Збереження енергії за допомогою ефективного охолодження

Принцип роботи холодильних установок

Розглянемо побутовий холодильник. Тепло відводиться від охолоджуваного простору за допомогою холодного холодоагенту у випарнику і викидається в атмосферу через розташоване зовні конденсатор.

Чим нижче потрібно одержати температуру всередині холодильника, тим більше витрачається енергії. Крім того, чим вище температура охолодження використовується в конденсаторі для витіснення тепла, тим більше споживається енергії. В середньому при підвищенні температури у випарнику на 1 оС зберігається 3% енергії. Це означає, що випаровування при -30 оС замість випаровування при -39 оС дозволяє зберегти 27% витрат. Конденсація при температурі на 1 оС нижче зберігає 3% витрат. Отже, конденсація при 20 оС замість 29 оС дасть заощадження 29% енергії. Далі це буде описано докладніше.

За рахунок встановлення максимально можливої температури випаровування і мінімально можливої температури конденсації можна досягти значного заощадження енергії.

Можливості поліпшення на рівні схеми процесу

Проаналізуйте витрата холоду/навантаження охолодження. Визначте величину охолодження, одержувану на різних рівнях температури. Порівняйте величину миттєвих значень охолодження кВт при різних рівнях температури з річними значеннями охолодження при цих рівнях температури. Це допоможе визначити оптимальний дизайн холодильної установки і оптимізувати експлуатацію існуючих установок.

Переконайтеся, що приплив теплоти в холодильну камеру незначний. Пам'ятайте, що сонячні промені приносять велику кількість енергії, і тому піддаються його впливу поверхні повинні бути пофарбовані відбивної фарбою або вкриті відповідними матеріалами.

Необхідно знижувати інтенсивність інфільтрації допомогою установки быстрозакрывающихся дверей і вільно свешивающихся гумових смужок на тих дверях, які доводиться відкривати часто. Такі заходи дозволяють в два рази скоротити витрата холоду в морозилках, а термін окупності для цих заходів не перевищує пів року. При цьому має місце перевага — знижується проникнення вологи, і відповідно частота циклів розморожування.

Перевірте, ймовірно існують можливості використання наявного безкоштовного джерела холоду. Часто буває, що в наявності цілий рік є вода з підземного джерела при температурі нижче 10 оС.

Виконуйте охолодження в дві стадії. При виробництві піци гаряча продукція охолоджується спочатку на відкритому повітрі, а потім надходить у спиралеобразный морозильна камера. Використовуйте промислові градирні і випарні холодильні системи для кондиціонування повітря, при цьому витрачається менше енергії, ніж при використанні звичайних холодильних установок.

Не переохолоджуйте продукцію і не залишайте її довго в простоях поза холодильних камер, внаслідок чого підвищується її температура.

До джерел безкоштовного холоду відноситься: охолодження на відкритому повітрі, охолодження при випаровуванні, сухе охолодження і джерела води.

Зменшіть паразитні навантаження насосів і вентиляторів. Вентилятори випарника можуть бути відключені при відкритті дверей морозильних установок, а для циркуляції повітря можуть використовуватися менші вентилятори. Для вентиляторів випаровувача можна успішно застосовувати приводи з регульованою швидкістю, але в таких випадках необхідно ретельно перевіряти їх відповідність двигунів і сумарне значення рівня гармонік установки. За паразитні навантаження Вам доводиться платити двічі. Спочатку при оплаті рахунків за електроенергію, використану насосами і вентиляторами і потім за електроенергію для видалення виробленого ними тепла.

Для освітлення слід використовувати високоефективні освітлювальні прилади типу SON з ефективною системою управління. Однак автоматичні регулятори освітлення можуть відмовляти із-за впливу на них низьких температур.

Не забувайте контролювати та інші види навантаження, які як підігрів підлоги, антиобледенитель і т. п.

Забезпечуйте достатню циркуляцію повітря навколо продукції в холодильних/морозильних установках. Використовуйте спеціально призначені для цього піддони.

Передбачайте сушку/зневоднення перед процесами пастеризації/охолодження (наприклад, при отриманні сироватки, знятого молока).

Не слід зберігати продукти з різними вимогами по температурі зберігання в одному сховищі.

Підвищуйте рівні температури усередині холодильної установки, з тим, щоб температура випарника також могла бути підвищена. Пам'ятайте, підвищення на кожен градус призводить до заощадження близько 3% енергії, і, відповідно, коштів.

При можливості використовуйте теплоакумулюючі системи, такі як крижані акумулятори холоду, для систем охолодженої води і системи, що використовують евтектичні солі для низькотемпературного застосування.

Якщо є в наявності витіснить тепло, розгляньте можливість використання абсорбційних систем або їх комбінації з когенераційними системами.

У тих процесах, де теплота виходить в результаті певної реакції, для відображення рівнів реакції тепловиділення використовуйте комп'ютерне моделювання. Це дасть можливість оптимізувати використання охолодження.

Оптимізуйте роботу апарату для пастеризації. Переконайтеся, що у відсіку регенерації регенеративного теплообмінника відбувається максимально можливе охолодження (для охолодження молока, сусла тощо ).

Розділіть потоки технологічного процесу таким чином, щоб охолодження розглядалося як відбувається в дві стадії, з тим, щоб можна було отримати користь/вигоди від більш високої температури випаровування в проміжних потоках. Не розглядайте розділення потоків на одній і тій же установці.

Можливості для енергозбереження на рівні дизайну системи.

Витрати на виробництво — для певних рівнів температури деякі холодоагенти забезпечують роботу ефективніше інших холодоагентів.

Ємність — деякі холодоагенти утримують більше тепла на одиницю маси, що дозволяє робити компресори та системи меншими за розміром і більш ефективними.

Тиск — слід оптимізувати холодоагенти за рівнями температури/тиску, при яких вони використовуються.

Перегріви — перегрів часто є причиною втрати ефективності, а іноді являє загрозу для компресора.

Температури нагнітання — високі температури нагнітання призводять до зниження ефективності компресора.

Теплообмін — чим краще гідрофільність (змочуюча здатність) холодоагенту, тим краще буде коефіцієнт теплопередачі, і сумарна ефективність системи.

Порівняння систем з одноступеневим і двоступінчастим циклом.

Системи з двоступінчастим циклом більш ефективні. В двоступінчастому циклі використовується проміжний охолоджувач для охолодження парів холодоагенту до температури конденсації перед стадією стиснення. Це призводить до підвищення ефективності на низькотемпературному циклі від 20% до 30%. Загалом, двоступеневі системи не використовуються при температурі не вище 30оС.

Порівняння систем з зануренням (безпосереднього охолодження) і систем з безпосереднім розширенням

Системи з зануренням, в яких випарники занурені, характеризуються більшою ефективністю, оскільки використовується вся поверхня. Для систем з безпосереднім розширенням потрібні пристрої контролю від перегріву, а також можуть вимагатися терморегулювальні вентилі, які призводять до постійного/фіксованому тиску конденсації.

Порівняння інтегрованих і модульних систем

Системи з інтегрованим холодоагентом дозволяють поліпшити використання поверхонь теплообміну, таких як випарники і конденсатори. Однак вони можуть споживати додаткову енергію на роботу насосів і вентиляторів, і тому необхідно проводити аналіз співвідношення витрат і одержуваного користі.

Можливості заощадження за рахунок дизайну компонентів

Компресори Слід забезпечувати завантаження найбільш ефективних компресорів
Розгляньте ефективність компресорів при частковому навантаженні
Слід забезпечувати керування компресорами, що передбачає оптимальну послідовність їх підключення. Параметри ефективності вузла складаються з ефективності циклу, ефективності системи, изоэнтропического ккд об'ємного ККД, механічного ККД.

Розгляд особливостей випарника

Випарник може бути заглибленого типу або безпосереднього розширення, нагнітальній циркуляції, з оребристими трубами і компактного виконання. Великі випарники знижують експлуатаційні витрати, але їх висока вартість.
Розмір оребрення повинен враховувати невеликий перепад тиску при наростанні інею/льоду.
Конструкція випарника повинна враховувати потребу видалення масел, очищення, видалення намерзань льоду.

Розгляд особливостей конденсатора

Розмір загальної площі поверхні визначає ефективність
В конденсаторі повинна бути передбачена можливість видалення повітря, щоб підтримувати тиск низьким.
Велике значення має очищення конденсатора.
Розмір трубопроводу ресивера/приймача повинен враховувати можливість невеликих падінь тиску.
Ефективність системи підвищується завдяки системам хімічної очистки.

Управління дефростером (антиобледенителем)

Системи з таймерами марно витрачають енергію. Використовуйте дефростери тільки за вимогою для специфічних систем, типу Danfoss.
Дефростер повинен бути спроектований з оптимальними обмежувачами, такими як в системах Danfoss.
Слідкуйте за коректною роботою системи дренажу.
Немає необхідності в складних системах контролю для розморожування гарячими газами. Передбачайте установку поплавкового клапана замість терморегулюючого вентиля.
У системах з електричними дефростерами можна досягти скорочення витрат на електрику за рахунок диференціального розташування (в шаховому порядку) елементів дефростери.

Експлуатаційні прийоми

Передбачайте рекуперацію теплоти перегріву гарячих газів. В цих газах може міститися до 40% енергії, що підводиться на компресор. Типовими прикладами використання такої рекуперації є підігрів гарячої води, виконуваний замість електропідігріву, опалення і сушіння.
Для охолодження компресорного масла використовуйте рідкий холодоагент, а воду системи охолодження або термосифонної системи.

Управління та оптимізація системи

Робота компресора при частковому навантаженні. Робочі характеристики при частковому навантаженні у поршневого компресора краще, ніж у гвинтового компресора.
При завантаженні 70% робочі характеристики гвинтового компресора значно погіршуються. У таких випадках слід використовувати поршневі компресори.
Управляйте напором за допомогою поплавкового клапана.
Слід управляти тиском всмоктування, з тим, щоб забезпечити досягнення максимально допустимого значення температури всмоктування.
У методиці управління повинно бути враховано вплив допоміжних установок. Використання трьох гвинтових компресорів завантажених на 33%, працюючих з розподільними насосами там, де можна використовувати один компресор при завантаженні 100% з одним насосом — є марнотратною тратою енергії.

Можливості використання тарифів

У великих холодильних установках знижуйте температуру в нічний час, з тим, щоб можна було в денний час відключити компресори.
Використовуйте можливість приєднання до схеми пільгових тарифів для спеціальної категорії енергопідприємств.
Можливості, засновані на технічному обслуговуванні

Проводите перевірки технічних характеристик таких машин, як компресори, конденсатори, випарники і т. п.
Перевіряйте наявність мастила у випарниках, а також випадки недостатнього завантаження, закупорювання, намерзання, засмічення і слабкого перегріву. В конденсаторах перевіряйте наявність неконденсірующаяся газів.
Виявляйте випадки поганого розподілу холоду, характерні для повітряних контурів з терморегулюючі вентилями.
Перевіряйте наявність масла в проміжному охолоджувачі двоступеневої системи.

Можливості моніторингу і планування цільових показників

Проводите моніторинг витрат електроенергії на холодильних установках. Встановлюйте проміжні лічильники для таких об'єктів, як компресори, насоси. Розділяйте на об'єкти однозначно визначені центри енергетичної звітності (ЦЕО).
Проконтролюйте значення градусо-днів і складіть план температурного режиму холодильника з урахуванням градусо-днів. Встановіть цільові значення споживання залежно від таких змінних, як градусо-дні, об'єм випуску продукції, або час роботи виробництва.
Відзначайте розбіжність цільових і фактичних значень, готуйте щотижневі звіти для кожного ЦЕО. Залучайте основний персонал і дослідіть головні розбіжності.