Классификация систем холодоснабжения

30.04.2016

Схемой холодоснабжения называют взаимное расположение холодильных установок (холодильных станций) и потребителей холода.

Системы холодоснабжения, в зависимости от способа отвода теплоты, подразделяются на системы:

• с непосредственным испарением хладагента;

• система с промежуточным хладоносителем;

• смешанная схема холодоснабжения.

Схема хладоснабжения с непосредственным испарением хладагента в технологических аппаратах

При организации системы хладоснабжения предприятия с непосредственным испарением хладагента используется физический принцип фазового перехода вещества – его испарения и конденсации. В схеме обязательно присутствует компрессорный агрегат, благодаря которому создается необходимая разница давлений между конденсатором (зона высокого давления), который отдает тепло хладагента в окружающую среду, и испарителем (зона низкого давления), который передает тепло из окружающего пространства хладагенту. В зависимости от вида применяемого хладагента, а также от взаиморасположения источника холода и его потребителей используется либо безнасосная (подача хладагента осуществляется благодаря разнице давлений), либо насосная (в схеме присутствует насос, который перекачивает хладагент из конденсатора в испаритель) схема холодоснабжения с непосредственным испарением хладагента.

Взаимосвязь холодильный установок (холодильных станций) с потребителями холода (технологическими цехами) в процессе технологического цикла для производства конечного продукта обеспечивается непосредственным испарением хладагента в технологических аппаратах. На холодильной станции размещаются компрессорно-конденсаторные агрегаты, оснащенные единой системой водоснабжения и системой сбора конденсата, а в цехах – технологические аппараты, выполняющие функцию испарителей.

Такая система позволяет подавать жидкий хладагент во все цеха по общему трубопроводу вне зависимости от температуры получаемого холода. Если несколько потребителей использует холод одинаковой температуры, то в межцеховых коммуникациях образуется разветвленная сеть трубопроводов; если же нескольким потребителям необходим холод разных параметров, связь между ними и холодильной станцией осуществляется несколькими отдельными трубопроводами. Например, если цеху 1 необходим холод температурой -12°С, а цеха 2 и 3 потребляют холод с температурой 0°С, то из холодильной станции к цехам по одному трубопроводу подается хладагент, а из цехов на станцию пары хладагента возвращаются для дальнейшей конденсации по раздельным трубопроводам для каждой температуры (отдельный трубопровод для температуры -12°С и разветвленный трубопровод от двух цехов для температуры 0°С).

Также при проектировании систем холодоснабжения в схеме предусматриваются отдельные трубопроводы для проведения вспомогательных операций в аппаратах технологических цехов, а также для освобождения технологических аппаратов в цехах от жидкого хладагента.

Бывает ситуация, когда на холодильной станции не предусмотрен компрессорный агрегат; тогда по отдельному трубопроводу со склада на станцию подается жидкий хладагент, а по другому подаются пары под давлением для его передавливания и подачи на станцию.

Схема промышленного холодоснабжения с непосредственным испарением хладагента проста в проектировании и монтаже, обеспечивает достижение максимальной энергетической и термодинамической эффективности предприятия, а также минимизирует капитальные издержки. Также немаловажным ее преимуществом является быстродействие, возможность получения холода более низких температур и разных температурных уровней для нескольких потребителей одновременно. Вместе с этим при использовании опасных для жизни человека хладагентов при нарушении герметичности системы вероятно попадание ядовитых паров в производственные и складские помещения, а также в случае нарушения техники безопасности есть опасность возникновения пожаров при использовании горючих хладагентов. Немаловажны также экономически недостатки, а именно необходимость большого количества хладагента для заполнения системы и, соответственно, высокие эксплуатационные издержки при организации схемы холодоснабжения с непосредственным испарением хладагента.

Схема холодоснабжения с использованием промежуточного хладоносителя

При такой организации системы хладоснабжения хладагент не выходит за пределы холодильной станции, а к потребителям холода по трубопроводам (отдельно для каждой температуры) доставляется предварительно охлажденный хладоноситель (вода, растворы солей, этиленгликоль) для использования в технологических процессах или охлаждения готового продукта; по обратным трубопроводам подогретый (отдавших холод) хладоноситель возвращается на станцию для следующего охлаждения. Для слива рассола также предусмотрен отдельный трубопровод, по которому хладоноситель самотеком сливается при переливе или опорожнении системы (вода сливается в канализацию). При наличии склада хладоносителя от него до холодильной станции проложен свой трубопровод, по которому насосами подается рассол для охлаждения.

Такая схема позволяет повысить надежность и безопасность системы как для персонала, так и для конечного продукта, однако повышает затраты на ее организацию и эксплуатацию, а также на монтаж, обслуживание и ремонт холодильного оборудования. Также к преимуществам относится возможность аккумуляции холода при остановке компрессора, простота регулирования температуры и холодопотребления (с помощью изменения количества рассола), а также возможность доставки холода к удаленным (свыше 1 км) потребителям. В то же время, по сравнению со схемой непосредственного испарения хладагента, система с промежуточными хладоносителями обладает меньшей термодинамической эффективностью, повышенной инерционностью и подходит только для больших предприятий.

На предприятиях используется открытая либо закрытая схема холодоснабжения с использованием промежуточного хладоносителя: в первом случае отепленный рассол сначала сливается в бак, откуда насосом возвращается в испаритель для следующего охлаждения, во втором – сразу подается в испаритель. Открытая схема используется в первую очередь с водой в качестве промежуточного хладоносителя: зимой холодная вода забирается прямо из источников, не требует охлаждения, а отепленная направляется в систему оборотного водоснабжения предприятия. В то же время при открытой схеме холодоснабжения значительно выше коррозия трубопроводов, а также требуется использование насосов бОльшей мощности.

С целью оптимального размещения всех функциональных компонентов для максимизации теплопередачи осуществляется система мониторинга промышленной холодильной системы, в результате которой подбирается оптимальная конфигурация холодильного оборудования предприятия: источник холода размещается максимально близко к конечным его потребителям, минимизируя протяженность трубопроводов, а, соответственно, гидравлические потери холода и связанные с этим ресурсозатраты.  

Также рекомендуем статьи:

Монтаж систем холодоснабжения

Энергоэффективная схема холодоснабжения с системой фрикулинга

Пути снижения затрат на обслуживание систем холодоснабжения