Визначення еколого-енергетичних характеристик установки.
На початку 1990-х років при оцінюванні перспектив використання альтернативних холодоагентів почав використовуватися метод TEWI-аналізу. Величина Повного Еквіваленту Глобального Потепління - TEWI (Total Equivalent Warming Impact) була запропонована для врахування енергетичних і екологічних факторов, що впливають на збільшення парникового ефекту. Цей критерій враховує як прямий вклад в збільшення парникового ефекту від емісії холодоагентів, так і непрямий вклад від викиду СО2 при виробленні електроенергії, необхідної для експлуатації холодильного обладнання.
,
де емісія СО2 при вироблені 1кВт.година електроенергії, кг(СО2)/кВт.година, прийнята для України = 0,7; α ступінь утилізації холодоагенту, приймаємо α = 0.
Як результат подальшого розвитку методики TEWI-аналізу, було включення в нього розрахунку непрямого вкладу від енергозатрат на створення обладнання і ексергетичних втрат, було отримано метод еколого-термоекономічного аналізу холодильного обладнання. Сформульовані в рамках цього метода коефіцієнти (tewi, δ, γ, φ) дуже зручні при аналізі ефективності, оскільки вони не залежать від продуктивності обладнання.
Найбільш простим і
зручним для попереднього аналізу
перспектив застосування того чи іншого
альтернативного холодоагенту є питоме
(віднесене до холодопродуктивності)
значення
і коефіцієнт питомої емісії парникових
газів
,
де
- емісія СО2 від частини енергії,
що перетворена в холод, кг(СО2):
В рамках запропонованих коефіцієнтів порівняння доцільності застосування альтернативного холодоагенту можна виконати за допомогою подальших коефіцієнтів:
Коефіцієнт еколого-енергетичної доцільності*
Коефіцієнт еколого-енергетичної досконалості*
Дані коефіцієнти
розраховується для двох холодоагентів,
що порівнюються, і в цьому випадку індекс
"альт"
відноситься до одного з альтернативних
холодоагентів. Якщо перехід на
альтернативний холодоагент є доцільним,
то
,
а
.
Довідково-інформаційні дані
Початкові дані для розрахунку вибираються відповідно до варіанту з табл. 1:
Таблиця 1 – Дані для виконання розрахунково-графічного завдання.
Варіант |
Холодоагенти |
t0, 0С |
tk, 0С |
t1, 0С |
Vh, м3/г |
LХЛ, кг/рік |
mХЛ, кг |
N, рік |
1 |
R134а, R404А |
0 |
30 |
20 |
20,6 |
0,05.mХЛ |
4 |
10 |
2 |
R22, R407С |
0 |
30 |
20 |
20,6 |
0,1.mХЛ |
5 |
15 |
3 |
R125, R410А |
0 |
30 |
20 |
20,6 |
0,05.mХЛ |
4 |
10 |
4 |
R134а, R404А |
0 |
40 |
20 |
20,6 |
0,1.mХЛ |
5 |
15 |
5 |
R22, R407С |
0 |
40 |
20 |
20,6 |
0,05.mХЛ |
4 |
10 |
6 |
R125, R410А |
0 |
40 |
20 |
20,6 |
0,1.mХЛ |
5 |
15 |
7 |
R134а, R404А |
-10 |
30 |
20 |
20,6 |
0,05.mХЛ |
4 |
10 |
8 |
R22, R407С |
-10 |
30 |
20 |
20,6 |
0,1.mХЛ |
5 |
15 |
9 |
R125, R410А |
-10 |
30 |
20 |
20,6 |
0,05.mХЛ |
4 |
10 |
10 |
R134а, R404А |
-10 |
40 |
20 |
20,6 |
0,1.mХЛ |
5 |
15 |
11 |
R22, R407С |
-10 |
40 |
20 |
20,6 |
0,05.mХЛ |
4 |
10 |
12 |
R125, R410А |
-10 |
40 |
20 |
20,6 |
0,1.mХЛ |
5 |
15 |
13 |
R134а, R404А |
-20 |
30 |
20 |
20,6 |
0,05.mХЛ |
4 |
10 |
14 |
R22, R407С |
-20 |
30 |
20 |
20,6 |
0,1.mХЛ |
5 |
15 |
15 |
R125, R410А |
-20 |
30 |
20 |
20,6 |
0,05.mХЛ |
4 |
10 |
16 |
R134а, R404А |
-20 |
40 |
20 |
20,6 |
0,1.mХЛ |
5 |
15 |
17 |
R22, R407С |
-20 |
40 |
20 |
20,6 |
0,05.mХЛ |
4 |
10 |
18 |
R125, R410А |
-20 |
40 |
20 |
20,6 |
0,1.mХЛ |
5 |
15 |
19 |
R134а, R410А |
0 |
30 |
t0+15 |
31,0 |
0,05.mХЛ |
6 |
10 |
20 |
R22, R404А |
0 |
30 |
t0+15 |
31,0 |
0,1.mХЛ |
7 |
15 |
21 |
R125, R407С |
0 |
30 |
t0+15 |
31,0 |
0,05.mХЛ |
6 |
10 |
22 |
R134а, R410А |
0 |
40 |
t0+15 |
31,0 |
0,1.mХЛ |
7 |
15 |
23 |
R22, R404А |
0 |
40 |
t0+15 |
31,0 |
0,05.mХЛ |
6 |
10 |
24 |
R125, R407С |
0 |
40 |
t0+15 |
31,0 |
0,1.mХЛ |
7 |
15 |
25 |
R134а, R410А |
-10 |
30 |
t0+25 |
31,0 |
0,05.mХЛ |
6 |
10 |
26 |
R22, R404А |
-10 |
30 |
t0+25 |
31,0 |
0,1.mХЛ |
7 |
15 |
27 |
R125, R407С |
-10 |
30 |
t0+25 |
31,0 |
0,05.mХЛ |
6 |
10 |
28 |
R134а, R410А |
-10 |
40 |
t0+25 |
31,0 |
0,1.mХЛ |
7 |
15 |
29 |
R22, R404А |
-10 |
40 |
t0+25 |
31,0 |
0,05.mХЛ |
6 |
10 |
30 |
R125, R407С |
-10 |
40 |
t0+25 |
31,0 |
0,1.mХЛ |
7 |
15 |
31 |
R134а, R410А |
-20 |
30 |
t0+25 |
31,0 |
0,05.mХЛ |
6 |
10 |
32 |
R22, R404А |
-20 |
30 |
t0+25 |
31,0 |
0,1.mХЛ |
7 |
15 |
33 |
R125, R407С |
-20 |
30 |
t0+25 |
31,0 |
0,05.mХЛ |
6 |
10 |
34 |
R134а, R410А |
-20 |
40 |
t0+25 |
31,0 |
0,1.mХЛ |
7 |
15 |
35 |
R22, R404А |
-20 |
40 |
t0+25 |
31,0 |
0,05.mХЛ |
6 |
10 |
36 |
R125, R407С |
-20 |
40 |
t0+25 |
31,0 |
0,1.mХЛ |
7 |
15 |
37 |
R134а, R407С |
-5 |
30 |
t0+25 |
41,4 |
0,05.mХЛ |
8 |
10 |
38 |
R22, R410А |
-5 |
30 |
t0+25 |
41,4 |
0,1.mХЛ |
10 |
15 |
39 |
R125, R404А |
-5 |
30 |
t0+25 |
41,4 |
0,05.mХЛ |
8 |
10 |
40 |
R134а, R407С |
-5 |
40 |
t0+25 |
41,4 |
0,1.mХЛ |
10 |
15 |
41 |
R22, R410А |
-5 |
40 |
t0+25 |
41,4 |
0,05.mХЛ |
8 |
10 |
42 |
R125, R404А |
-5 |
40 |
t0+25 |
41,4 |
0,1.mХЛ |
10 |
15 |
43 |
R134а, R407С |
-15 |
30 |
t0+25 |
41,4 |
0,05.mХЛ |
8 |
10 |
44 |
R22, R410А |
-15 |
30 |
t0+25 |
41,4 |
0,1.mХЛ |
10 |
15 |
45 |
R125, R404А |
-15 |
30 |
t0+25 |
41,4 |
0,05.mХЛ |
8 |
10 |
46 |
R134а, R407С |
-15 |
40 |
t0+25 |
41,4 |
0,1.mХЛ |
10 |
15 |
17 |
R22, R410А |
-15 |
40 |
t0+25 |
41,4 |
0,05.mХЛ |
8 |
10 |
48 |
R125, R404А |
-15 |
40 |
t0+25 |
41,4 |
0,1.mХЛ |
10 |
15 |
49 |
R134а, R407С |
-25 |
30 |
t0+25 |
41,4 |
0,05.mХЛ |
8 |
10 |
50 |
R22, R410А |
-25 |
30 |
t0+25 |
41,4 |
0,1.mХЛ |
10 |
15 |
51 |
R125, R404А |
-25 |
30 |
t0+25 |
41,4 |
0,05.mХЛ |
8 |
10 |
52 |
R134а, R407С |
-25 |
40 |
t0+25 |
41,4 |
0,1.mХЛ |
10 |
15 |
53 |
R22, R410А |
-25 |
40 |
t0+25 |
41,4 |
0,05.mХЛ |
8 |
10 |
54 |
R125, R404А |
-25 |
40 |
t0+25 |
41,4 |
0,1.mХЛ |
10 |
15 |
Де t0 - температура холодоагенту в випарнику; tK - температура холодоагенту в конденсаторі; t1 - температура холодоагенту на вході в компресор; Vh - об'єм, що описується поршнями компресора; LХЛ - витік холодоагенту; mХЛ - маса холодоагенту і спінюючого агенту, що знаходяться в установці; N - час експлуатації обладнання.
Наступні дані однакові для всіх варіантів:
кінцева мінімальна
різниця температур у конденсаторі
;
кінцева мінімальна
різниця температур у випарнику
;
мінімальна різниця
температур у переохолоджувачі
;
температура охолоджуючої
води на вході у конденсатор
;
температура артезианської води tартез.води = 6 ºС;
в охолоджувач холодоагенту подається артезианська вода в обсязі GПО = 0.5 т/ч = 0.139 кг/с;
температура холодоносія
на вході у випарник
;
внутрішній індикаторний ККД компресора η0i = 0.8;
електромеханічний ККД компресора ηЭМ = 0.9.
Таблиця 2 – Значення GWP для деяких холодоагентів
Холодоагент |
Потенціал глобального потепління (GWP), за 100 років |
R410А |
2340 |
R125 |
3800 |
R22 |
1700 |
R404А |
4540 |
R407С |
1980 |
R134а |
1600 |
Таблиця 3 –Дані для задач