Gea Refrigeration RUS

Современные энергоэффективные холодильные установки

Журнал «Птицепром»
№5 (24) 2014

На многих предприятиях пищевой промышленности, в том числе птицеперерабатывающих, сложилась практика оценки коммерческих предложений поставщиков холодильного оборудования по двум основным критериям: соответствие технологическим параметрам предприятия и минимальная стоимость системы хладоснабжения. Зачастую упускается еще один важный критерий – энергетическая эффективность технических решений, заложенных в основу предложенного холодильного оборудования.

 

На сегодняшний день в России темпы роста тарифов на электроэнергию опережают рост цен на все про­дукты питания. Цены на электроэнергию для промышленности в стра­не уже достигли уровня США и постепенно приближаются к европейским. Доля электроэнергии, потребляемой холодильными установками современ­ных предприятий мясо-и птицепере­работки, составляет до 50% от совокуп­ного энергопотребления, и меры, направленные на повышение энергетической эффективности холодильного оборудования в конечном итоге по­зволяют снизить себестоимость про­дукции.

Далее хочу рассказать о некоторых технических решениях, повышающих энергетическую эффективность холодильных систем.

Применение агрегатов с двухступенчатым сжатием

Принцип двухступенчатого сжатия хла­дагента в низкотемпературных установках известен очень давно, но его применение влечет увеличение стоимости оборудования. Именно по этой причине компании, участвующие в конкурсах на поставку холодильных установок, в которых основным критерием оценки является низкая стоимость, технические решения с двухступенчатым сжатием хладагента не применяют, даже если понимают целесообразность этого выбора. Ниже дан график 1, на котором приведено сравнение показателя COP (холодильного коэффициента) для двухступенчатого и одноступен­чатого винтовых компрессорных агрегатов (оба с экономайзерами).

График 1. Сравнение показателя COP (холодильного коэффициента) для двухступенчатого и одноступенчатого винтовых компрессорных агрегатов (оба с экономайзерами)

COP это отношение холодопроизводи­тельности компрессорного агрегата к потребляемой им электрической мощности (COP = Qo/Pe). Из графика видно, что при температуре кипения хладагента –40 °С од­ноступенчатый винтовой компрессорный агрегат потребляет электроэнергии на 17% больше чем двухступенчатый, а режим ки­пения хладагента –40 °С является самым распространенным в системах заморозки предприятий мясо-и птицепереработки.

В качестве примера приведу следующие цифры: одноступенчатый винтовой ком­прессорный агрегат с экономайзером холо­допроизводительностью 454,5 кВт потребля­ет 306,9 кВт электроэнергии, а ближайший его двухступенчатый аналог холодопроизво­дительностью 455,2 кВт – 258,1 кВт.

Приняв среднегодовую наработку ком­прессорных агрегатов 5 тыс. часов и сред­нюю стоимость 1 кВт электроэнергии 3,5 руб., получим экономию электроэнер­гии 854 тыс. руб. в год. Как правило затра­ты, связанные с заменой одноступенчато­го винтового компрессорного агрегата на двухступенчатый, окупаются за 1,5–2 года.

Почему СОР двухступенчатого компрес­сорного агрегата выше, чем у одноступен­чатого? Ответ в эффективности винтового компрессора, которая оценивается коэффи­циентом подачи λ.

На коэффициент подачи влияет множе­ство факторов: конструкция щелевого уплот­нения, вязкость масла, растворимость хлада­гента в масле и т. п., но наибольшее значение имеет степень повышения давления в ком­прессоре π = Рвс/Рнаг. Другими словами, чем меньше значение π для компрессора, тем меньше в компрессоре внутренних потерь, связанных с перетечками хладагента.

Для описанного выше режима работы компрессорных агрегатов при температу­ре кипения хладагента –40 °С для хлада­гента аммиак значение π = 18,8 для одно­ступенчатого компрессорного агрегата, в то время как для каждого компрессора двух­ступенчатого агрегата π = 4,34.

Кроме того, компрессоры двухступенча­того агрегата воспринимают меньшие на­грузки от сжимаемого хладагента и благо­даря этому имеют больший ресурс.

Оптимизация работы оборудования при минимальной нагрузке

Чтобы соответствовать критерию выбо­ра «минимальная стоимость предложения» многие поставщики холодильного обору­дования выбирают компрессорные агрега­ты большей единичной мощности, тем са­мым уменьшая их общее количество. Это иногда приводит к тому, что большой вин­товой компрессорный агрегат длительное время работает с частичной нагрузкой.

Особенность винтовых компрессорных агрега­тов в том, что значение коэффициента СОР при частичной нагрузке существенно ни­же СОР при 100%-ой производительности. Это связано с его конструкцией, за счет ко­торой производительность изменяется по­ложением золотника производительности. При снижении объемной производительно­сти компрессора уменьшается и его геоме­трическая степень сжатия и, как следствие, возникает повышенный расход электроэ­нергии, связанный с работой компрессора в режиме «недожатия» хладагента.

На графике 2 приведено сравнение энер­гопотребления одного винтового компрес­сорного агрегата и двух параллельно рабо­тающих агрегатов, суммарная производи­тельность которых равна производитель­ности первого. Из него следует, что при ра­боте холодильной системы с тепловой на­грузкой на менее 50% два параллельно ра­ботающих компрессора позволяют суще­ственно снизить потребление электроэ­нергии. Это происходит за счет полного от­ключения одного из параллельно работаю­щих компрессоров, а оставшийся компрес­сор работает в более эффективном режиме.

График 2. Сравнение энергопотребления одного винтового компрессорного агрегата и двух параллельно работающих агрегатов, суммарная производительность которых равна производительности первого

Применение преобразователя частоты для регулирования производительности винтового компрессора

Установка преобразователя частоты для регулирования производительности вин­тового компрессорного агрегата позволяет компенсировать описанную выше неэффек­тивность, связанную со снижением СОР при золотниковом регулировании производи­тельности компрессора. Изменение часто­ты вращения роторов винтового компрессо­ра позволяет изменять его производитель­ность пропорционально изменению часто­ты вращения, а золотник при этом находит­ся в положении 100%-ной производительно­сти. То есть в диапазоне регулирования пре­образователем частоты компрессор работа­ет в режиме максимальной эффективности.

На графике 3 приведено энергопотребле­ние компрессора для двух способов регу­лирования производительности: золотни­ком и преобразователем частоты. Из гра­фика видно, что при частичной произво­дительности применение преобразовате­ля частоты для регулирования производи­тельности дает существенное снижение по­требления электроэнергии.

График 3. Показатели энергопотребления компрессора для двух способов регулирования производительности: золотником и преобразователем частоты

В заключение хочется сказать, что тех­нических решений, повышающих энерге­тическую эффективность холодильных си­стем, очень много, и перечисленные выше методы снижения потребления электроэ­нергии не составляют и десятой доли воз­можных вариантов. Повышать эффектив­ность холодильных систем можно также путем утилизации тепла от холодильных установок, использованием естественно­го холода в зимнее время или от воды, по­требляемой предприятием.

​И самое главное, выбирая поставщика хо­лодильного оборудования, всегда следует оценивать энергетическую эффективность предложенного варианта, так как затраты, связанные с модернизацией существующих холодильных систем, всегда превысят рас­ходы на реализацию этих же технических решений во время первичного монтажа.

* Как правило, затраты, связанные с заменой одноступенчатого винтового компрессорного агрегата на двухступенчатый, окупаются за 1,5–2 года.

 

Контакты
Москва:
ул. Семеновский вал, 6А
Тел.: +7 (495) 787-20-20
Email: Sales.russia@gea.com