Современные тенденции промышленного холода в мире

28.02.2016

Бурное развитие холодильной техники и кондиционирования связано с изобретением фреонов – фтор- и хлорсодержащих насыщенных углеводородов, которые благодаря своим свойствам мгновенно стали практически идеальным хладагентом, вытеснив использовавшийся до этого аммиак. Но в конце XX века было произведено другое научное открытие, связавшее обострившиеся глобальные экологические проблемы с побочным действием использования фреонов. В итоге, Монреальский протокол запретил ряд широко используемых в холодильной технике хлорфторуглеродов (например, R22, R12, R13, R502), которые были названы основными виновниками разрушения озонового слоя Земли, а гидрофторуглероды по результатам Киотского протокола были отнесены к парниковым газам, вызывающим глобальное потепление.

 

Сейчас ведутся научные разработки по повышению КПД работы холодильных установок. Перспективным считается холодильное оборудование, которое бы демонстрировало высокую энергетическую эффективность наряду с экологической безопасностью, и в осуществлении этих условий и состоят современные тенденции промышленного холода в мире.

 

Переоборудование фреоновых холодильных установок на озонобезопасные фторуглеводороды

Сейчас проводятся химические исследования по поиску «идеального хладагента» (чистых или смесей из нескольких компонентов), энергетическая эффективность использования которых сравнялась бы с энергоэффективностью запрещенных фреонов. Ведутся также разработки технологического характера: синтез альтернативных хладагентов, поиск способов их получения и анализ их термодинамической эффективности в различных холодильных агрегатах, изучение процессов теплообмена в конденсаторе и испарителе холодильных машин и другие исследования. Это длительный дорогостоящий процесс, потому что для каждого нового хладагента необходима замена холодильного масла и большей части теплообменного оборудования.

 

Как альтернативу запрещенным фреонам, вызывающим истощение озонового слоя (хторфтор- и бромуглеродам), производителей промышленных холодильных машин призывают использовать озононеразрущающие фторуглеводороды (R134а, R152а, R125 и другие). Мало того, что при переходе на фторуглеводороды эффективность работы фреоновых холодильных установок существенно снижается; слишком высоки (40-70% первоначальной стоимости) затраты на их переоборудование, стоимость производства новых холодильных установок значительно выше (на 20-25%) и, следовательно, повышается (на 30-40%) их розничная цена. К тому же нет гарантии, что использование фторуглеводородов полностью безопасно для экологии: есть вероятность, что при эксплуатации работающих на новых фреонах промышленных холодильных машин хладагенты этой группы под воздействием солнечного света и атмосферного хлора образуют озоноопасные вещества, а микропримеси фторуглеводородов образуют сильные яды.

 

Применение в промышленных холодильных установках природных хладагентов

В данный момент холодильная промышленность возвращается к использованию хладагентов, применение которых прекратилось после изобретения фреонов. Природные вещества – аммиак, углеводороды, двуокись углерода – являются экологически чистыми продуктами и безопасны для окружающей среды, они широко распространены в природе и дешевы в промышленном получении. Однако использование этих веществ в холодильной технике требует специальных мер предосторожности для герметизации системы во избежание утечек ядовитых и пожароопасных хладагентов. Для того чтобы обеспечить безопасную эксплуатацию аммиачных установок, чтобы компенсировать низкую критическую температуру и высокое давление в работающих на углекислоте агрегатах требуется более сложная механическая конструкция холодильных машин, что повышает стоимость оборудование и затраты на его эксплуатацию. Специалисты НПП «Холод», оказывая полный пакет услуг по проектированию холодильных систем, рекомендуют своим клиентам каскадные холодильные агрегаты, работающие на аммиаке и СО2; их применение экономически целесообразно и не причиняет вреда окружающей среде.

 

Разработка промышленного холодильного оборудования, основанного на низкоэффективных принципах получения энергии

Подавляющее большинство современных холодильных агрегатов (бытовых и промышленных) используют для своей работы компрессионный принцип. Но учеными постоянно предпринимаются попытки построить холодильный агрегат, использующий для охлаждения альтернативные принципы.

 

Например, многообещающим выглядит использование в холодильных установках эффекта Пельтье, согласно которому в месте контакта двух разнородных проводников при прохождении электрического тока возникает теплообменный процесс. К сожалению, эксплуатация подобного термоэлектрического холодильного оборудования совершенно невыгодна с экономической точки зрения – по крайней мере, до создания более дешевых термоэлектрических элементов. А вот термоэлектрические автомобильные холодильники, сумки-холодильники кулеры встречаются уже сейчас; их характеризует простота, надежность, экологичность и абсолютная бесшумность работы, а также, к сожалению, сильная зависимость производства холода от температуры окружающей среды.

 

В данный момент оборудование, функционирование которого основано на альтернативных компрессионному принципах, используется в специфических условиях. Так пароэжекторные холодильные машины, которые для производства холода используют теплоэнергию водяного пара, сейчас используются для кондиционирования воздуха на судах и промышленных предприятиях, где есть большое количество вторичных энергоресурсов и отбросного тепла.

 

Словом, существуют перспективные направления для исследований, но пароэжектроные, сорбционные, термоэлектрические и воздушные холодильные агрегаты, являясь экологически безопасными, остаются слишком низкоэффективными, выдавая максимум 20-25% КПД в самом идеальном случае.

 

Разработка новых принципов получения промышленного холода

Если производство холодильного оборудования, основанного на низкоэффективных принципах, само по себе не является проблемой при нынешнем развитии технологий, то существуют разработки, призванные совершить революцию в холодоснабжении. Так, американская компания «Marco Sorix Co» проводит исследования по получению холода с помощью звука в т.н. «звуковых компрессорах», а английская компания «Borealis Technical» разрабатывает технологию «холодильных чипов», работающих по принципу термоионного охлаждения. В настоящее время существуют только опытные образцы подобного оборудования и теоретические расчеты, согласно которым эффективность подобных агрегатов ожидается в два раза выше, чем у компрессионного оборудования. 

 

Также рекомендуем статьи:

Проектирование промышленных холодильных систем : требования к проекту

Пути снижения затрат на обслуживание систем холодоснабжения

Обзор типов испарителей

Заказать обратный звонок