
| 4 × 3 | 1,17 | 1,31 | 1,52 |
| 5 × 4 | 1,81 | 1,95 | 2,29 |
| 6 × 5 | 2,59 | 2,72 | 3,22 |
Оценка «ватт на кубометр» здесь грубая. При +2 °C объём 6,6 м³ требует агрегат на 58 Вт холода на 1 м³, а 66 м³ уже 39 Вт. У маленького объёма на кубометр приходится больше стен. Завоз продукта, люди и вентиляторы меняют итог сильнее, чем объём.
Среднетемпературная и низкотемпературная камера
При −18 °C внутри и +30 °C в цеху разница равна 48 градусам, а при +2 °C всего 28. Поэтому через ту же панель 100 мм идёт в 1,7 раза больше тепла. Панель 150 мм возвращает приток почти к плюсовому уровню: для размера 3 × 2 м агрегат на −18 °C нужен уже не на 0,90, а на 0,66 кВт. На двери методика даёт для мороженого меньше: 22 Вт/м² против 29 при площади до 50 м².
Продукт, который привозят уже мороженым, отдаёт мало тепла. Мясо с −8 до −18 °C отдаёт 34,8 кДж/кг. А если завезти мясо при 0 °C на хранение при −18 °C, оно отдаст 227,9 кДж/кг, и больше половины из них приходится на участок от 0 до −2 °C. Таблица энтальпий в методике идёт от −20 до +35 °C. Ниже −20 °C продукт калькулятор не считает.
Холодопроизводительность и потребляемая мощность
Холодопроизводительность показывает, сколько тепла агрегат забирает изнутри. Потребляемая мощность показывает, сколько он берёт из сети. В методике агрегат А4О-7-2 при кипении −15 °C и конденсации +30 °C даёт 44,6 кВт холода и потребляет 15 кВт. Калькулятор считает первое число. Автомат и кабель подбирают по второму, из паспорта агрегата.
Подбор холодильного оборудования: агрегат и мощность компрессора
Методика советует брать компрессор с запасом, чтобы он работал 60–80 % суток (коэффициент рабочего времени b = 0,8–0,6, работа № 6). Агрегат на 0,6 работает 60 % суток, то есть взят с запасом в 1,67 раза, на 0,8 запас в 1,25 раза. Агрегат без запаса в жару будет работать без остановки и может не удержать температуру. Моноблок или сплит подбирают по тому же числу кВт холода при своей температуре кипения.
- Холодопроизводительность в каталоге указана при заданных температурах кипения и конденсации. Смотрите строку, где условия ближе к вашим.
- Летнюю температуру снаружи берите честно. В цеху у печи или под кровлей тепла больше, чем в подвале.
- Если грузчики работают внутри подолгу, впишите их. Двое добавляют 700 Вт, это больше, чем все стены холодильника 3 × 2 м.
Когда нагрузка посчитана до закупки панелей и агрегата, агрегат и монтаж можно сразу внести в смету. Компании, которые ведут объекты в программе RemontCRM, составляют смету по справочнику расценок, заказчик фиксирует цену до начала работ, а каждое изменение объёма оформляют допсоглашением.