Как рассчитать требуемую холодопроизводительность (кВт) для склада/камеры

Правильный расчёт холодопроизводительности холодильной установки — ключевой этап проектирования любой системы холодоснабжения. От точности расчётов зависит эффективность работы оборудования, качество хранения продукции и экономическая целесообразность проекта. Недостаточная мощность приведёт к невозможности поддержания требуемой температуры, а избыточная — к перерасходу электроэнергии и излишним капиталовложениям.

Холодопроизводительность измеряется в киловаттах (кВт) и представляет собой количество тепловой энергии, которое холодильная установка способна отвести из охлаждаемого пространства за единицу времени. Профессиональный расчёт учитывает множество факторов: теплопритоки через ограждающие конструкции, тепловыделения от продукции, работающих людей, освещения, оборудования и инфильтрации наружного воздуха.

В данной статье представлена комплексная методика расчёта холодопроизводительности с практическими примерами, таблицами коэффициентов и готовым калькулятором для упрощения вычислений.

Основные компоненты тепловой нагрузки

Общая тепловая нагрузка на холодильную камеру складывается из пяти основных компонентов:

• Q₁ — теплопритоки через ограждающие конструкции (стены, потолок, пол)
• Q₂ — теплопритоки от охлаждаемой продукции
• Q₃ — теплопритоки от людей, работающих в камере
• Q₄ — теплопритоки от освещения
• Q₅ — теплопритоки от оборудования (вентиляторы, оттайка, транспорт)

После определения общей тепловой нагрузки необходимо рассчитать требуемую холодопроизводительность установки с учётом режима работы и коэффициента запаса:

где t_раб — расчётное время работы компрессора в сутки (обычно 16-20 часов), K_запас — коэффициент запаса (1,1-1,25).

Q₁: Теплопритоки через ограждающие конструкции

Формула расчёта

Теплоприток через каждое ограждение (стену, потолок, пол) рассчитывается по формуле теплопередачи:

где:

• Q₁ — теплоприток через ограждение, Вт
• k — коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м²·К)
• A — площадь ограждающей поверхности, м²
• ΔT — разность температур снаружи и внутри камеры, К (или °C)

Для камеры с несколькими ограждениями общий теплоприток определяется суммированием:

Коэффициенты теплопередачи

Коэффициент теплопередачи зависит от типа и толщины изоляционного материала. Для современных холодильных камер используются сэндвич-панели с полиуретановым или пенополистирольным заполнением.

Тип камеры / Температура	Толщина панели, мм	k, Вт/(м²·К)
Среднетемпературная (0…+5°C)	80	0,30-0,35
Среднетемпературная (-5…0°C)	100	0,25-0,30
Низкотемпературная (-18…-25°C)	120-150	0,18-0,23
Морозильная (-25…-30°C)	150-200	0,14-0,18
Пол (с подогревом)	—	0,20-0,25

Практический пример расчёта Q₁

Q₂: Теплопритоки от охлаждаемой продукции

Формула расчёта

Теплоприток от продукции включает два компонента: охлаждение до температуры хранения и выделение теплоты дыхания (для живой продукции):

Охлаждение продукции:

где:

• m — масса продукции, поступающей за сутки, кг
• c_p — удельная теплоёмкость продукта, кДж/(кг·К)
• T_нач — начальная температура продукта, °C
• T_кон — конечная температура (температура хранения), °C
• τ — время охлаждения, часы (обычно переводим в секунды для получения Вт)

Теплота дыхания (для овощей и фруктов):

где:

• m_хран — масса продукции на хранении, тонны
• q_дых — удельные тепловыделения при дыхании, Вт/т

Таблица теплоёмкости и тепловыделений продуктов

Продукт	cp, кДж/(кг·К)	qдых при хранении, Вт/т
Мясо (охлаждённое)	3,2-3,4	—
Мясо (замороженное)	1,7-1,9	—
Рыба (охлаждённая)	3,6-3,8	—
Рыба (замороженная)	1,8-2,0	—
Молоко/молочные продукты	3,8-4,0	—
Яблоки	3,6	15-25 (при 0°C)
Картофель	3,4	20-35 (при +5°C)
Капуста	3,9	25-40 (при 0°C)
Морковь	3,8	18-30 (при 0°C)

Практический пример расчёта Q₂

Q₃: Теплопритоки от людей

Формула расчёта

Люди, работающие в холодильной камере, выделяют значительное количество тепла:

где:

• n — количество работающих людей
• q_чел — удельное тепловыделение одного человека, Вт
• t_раб — время нахождения в камере за сутки, часы

Для расчёта среднесуточной нагрузки в Вт:

Таблица тепловыделений от человека

Температура камеры	Лёгкая работа, Вт	Тяжёлая работа, Вт
+10°C и выше	150-180	250-300
0…+10°C	180-210	300-350
-10…0°C	210-240	350-400
-20…-10°C	240-270	400-450
Ниже -20°C	270-300	450-500

Практический пример расчёта Q₃

Q₄: Теплопритоки от освещения

Формула расчёта

Освещение преобразует электрическую энергию в тепло:

где:

• P_осв — установленная мощность освещения, Вт/м²
• A_пола — площадь пола камеры, м²
• t_раб — время работы освещения в сутки, часы
• F — коэффициент использования (0,3-0,5 для холодильных камер)

Рекомендуемая мощность освещения:

• Холодильные камеры: 5-10 Вт/м²
• Современные LED-светильники: 3-5 Вт/м²
• Морозильные камеры: 8-12 Вт/м²

Практический пример расчёта Q₄

Q₅: Теплопритоки от оборудования и инфильтрации

Компоненты Q₅

Теплопритоки от оборудования включают несколько источников:

Вентиляторы испарителя:

где P_вент — суммарная мощность электродвигателей вентиляторов, Вт.

Инфильтрация воздуха:

где:

• V — объём камеры, м³
• ACH — кратность воздухообмена, 1/час
• ρ — плотность воздуха, кг/м³ (≈ 1,2 кг/м³)
• Δh — разность энтальпий наружного и внутреннего воздуха, кДж/кг

Таблица кратности воздухообмена

Условия эксплуатации	ACH, 1/час
Камера с редким открыванием дверей	0,2-0,5
Камера с частым открыванием (склад)	0,5-1,5
Камера с постоянным движением (экспедиция)	1,5-3,0
Камера без ПВХ-завес	2,0-4,0
Камера с эффективными завесами/тамбуром	0,3-0,8

Оттайка испарителя:

где:

• P_отт — мощность ТЭНов оттайки, Вт
• t_отт — продолжительность одной оттайки, часы
• n_циклов — количество циклов оттайки в сутки

Практический пример расчёта Q₅

Сводная таблица теплопритоков

Объединим все рассчитанные компоненты для нашего примера (камера 5×4×3 м при -18°C):

Расчёт требуемой холодопроизводительности

После определения суммарной тепловой нагрузки рассчитываем требуемую холодопроизводительность холодильной установки с учётом режима работы и коэффициента запаса:

Важные практические замечания

Коэффициент запаса

Коэффициент запаса (K_запас) зависит от условий эксплуатации:

• 1,10-1,15 — стабильные условия, качественная изоляция, редкое открывание дверей
• 1,15-1,20 — типовые складские условия со средней интенсивностью использования
• 1,20-1,25 — интенсивная эксплуатация, частое открывание дверей, большая загрузка продукции
• 1,25-1,30 — неблагоприятные условия, плохая изоляция, высокая температура окружающей среды

Режим работы компрессора

Типичное время работы компрессора (t_раб) составляет 16-20 часов в сутки. Меньшие значения используются для более равномерного распределения нагрузки и обеспечения резерва мощности:

• 16 часов — для камер с высокой нестабильностью нагрузки
• 18 часов — стандартное значение для большинства камер
• 20 часов — для камер с очень стабильной нагрузкой

Влияние температурного режима

Холодопроизводительность компрессора существенно зависит от условий работы. Производители указывают мощность при стандартных условиях (например, t_исп = -10°C, t_конд = +35°C). При изменении режима мощность меняется:

• Снижение температуры испарения на 5°C уменьшает холодопроизводительность на 15-25%
• Повышение температуры конденсации на 5°C уменьшает холодопроизводительность на 8-12%

Поэтому при подборе оборудования важно учитывать фактические условия эксплуатации и корректировать расчётную мощность.

Упрощённая методика для предварительной оценки

Для быстрой предварительной оценки можно использовать эмпирические значения удельной холодопроизводительности на 1 м³ объёма камеры:

Тип камеры	Удельная мощность, Вт/м³
Среднетемпературная (+2…+5°C)	30-50
Низкотемпературная (-18…-22°C)	60-90
Морозильная (-25…-30°C)	90-120
Камера быстрой заморозки	150-250

Использование интерактивного калькулятора

Для упрощения расчётов разработан интерактивный калькулятор в формате Google Sheets, который автоматизирует все вычисления. Калькулятор позволяет:

• Ввести геометрические параметры камеры
• Указать температурные условия
• Выбрать тип изоляции и автоматически подставить коэффициенты теплопередачи
• Рассчитать все компоненты тепловой нагрузки
• Получить итоговую требуемую холодопроизводительность с учётом режима работы и запаса
• Сравнить результат с упрощённой методикой

Калькулятор содержит встроенные таблицы коэффициентов и справочные данные, что минимизирует вероятность ошибок при ручном расчёте.

Заключение

Расчёт холодопроизводительности — комплексная задача, требующая учёта множества факторов. Представленная методика охватывает все основные компоненты тепловой нагрузки и позволяет получить достоверный результат для правильного подбора холодильного оборудования. Большой выбор холодильного оборудования на сайте: https://ru-holod.ru. От витрин и шкафов, до холодильных установок и лиофильных камер.

Ключевые выводы:

1. Теплопритоки через ограждения (Q₁) обычно составляют 25-40% общей нагрузки и сильно зависят от качества изоляции
2. Инфильтрация воздуха (часть Q₅) может достигать 30-50% при частом открывании дверей — критически важно использовать ПВХ-завесы
3. Охлаждение продукции (Q₂) создаёт пиковые нагрузки — при больших загрузках необходим дополнительный запас мощности
4. Коэффициент запаса 15-20% обеспечивает надёжную работу в различных условиях
5. Фактическая холодопроизводительность компрессора зависит от температур испарения и конденсации — всегда проверяйте каталожные данные производителя

При проектировании ответственных объектов рекомендуется привлекать специализированные проектные организации, которые выполнят подробный расчёт с учётом всех нюансов конкретного объекта, климатических условий региона и специфики хранимой продукции.