ATMO 2022: CO2– хладагент, близкий к идеалу

«CO2 близок к идеальному хладагенту настолько, насколько это возможно», — процитировал пионера охлаждения с использованием диоксида углерода профессора Густава Лоренца, разработавшего современный транскритический цикл, менеджер по продажам компании Dorin Джакомо Пизано.

Этими словами он подвел итог презентации, посвященной промышленному охлаждению, представленной на Всемирном саммите ATMO 2022. 24-часовая онлайн-конференция, организованная группой ATMOsphere,  состоялась 30 марта 2022 года.

Пизано рассказал об использовании аммиака (R717) и CO2 (R744) в промышленном охлаждении, перечислив их преимущества и недостатки. Признавая, что аммиак является «прекрасным хладагентом с точки зрения термодинамических характеристик», Пизано все же отдал первенство CO2, учитывая его стоимость, возможность повышения эффективности и удобство в обслуживании.

Преимущества CO2 для охлаждения

Пизано считает CO2 почти идеальным хладагентом по множеству причин. Большим преимуществом по сравнению с аммиаком является нетоксичность CO2, что уменьшает количество ограничений для его использования. И, несмотря на то, что прямое сравнение капитальных затрат для систем на аммиаке и CO2 затруднительно, Пизано считает вполне реальным уменьшение расходов на 30-50 % при использовании CO2 вместо аммиака. Пизано подчеркнул, что эти цифры относятся к системам непосредственного охлаждения с разветвленной сетью потребителей холода. Для чиллеров разница в стоимости будет меньше.

Говоря об эффективности, Пизано поделился результатами исследования, в котором сравнивались три аммиачные системы, каскадная система аммиак/СО2 и семь систем на CO2 с использованием различных технологий повышения эффективности, включая параллельное сжатие, эжекторы и адиабатическое охлаждение. Без дополнительных мер CO2 не может сравниться с аммиаком в условиях жаркого климата, однако их использование позволяет добиться эффективности, близкой к показателям эталонной системы, в качестве которой выступила каскадная установка аммиак/СО2.

По словам Пизано, холодильные централи на CO2 обычно компактнее аммиачных систем аналогичной мощности. Меньшая занимаемая площадь позволяет сократить расходы на строительство. В качестве примера была приведена типовая система холодопроизводительностью 1,5 МВт, для размещения которой при использовании CO2потребовалось бы примерно 100 м2, а в случае применения аммиака она заняла бы 350 м2.

Кроме того, "высокая объемная производительность CO2 позволяет использовать трубы гораздо меньшего диаметра и существенно сокращает количество заправляемого хладагента в килограммах".

Также к преимуществам систем на CO2 можно отнести использование хорошо растворимых смазок, что облегчает возврат масла.

Пизано отметил, что ввод систем на CO2 в эксплуатацию обычно не занимает много времени, полугерметичные компрессоры меньше нуждаются в обслуживании и не допускают утечек.

Использование адиабатического охлаждения в системах на CO2, работающих в транскритическом цикле, требует меньшего количества воды. "Это значит, что поверхность газоохладителя необходимо увлажнять в меньшей степени, — пояснил Пизано. — В случае аммиака или ГФУ адиабатическое охлаждение требует увлажнения всей площади конденсатора. В системе на CO2увлажнять нужно только самую последнюю секцию газоохладителя".

Другими словами, по мнению Пизано, адиабатическое охлаждение очень хорошо сочетается с транскритическим циклом охлаждения на CO2, обеспечивая значительный прирост коэффициента производительности (COP). В доказательство был приведен пример из Китая, где добавление адиабатического охлаждения к системе, работающей в очень жаркой местности, повысило COP с 1,23 до 2,32.

Малый перепад давления позволяет достичь более высокой скорости потока хладагента, что обеспечивает очень хороший коэффициент теплопередачи.

Наконец, серьезным практическим преимуществом в области энергосбережения является возможность утилизации большого количества теплоты при охлаждении с использованием CO2. Рекуперация тепла позволяет нагревать воду до 90 °С и затем использовать, например, для оттайки или отопления.

С точки зрения обслуживания системы на CO2 серьезно отличаются от аммиачных систем. Например, компрессоры для аммиака требуют профилактического обслуживания на основе прогнозов. Это дорого, но позволяет продлить срок службы компрессоров до 20 лет. Компрессоры для CO2, по словам Пизано, не нуждаются в профилактике. Их обслуживание заключается в регулярных проверках функционирования и контроле масла вплоть до замены после 10-12 лет службы. То есть, по словам Пизано, "использование CO2 позволяет существенно снизить расходы на обслуживание. Экономия может составить от 30 до 50 %".

Иллюстрируя мысль о том, что CO2 – это близкий к идеалу хладагент, Пизано привел несколько примеров его применения в промышленном охлаждении. Один из необычных примеров – ЦЕРН, центр ядерных исследований в Швейцарии, где CO2 используется в ряде систем на базе компрессоров Dorin.

Видео выступления Джакомо Пизано:

Источник: ozoneprogram.ru