HVAC-calc: FreeCooling онлайн-калькулятор для расчета годового энергопотребления систем холодоснабжения с FreeCooling

Онлайн-калькулятор HVAC-calc: FreeCooling: calc-hvac.ru

В российской практике проектирования инженерных систем энергоэффективность долгое время часто оставалась на втором плане. Эксплуатационные расходы, особенно на ранней стадии выбора схемы, нередко не оценивались.

Сейчас подход меняется. Электроэнергия дорожает, эксплуатационные бюджеты становятся заметной частью экономики объекта, а решения по холодоснабжению все чаще оценивают не только по стоимости оборудования, но и по тому, сколько система будет потреблять каждый год. В этих условиях фрикулинг становится не модным словом, а практическим инструментом снижения затрат.

У фрикулинга есть важная особенность: он не работает одинаково эффективно «в среднем по России». Один и тот же чиллер и драйкулер в Москве, Краснодаре, Иркутске или Санкт-Петербурге дадут разный результат. Поэтому предварительная оценка должна учитывать климат, часы стояния температур и фактический профиль нагрузки оборудования.

HVAC-calc: FreeCooling - это онлайн-калькулятор для предварительной инженерной оценки энергопотребления систем холодоснабжения с фрикулингом. Сервис позволяет выбрать город, задать профиль нагрузки, параметры чиллера и драйкулера, а затем оценить годовое потребление электроэнергии, стоимость эксплуатации и расчетную экономию относительно схемы без фрикулинга. Такой расчет помогает быстро понять, есть ли у решения экономический потенциал на конкретном объекте, и использовать результат как аргумент при подготовке ТЭО или сравнении технических вариантов.

Исходные данные: общие параметры

В этом блоке (Рис.1) задаются базовые условия, от которых зависит годовой расчет энергопотребления и экономии.

Рисунок 1 - Блок общих параметров расчета.

Город

Выбор климатического региона для расчета. Сейчас в интерфейсе доступны: Владивосток, Екатеринбург, Иркутск, Краснодар, Москва, Ростов-на-Дону, Санкт-Петербург и Сочи. В дальнейшем планируем добавить ещё несколько городов.

Стоимость электроэнергии

Тариф в рублях за кВт*ч. Используется для пересчета годового энергопотребления в эксплуатационные затраты и расчета экономии.

Тип профиля нагрузки

Профиль нагрузки показывает, какую долю расчетной холодопроизводительности объект потребляет в разные периоды года. В калькуляторе доступны готовые сценарии:

Постоянный - 1 / 1 / 1: нагрузка сохраняется круглый год.
Кондиционирование - 0 / 0,3 / 0,8: зимой нагрузки нет, в межсезонье она частичная, летом высокая.
Ледовое поле, круглый год - 0,5 / 0,55 / 0,6: нагрузка присутствует весь год и меняется незначительно.
Ледовое поле, сезонный режим - 0,5 / 0,55 / 0: нагрузка есть в холодный период и межсезонье, летом отсутствует.
Склад - 0,5 / 0,65 / 0,8: нагрузка растет от холодного периода к теплому.

Также доступен пользовательский укрупненный профиль: инженер может самостоятельно задать коэффициенты для холодного периода, межсезонья и теплого периода. Значение 1 означает полную расчетную нагрузку, 0,5 - половину, 0 - отсутствие нагрузки.

Параметры чиллера

Здесь(Рис.2) задаются основные характеристики холодильной машины, от которых зависит расчет ее годового энергопотребления.

Рисунок 2 - Блок параметров чиллера.

Холодопроизводительность чиллера

Номинальная расчетная мощность системы холодоснабжения, кВт. Обычно принимается равной требуемой холодопроизводительности объекта.

EER чиллера

Холодильный коэффициент, показывающий отношение холодопроизводительности к потребляемой электрической мощности. Чем выше EER, тем ниже расчетное энергопотребление чиллера.

Температура конденсации

Расчетная температура конденсации чиллера, °C. Используется для оценки изменения потребления при разных температурах наружного воздуха.

Расчетная температура ОС

Расчетная температура окружающей среды, °C, для которой заданы параметры работы чиллера.

Хладоноситель, вход / выход

Температура хладоносителя на входе и выходе испарителя, °C. Эти значения используются для определения условий включения и работы фрикулинга.

Параметры драйкулера

В этом блоке(Рис.3) задаются характеристики драйкулера и условия перехода системы на фрикулинг.

Рисунок 3 - Блок параметров драйкулера.

Тип фрикулинга

Выбор схемы: выносной или встроенный драйкулер. От этого зависит, как в расчете учитывается мощность вентиляторов.

Холодопроизводительность

Расчетная холодопроизводительность драйкулера, кВт. Показывает, какую часть нагрузки он может покрыть при подходящей наружной температуре.

Температура ОС при полной холодопроизводительности

Температура наружного воздуха, при которой драйкулер способен полностью покрыть расчетную нагрузку без работы чиллера.

Мощность вентиляторов

Электрическая мощность всех вентиляторов драйкулера, кВт. Учитывается в годовом энергопотреблении системы.

Температура включения

Температура наружного воздуха, при которой начинается работа фрикулинга. В калькуляторе она рассчитывается автоматически как температура хладоносителя на выходе минус 4 °C.

Температура полного перехода

Температура наружного воздуха, при которой чиллер полностью отключается, а нагрузку покрывает драйкулер.

Климатические данные: время стояния температур

На графике(Рис.4) отображается распределение наружных температур по выбранному городу за год. Часы стояния температур берутся из климатической базы сервиса, сформированной на основе архивных метеоданных по выбранному региону, усреднённых за последние 10 лет. Для расчета используются температурные интервалы, по которым определяется, сколько часов в году наружный воздух находится в каждом диапазоне. График показывает, сколько часов система работает при каждой температуре наружного воздуха.

Рисунок 4 - Распределение часов работы по температурам наружного воздуха.

Цвета на графике показывают расчетные режимы работы:

Фрикулинг - нагрузку покрывает драйкулер.
Смешанный режим - часть нагрузки покрывает драйкулер, остальное добирает чиллер.
Чиллер - холодоснабжение обеспечивается только холодильной машиной.

Ниже графика отображаются суммарные часы в году, среднегодовая температура по бин-распределению, выбранный город и тариф электроэнергии. Этот блок помогает быстро оценить, насколько климат региона подходит для применения фрикулинга.

Энергопотребление

В блоке “Энергопотребление”(Рис.5) показано расчетное годовое потребление электроэнергии системой холодоснабжения.

Рисунок 5 - Расчетное годовое энергопотребление системы.

Драйкулер

Энергопотребление вентиляторов драйкулера за год, кВт*ч. Рассчитывается с учетом часов работы и доли участия фрикулинга.

Чиллер

Годовое энергопотребление чиллера, кВт*ч. Учитывает остаточную нагрузку, которую не покрывает драйкулер.

Итого

Суммарное энергопотребление системы за год: чиллер плюс фрикулинг. Это значение используется для дальнейшего расчета эксплуатационных затрат.

Экономика

Расчетное энергопотребление переводится в годовые эксплуатационные затраты.

Рисунок 6 - Экономический результат расчета.

Затраты с ФК

Стоимость электроэнергии для системы с фрикулингом. Рассчитывается как итоговое годовое энергопотребление, умноженное на выбранный тариф.

База без ФК

Расчетная стоимость работы системы без фрикулинга, когда холодоснабжение весь год обеспечивает только чиллер.

Экономия

Разница между базовым вариантом без фрикулинга и вариантом с фрикулингом. Показывает ориентировочное снижение затрат на электроэнергию в рублях в год.

Где это полезно

HVAC-calc: FreeCooling полезен на ранних стадиях проработки системы холодоснабжения, когда нужно быстро понять, есть ли смысл рассматривать фрикулинг для конкретного объекта и региона. Сервис помогает сравнить вариант с фрикулингом и базовую схему без него, оценить влияние климата, профиля нагрузки и параметров оборудования на годовое энергопотребление.

Калькулятор особенно актуален для объектов с продолжительной или круглогодичной потребностью в холоде: ЦОД и серверных, технологического охлаждения на производстве, складов с температурным режимом, ледовых арен, коммерческих и административных зданий с высокой внутренней тепловой нагрузкой. Также расчет удобно использовать при подготовке предварительного ТЭО, коммерческого предложения или внутреннего обоснования технического решения.

Ограничения расчета

Расчет в HVAC-calc: FreeCooling является предварительной инженерной оценкой и не заменяет полноценное проектирование системы холодоснабжения. Итоговые значения зависят от корректности введенных исходных данных: холодопроизводительности, EER, температурного графика, профиля нагрузки, параметров драйкулера и тарифа электроэнергии.

Калькулятор не учитывает все особенности реального объекта: гидравлическую схему, насосные группы, автоматику, частичные нагрузки конкретного оборудования, резервирование, режимы эксплуатации, ограничения производителя и фактические тарифные условия. Поэтому результат следует рассматривать как инструмент для сравнения вариантов и предварительного понимания экономического потенциала, а не как окончательный проектный расчет.

Вывод

Фрикулинг может дать заметную экономию, но его эффективность всегда зависит от конкретного сочетания климата, нагрузки и оборудования. Поэтому решение о его применении лучше принимать не по общему впечатлению, а на основе расчетной оценки.

HVAC-calc: FreeCooling позволяет быстро проверить потенциал фрикулинга для выбранного города, увидеть годовое энергопотребление системы и оценить ориентировочную экономию. Это удобный первый шаг перед детальным проектированием, сравнением технических решений или подготовкой технико-экономического обоснования.