Современные холодильные установки обладают значительным потенциалом для энергосбережения благодаря технологии рекуперации тепла. В традиционном цикле работы холодильной машины тепло, выделяемое при конденсации хладагента, просто рассеивается в окружающей среде. Однако это тепло можно эффективно утилизировать, превратив его в полезный ресурс для отопления, горячего водоснабжения или технологических процессов.
Особенности рекуперации в ГФУ-системах
В холодильных машинах, работающих на фреонах (ГФУ), процесс рекуперации строится на трех ключевых этапах. Первый этап — охлаждение перегретого пара, где температура достигает 80-120°C. Это высокопотенциальное тепло, составляющее около 35% от общего количества, идеально подходит для отопления помещений, оттаивания воздухоохладителей или нагрева воды. На практике его используют через пластинчатые теплообменники с использованием насосных станций для обеспечения циркуляции нагреваемой жидкости, а также систем автоматизации для управления и координации работы исполнительных механизмов. КПД при этом составляет от 85 до 92%.
Основная часть тепла (примерно 55%) выделяется при конденсации пара при температурах 35-45°C. Однако использование этого тепла осложнено необходимостью полного его съема во избежание опасных гидравлических ударов. Поэтому на многих объектах предпочитают работать только с высокопотенциальным и низкопотенциальным теплом.
Важно отметить, что конденсация должна быть полной и завершаться в пределах одного аппарата, поскольку частичная конденсация опасна: оставшийся пар при движении по трубопроводам может вызвать гидравлические удары, что приведет к разрушению системы.
Завершающий этап — переохлаждение жидкости с температурой ниже 35°C — дает около 10% тепловой энергии. Хотя это низкопотенциальное тепло, его успешно применяют для подогрева вентиляционного воздуха, вторичных теплообменных процессов или систем обогрева грунта. Возможен нагрев от 15°C до 25°C, с КПД теплопередачи 75-85%.
Преимущества CO₂-систем
Совершенно иной подход реализован в CO₂-холодильных машинах, где при типичных рабочих давлениях (80-110 бар) хладагент находится в сверхкритическом состоянии (температура >31.1°C, давление >73.8 бар). Здесь при давлениях выше 73,8 бар хладагент не конденсируется, а постепенно охлаждается в газовой фазе. Это позволяет снимать до 100% тепла без риска гидравлических ударов и при более высоких температурах — до 120°C.
Такие системы особенно эффективны для промышленных объектов, где требуется одновременное решение задач охлаждения и нагрева. Трехконтурная схема рекуперации (высокотемпературный, среднетемпературный и низкотемпературный контуры) обеспечивает гибкость в использовании тепловой энергии.
Экономическое обоснование
Сравнение различных систем нагрева показывает значительные преимущества рекуперационных решений. Если обычные ТЭНы имеют коэффициент эффективности COP=1, то для ГФУ-систем этот показатель достигает 2.5, а для CO₂-машин — 3.5. На практике это означает экономию до 50-70% затрат на нагрев по сравнению с традиционными электронагревателями.
Для холодильной установки производительностью 300 кВт экономия может составлять 300-350 тысяч рублей ежемесячно. При этом CO₂-системы, несмотря на более высокую первоначальную стоимость, обеспечивают лучшие показатели энергоэффективности, особенно в условиях холодного климата.
Практические рекомендации
Для коммерческих объектов с ограниченным бюджетом оптимальным выбором становятся ГФУ-системы рекуперации. Они особенно эффективны в регионах с мягким климатом и хорошо подходят для модернизации существующих холодильных установок.
Промышленные предприятия, особенно в пищевой и фармацевтической отраслях, чаще выбирают CO₂-решения. Они хорошо себя зарекомендовали в системах с одновременным нагревом и охлаждением, а также в условиях холодного климата, работая при -30°C. Это решение сочетает высокую эффективность с экономичностью и максимально высокими показателями.
Генеральный директор ООО “ТОП Групп”,
Барышников Владимир Антонович
Комментарии 0
Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы оставить комментарий