Проект — как способ выбора оптимальной системы холодоснабжения. Современные тенденции при проектировании холодоснабжения. 

Марина МАРЧЕНКО, главный специалист по разделу «Холодоснабжение» 
(Журнал "Микроклимат и Холод" декабрь, 2019)

В современном мире невозможно обойтись без искусственного холода. Он применяется во всех отраслях жизнедеятельности человека: в быту, промышленности, медицине, науке и т. д. Производство искусственного холода — процесс не из дешевых. Основными источниками производства искусственного холода являются:
— фреоновое оборудование;
— аммиачное оборудование;
— теплоиспользующие холодильные машины (абсорбционные).

В статье речь пойдет о проектировании фреоновых систем, хотя часть решений может быть применена и в ином холодильном оборудовании.
Стоимость энергоресурсов постоянно растет, и выбор оптимального источника искусственного холода (оптимальной системы холодоснабжения) встает наиболее остро перед проектировщиком и заказчиком. В такой ситуации выбор оптимальной системы холодоснабжения для применения на объекте холодопотребления является одним из основополагающих в вопросе получения наибольшей возможной выгоды для заказчика.
Что включает в себя понятие «оптимальная система холодоснабжения»?
• Это система, которая полностью отвечает требованиям заказчика в части обеспечения технологического процесса (то, для чего, собственно, все и начиналось).
• Это система, которая максимально быстро и полно окупит затраченные на нее вложения, при этом обеспечит надежность работы.

Рассматривая вопрос окупаемости затраченных вложений, нужно учесть ряд моментов, на которые следует обращать внимание при выборе системы холодоснабжения:
1) первоначальные вложения (закупочная стоимость основного холодильного оборудования);
2) стоимость и сроки монтажа холодильного оборудования;
3) стоимость арматуры и автоматики для реализации принятых проектных решений;
4) стоимость и сроки проведения пусконаладочных работ;
5) эксплуатационные расходы (затраты электроэнергии, воды, человеческие ресурсы и пр.);
6) стоимость технического обслуживания и ремонтных работ;
7) наличие/отсутствие резервного оборудования (обычно решение принимается при оценке цены потерь заказчика в случае аварийного выхода из строя оборудования).

К сожалению, большинство заказчиков при принятии решения о выборе системы холодоснабжения ориентируется лишь на первый пункт — на закупочную стоимость оборудования. Остальные моменты очень часто заказчик не учитывает: не производит расчет окупаемости, капитальных и эксплуатационных расходов.

Очень правильная позиция заказчика — когда он участвует в принятии решения по выбору системы холодоснабжения еще на старте проектирования, а не перед закупкой оборудования. Это повысит шанс, что проектом будут учтены все необходимые нагрузки (электрические, по разделу «Водоснабжение и канализация», нагрузки на строительные конструкции, оптимально выбраны металлоконструкции и многое другое), и снизит риск того, что на стадии закупки оборудования и реализации объекта заказчик будет разводить руками, и сокрушаться «почему же мне раньше никто не предложил такой вариант, ведь он пусть и дороже в закупке, но зато надежнее и стоимость эксплуатации на порядок меньше…» А проектное решение попросту не позволяет УЖЕ применить этот чудо-вариант, потому что и сети не предусмотрены для него, и нагрузки не учтены, да и экспертиза проекта пройдена…
Из всего вышесказанного можно отметить, что грамотный, опытный проектировщик, следящий за тенденциями в мире холода и имеющий опыт проектирования различных типов объектов и систем, — один из лучших друзей-помощников заказчика на объекте, так как от него зависят точность и полнота донесенной информации до заказчика.
Самое важное на этапе начала проекта — грамотное техническое решение с обоснованием вложений, затрат, окупаемости, которые может предложить опытный проектировщик, иногда опираясь на свой опыт, иногда привлекая опыт компаний-изготовителей и поставщиков, оборудование которых применено на схожих по типу объектах.
К современным тенденциям в мире холода можно отнести следующее:
1) применение различных типов оттайки холодильного оборудования;
2) применение рекуперации теплоты нагнетания на технологические нужды заказчика;
3) применение градирен и испарительных конденсаторов;
4) применение различных опций на воздухоохладителях;
5) иные.
В схеме воздушного охлаждения, когда в охлаждаемом объеме необходимо поддерживать температуру 5 оС и ниже, на поверхности испарителя неминуемо будет образовываться иней. Это следствие замораживания влаги из хранящихся продуктов и наружного воздуха. Образование инея на ребрах испарителя является причиной уменьшения теплообменной поверхности и его холодопроизводительности. Поэтому необходимо предусматривать периодическую оттайку оборудования.
В современном фреоновом оборудовании существуют нижеследующие способы оттайки:
— естественная (воздухом камеры);
— водой;
— электрическая;
— горячим газом;
— горячим раствором гликоля.

Каждый из способов оттайки имеет свои плюсы и минусы, и выбор определенного способа — очень важный момент, влияющий на капитальные вложения, срок службы и эксплуатационные затраты.

В некоторых ситуациях оправдано использовать рекуперацию теплоты паров нагнетания. Это позволяет экономить значительное количество энергоресурсов для нагревания теплоносителя, который может использоваться для горячего водоснабжения, воздушного отопления или на технологические нужды. Достоинством способа является полезное использование бросовой теплоты, которая выбрасывается в окружающую среду. В среднем при полной нагрузке холодильной машины показатель использования теплоты достигает 15–25 % мощности холодильного агрегата.

Недостатком способа является необходимость монтажа дополнительного оборудования для установки на нагнетательной линии, и организация сетей и устройств использования нагретого теплоносителя далее. Кроме того, не постоянный, а скорее, вспомогательный режим работы данного способа, зависящий от режима работы холодильной установки.

Один из значительных способов экономии электроэнергии — применение градирен и испарительных конденсаторов, позволяющих снизить температуру конденсации фреона как в летний, так и в зимний периоды, а как известно, снижение на один градус температуры конденсации уменьшает энергопотребление на 1–3 % и увеличивает холодопроизводительность на 1,5–4,0 %.

За счет работы в системе с испарительным конденсатором подбор компрессоров ведется на температуру конденсации по мокрому термометру (она значительно ниже, чем по сухому), а значит, и компрессоры на требуемую мощность подбираются с большим холодильным коэффициентом, чем в схеме с воздушным конденсатором. Это уменьшает заказчику затраты и при закупке агрегатов, и при их эксплуатации.

Недостатками системы являются громоздкость оборудования, его стоимость, необходимость подвода воды для водоподготовки и отвода использованной воды в канализацию от оборудования.

Большую эффективность в части сокращения времени оттайки и, тем самым, увеличения эффективности работы системы холодоснабжения в целом (независимо от способа оттайки) показывает способ применения некоторых опций на воздухоохладителях, таких как:
— насадка на вентиляторы shut-up (defrost socks) (применима для вентиляторов на протяг);
— заслонка для оттайки (со стороны испарительного блока на всасывании воздуха).

Насадка выполнена из текстильного материала и при работе воздухоохладителя раздувается потоком воздуха. Во время оттайки, когда вентиляторы отключаются, она повисает вниз, тем самым блокируя проход теплого воздуха от испарительного блока в камеру при оттайке.

Заслонка для оттайки также закрывает испарительный блок во время оттайки, не давая нагретому воздуху поступать в камеру.

Преимущества применения данных опций:
— время оттайки воздухоохладителей уменьшается в 1,5–2,5 раза (зависит от мощности тэнов и их расположения) и на столько же сокращается энергопотребление. По данным фирмы Goedhart (Германия), применение насадок на вентиляторы и заслонок сокращает время оттайки воздухоохладителя низкотемпературной камеры с 40 мин до 15мин;
— отсутствует образование инея в камерах на потолке во время оттайки;
— не происходит образование тумана в камерах в процессе оттайки;
— не повышается температура в камерах в период оттайки.

Из недостатков — дополнительная стоимость опций и необходимость подвода питания к приводу заслонки.

В целом из вышеуказанного видно, как проектировщик, ориентируясь в современных тенденциях, учитывая разработки ведущих мировых производителей оборудования, специфику объекта, пожелания заказчика, может на стадии проектирования дать выбор и помочь принять оптимальное решение заказчику в выборе системы холодоснабжения. Либо не дать выбор заказчику, и спроектировать как-нибудь, как быстрее и привычнее для проектировщика (такое тоже встречается, к сожалению)…

Марина МАРЧЕНКО, главный специалист по разделу «Холодоснабжение», индивидуальный предприниматель
Тел.: +375 29 104 02 03,
proekt.holod@gmail.com