(495) 984-74-92
(495) 226-51-87
[email protected]
WhatsApp
Главная
Техническая информация
Водоохлаждающие установки - чиллеры
Подбор насоса в системах охлаждения воды

Подбор насоса в чиллере

Ключевая роль насосов в эффективности чиллеров

Эффективность чиллера в значительной степени зависит от адекватного распределения и циркуляции охлаждающей жидкости в системе. Использование разнообразных типов насосов позволяет точно подобрать устройство с оптимальными характеристиками для конкретной системы.

Значение правильного выбора насоса

  • Соответствие характеристик: Выбор насоса с нужными параметрами, такими как подача, напор и энергоэффективность, критически важен для обеспечения надлежащего распределения охлаждающей жидкости.
  • Продление срока службы системы: Правильно подобранный и настроенный насос способствует долговечности всей системы кондиционирования, минимизируя риск аварий и уменьшая потребность в частом обслуживании.
  • Уменьшение эксплуатационных расходов: Эффективно работающий насос снижает общие эксплуатационные расходы системы, включая затраты на электроэнергию и техническое обслуживание.

рабочий/резервный насос
На фото рабочий/резервный насос

Рекомендации по выбору насоса

  • Тщательный анализ требований системы: Перед выбором насоса проведите детальный анализ требований вашей системы, учитывая все аспекты от типа чиллера до конфигурации системы.
  • Консультации с производителями насосов: Рекомендуется консультироваться с производителями или квалифицированными инженерами для выбора насоса, который наилучшим образом соответствует потребностям вашей системы.
  • Учет будущих расширений системы: При выборе насоса учитывайте возможное будущее расширение или модернизацию системы, чтобы обеспечить её адаптацию к изменяющимся потребностям.

насос чиллера
На фото насос чиллера

Зачем нужен насос в чиллере?

Насос в системе чиллера играет критически важную роль в обеспечении эффективного охлаждения. Вот основные функции насоса в чиллере:

1. Циркуляция охлаждающей жидкости

  • Перемещение хладоносителя: Насос обеспечивает непрерывное перемещение хладоносителя (часто это вода или специализированный раствор) через систему чиллера.
  • Эффективное охлаждение: Чтобы система охлаждения работала эффективно, хладоноситель должен непрерывно циркулировать между испарителем, конденсатором и другими компонентами системы.

2. Поддержание постоянного потока

  • Обеспечение равномерного распределения тепла: Насос гарантирует равномерное распределение тепла внутри системы, что предотвращает местные перегревы и способствует более эффективному охлаждению.
  • Поддержание оптимального давления: Насос поддерживает необходимое давление в системе, что критически важно для правильной работы всех её компонентов.

3. Предотвращение засорения и износа

  • Удаление воздуха и загрязнений: Хорошо спроектированная система насосов помогает удалять воздух и загрязнения из системы, предотвращая засорения и износ компонентов.

4. Адаптация к различным режимам работы

  • Гибкость системы: Насосы могут быть настроены для работы в различных режимах, обеспечивая адаптацию системы к различным условиям эксплуатации и нагрузкам.

5. Увеличение энергоэффективности

  • Оптимизация потребления энергии: Эффективные насосы способствуют снижению общего энергопотребления системы, что уменьшает эксплуатационные расходы.

Гидравлические схемы

Перед тем как приступить к выбору насосных устройств для систем холодоснабжения, крайне важно разработать концепцию системы и учесть необходимость в резервировании оборудования. В основе проектирования лежат две фундаментальные схемы: одноконтурная и двухконтурная.

Одноконтурная система

В такой системе охлаждающий агент циркулирует в замкнутом контуре, прокачиваемый единственной группой насосов. Жидкость перемещается от испарителя к точкам потребления, а затем возвращается обратно. Этот вариант наиболее подходит для объектов с ограниченной площадью и в случаях, когда объем контура невелик, что позволяет сократить расходы на приобретение и утилизацию больших объемов антифризов, например гликоля.

однонасосная схема чиллера
На фото однонасосная схема чиллера

Двухконтурная система

В рамках двухконтурной схемы, рабочая жидкость циркулирует во внешнем контуре, перемещаясь от испарителя к теплообменнику. Этот тип схемы находит свое применение в объектах, которые функционируют круглый год, где во внешнем контуре «чиллер-теплообменник» используется антифриз, а во внутреннем «теплообменник-потребитель» — обычная вода.

Двухконтурная система
На фото Двухконтурная система

Различие между одноконтурной и двухконтурной системами

  • Одноконтурная система: Требуется установка только одной насосной станции.
  • Двухконтурная система: Необходимо две насосные станции, чтобы обеспечить независимую циркуляцию в каждом из контуров.
Количество насосов и их конфигурация определяются в зависимости от требуемой производительности системы и необходимости в резервировании для каждого контура:

Стандартные здания (например, офисы, жилые комплексы, кафе):

  • Обычно используется конфигурация «один рабочий + один резервный насос».
Здания с повышенными требованиями к надежности (например, серверные, медицинские учреждения):
  • Применяются две насосные станции, в каждой из которых наряду с рабочими насосами предусмотрен один резервный.

резервный насос
На фото резервный насос

В обоих случаях, резервный насос должен соответствовать рабочему по производительности и быть аналогично интегрирован в систему.

Выбор типа насоса

Системы холодоснабжения используют два основных типа насосов — динамические и объемные, каждый из которых имеет свои уникальные характеристики и применения:

Объемные насосы:

  • Эти насосы идеально подходят для перекачки жидкостей с высокой вязкостью.
  • Они способны генерировать высокое давление даже при относительно низких расходах жидкости.
Центробежные насосы (динамические):
  • Центробежные насосы характеризуются своей способностью обеспечивать высокую производительность.
  • Благодаря своей простой конструкции, они обладают низким уровнем шума и низкими затратами на обслуживание.
  • На сегодняшний день, центробежные насосы являются наиболее распространенным выбором в современных системах холодоснабжения.
Выбор между объемными и центробежными насосами должен основываться на специфических требованиях системы холодоснабжения:
  • Для систем с высоковязкими жидкостями: Предпочтительнее использовать объемные насосы для обеспечения эффективной работы системы.
  • Для стандартных целлей холодоснабжения: Центробежные насосы часто являются оптимальным выбором из-за их универсальности, эффективности и экономии затрат на обслуживание.

Исходные данные для выбора насоса

При проектировании системы охлаждения воздуха одним из важных этапов является выбор насоса, который должен соответствовать ряду критических требований:
  • Необходимый объемный расход: Определите объемный расход, необходимый для эффективной работы вашей системы. Это касается количества жидкости, которое насос должен перекачивать за определенный промежуток времени.
  • Требуемый уровень напора: Учитывайте необходимый уровень напора, который насос должен обеспечивать для поддержания оптимального потока жидкости по всей системе.
  • Рабочие температуры перекачиваемой жидкости: Рассмотрите рабочие температурные диапазоны жидкости в вашей системе, чтобы обеспечить, что насос способен эффективно функционировать в этих условиях.
  • Тип используемой жидкости: Определите тип жидкости, которая будет использоваться в системе, так как разные типы жидкостей могут требовать насосов с различными характеристиками, особенно когда речь идет о вязкости и химической совместимости.

Определение необходимого расхода жидкости в системе чиллера

Для обеспечения оптимальной работы системы чиллера важно точно рассчитать расход жидкости. Расчет основывается на следующих параметрах:

Формула расчета расхода жидкости:

G = Q₀ × 3600 / (C × ρ × (t₁ — t₂))

  • G — расход жидкости [м³/ч]
  • Q₀ — холодопроизводительность чиллера [кВт]
  • C — удельная теплоемкость жидкости [кДж/(кг·°C)]
  • ρ — плотность жидкости [кг/м³]
  • t₁ — температура жидкости на входе в чиллер [°C]
  • t₂ — температура жидкости на выходе из чиллера [°C]

Для эффективного функционирования системы холодоснабжения критически важно определить требуемый напор насоса. Напор должен быть достаточным для преодоления гидравлических потерь в системе.

Формула расчета напора

Необходимый напор насоса рассчитывается по формуле:

H = Σ (Δp₁ + Δp₂ + … + Δpn)

  • H — напор жидкости [м]
  • Δp₁, Δp₂, …, Δpn — гидравлические потери на каждом участке системы

Значение адекватного напора

  • Обеспечивает эффективное распределение охлажденной воды по системе.
  • Компенсирует сопротивление, вызванное трением и другими факторами.
Выбор насоса для системы охлаждения требует тщательного анализа физических свойств используемых жидкостей. Эти свойства включают плотность, вязкость и теплофизические характеристики, каждое из которых играет важную роль в эффективности системы.

Влияние температуры на вязкость и нагрузку на насос

  • Изменения вязкости с температурой: Особенностью жидкостей, используемых в системах охлаждения, является то, что их вязкость увеличивается с понижением температуры. Это влияет на рабочую нагрузку насосов, особенно когда жидкость охлаждается до минимальной температуры в системе.
  • Учет минимальной температуры: Минимальная температура жидкости обычно приравнивается к температуре окружающей среды, особенно когда система находится в неактивном состоянии, что важно для определения максимальной нагрузки на насос.

Выбор конструкции насоса и материалов

  • Соответствие требованиям жидкости: При выборе насоса необходимо учитывать, что его конструкция и материалы должны быть адаптированы для стабильной работы с выбранной жидкостью и соответствовать требуемым стандартам надежности.
  • Важность уплотнений: Особое внимание следует уделить выбору материалов для уплотнений в насосе, чтобы обеспечить их долговечность и эффективность в предотвращении утечек.

Диаграмма зависимости вязкости от температуры гликоля
Диаграмма зависимости вязкости от температуры гликоля

Добавление гликоля в воду увеличивает ее вязкость при любой температуре, а вязкость гликоль-водяных смесей (и даже простой воды) увеличивается при понижении температуры теплоносителя. Более высокая вязкость увеличивает требования к мощности насоса.

Пример расчета расхода теплоносителя для чиллера

Исходные данные:

  • Холодопроизводительность чиллера (Q): 300 кВт
  • Температура жидкости на входе в чиллер (Tвх): 12°C
  • Температура жидкости на выходе из чиллера (Твых): 7°C

Справочные величины:

  • Теплоемкость воды ©: 4.18 кДж/(кг·°C)
  • Плотность воды (ρ): 1000 кг/м³

Расчет:

Используем формулу G = Q × 3600 / (c × ρ × (Tвх — Твых)) для расчета расхода.

Расход теплоносителя (G) равен 51.67 м³/ч.

Этот расчет показывает, что для поддержания заданной холодопроизводительности чиллера при данных условиях необходим расход воды около 51.67 м³/ч.

При проектировании систем охлаждения важно предусмотреть запас по производительности насоса примерно на 10%. Этот запас необходим по нескольким причинам:
  • Компенсация потенциальных потерь: В процессе эксплуатации могут возникать дополнительные потери давления из-за загрязнения фильтров, износа оборудования или изменений в системе. Запас производительности помогает обеспечить стабильную работу системы даже при этих условиях.
  • Гибкость при изменениях в системе: Если в будущем потребуются модификации системы или увеличение ее мощности, наличие запаса по производительности позволит адаптироваться к новым условиям без необходимости замены насоса.
  • Эффективность охлаждения: Чем выше расход воды через теплообменник, тем эффективнее процесс охлаждения. Больший расход обеспечивает лучший теплообмен и более равномерное распределение температуры, что способствует повышению общей эффективности системы.

Пример расчета требуемого напора

Исходные данные:
  • Суммарное падение давления в чиллере: 0.7 бар (теплообменник 0.5 бар + 0.2 бар фильтр)
  • Суммарное падение давления в потребителях: 1.5 бар
  • Суммарное падение давления в элементах трубопроводной обвязки: 0.8 бар
Расчет:
  • Суммарное падение давления в системе: 0.7 бар + 1.5 бар + 0.8 бар = 3.0 бар 0.7 бар + 1.5 бар + 0.8 бар = 3.0 бар
Таким образом, требуемый напор для насоса составляет 30 метров водяного столба. Этот расчет помогает обеспечить достаточный напор для преодоления гидравлических потерь в системе охлаждения. ​

В поставляемых нами чиллерах мы применяем насосы Calpeda, однако по желанию можем установить другие насосы. Подбор насоса в системах охлаждения определяет требование по минимальному расходу через теплообменник испарителя чиллера. Если расход воды будет ниже требуемого, то существует вероятность того, что вода может замерзнуть при контакте с кипящим хладагентом.

Следующее требование – необходимый напор. Если воду нужно поднимать на другой уровень или есть требование у оборудования-потребителя холода, то нужно брать насос с большим максимальным давлением. Для обычной стандартной системы оборотного водоснабжения используются насосы с напором 25-30 м. Таблица для подбора насосов Calpeda серии NM приведен ниже:

Подбор насоса в системах охлаждения воды

При проектировании системы охлаждения также нужно помнить, что через фиксированный диаметр трубы можно пропустить ограниченный расход жидкости. Ниже приведена таблица «зависимость расхода от диаметра трубопровода». Пользоваться ей очень просто. Если падение давления слишком велико, то в таблице стоит прочерк. Например, для диаметра трубы 1 14 при расходе 6 м3час, падение давления составляет 22 м на каждые 100 метров трубы. Если в вашей системе предусмотрен больший расход, то и диаметр трубы также должен быть увеличен.

Подбор диаметра трубы по расходу воды
Подбор диаметра трубы по расходу воды

 

"Добавить комментарий"


"Обновить"

<< Вентиляция бассейнов. Пример расчета   Расширительный бак чиллера >>

 

Menu