«Интеллектуальные» 8-цилиндровые CO₂-компрессоры Bitzer и регулируемые эжекторы — эффективное решение для крупных проектов

Алессандро Сильва, старший инженер компании Bitzer.

Комбинация «интеллектуальных» восьмицилиндровых CO₂ (R744)-компрессоров, способных адаптироваться к условиям эксплуатации, и регулируемых эжекторов является высокоэффективным решением для крупных холодильных проектов, заявил Алессандро Сильва, старший инженер компании Bitzer.

Скотт Эрколе, вице-президент по техническим продажам в CoolSys, совместно с Сильвой представил на конференции ATMO America 2025 смоделированные данные по мультитемпературному складу, построенному в 2021 году и оснащённому системой охлаждения на CO₂ с холодопроизводительностью 4,67 МВт.

«С ростом внедрения холодильных систем на CO₂ производители оригинального оборудования продолжают инвестировать в различные технологии. Поэтому мы решили пересмотреть проект распределительного центра продуктов питания, построенного в западном Мэриленде, чтобы оценить влияние более крупных компрессоров и эжекторов на операционные расходы и первоначальные затраты»,

— отметил Эрколе.

В моделировании использование 8-цилиндровых компрессоров CO₂ и эжекторов позволило сократить количество необходимых компрессоров для объекта вдвое и повысить коэффициент полезного действия (COP) при полной нагрузке примерно на 17%.

Существующая система

На объекте установлены 57 четырёх- и шестицилиндровых CO₂-компрессоров на пяти агрегатах (производства Zero Zone), охлаждающих 33 166 м² складских площадей. Они обеспечивают:

  • 800 кВт низкотемпературного (LT) охлаждения при температуре кипения –29,4 °C;

  • 3,59 МВт среднетемпературного (MT) охлаждения при –6,2 °C.

  • Две установки работают в режиме LT/MT, три — только в MT.

«Вместо того чтобы оптимизировать LT-компрессоры, нам пришлось использовать транскритические модели», — пояснил Эрколе.

Для откачки флеш-газа при высоких температурах среды применяется параллельное сжатие (по два дополнительных компрессора на установку). Каждый агрегат оснащён адиабатическим газовым охладителем с температурой на выходе 29,4 °C и промежуточным охладителем газа после низкотемпературной ступени.

Смоделированная система

Смоделированная система сохраняет пять холодильных агрегатов, как в существующем объекте. Однако вместо примерно 12 компрессоров на каждой централи используются 6 компрессоров:

  • два восьмицилиндровых,

  • три шестицилиндровых,

  • один четырёхцилиндровый.

Клапаны высокого давления были заменены на эжекторы с переменной геометрией — по три на каждую установку — для более эффективного управления флеш-газом. Для стоек с LT/MT нагрузками в моделировании использовались оптимизированные LT-компрессоры вместо транскритических моделей.

«Поскольку мы снижаем количество компрессоров с 12 до шести, площадь, занимаемая установкой, уменьшается на 25%»,

— отметил Эрколе, добавив, что восьмицилиндровый компрессор обеспечивает почти в три раза больший рабочий объём, чем шестицилиндровый.

Для сравнения в моделировании также были учтены пять адиабатических газоохладителей и промежуточные охладители газа. Один из восьмицилиндровых компрессоров на каждой установке обеспечивает параллельное сжатие.

В симуляции использовалось программное обеспечение CO₂ System от Bitzer и недавно выпущенная программа Fender, которая получила награду ATMO America 2025 Innovation of the Year. По словам Сильвы, обе программы показали практически одинаковые результаты.

Улучшенный COP

В сравнении были выделены коэффициенты производительности (COP) при трёх температурах окружающей среды, соответствующих полной, 85% и 75% нагрузке.

«Эжекторы, особенно при полной нагрузке, сыграли ключевую роль в перекачивании основной массы хладагента между MT-испарителями и параллельным компрессором»,

— отметил Сильва.
  • При полной нагрузке и температуре окружающей среды 33 °C смоделированная система показала улучшение COP на 16,95% по сравнению с существующей системой.

  • При 85% нагрузке и температуре 25 °C COP улучшился на 10,34%.

  • При 75% нагрузке и температуре 15 °C COP повысился на 5,44%.

Меньше потребляемого тока

«Главное различие — это требуемый ток между двумя системами», — отметил Эрколе.

Смоделированная система требует примерно на 20% меньше тока по сравнению с действующей:

  • Для существующего объекта требуется 885,9 A,

  • Для смоделированной системы — 710,6 A.

Оптимизированные LT-компрессоры обеспечивают основную часть этой разницы:

  • Для существующего объекта требуется — 372,5 A.

  • Для смоделированной системы — 169,9 A,

«Поскольку всё больше холодильных складов строится рядом с крупными городами, восьмицилиндровый CO₂-компрессор может быть отличным вариантом», — сказал Сильва, ссылаясь на вопросы безопасности холодильных систем на аммиаке (R717), даже при работе с малой заправкой.

«При использовании регулируемых эжекторов преимущества крупных CO₂-компрессоров включают включают в себя снижение энергопотребления, уменьшение занимаемой площади, более безопасную эксплуатацию и экономию эксплуатационных расходов»,

— добавил он.

Перевод: Академия КриоФрост

Комментарии 0

При поддержке
Международный центр научной и технической информации
Ассоциация холодильной промышленности и кондиционирования воздуха Республики Казахстан
Ассоциация предприятий индустрии микроклимата и холода
Всероссийский научно-исследовательский институт
холодильной промышленности
Международная академия холода
Россоюзхолодпром