Pomiar wydajności chillera pokazuje, ile chłodu agregat naprawdę oddaje do instalacji. Karta katalogowa opisuje warunki laboratoryjne, natomiast obiekt pracuje w zupełnie innych realiach. Dlatego wydajność chłodnicza chillera zmierzona na miejscu często odbiega od wartości z tabliczki.
W ColdWay każdą analizę zaczynamy od danych, a nie od przypuszczeń. Potrzebny jest rzetelny pomiar przepływu wody lodowej, dokładne temperatury oraz moc elektryczna sprężarek i wentylatorów. Dopiero z tych wartości wyliczamy rzeczywisty EER chillera. Następnie porównujemy go z danymi producenta i wskazujemy przyczyny różnic.
Po co wykonywać pomiar wydajności chillera na obiekcie
Użytkownik zwykle zauważa problem pośrednio. Hala nagrzewa się latem, proces technologiczny traci stabilność, a rachunki za prąd rosną. Jednak sama obserwacja nie mówi, czy winny jest agregat, czy instalacja. Pomiar wydajności chillera daje odpowiedź w postaci konkretnej liczby kilowatów.
Typowe powody zlecenia pomiaru to:
- Podejrzenie spadku wydajności po kilku latach eksploatacji.
- Odbiór chillera po naprawie lub wymianie sprężarki.
- Planowanie rozbudowy linii produkcyjnej i ocena rezerwy mocy.
- Przygotowanie decyzji o modernizacji lub wymianie urządzenia.
- Spór z dostawcą o parametry deklarowane w ofercie.
Ponadto pomiar warto połączyć z innymi badaniami. Na przykład analiza przegrzania i dochłodzenia czynnika wyjaśnia stan obiegu chłodniczego. Z kolei termowizja chillera szybko pokazuje zabrudzone skraplacze i przegrzane połączenia elektryczne.
Jak obliczyć wydajność chłodniczą: wzór i przyrządy
Wydajność chłodnicza chillera wynika z bilansu cieplnego po stronie wody lodowej. Mnożymy masowy strumień cieczy przez jej ciepło właściwe i różnicę temperatur. Wzór ma postać: Q = V x ρ x cp x ΔT.
W tym wzorze V to przepływ objętościowy w m3/s, ρ to gęstość, a cp to ciepło właściwe w kJ/kgK. Natomiast ΔT oznacza różnicę między temperaturą wody powrotnej i zasilającej.
Wzór jest prosty, jednak każdy składnik niesie błąd pomiarowy. Najsłabszym ogniwem bywa przepływ, dlatego stosujemy przepływomierz ultradźwiękowy montowany na zewnątrz rury. Taki pomiar przepływu wody lodowej nie wymaga cięcia instalacji ani zatrzymania produkcji. Szczegóły hydrauliki opisujemy w artykule o przepływie wody lodowej w chillerze.
Przy małej różnicy temperatur liczy się każda dziesiąta część stopnia. Błąd 0,2 K przy ΔT 4,8 K daje już ponad 4% błędu wydajności. Dlatego używamy par czujników kalibrowanych razem, umieszczonych w tulejach lub przyklejonych do rury pod izolacją.
Trzecim elementem jest moc elektryczna. Mierzymy ją analizatorem sieci na zasilaniu całego agregatu, a nie tylko sprężarki. W bilansie muszą się bowiem znaleźć wentylatory skraplacza, grzałki karteru i sterowanie. Pompy obiegowe zwykle liczymy osobno, ponieważ katalogi podają EER bez nich.
W chillerach ze skraplaczem chłodzonym wodą mierzymy także stronę skraplacza. Bilans ciepła oddanego w skraplaczu powinien w przybliżeniu równać się sumie mocy chłodniczej i elektrycznej. Dzięki temu łatwo wychwycić błąd jednego z przyrządów.
| Wielkość mierzona | Przyrząd | Typowa dokładność |
|---|---|---|
| Przepływ wody lub glikolu | Przepływomierz ultradźwiękowy nakładany na rurę | ±1 do 2% wartości mierzonej |
| Temperatura zasilania i powrotu | Para czujników Pt100 lub Pt1000 | ±0,1 K w parze |
| Moc elektryczna | Analizator sieci z cęgami prądowymi | ±1 do 2% |
| Ciśnienia czynnika | Manifold cyfrowy z sondami | ±0,5% zakresu |
| Stężenie glikolu | Refraktometr | ±1 punkt procentowy |
| Temperatura powietrza na skraplaczu | Termometr z osłoną przed słońcem | ±0,2 K |
Przykład obliczeń dla wody i glikolu
Weźmy chiller chłodzący wodę bez dodatków. Przepływomierz wskazuje 30 m3/h, a różnica temperatur wynosi 4,8 K. Analizator sieci pokazuje łączny pobór mocy 62 kW.
- Przepływ masowy: 30 / 3600 x 1000 = ok. 8,333 kg/s.
- Wydajność: 8,333 x 4,19 x 4,8 = ok. 167,6 kW.
- EER rzeczywisty: 167,6 / 62 = ok. 2,7.
- Porównanie z katalogiem 200 kW: 167,6 / 200 = ok. 84%.
Rzeczywista wydajność chłodnicza chillera jest zatem o około 16% niższa od deklarowanej. Sam wynik nie przesądza jednak o awarii. Najpierw trzeba sprawdzić, czy warunki pomiaru odpowiadały warunkom katalogowym.
Warto też ocenić niepewność wyniku. Przy błędzie przepływu 2%, temperatur 2% i mocy 1,5% łączna niepewność EER wynosi zwykle około 3 do 4%. Dlatego różnica 16% jest wyraźnie większa od błędu przyrządów. W efekcie mamy podstawę, aby szukać przyczyny w samym agregacie.
Inaczej wygląda instalacja z glikolem. Roztwór glikolu 30% ma ciepło właściwe ok. 3,7 kJ/kgK i gęstość ok. 1040 kg/m3. Przy tych samych danych wynik wynosi 30 / 3600 x 1040 x 3,7 x 4,8 = ok. 153,9 kW.
Tymczasem wiele osób liczy glikol jak czystą wodę. W efekcie zawyża wydajność o około 9% i wyciąga błędne wnioski. EER chillera dla glikolu spada w tym przykładzie do ok. 2,5. Ponadto glikol obniża katalogową moc agregatu, dlatego porównanie musi uwzględniać współczynniki korekcyjne producenta.
EER rzeczywisty a katalogowy: warunki pomiaru i częściowe obciążenie
Producenci podają wydajność dla ściśle określonych warunków. Najczęściej jest to woda 12/7°C i powietrze 35°C na skraplaczu. Zasady takich badań opisuje między innymi program certyfikacji Eurovent Certita Certification. Natomiast na obiekcie temperatura zewnętrzna, czystość wymienników i nastawy sterownika zmieniają się co godzinę.
Dlatego pomiar wydajności chillera wykonujemy w stanie ustalonym. Agregat powinien pracować ze stałym obciążeniem przez co najmniej 15 do 20 minut. Rejestrujemy dane w krótkich odstępach, na przykład co 10 sekund. Następnie uśredniamy wyniki z całego okna pomiarowego.
Przed rozpoczęciem rejestracji sprawdzamy kilka warunków:
- Stabilną temperaturę wody zasilającej, bez wahań większych niż 0,3 K.
- Stałą liczbę pracujących sprężarek i stopni wydajności.
- Odpowietrzoną instalację i prosty odcinek rury, bez którego pomiar przepływu wody lodowej jest niepewny.
- Brak odszraniania, alarmów i ręcznych ograniczeń mocy w sterowniku.
- Temperaturę powietrza zasysanego przez skraplacz w kilku punktach.
Pomijamy natomiast pomiary wykonane tuż po starcie lub w czasie przełączania sprężarek. Takie dane zawyżają lub zaniżają wynik nawet o kilkanaście procent.
Kolejnym tematem jest natomiast częściowe obciążenie. Większość chillerów rzadko pracuje z pełną mocą. Z kolei przy połowie obciążenia EER zwykle rośnie, ponieważ skraplacz jest wtedy relatywnie większy. Warto więc zmierzyć kilka punktów pracy, a nie tylko jeden.
Rzeczywisty EER chillera porównujemy z danymi dla tych samych temperatur. Wtedy różnica kilku procent mieści się w granicach błędu. Jednak spadek o 15 do 20% wskazuje zwykle na konkretną usterkę.
Częste przyczyny to brak czynnika, zabrudzony skraplacz lub zużyte zawory sprężarki. Skutki energetyczne takich usterek opisujemy w tekście o zużyciu energii przez chiller.
Raport z pomiaru i modernizacja etapowa
Wynikiem pracy jest raport, a nie jedna liczba. Zawiera on dane surowe, wykresy z rejestracji oraz obliczenia krok po kroku. Ponadto opisujemy warunki pomiaru i niepewność wyniku.
Typowy raport ColdWay obejmuje:
- Zmierzoną moc chłodniczą i moc elektryczną w każdym punkcie pracy.
- EER rzeczywisty zestawiony z wartością katalogową.
- Pomiar przepływu wody lodowej z opisem miejsca montażu przepływomierza.
- Parametry obiegu chłodniczego i stan wymienników.
- Listę przyczyn odchyleń ułożoną według wpływu na wynik.
- Propozycję działań z podziałem na etapy.
Dzięki temu właściciel wie, co naprawić od razu, a co zaplanować na później. Często wystarczy czyszczenie skraplacza i korekta napełnienia.
W innych przypadkach pomaga zmiana nastaw sterownika albo wymiana zaworu rozprężnego na elektroniczny. Każdą rekomendację opisujemy wraz z oczekiwanym wpływem na moc i zużycie energii. Z kolei przy większych stratach proponujemy modernizację agregatu wody lodowej w kilku krokach. Pomiar wydajności chillera powtórzony po każdym etapie pokazuje realny efekt wykonanych prac.
Pomiary wydajności w praktyce ColdWay
Kilka zdjęć z obiektów, na których wykonywaliśmy pomiar przepływu wody lodowej, temperatur i ciśnień pracy agregatów.
Zamów pomiar wydajności chillera w ColdWay
Chcesz wiedzieć, ile chłodu naprawdę daje Twój agregat? Zadzwoń pod numer +48 536 577 385. Pracujemy od poniedziałku do soboty od 8:00 do 16:00 i dojeżdżamy na obiekty w całej Polsce.
Przed wizytą poprosimy o model chillera, rodzaj medium i krótki opis problemu. Dzięki temu przygotujemy odpowiednie przyrządy i zaplanujemy pomiar bez zatrzymywania produkcji.
Najczęściej zadawane pytania
Ile trwa pomiar wydajności chillera?
Sam pomiar w jednym punkcie pracy trwa zwykle od jednej do dwóch godzin. Ponadto dochodzi do tego montaż czujników i przepływomierza. Przy kilku punktach obciążenia warto zarezerwować cały dzień roboczy.
Czy trzeba wyłączać instalację na czas pomiaru?
Nie, pomiar przepływu wody lodowej wykonujemy przepływomierzem nakładanym na zewnątrz rury. Czujniki temperatury również nie wymagają ingerencji w obieg. Agregat musi jednak pracować ze stabilnym obciążeniem.
Dlaczego zmierzona wydajność jest niższa niż w katalogu?
Katalog podaje bowiem wynik dla warunków laboratoryjnych. Na obiekcie inna jest temperatura powietrza, stan wymienników i rodzaj medium. Dopiero porównanie w tych samych warunkach pokazuje, czy agregat ma usterkę.
Jak glikol wpływa na wynik pomiaru?
Glikol ma niższe ciepło właściwe niż woda, dlatego przy tym samym przepływie przenosi mniej ciepła. Pominięcie tego faktu zawyża wynik o kilka do kilkunastu procent. Stężenie sprawdzamy więc refraktometrem przed obliczeniami.
Czy pomiar zastępuje audyt energetyczny?
Pomiar dotyczy jednego urządzenia i jego sprawności. Natomiast audyt energetyczny instalacji HVAC obejmuje cały system, łącznie z pompami i odbiornikami. Oba badania dobrze się zatem uzupełniają.
