Эффективность использования аккумуляторов естественного холода в холодильной установке

29.04.2016

Пути снижения энергозатратности установок для холодоснабжения

Эффективность использоваться холодильной установки зависит от интенсивности теплообмена и от величины энергопотребления: чем первый выше, а второй ниже, тем эффективнее используется оборудование. На крупных промышленных предприятиях, которые эксплуатируют мощные холодильные агрегаты, даже относительно небольшое повышение энергетической эффективности холодильных установок приносит существенный экономический эффект. Еще на этапе расчета холодильных систем, когда выбирается конкретная схема холодоснабжения предприятия, подбирается оборудование и определяется режим его работы, предусматриваются механизмы снижения энергозатратности системы.

Для предприятий, расположенных в умеренном климате, где холодный сезон с преобладающими низкими температурами занимает продолжительное время, одним из самых действенных методов сокращения затрат на эксплуатацию и обслуживание промышленных холодильных установок является применение естественного холода. Согласно неоднократно проводимым расчетам, применение аккумуляторов естественного холода целесообразно как для установок среднетемпературного холода, так и для низкотемпературных агрегатов; независимо от способа использование низких температур окружающей среды уменьшает энергорасход установки для холодоснабжения, значительно снижая нагрузку на компрессорные агрегаты, а также повышает экологичность эксплуатации холодильного оборудования. Используя аккумуляцию естественного холода можно существенно сократить периоды работы компрессоров, снизить эксплуатационные расходы на техническое обслуживание винтовых компрессоров и поршневых агрегатов, а также всей холодильной установки в целом.

Холодильные системы, использующие в своей деятельности аккумуляцию холода, достаточно мобильны, обладают гибкой системой регуляции отдельных компонентов и способны работать в нескольких режимах: в штатном режиме охлаждения хладагента в испарителе, в зимний период использовать естественный холод, а также комбинировать эти два способа.

Применение естественного холода в производственных холодильных установках может быть реализовано несколькими способами. Вариант использования естественного холода лучше выбрать на этапе проектирования аммиачной холодильной установки или фреоновой системы, в зависимости от конкретного оборудования и направления деятельности предприятия.

Способы аккумуляции холода на предприятиях пищевой промышленности

Непосредственная подача холодного воздуха из окружающей среды является наиболее простым и широко используемым способом использования естественного холода в проектировании холодильных систем. Данная технология применяется, в основном, для охлаждения продукции в промышленных складах: наружный воздух с помощью вентиляторов забирается через отверстия в стенах (в теплое время года эти отверстия закрываются теплоизоляционными люками), а наружу выпускается через лепестковый обратный клапан. Для очистки поступающего воздуха от пыли, микроорганизмов и других загрязнений используются фильтры; также обязательна специальная система его увлажнения.

В пищевой промышленности вообще и на молокозаводах в частности также широкое распространение получил способ понижения температуры хладоносителя с помощью наружных теплообменных аппаратов с воздушным охлаждением, которые размещаются вне помещений (например, на крыше компрессорного цеха), а также в градирнях. При низкой температуре окружающей среды (в зимний период, в ночное время) наружные аппараты аккумулируют холод, который впоследствии охлаждает технологическое оборудование и переохлаждает хладоноситель в градирне; при повышении температуры окружающей среды охлаждение происходит в испарителе.

При явно выраженных кратковременных пиковых тепловых нагрузках, особенно характерных для молокозаводов, эффективность холодильной системы повышается применением льда и ледяной воды в качестве естественных аккумуляторов холода. Во время пониженных тепловых нагрузок на погружном испарителе намораживается лед, который тает при пиковых нагрузках, обеспечивая дополнительные охлаждающие возможности установки.

Использование агрегатов для аккумуляции холода в составе холодильных чиллеров

При подборе холодильной машины (чиллера) расчет ведется исходя из максимальной температуры летнего периода, когда высокие температуры конденсации и тяжелые условия работы агрегата вызывает высокое энергопотребление. Одной из возможностей повышения эффективности функционирования холодильного чиллера является возможность выработки искусственного холода при низких температурах наружного воздуха с помощью естественной циркуляции хладагента. Циркуляция хладагента осуществляется при этом за счет части тепловой энергии, которая будет отбираться от охлажденного тела без подвода механической энергии к компрессору благодаря расположению конденсатора и испарителя. Нагнетательный и всасывающий трубопроводы компрессора соединяются перепускной линией с запорным вентилем, тогда как конденсатор воздушного охлаждения размещается на отметке выше испарителя. Тогда при понижении температуры наружного воздуха ниже температуры кипения хладагента на 7…10°С происходит отключение компрессора, запорный вентиль открывается и принудительная циркуляция хладагента сменяется естественной, пар хладагента от его кипения в испарителе поднимается в конденсатор воздушного охлаждения, а жидкий хладагент повинуясь силе тяжести стекает в испаритель. Если нет возможности разместить конденсатор выше испарителя, возможно применение фреонового насоса.

Наилучшая эффективность использования холодильных аппаратов достигается в условиях, когда перепад температур между хладагентом и охлаждаемой жидкостью минимальный. Так с целью увеличения холодопроизводительности установки часто применяется т.н. регенеративнй цикл, при котором жидкий хладагент после выхода из конденсатора дополнительно охлаждается; понижение температуры хладагента на 1°С позволяет повысить эффективность работы оборудования на 1%. Конечно, переохлаждение хладагента увеличивает работу цикла, поэтому его степень ограничена. При использовании внешнего источника отвода теплоты до терморегулирующего вентиля ограничения можно нивелировать; именно для этой цели используются специальные агрегаты с функцией аккумуляции холода. Промышленным аккумулятором холода называется охлаждающий агрегат в виде контейнера, заполненный веществом с большой теплоемкостью. Подобные агрегаты бывает двух видов:

1) аккумулятор искусственного холода, который использует холод, выделяющийся в процессе работы холодильной установки в период низких тепловых нагрузок;

2) аккумулятор естественного холода, который в зимний период накапливает холод окружающей среды.

Таким образом, энергоэффективность чиллеров с аккумуляторами холода обусловлена возможностью снижения холодопроизводительности установки за счет накопления запаса ледяной воды и льда, а также работой при пиковых нагрузках с постоянной температурой ледяной воды. 

Также рекомендуем статьи:

Энергоэффективная схема холодоснабжения с системой фрикулинга

Техническое перевооружение аммичной холодильной установки

Правила безопасной утилизации аммиака и аммиачных холодильных установок