1.6 Обгрунтування необхідності розробки

Розглянуті параметри в принципі повністю характеризують холодильну систему. Однак вони в своїй більшості (за винятком робочих коефіцієнтів компресорів і тарифів) мають абсолютне вираження, непридатне для аналізу і зіставлення ефективності.  Для цієї мети необхідні питомі величини, які дозволяють зіставляти між собою холодильні системи різних типів і класів при однакових зовнішніх параметрах. Для формування питомих характеристик доцільно використовувати в якості дільників уже зазначені классифицируючі параметри. В результаті можуть бути отримані відповідно режимні (у тому числі енергетичні), технічні та економічні (вартісні) питомі параметри, кожен з яких, по суті, є приватним критерієм ефективності системи або її частини. Ці критерії є основним засобом пофакторного аналізу ефективності холодильних систем та їх елементів. В окремих випадках деякі з них, в залежності від існуючих обмежень або спеціальних вимог, можуть стати в ряд основних критеріїв, що визначають вибір параметрів холодильних систем.  Для строгого оптимізаційного розрахунку необхідно, щоб одна спільна цільова функція охоплювала безліч приватних функцій, що впливають на ефективність холодильних систем. Основні труднощі у виборі загальної цільової функції носять не математичний, а теоретико-практичний характер. Ця проблема не має в даний час однозначного рішення. З позиції суспільства в цілому в якості критерію оптимізації слід було б прийняти сукупність суспільно необхідних витрат на розробку, виробництво (включаючи його підготовку), експлуатацію даної холодильної системи за весь час її «життя» з моменту початку розробки до моменту зняття з експлуатації останнього зразка. Такий підхід можливий з теорії функціонально-вартісного аналізу. В даний час оптимізація технічних систем за допомогою такого найбільш загального критерію може бути виконана тільки на рівні експертних оцінок. Реалізація цього підходу на основі досить точних кількісних співвідношень наштовхується на досить великі труднощі. У зв'язку з цим найбільш широке застосування знаходить техніко-економічна оптимізація, в рамках якої в якості критерію ефективності використовують приведені витрати.  В області холодильного машинобудування найбільш часто виникає необхідність оптимізувати холодильні системи багатоцільового призначення, для яких точні умови роботи і деякі інші фактори (тарифи на електроенергію, воду тощо) не можуть бути заздалегідь передбачені. У цих умовах втрачає своє переважаюче значення задана холодопродуктивність. Її слід вважати заданою умовно, і точне дотримання її значення (в процесі оптимізації) не повинно бути обов'язковим. Змінна холодопродуктивність вимагає в якості критерію оптимізації використовувати не абсолютні, а питомі наведені витрати, віднесені до виробленому протягом року холоду. Повні наведені питомі витрати, а не їх змінна частина до того ж є більш досконалим показником, так як тільки вони дозволяють зіставляти ефективність різних холодильних систем між собою, що має першорядне значення для визначення їх оптимального складу.  Таким чином, при даній постановці задачі найбільш доцільно використовувати комбінований економічний критерій - питомі наведені витрати (вартість вироблення холоду). Однак при всіх перевагах цього критерію і він не може бути прийнятий в якості єдиного. Самостійне значення має цілий ряд питомих фізичних критеріїв, що характеризують досконалість конструкцій з урахуванням витрат енергії, матеріалів, трудомісткості обслуговування і багато інших. Тому для цілей оптимізації холодильних систем розроблена система взаємопов'язаних критеріїв ефективності, яка дозволяє при відповідному аналізі прийняти рішення про вибір параметрів, що задовольняють ряду вимог і обмежень.  Відповідно до прийнятої в машинобудуванні методикою вартісне вираження енергетичних, матеріальних і трудових витрат визначається як сумарні розрахункові витрати. Ці витрати, що розраховуються як річні, в загальному вигляді являють собою З = С + Е н К,  де С - собівартість продукції; Е н К - приведені до року капітальні вкладення (К); Е н - нормативний коефіцієнт ефективності капітальних вкладень. Стосовно до розглянутого нагоди величина С являє собою річні поточні експлуатаційні витрати на вироблення холоду за допомогою даної холодильної системи. Капітальні витрати До в основному визначаються вартістю обладнання.  У поточні експлуатаційні витрати С входять різнорідні види витрат, у тому числі залежать від вартості обладнання. Це ускладнює виявлення впливу на три різні види витрат.  Для зручності аналізу доцільно поділ річних приведених витрат З на три групи: енергетичні витрати, витрати на обладнання, витрати на обслуговування і ремонт. Такий розподіл класифікує види витрат у залежності від природи факторів, їх визначальних.  Витрати на обслуговування залежать від потужності холодильної системи і ступеня автоматизації, які визначають норму обслуговування (людина на одну машину). Зі зменшенням потужності і підвищенням ступеню автоматизації норма обслуговування знижується.  Отже, за охопленням факторів, що впливають на ефективність холодильної системи, річні приведені витрати дійсно відповідають вимогам інтегрального критерію оптимізації (цільової функції). Однак в абсолютному вираженні вони не можуть бути використані через їх непорівнянності для різних холодильних систем і навіть для однієї холодильної системи при різних вихідних даних. Тому в якості критерію оптимізації прийняті питомі річні приведені витрати З 0, тобто абсолютні витрати З, віднесені до виробленому системою за рік холоду Q?. При порівнянні показників двох ХС за допомогою питомих приведених річних витрат (або вартості вироблення холоду) З 0 = З / Q? враховують різницю в «річному обсязі продукції». Річний економічний ефект Е г при експлуатації однієї холодильної системи в зіставленні з обраним аналогом виразиться наступним простим рівнянням:  Е р = (З01 - З02) · Q 2+ 2,  (1.7) де індекси 2 і 1 відносяться відповідно до розглянутої холодильної системи і до обраної для порівняння.  Для більш широких узагальнень виявилося доцільним привести річні приведені витрати до безрозмірного вигляду, вводячи додатковий дільник, що виконує роль масштабу витрат, а саме тарифну вартість електроенергії? Е.. Тоді величина  Z 0   = З 0 /1 Е. = З / (Q  23 Е.)  (1.8) буде являти собою відношення вартості кіловат-години виробленого холоду до вартості кіловат-години електроенергії.  Безрозмірні витрати З 0 можуть виступати в ролі основи для порівняння ефективності холодильних систем, що працюють в однакових температурних режимах. При неповному співпадінні температурних режимів роботи холодильних систем таке порівняння (через різної «цінності» холоду на різних рівнях) стає некоректним.  Величину З 0, або Z 0 зручно розділити на три групи:  (1.9) (1.10) де Z 0.1, Z 0.2 і Z 0.3 - відповідно витрати на енергію (включаючи вартість води), обладнання та обслуговування (включаючи ремонт).  Стосовно до холодильної машині прийнято єдине позначення складових (доданків) безрозмірних витрат по групах. Кожен доданок у загальному випадку складається з трьох питомих параметрів (співмножників) - технічного, режимного і економічного. Наприклад, доданок Z 0.2.3 (безрозмірні витрати на випарник) має співмножників:   - Маса апарату, віднесена до 1 м 2 теплообмінної поверхні - питома технічний параметр;   - Величина, зворотна щільності теплового потоку в апараті - питома режимний параметр;   - Вартісний множник. Та - вартість одиниці маси (1 кг) апарату. Така структура доданків надає висловом велику аналітичну здатність. Істотно також те, що прийнята форма запису дозволяє аналізувати вплив вартісних характеристик не по абсолютній величині, а за їх співвідношенням.