
- •Циклова комісія монтажних дисциплін Курс лекцій по теоретичним основам холодильної техніки
- •Лекція 1 вступ
- •1.1 Значення курсу “теоретичні основи холодильної техніки”
- •1.2 Короткий історичний огляд
- •1.3 Призначення холодильних установок
- •1.4 Промислові технології із застосуванням холоду
- •1.5 Класифікація холодильних установок
- •Питання для самоконтролю
- •Лекція 2 термодинаміка, як загальне вчення про енергетику
- •2.1 Фізичні основи одержання холоду
- •2.2 Термодинаміка, як загальне вчення про енергетику
- •2.3 Енергія, теплота, робота
- •2.4 Закон збереження енергії
- •2.5 Параметри стану
- •2.5 Рівняння стану
- •Питання для самоконтролю
- •Лекція 3 калоричні параметри стану
- •3.1 Рівноважний термодинамічний стан і рівноважні процеси
- •3.2 Зворотні і незворотні процеси
- •3.3 Кругові процеси Калоричні параметри стану: внутрішня енергія, ентальпія, ентропія
- •3.5 Робота й теплота процесу
- •Питання для самоконтролю
- •Лекція 4. Другий закон термодинаміки. Цикл карно
- •4.1 Другий початок термодинаміки
- •4.2 Цикл Карно
- •Питання для самоконтролю
- •Лекція 5 способи одержання низьких температур
- •5.1 Охолодження при фазових перетвореннях речовин
- •5.2 Охолодження шляхом розширення газів.
- •5.3 Термоелектричний метод
- •5.4 Холодильні установки з вихровою трубкою.
- •5.5 Способи охолодження камер
- •Питання для самоконтролю
- •Питання для самоконтролю
- •Лекція 7 холодоагенти
- •7.1 Основні визначення, короткий історичний огляд, позначення й торговельні марки
- •7.2 Критерії вибору і вимоги до холодоагенту
- •7.3 Холодильні агенти і охорона навколишнього середовища
- •7.4 Альтернативні однокомпонентні холодоагенти
- •7.5 Альтернативні багатокомпонентні холодоагенти групи гфв
- •7.6 Альтернативні багатокомпонентні холодоагенти групи гхфв
- •7.7 Який же холодоагент значніший ?
- •7.8 Особливості термодинаміки сумішей холодоагентів.
- •Лекція 8. Холодоносії
- •8.1 Призначення холодоносіїв та вимоги до них
- •8.2 Характеристика холодоносіїв
- •9.1 Вимоги до мастил
- •9.2 Типи мастил та їх характеристики
- •9.3 Циркуляція мастила у холодильній установці
- •Лекція 10 розширювальні та нагнітальні машини холодильних установок
- •10.1 Призначення та класифікація розширювальних та нагнітальних машин
- •10.2 Термодинамічні основи процесів стиску та розширювання.
- •10.3 Поршневі детандери
- •10.4 Процеси стиску у компресорі
- •10.5 Холодопродуктивність компресора
- •10.6 Потужність компресора й енергетичні втрати
- •11.7 Область застосування компресорів
- •Лекція 11 основи теорії компресійних холодильних машин.
- •11.1 Ідеальна парова компресійна холодильна машина
- •11.2 Дійсний цикл парової холодильної машини.
- •11.3 Побудова холодильного циклу
- •Питання для самоконтрою
- •Лекція 12 ексергетичний метод аналізу ефективності холодильних систем
- •12.1 Властивості оборотних і необоротних циклів. Математичне вираження другого закону термодинаміки
- •7.2 Максимальна робота. Ексергія.
- •7.3 Ексергетичний баланс парокомпресорної холодильної установки
- •Питання для самоконтролю
- •Лекція 13 основи теорії газових холодильних машин.
- •13.1 Повітряна холодильна машина
- •13.2 Холодильна машина Стірлінга
- •Питання для самоконтрою
- •Лекція 14 Цикли багатоступінчатих холодильних машин
- •14.1 Причини переходу до багатоступінчастого стиску.
- •14.2 Вибір проміжного тиску.
- •14.3 Двоступінчаста холодильна машина зі змійовиковою проміжною посудиною й неповним проміжним охолодженням.
- •14.4 Двоступінчаста холодильна машина зі змієвиковою проміжною посудиною й повним проміжним охолодженням.
- •14.5 Двоступінчаста холодильна машина з теплообмінниками.
- •Питання для самоконтрою
- •Лекція 15 цикли каскадних холодильних машин
- •15.1 Найпростіша каскадна холодильна машина.
- •15.2 Реальна каскадна холодильна машина.
- •Питання для самоконтролю
- •Лекция 16 абсорбційні та пароежекторні холодильні установки
- •16.1 Принцип дії абсорбційної холодильної установки.
- •16.2 Цикл пароежекторної холодильної установки
- •Питання для самоконтролю
- •Лекція 17 теплові насоси
- •17.1 Компресія низкопотенційного природного тепла
- •17.2 Схема і принцип дії теплового насосу
- •17.3 Розрахунок тепонасосної установки
- •17.4 Двоступінчасті тепло насосні установки
- •17.5 Геотермальні теплові насоси
- •17.6 Екологічні аспекти впровадження теплових насосів
- •Питання для самоконтролю
- •Лекція 18 Енергозбереження при виробництві холоду
- •18.1 Стратегія енергозбереження
- •18.2 Законодавство України про енергозбереження.
- •18.3 Основні принципи енергозбереження
- •18.4 Вплив компонентів системи на ефективність
- •18.5 Сучасні енергозберігаючі технології компанії Данфосс
- •18.6 Застосування теплових насосів в Украъні
- •Використана література
18.5 Сучасні енергозберігаючі технології компанії Данфосс
На сьогоднішній день, на жаль, доводиться визнати, що впрова- дження енергозберігаючих технологій в Україні відбувається із труд- нощами. А, вірніше, зовсім не відбувається. Не зважаючи на це, в Україні є компанії які останнім часом проявляють значний інтерес до різних систем енергозбереження в галузі холодильної техніки.
Компанія Данфос, що протягом багатьох років працює у гаузі енергозбереження, має пропозиції що до цього питання [39]. Розглянемо ці пропозиції, які перегукуються з матеріалами 17 - го інформаційного випуску Бюлетеня Міжнародного Інституту Холоду.
Сьогодні компанія “Данфосс” пропонує комплексне рішення, що дозволяє домогтися сумарної економії електроенергії близько 30%.
Така економія досягається за рахунок застосування цілого комплексу енергозберігаючих заходів:
– оптимізації тисків усмоктування й конденсації;
– електронних розширювальних вентилів;
– використання частотних перетворювачів для керування вентиляторами конденсатора;
– пульсуючого контролю кантового підігріву;
– режимів роботи день-ніч;
– відтайки по необхідності.
Розглянемо докладніше вищенаведені технічні рішення.
Чим нижче потрібно одержати температуру у середині холодильника, тим більше споживається енергії. Крім цього, чим вище температура охолодження використовується в конденсаторі для витиснення тепла, тим більше споживається енергії. У середньому при підвищенні температурі у випарнику на 1 0С зберігається 3% енергії. Це означає, що випар при – 30 0С замість випару при – 39 0С дозволяє зберегти 27% витрат. Конденсація при температурі на 1 0С нижче зберегає також 3% енергії. Таким чином, за рахунок установлення максимально можливої температури (тиску) випару й мінімально можливої температури конденсації можна досягти значного заощадження енергії.
При проектуванні системи продуктивність центральних холодильних машин підбирається для найгірших умов роботи: найбільш високої темперагуры зовнішнього повітря, можливості завантаження теплих продуктів, відкриття дверей камер на час більше, ніж розрахункове. Але навантаження на реальну систему протягом 98% часу нижче розрахункової, тому що температура повітря більшу частину року нижче максимальної, а вночі й у вихідні:
– відключається висвітлення;
– закриваються нічні шторки на торговельному встаткуванні;
– закриваються камери;
– не произюдится завантаження-вивантаження товару;
– відсутні відвідувачі.
Внаслідок цього вночі навантаження може становити менш 50% розрахункового.
Більше низька температура зовнішнього повітря в нічний час, а також цілодобово в холодну пору року приводить до зниження навантаження на систему, що дозволяє понизити тиск конденсації й збільшити тиск усмоктування, що приводить до збільшення холодопродуктивності та збільшенню холодильного коефіцієнта системи в цілому.
Необхідно знижувати інтенсивність інфільтрації за допомогою установки дверей, які швидко закриваються, і гумових смужок, що вільно звішуються, на тих дверях, які доводиться відкривати часто. Такі міри дозволяють у два рази скоротити витрата холоду в морозилках, при цьому має місце додаткова перевага, - знижується проникнення вологи, і відповідно частота циклів розморожування.
Функція оптимізації тиску усмоктування реалізується за допомогою централізованої системи контролю й керування. Вона працює в такий спосіб: центральний интерфейсний модуль одержує з контролерів випарників інформацію про температури в охолоджуваних об’єктах. Якщо температура у всіх контролерах близка до уставки, центральний модуль дає сигнал на збільшення тиску усмоктування. Коли контролер випарника дає сигнал про перевищення температурою критичного значення, центральний модуль дає сигнал на зниження тиску усмоктування.
Комплексна оптимізація дозволяє досягти істотного збільшення ефективності установки . У таб. 18.1 наведена оцінка економії, можливої при використанні энергосберегаюшдх заходів, запропонованих фірмою Данфосс.
Пари газу, що нагнітаються у холодильних машинах, мають високу температуру, і теплота їх є “непридатною”, або інакше кажучи, “безкоштовною”. У більшості випадків вона викидається в навколишнє середовище й ніяк не використається. Компанія Данфосс пропонує сучасні системи утилізації теплоти конденсації.
Один із заходів утилізації – застосування повітряного теплообмінника з відцентровими вентиляторами й системи повітроводів. Використовують таке рішення для повітряного опалення приміщень теплотою конденсації. Великий інтерес представляє нагрівання теплоносія гарячою парою холодоагенту в додатковому теплообміннику. Такий спосіб застосовують для організації гарячого водопостачання - холодна вода підігрівається до температури 55-60 0С и використовується для технічних потреб. У цьому випадку використовується тільки теплота перегріву, що становить близько 15 % всієї теплоти конденсації.
Таблиця 18.1.
Ефективність різних енергозберігаючих заходів
Заходи Приблизна
економія
Збільшення уставки температури у ночі до 4%
Відтайка по необхідності до 5%
Пульсуюча робота вентиляторів випарника до 3%
Пульсуюча робота підогріву до 10%
Електронні РВ до 10%
Змінний тиск конденсації до 10%
О
птимізація
тиску всмоктування до 20%
Ще один варіант – це нагрівання води, що йде на підживлення котельні: холодна вода з водопроводу спочатку нагрівається до певної температури теплотою конденсації, а потім догрівається до необхідної температури в котельні. У цьому випадку є можливість одержати кінцеву температуру води з найбільшим потенціалом.
Для одержання стабільного підігріву теплоносія теплом конденсації необхідний постійний теплоприплив, тобто коефіцієнт робочого часу компресорів повинен бути якнайвище. Це забезпечують холодильні системи в супермаркетах, холодильні машини швидкоморозильних апаратів і т.д. У противному випадку виходом з положення може стати бак - акумулятор.