Энергоэффективность холодильных систем

Возможности экономии энергии как электрической, так и тепловой, в системе холодильной установки закладываются, как правило, на стадии проектирования. Немаловажную роль играет и корректная эксплуатация холодильного и технологического оборудования, в первую очередь технолого-холодильного.

Рассмотрим некоторые факторы, влияющие на энергоэффективность систем холодоснабжения.

Холодильный агент. Есть много областей промышленности, где фреоновые системы находят свое применение: кондиционирование, торговля, медицина и др. Мы все чаще сталкиваемся с проблемами, возникающими при переносе опыта фреонового холодоснабжения небольших предприятий на крупные предприятия суммарной холодопроизводительностью больше 1,5 МВт. Получается множество децентрализованных систем холодоснабжения, порядка 8-10 «централей» на разные температуры кипения, нередко установленных в одном машинном отделении. Если заказчик, по каким-либо объективным или субъективным причинам, решил максимально уменьшить инвестиции на приобретение холодильного оборудования, то при эксплуатации, к сожалению, неизбежно возникают проблемы вплоть до продажи данного бизнеса.

Компания «ОК», как и другие уважаемые компании, применяющие аммиачное оборудование, предлагает использовать более универсальный вариант ценообразования. Критерием стоимости является так называемая «стоимость владения», в которую входят составляющими: инвестиции в приобретаемое оборудование; стоимость потребляемых энергоносителей: электроэнергии, воды, газа и т.д.; стоимость запасных частей и расходных материалов на техническое обслуживание агрегатов; стоимость сервисных работ на ближайшие 3 года эксплуатации. При таком подходе четко видны преимущества и недостатки того или иного решения. В странах ЕС аналогичный подход к холодильным установкам систем кондиционирования уже формализован, такое же принято в США. Есть попытки реализовать аналогичный метод и в России применительно к системам охлаждения ЦОД.

Рис. 1.

На рис.1 приведены результаты сравнения систем холодоснабжения на аммиаке и фреоне.

Потребление электроэнергии аммиачными холодильными системами меньше, чем фреоновыми, примерно на 20%, площадь теплообменной поверхности воздухоохладителей и конденсаторов меньше на 30-35%, масса аммиака в системе меньше примерно на 60%. Это факторы, которые существенно влияют на производство конкурентной пищевой продукции.

Аммиак является природным хладагентом и производится в России в отличие от фреонов, которые производятся за рубежом. Для сравнения, стоимость одной тонны аммиака составляет около 60 тыс руб за тонну, стоимость 1 т фреона R507А на сегодняшний день — около 400 тыс руб, что почти в 7 раз больше. При заправке холодильной системы, где находится 15 т фреона, что не редкость, емкость аммиачной системы составила бы ориентировочно 9 т — разница ощутима. Утечки из современных аммиачных холодильных систем в десятки раз меньше, чем из фреоновых. Это связано с более жестким обеспечением требований герметичности, оснащением системами контроля уровня загазованности, да и аммиак предупреждает о возникновении утечки.

Теплообменное оборудование. Тип конденсатора напрямую связан с принятым холодильным агентом. Наиболее часто во фреоновых холодильных системах применяют воздушные конденсаторы (температура конденсации 45°С и выше), в то время, как в аммиачных системах холодоснабжения применяются испарительные конденсаторы (температура конденсации 35°С). Разница в температурах конденсации хладагентов составляет более чем 10 К, а в сочетании со свойствами выбранного хладагента это обстоятельство увеличивает потребление электроэнергии винтовыми компрессорными агрегатами на 40-50%.

Воздухоохладители. Площадь поверхности теплообмена аммиачных воздухоохладителей на 35% меньше, чем фреоновых (рис. 1). Правда, это напрямую не влияет на стоимость, т.к. при производстве воздухоохладителей на аммиаке и фреоне применяется разный материал трубного пучка. Но важно другое, оттаивание инея с поверхности фреонового воздухоохладителя обычно осуществляется электронагревом, а оттайка аммиачного воздухоохладителя, как правило, конденсацией паров аммиака. Сравнение, приведенное на рис. 2, показывает, что срок окупаемости системы оттаивания инея горячими парами составляет 2,5 гр.

Рис.2

Естественный холод для охлаждения хладоносителя. Применение системы охлаждения хладоносителя наружным воздухом должно также решаться на стадии проектирования. Для решения этой задачи применяется дополнительный контур хладоносителя — фрикулинг, в котором охлаждение хладоносителя происходит в теплообменнике, продуваемым наружным воздухом. Экономическая эффективность такого решения зависит от района расположения предприятия. Эффект может быть достигнут там, где среднемесячная температура ниже 35°С наблюдается больше 5 месяцев в году. При выполнении данного условия срок окупаемости системы фрикулинга составляет около 3 лет.

Бросовая теплота. Постоянно обсуждаемое и редко реализуемое техническое решение по энергоэффективности производств — использование бросовой теплоты. Решить задачу по отбору бросовой теплоты у холодильной установки можно двумя способами: отбирая теплоту перегретых паров хладагента на линии нагнетания с помощью теплообменника (форконденсатора) или снимая теплоту с маслоохладителя винтового компрессора. Применяя совместно оба способа можно утилизировать до 30% тепловой энергии, получая в результате горячую воду с температурой 35-40°С. Вопрос, куда и как использовать низкотемпературную теплоту?

Все зависает на стыке с технологией производства. На всех пищевых производствах требуется теплая вода для санитарной мойки оборудования, инвентаря, помещений. Расположение котельной рядом с холодильной установкой позволяет использовать теплоту конденсации хладагента для подогрева воды, поступающей в котельную. Срок окупаемости систем использования бросовой теплоты не превышает года. Обогрев грунта под низкотемпературными помещениями также вариант использования бросовой теплоты.

Значительный объем экономии энергоресурсов скрыт в производственных помещениях, в которых температурный режим по технологическим требованиям к продукции находится в интервале от 0° до 12°С. В осенне-зимний период возникает технический конфликт между необходимостью отопления помещений и их охлаждением. Температура воды, используемой для отопления, не может снижаться ниже определенного предела по техническим требованиям к системам отопления. Кроме того недопустимо останавливать циркуляцию воды в зимний период — это чревато разрушением трубопроводов и отопительных устройств. Для обогрева таких помещений вполне возможно использование бросовой теплоты холодильной системы. Причем управление системой «обогрев — охлаждение» будет идти от одного блока управления, что ликвидирует техническую конфликтную ситуацию: чем интенсивней работает система охлаждения технологического помещения, тем жарче батареи отопления в этом помещении.

Решение задачи по экономии энергоресурсов комплексно, а не по отдельным кусочкам, позволяет экономить ежегодно на энергоресурсах до 40%. Вполне естественно, что инвестиции в подобную установку также больше, т.к. требуются дополнительные теплообменники, насосы, аккумуляционные емкости, резервное оборудование на работу в ситуации разбаланса выработки бросовой теплоты и в потребности теплоты. В условиях высокой стоимости энергоносителей и их дефицита правительства стран Европы частично компенсируют предпринимателям дополнительные инвестиции. Цены на энергоносители в ряде регионов России уже близки к европейским.

Специалисты ООО «ОК» всегда готовы рассмотреть Ваши предложения, оказать помощь в увязке технологических и холодильных процессов, выполнить интересующие Вас технико-экономические расчеты. При этом используется богатый опыт проектирования, подбора оборудования, монтажа, пуско-наладки, обучения специалистов-эксплуатационников подобных систем холодоснабжения. Работы производятся как для вновь вводимых предприятий пищевых производств, так и для работающих предприятий, причем реконструкция производится без остановки основного производства. Возможен ввод новой системы холодоснабжения по этапам, согласованным с заказчиком.

ООО «ОК»
197044, г.Санкт-Петербург, Б.Сампсониевский пр., д.45, лит.А
+7 812 740 22 65
ok-ref.ru
office@ok-ref.ru