Выбор системы охлаждения предприятия: 9 вопросов, 6 схем, алгоритм

Это методичка на 20 страниц для главных инженеров, технических директоров, проектировщиков и закупщиков, которые выбирают схему холодоснабжения предприятия и не хотят переплатить в горизонте 10–15 лет. В девяти проектах из десяти, которые приходят к нам уже на стадии коммерческих предложений, схема уже выбрана, часто плохо, и заказчик платит за это десятилетиями. Здесь собран мой подход: 9 вопросов, которые надо задать до того, как открывать КП поставщиков, 6 рабочих схем и 1 алгоритм, который сводит выбор к одной-двум подходящим схемам.

Что внутри

• Цель и риски: что вы оптимизируете и какого риска боитесь больше всего.

• Девять вопросов до КП: от окупаемости и автоматизации до цены простоя и потребления энергии.

• Естественный или искусственный холод: почему всё решает температура мокрого термометра.

• Шесть схем: открытая градирня, закрытая градирня, драйкулер с адиабатическим орошением, моноблочный чиллер с воздушным конденсатором, чиллер с фрикулингом или с водяной градирней, АБХМ (абсорбционная бромисто-литиевая холодильная машина).

• Сравнительная таблица схем как чек-лист для встречи с поставщиком.

• Алгоритм на одной странице: цель, обеспеченность площадки, тип нагрузки, совокупная стоимость владения.

• Пять типовых ошибок, на которых теряют миллионы.

• Три практических шага после прочтения.

Главное из материала

Граница проходит по мокрому термометру плюс 3 °C. Если уставка теплоносителя ниже температуры мокрого термометра плюс 3 °C, нужен искусственный холод: компрессионный или абсорбционный чиллер. Если уставка равна этой границе или выше, справится градирня без чиллера. Расчётная температура мокрого термометра по СП 131.13330.2020: Минск — 20 °C, Санкт-Петербург — 21 °C, Москва — 22 °C. Приближение градирни к мокрому термометру обычно 3–5 °C, поэтому летом мокрая градирня в этих городах даёт теплоноситель примерно 23–26 °C. Для процессов с уставкой от 25 °C чиллер не нужен в принципе.

Развилка «естественный или искусственный холод» меняет затраты на порядок. У градирни электричество уходит только на вентиляторы и насосы: открытая градирня без чиллера берёт около 5% электроэнергии чиллерной схемы. Если без машины не обойтись, при нагрузке от 1 МВт чиллер с водяным конденсатором и градирней даёт эксплуатационные затраты на 20–40% ниже, чем воздушный моноблок.

Моноблок хорош для малых и средних нагрузок. Чиллер с воздушным конденсатором уместен до 1–2 МВт холода, когда на площадке нет воды или места под градирню и объект нужно запустить быстро. Цена удобства — низкий коэффициент производительности (COP) и высокий счёт за электричество в жару. Фрикулинг удорожает схему на 15–30% против моноблока, зато в регионе с длинным холодным периодом большую часть года компрессор не работает.

АБХМ делает холод из тепла. Машина Thermax берёт порядка 3 кВт электричества на 1 МВт холода, в десятки раз меньше парокомпрессионной машины той же мощности. Она оправдана, когда пар ТЭЦ, дымовые газы или другие вторичные тепловые отходы сейчас уходят в атмосферу, когда есть дешёвый газ или упёрлись в лимит подключённой мощности. Ограничения: тепловой COP 0,7–0,8 у одноступенчатой машины и 1,3–1,4 у двухступенчатой, выход на режим около 30 минут, поэтому на критичных процессах ставят резервный чиллер на 5–20%.

Считайте TCO, а не цену в КП. Совокупная стоимость владения (TCO) по методичке: капитальные затраты + 10 × годовые эксплуатационные + сервис, ЗИП, водоподготовка и простои. Решение, которое выигрывает по капитальным затратам, часто проигрывает по TCO в 1,5–2 раза. Если поставщик не даёт расчёт на 10 лет, это плохой знак.

Водоподготовка — отдельная строка сметы. В смете на мокрую градирню часто стоит только сама градирня. Через год — обрастание, потеря мощности 20%, экстренная промывка, штраф за сточные воды. По грубой оценке, станция водоподготовки стоит 300–400 тыс. ₽ и около 100 тыс. ₽ в год уходит на химию.

Климат берите по часам года. Расчёт по нормативным точкам из СНиП без учёта площадки даёт потерю мощности летом на 20–30%. Нужны многолетние почасовые данные для конкретного места (BIN-данные).

Резерв считается от цены простоя. На непрерывном производстве закладывайте 5–20% резерва по мощности или схему N+1 (рабочая машина плюс резервная) на ключевых участках. Цену часа простоя считайте до проекта.

Узкий вопрос — какой аппарат ставить для отвода тепла при заданной температуре жидкости — я разобрал отдельно: Драйкулер, градирня или чиллер: выбор по сухому и мокрому термометру.

Кому пригодится

• Главным инженерам и техническим директорам, которые выбирают схему холодоснабжения впервые или после долгого перерыва.

• Проектировщикам, которым нужно обосновать схему заказчику цифрами.

• Закупщикам: сравнительная таблица из методички работает как чек-лист на встрече с поставщиком.

Частые вопросы

Когда можно обойтись градирней без чиллера?

Когда уставка теплоносителя не ниже температуры мокрого термометра плюс 3 °C. Для большинства регионов России это уставка от 25 °C. Ниже этой границы испарительный предел недостижим, и нужен искусственный холод — компрессионный чиллер или АБХМ.

С чего начать, если КП от поставщиков уже пришли?

Не выбирайте схему по КП. Сначала зафиксируйте ответы на 9 вопросов, для этого хватит одного листа А4. Потом составьте техническое задание с уставками, режимами, доступными ресурсами и ограничениями площадки и разошлите его поставщикам. Тогда вы сравните одинаковые решения, а не разнородные предложения. У каждого КП требуйте TCO на 10 лет.

Читайте также

• Как снизить затраты на охлаждение предприятия: 8 мер с расчётом

• Стоимость владения чиллером: покупка против 15 лет эксплуатации

• АБХМ: как работает абсорбционная машина и когда она выгоднее чиллера

Нужен расчёт под ваш объект — получить консультацию