X

Как рассчитать температуру наружного воздуха для подбора конденсатора

Дата публикации: 16.07.2021
эксклюзив

По материалам книги «Искусство хладотехники», Семенов Юрий Владимирович.

Фреоновые парокомпрессорные холодильные установки с воздушными конденсаторами получили широкое распространение в коммерческом и промышленном холоде.

Чтобы обеспечить работоспособность таких установок в период действия высоких температур наружного воздуха, необходимо не только правильно рассчитать мощность конденсатора, но и подобрать его для корректно выбранной температуры наружного воздуха.

Сознательное занижение расчетной температуры наружного воздуха, принимаемой для подбора воздушного конденсатора, приводит, естественно, к снижению стоимости холодильного оборудования и возможности выиграть тендер на поставку и монтаж.

Однако, это чревато далеко идущими последствиями, начиная от несоблюдения указанных в техническом задании температурных режимов в холодильных и технологических камерах, и заканчивая отказами в работе оборудования по причине срабатывания предохранительных устройств при высоких температурах наружного воздуха.

Поэтому к выбору расчетной температуры наружного воздуха при проектировании холодильных установок следует подходить с особой тщательностью.

Как показывает практика, чаще всего воздушные конденсаторы работают в наиболее неблагоприятных условиях, так как их преимущественно устанавливают на стороне здания, в течение длительного времени облучаемой солнцем, или на плоской кровле.

При этом температура воздуха на входе в конденсатор будет существенно выше температуры воздуха в тени. Например, согласно экспериментальным и расчетным данным, температура поверхности плоской кровли может достигать +60...+75 °C, что непременно сказывается на повышении температуры воздуха над ней. А ведь именно этот воздух и поступает на вход в воздушный конденсатор.

В современных нормативных документах, связанных с холодильной техникой, расчетные параметры наружного воздуха для подбора холодильного оборудования, и в том числе воздушных конденсаторов, никак не регламентируются.

В смежной области — системах кондиционирования воздуха (СКВ) — существует хорошая нормативная база, в том числе СП «Отопление, вентиляция и кондиционирование», который периодически обновляется и совершенствуется. С 1 июля 2021 действует уже третья редакция этого документа [1].

Уже в первой редакции СП «Отопление, вентиляция и кондиционирование» (2012 год) было указано:

 

п.9.17. Параметры наружного воздуха для расчета конденсаторов с воздушным охлаждением … следует принимать с учетом места их размещения (в тени, на солнце, на плоской кровле вблизи крыш или стен и др.), но не менее расчетных параметров наружного воздуха для обслуживаемых систем.

 

Но конкретные рекомендации в нормативном документе не были приведены.

Расчетные параметры наружного воздуха — это так называемые параметры «Б», которые определяются по СП «Строительная климатология» [2]. В частности, температура по параметрам «Б» — это температура воздуха обеспеченностью 0,98, которая берется из таблицы 4.1 СП [2] (графа 4).

Впервые учитывать место размещения воздушного конденсатора путем соответствующего увеличения расчетной температуры воздуха (относительно температуры по параметрам «Б») было предложено автором в 2014 году в книге [3] на примере моноблочных чиллеров с воздушными конденсаторами.

Рассматривались три основных случая размещения чиллера с воздушным конденсатором: в тени, на стороне здания, облучаемой солнцем, и на плоской кровле.

Автором была применена следующая формула для определения расчетной температуры наружного воздуха:

tР= tНВ + Δt (1),

где tР — расчетная температура наружного воздуха для подбора воздушного конденсатора,

tНВ — расчетная температура наружного воздуха по параметрам «Б»,

Δt —     увеличение температуры в зависимости от места установки, определяемое по следующей таблице [3].

 

Таблица 1. Рекомендуемые Δt для воздушных конденсаторов [3]

     Размещение воздушного конденсатора

В тени

На солнце

На кровле

Размещение конденсатора в тени

Размещение конденсатора на солнце

Размещение конденсатора на кровле

2...3 K

6…7 K

9…10 K

 

После выхода книги в СП [1] были внесены изменения, и в двух последних редакциях (п.9.17 редакции 2016 года и 8.15 редакции 2020 года) уже появились конкретные рекомендации по учету места размещения воздушных конденсаторов (орфография сохранена):

 

Параметры наружного воздуха для расчета конденсаторов с воздушным охлаждением… следует принимать с учетом места их размещения (в тени, на солнце, на плоской кровле вблизи крыш или стен и др.), но не менее расчетных параметров наружного воздуха для систем холодоснабжения и кондиционирования:

а) для холодильных машин и установок с конденсаторами воздушного охлаждения, расположенных в тени ‒ не менее чем на 3 °C выше температуры сухого термометра (параметры Б) и на 5 °C выше – для конденсаторов, облучаемых солнцем;

При размещении конденсаторов воздушного охлаждения на плоской кровле, на расстоянии от стен не более 3 м со всех сторон, расчетные значения температур, указанные в перечислениях а) настоящего пункта, следует увеличивать на 5 °С соответственно.

 

Для сравнения рекомендаций автора и требований СП в таблице 2 приведены поправки к температуре по параметрам «Б» для подбора воздушного конденсатора (см. формулу (1)) по книге автора [3] и различным редакциям СП [1].

 

Таблица 2. Поправки Δt к ΔtБ для подбора воздушных конденсаторов

Источник

Размещение воздушного конденсатора

В тени

На солнце

На кровле

СП 60.13330.2012

П. 9.17

Книга автора [3], 2014

Табл. 5.4

2…3

6…7

9…10

СП 60.13330.2016

П. 9.17

≥3

≥5

≥ 10

СП 60.13330.2020

П. 8.15

≥3

≥5

≥ 10

 

Как следует из таблицы 2, значения Δt, приведенные в книге [3] и СП [1], практически совпадают. Это свидетельствует о том, что рекомендации автора были учтены при внесении изменений в СП [1].

В холодильной технике из-за отсутствия современных нормативных документов, регламентирующих расчетные параметры наружного воздуха для подбора холодильного оборудования, на практике до сих пор применяют нормы проектирования ВНТП 03-86 [4].

Согласно [4] расчетную температуру наружного воздуха tН для подбора холодильного оборудования следует определять по следующей формуле:

 

t Н= 0,4 · tСР.М + 0,6 · tА.М ,    (2)

 

где tСР.М и tА.М — соответственно средняя максимальная и абсолютная максимальная температуры самого жаркого месяца из СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика».

Этот СНиП был впоследствии заменен на СНиП 23-01-99 «Строительная климатология», вместо которого с 2012 года действует СП «Строительная климатология» [2] (последняя редакция вышла в 2018 году).

Поэтому в настоящее время температуры tСР.М и tА.М в формуле (2) следует принимать по таблице 4.1 «Климатические параметры теплого периода года» из [2] как:

— среднюю максимальную температуру воздуха наиболее теплого месяца (графа 5),

— абсолютную максимальную температуру воздуха (графа 6).

Расчетные температуры tН применяют, например, при расчете теплопритоков в холодильные камеры через ограждающие конструкции.

В качестве примера в таблице 3 для некоторых городов России приведены данные по расчетным температурам, определенным по [2] и формуле (2).

 

Таблица 3. Расчетные температуры наружного воздуха

Город

СП 131.13330, °С

tН по формуле (2), °С

tБ

tСР.М

tА.М

Москва

26

23,5

38

32,2

Санкт-Петербург

25

22,1

37

31,0

Ростов-на-Дону

30

29,1

40

35,6

Нижний Новгород

27

24,9

38

32,8

Екатеринбург

27

24,7

38

32,7

Новосибирск

27

25,8

37

32,5

Владивосток

24

23,4

34

29,8

 

Как видно из таблицы 3, расчетные температуры tН для проектирования холодильных установок существенно превышают расчетные температуры tБ (по параметрам «Б»), применяемые при проектировании СКВ. Поэтому в первом приближении можно использовать tН и при подборе воздушного конденсатора, установленного в тени. Но в случае размещения воздушного конденсатора на солнце или на кровле эту температуру рекомендуется увеличить.

Если предварительно рассчитана tН, автор рекомендует при подборе воздушных конденсаторов применять следующую формулу для определения расчетной температуры наружного воздуха [5]:

tР = tН + ΔtР       (3),

где tР — расчетная температура наружного воздуха для подбора воздушного конденсатора,

tН — расчетная температура наружного воздуха по формуле (2),

ΔtР — увеличение температуры в зависимости от места установки, определяемое по таблице 4.

Таблица 4. Рекомендуемые ΔtР для воздушных конденсаторов [5]

Размещение воздушного конденсатора

В тени

На солнце

На кровле

Размещение конденсатора в тени

Размещение конденсатора на солнце

Размещение конденсатора на кровле

– 2...0 K

1…2 K

3…5 K

 

Как видно из таблицы 4, при установке воздушного конденсатора на солнце или на кровле расчетную температуру для подбора конденсатора следует увеличивать по сравнению с tН.

В таблице 5 для некоторых городов России приведены расчетные параметры наружного воздуха по [2] и рекомендуемые автором расчетные параметры наружного воздуха для подбора воздушных конденсаторов при их размещении рядом со зданием и на плоской кровле.

 

Таблица 5. Расчетные параметры наружного воздуха для подбора воздушных конденсаторов

Город

Расчетные температуры наружного воздуха, °С

Расчетные температуры для подбора воздушного конденсатора, °С

tБ, °С

tН, °С

В тени

На солнце

На кровле

Москва

26

32,2

30

33

36

Санкт-Петербург

25

31,0

29

32

35

Ростов-на-Дону

30

35,6

34

37

40

Нижний Новгород

27

32,8

31

34

37

Екатеринбург

27

32,7

31

34

37

Новосибирск

27

32,5

31

34

37

Владивосток

24

29,8

28

31

34

 

Как показывает практика, если не учитывать изложенные рекомендации при подборе воздушных конденсаторов, сложно обеспечить надежную работу холодильных установок в летний период.

Рекомендуемую методику расчета расчетной температуры следует применять также для подбора охладителей жидкости и моноблочных холодильных установок (компрессорно-конденсаторных блоков, наружных блоков сплит-систем), размещаемых на открытом воздухе.

 

Выводы

  1. Расчетную температуру наружного воздуха tР для подбора конденсатора следует определять с учетом места его размещения.
  2. Предложенные автором поправки к расчетной температуре воздуха по параметрам «Б» учтены в новых редакциях СП «Отопление, вентиляция и кондиционирование» (таблица 2).
  3. На практике для расчета tР можно использовать: a) температуру tБ (по параметрам «Б»), b) температуру tН, определяемую по формуле (2).
  4. В первом случае tР рассчитывают по формуле (1) с учетом поправки Δt, определяемой из таблицы 1 или 2 в зависимости от места расположения конденсатора.
  5. Во втором случае tР рассчитывают по формуле (3) с учетом поправки ΔtР, определяемой из таблицы 4.
  6. Расчеты по формулам (1) и (3) дают практически одинаковые результаты.

 

Литература

  1. СП 60.13330.2020 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», 2020
  2. СП 131.13330.2018 «Строительная климатология», 2018
  3. Семенов Ю.В. Системы кондиционирования воздуха с поверхностными воздухоохладителями. — М.: Техносфера, 2014.
  4. ВНТП 03-86 «Ведомственные нормы технологического проектирования распределительных холодильников», 1986.
  5. Семенов Ю.В. Искусство хладотехники. — СПб.: BooksNonStop, 2020.


Яндекс.Метрика