Тенденции развития аммиачных холодильных систем
05 Августа 2013
Выступая на конференции Международного института холода, прошедшей в Охриде в мае 2013 года, Нильс Вестергаард (компания Danfoss) представил своё видение современного положения дел с использованием природных хладагентов в промышленных холодильных системах, а также перспектив развития этого сегмента индустрии.
Ситуация на рынке хладагентов
Фактором, оказавшим определяющее влияние на текущую ситуацию в холодильной индустрии, стало обнаружение опасности выбросов синтетических хладагентов (ХФУ, ГХФУ, ГФУ, ГФО) для окружающей среды. Это привело к введению ограничений, касающихся применения в холодильных системах веществ, разрушающих озоновый слой и способствующих глобальному потеплению. В то же время, препятствием на пути распространения природных хладагентов (в том числе – аммиака), эффективность и экологичность которых доказана более чем вековой историей применения, остаются их горючесть и токсичность.
После ряда аварий на химических предприятиях, крупнейшей из которых стала катастрофа в итальянском городе Севезо в 1976 году, была введена Директива 82/501/EC (Директива Севезо), направленная на повышение безопасности мест хранения больших объемов опасных веществ. Позднее этот документ был заменен Директивой Севезо II.
Принятые меры повлекли за собой появление новых требований к технике безопасности в отрасли промышленного холода. Главным стандартом ЕС по проектированию и производству оборудования, работающего под давлением, стала Директива 97/23/EC (PED).
По мере разработки стандартов ЕС (например, EN 378) был внедрен универсальный комплекс требований и рекомендаций по безопасности холодильных систем.
Типы холодильных установок на аммиаке
По конструкции холодильные установки, использующие аммиак, делятся на одно- или двухступенчатые аммиачные системы, каскадные аммиачно-углекислотные системы, рассольные аммиачные системы. Существуют и другие типы оборудования.
Из-за низкой плотности аммиака чисто аммиачные холодильные системы при низких температурах менее эффективны, чем, например, аммиачно-углекислотные каскадные системы.
Помимо эффективности при низких температурах, каскадные системы отличаются и более высокой безопасностью, так как количество аммиака в них может быть в десять раз меньше, чем в традиционных установках.
В рассольных системах также используется небольшое количество аммиака, но они менее эффективны, чем каскадные.
Кроме того, повышение внимания к технологиям, позволяющим утилизировать бросовое тепло, возросла популярность аммиачных тепловых насосов высокого давления.
Требования по безопасности и охране окружающей среды
Действующие в Евросоюзе требования к безопасности и экологичности холодильных установок можно считать максимально отвечающими современному положению дел. Весь мир постепенно склоняется к принятию таких же требований. Процесс «европеизации» норм идет, например, в Китае.
Одним из главных требований по обеспечению охраны окружающей среды является обеспечение герметичности оборудования. Риск утечек должен быть исключен или сведен к минимуму. В частности, следует по возможности избегать использования фланцевых, винтовых и подобных соединений, повышающих риск утечки.
Требования к безопасности и охране окружающей среды отражены в международных стандартах для холодильных систем. В скором времени будут выпущены два новых международных стандарта ISO 5149 и ISO 14903, которые основаны на действующих европейских стандартах EN 378 и EN 16084.
Перспективы отрасли
По мнению Нильса Вестергаарда, развитие аммиачных технологий потребует дальнейшего совершенствования компонентов холодильных систем. Основные направления этого совершенствования – устойчивость при высоком давлении, недопущение утечек, возможность использования одних и тех же узлов и компонентов для работы с разными хладагентами, применение электронных систем управления и клапанов с моторными приводами.
В качестве иллюстрации тенденций развития различных типов холодильного оборудования, использующего природные хладагенты, в докладе представителя Danfoss приводится следующая таблица:
| Хладагент/система | Преимущество | Тенденция развития |
|---|---|---|
| Аммиачные системы | Аммиак является эффективным хладагентом, подходящим для всех систем, кроме низкотемпературных | Аммиак останется наиболее распространенным хладагентом |
| Каскадная аммиачно-углекислотная система | В сравнении с аммиачными системами каскадные выигрывают за счет небольшого количества загружаемого аммиака и более высокой эффективности при работе в низкотемпературном режиме | Каскадные аммиачно-углекислотные системы получат более широкое распространение |
| Насосная аммиачно-углекислотная система (рассольная система) | В сравнении с аммиачными системами рассольные выигрывают за счет небольшого количества загружаемого аммиака и простой конструкции. По сравнению с обычными рассольными системами, насосные углекислотные системы более эффективны |
Насосные аммиачно-углекислотные системы получат более широкое распространение |
| Высокотемпературные тепловые насосы с аммиаком | Высокая температура при допустимом уровне давления, высокая эффективность | Наблюдается тенденция использования отходящей теплоты производственных процессов и холодильных систем |
| Крупные коммерческие аммиачно-углекислотные системы, например, в супермаркетах | Более высокая эффективность и меньшее воздействие на окружающую среду по сравнению с прочими каскадными углекислотными системами. Все чаще устанавливаются в крупных розничных продовольственных магазинах (гипермаркетах). В магазине Carrefour (Франция) энергопотребление снизилось на 20 % и зона размещения холодильного оборудования уменьшилась на 30 % |
Наблюдается тенденция к использованию аммиака и углекислого газа в крупных коммерческих системах |
| Углеводородные системы | Снижение вреда для окружающей среды и высокая эффективность при высокой вероятности возгорания. R1270 используется при производстве химикатов и в нефтехимической промышленности |
Медленно увеличивается число углеводородных промышленных холодильных установок |