Энергоэффективность

Прямое влияние холодильных систем на глобальное потепление заключается в непосредственных выбросах хладагентов с высоким потенциалом глобального потепления (ПГП) в атмосферу. Но помимо прямых различают еще и косвенные парниковые выбросы оборудования, наиболее значительная часть которых связана с производством электроэнергии для обеспечения его работы.

В России, по данным Минэкономразвития, производство 1 кВт*ч электроэнергии в среднем сопровождается парниковыми выбросами в количестве 0,51-0,52 кг СО₂-эквивалента. Системе холодоснабжения, например, небольшого склада для работы требуются десятки тысяч кВт*ч в год, поэтому снижение энергопотребления даже на несколько процентов способно существенно уменьшить ущерб, наносимый окружающей среде.

Для оценки энергоэффективности холодильных систем традиционно используют холодильный коэффициент — отношение холодопроизводительности к затраченной энергии.

Для повышения энергоэффективности холодильного оборудования применяются следующие подходы:

• переход на природные хладагенты: диоксид углерода, аммиак, углеводородные хладагенты и другие
• применение инновационных технологических решений: инверторные приводы, электронно-коммутируемые электродвигатели, теплообменники нового поколения, системы оттайки горячим газом…

Природные хладагенты

Снижение энергопотребления при переходе от использования гидрохлорфторуглеродных (R-22) и гидрофторуглеродных хладагентов к системам на аммиаке (NH₃, R-717), оснащенным тепловыми насосами для рекуперации тепла и подогрева воды, может достигать 40%. Дополнительное уменьшение энергопотребления обеспечивают такие усовершенствования, как понижение температуры конденсации, повышение температуры испарения, использования компрессоров с регулируемой скоростью вращения и многоступенчатых систем.

Диоксид углерода (CO₂, R-744) показывает высокую эффективность при применении в низкотемпературных каскадах каскадных систем (NH₃/CO₂). В холодном и умеренном климате энергоэффективность холодильного оборудования на CO₂ может быть выше, чему у систем на ГФУ, на величину до 10%.

Для низкотемпературного охлаждения (до -60°С и ниже) эффективным хладагентом может быть воздух.

Технологические решения

На стороне высокого давления на холодильный коэффициент влияют следующие факторы:

• разность между температурами окружающего воздуха и конденсации хладагента
• соответствие оборудования и материалов условиям эксплуатации (климат, агрессивность среды)
• характеристики вентиляторов (энергоэффективность, тип регулирования скорости вращения)
• возможность использования естественного охлаждения (фрикулинг)
• переохлаждение хладагента.
• рекуперация тепла.
• правильное размещение и надлежащее обслуживание.

Уменьшение разности между температурами конденсации и окружающего воздуха с 15 до 8…10°С (за счет использования соответствующего конденсатора) в летний период способно снизить энергопотребление на величину до 15—20%.

Конденсаторы с трубками меньшего диаметра позволяют сократить количество заправляемого хладагента и уменьшить материалоемкость оборудования. Для защиты от агрессивного воздействия внешней среды трубки теплообменников могут выполняться из коррозионностойкой нержавеющей стали, а алюминиевое оребрение — защищаться специальным покрытием.

Повысить эффективность работы конденсаторов позволяют системы орошения, адиабатические предохладители воздуха, а также плавное регулирование скорости вращения вентиляторов.

Вентиляторы с энергоэффективными электронно-коммутируемыми (EC) электродвигателями с постоянными магнитами и плавным регулированием скорости вращения способны уменьшить энергопотребление конденсатора на величину до 80-85%. Так как потребляемая мощность вентилятора пропорциональна скорости вращения, возведенной в куб, то уменьшение скорости вращения на 50% снижает потребляемую мощность на 83-87%.

Еще один путь повышения эффективности работы конденсатора – увеличение поверхности теплосъема, например, за счет микрорифления внутренней поверхности трубок.

На стороне низкого давления (стороне испарителя) на эффективность влияют:

• особенности режима эксплуатации
• разность температур испарения и окружающего воздуха
• энергоэффективность вентиляторов
• размещение испарителя и организация процесса его оттайки.

Один из способов существенно повысить эффективность (и безопасность) эксплуатации испарителей (воздухоохладителей) холодильных камер — использовать для их оттайки горячий газ, то есть горячие пары хладагента.

При такой оттайке часть нагретого газообразного хладагента с линии нагнетания вместо конденсатора направляется в воздухоохладитель, и, проходя по трубкам теплообменника, оттаивает его. По мере прохождения по трубкам воздухоохладителя, горячий газ охлаждается и конденсируется. Сконденсировавшаяся парожидкостная смесь поступает в ресивер.

Использование горячего газа наиболее эффективно, когда одновременно оттаиваются не более 20% испарителей, а остальные испарители работают в режиме охлаждения.

Дополнительные материалы

• Что заботит персонал отопительного и холодильного оборудования?
• Миллионный холодильник «Кока-колы» на диоксиде углерода
• Что такое природные хладагенты?
• Новая транскритическая система в литовском супермаркете: энергопотребление ниже на 30%
• Испанский супермаркет Eroski: экономия энергии до 65% благодаря гибридным системам на R134a/CO₂
• Первый в России продуктовый магазин полностью без применения фреонов, на озонобезопасном природном хладагенте CO₂
• Мнение пользователей: по эффективности CO₂-системы могут приближаться к аммиачным
• Вывод «суперпарниковых» газов из обращения позволит Великобритании получить преимущество
• Министерство энергетики США обновляет стандарты энергоэффективности
• Аммиак как хладагент
• Конверсия торгового холодильного оборудования на озонобезопасные хладагенты и вспениватели
• Природные хладагенты – будущее России
• Проектирование и подбор оборудования с учетом минимизации воздействия на климат
• Озоноразрушающие вещества и экологически безопасные альтернативы
• Итоги UNIDO ATMOSPHERE
• Энергоэкологические парадигмы холодильных агентов
• CO₂ экономит около 36% энергии на французском рыбоперерабатывающем производстве
• Ключевой тезис ATMOsphere Europe: природные хладагенты эффективнее фторсодержащих газов
• Компрессор с переменной скоростью вращения на R-290: энергопотребление на 40% ниже
• Энергоэффективность ряда предприятий холодильной цепи Великобритании увеличилась на 19%
• Еврокомиссия предлагает отказаться от углеводородного топлива в системах отопления и охлаждения к 2040 году