субкритика транскритика в чем отличие
Холодильное оборудование на СО2 позволяет экономить
Транскритические установки на СО2 — это настоящее и будущее холодильной индустрии!
Холодильные системы на природных хладагентах получают все большее распространение в нашей стране. Основными причинами для перехода на диоксид углерода являются:
Флагманом во внедрении передовых технологий выступают иностранные розничные сети (количество холодильных установок в Европе превысило 29 000 шт.*). Безусловным лидером, на территории России, по числу гипермаркетов работающих на природном хладагенте, является компания METRO Cash & Carry. Немецкий оптовый гигант использует экологичные установки не только при строительстве, но также в реконструкции уже работающих объектов. Переход компании METRO Cash & Carry на природные хладагенты является частью программы «F-gas exit program» рассчитанной на 17 лет (с 2013 по 2030гг.) по сокращению выбросов парниковых газов на 90%.
Пилотным проектом МЕТRO в России, по реконструкции холодильных систем с применением транскритической системы СО2, стал гипермаркет в Ульяновске. В 2019г. компания «ИНГЕНИУМ» осуществила полный комплекс работ по проектированию, производству, поставке и интеграции холодильного оборудования на данном объекте. Система холодоснабжения гипермаркета METRO Cash & Carry была реализована полностью с применением экологически чистого хладагента СО2.
Примененное оборудование и технические решения
Наравне с используемым энергоэффективным хладагентом СО2, на объекте были применены следующие технологии:
Фактические результаты работы холодильных систем
Для корректного сравнения взяты данные по энергопотреблению в диапазоне с января по июнь 2019 и 2020гг., с учетом среднемесячной температуры воздуха.
Таблица – Сравнительные показатели потребления электроэнергии 2019-2020гг. гипермаркетом MЕTRO г. Ульяновск, в кВт*ч.
Суммарно экономия электроэнергии за 6 месяцев составила 130 546 кВт*ч, соответственно за год ожидаемая экономия достигнет 260 000 кВт*ч, что позволит увеличить рентабельность проекта примерно на 1 000 000 руб. только за один год.
Такого результата в энергопотреблении объекта получилось достигнуть за счет совокупности решений применённых нашей Компанией, но самым важным энергосберегающим фактором явилось использование на объекте СО2 хладагента. Фактические результаты 6 месяцев работы гипермаркета METRO Cash & Carry в Ульяновске наглядно показывают, что хладагент СО2 не только экологически безопасен, но также позволяет существенно сэкономить на потреблении электроэнергии и как следствие повысить рентабельность бизнеса, использующего холодильное оборудование в своих проектах.
Задайте любой вопрос: 8(800)511-12 72
Справка о Компании:
«ИНГЕНИУМ» – знак высоко качества!
Компания «ИНГЕНИУМ» – занимает лидирующие позиции в России по количеству реализованных проектов на базе транскритических установок, работающих на СО2 хладагенте. На сегодняшний день Компания успешно завершила 19 масштабных проекта на природном хладагенте.
«ИНГЕНИУМ» сегодня, это амбициозная команда, имеющая многолетний опыт успешной работы, позволяющий нам реализовывать весь комплекс работ и услуг по проектированию, производству и обслуживанию инженерных систем холодоснабжения и кондиционирования. Использование современных технологий, кадровый, технический и интеллектуальный потенциал компании позволяет создавать проекты любого уровня сложности. Собственный диспетчерский центр ведет круглосуточный on-line мониторинг работы холодильных систем на реализованных объектах.
На базе Учебного центра «ИНГЕНИУМ» свою квалификацию для работы с установками на хладагенте R744 (СО2) повышают не только сотрудники Компании, но и многие другие специалисты холодильной отрасли. Кроме теории, на практических занятиях демонстрируются особенности работы систем на СО2, подтверждаются теоретические данные посредством экспериментов и тестируются инновационные решения.
Отправить заявку, задать вопрос и получить высококвалифицированную консультацию, ознакомиться с полным перечнем реализованных проектов и производимого стандартного оборудования Вы можете на нашем сайте.
Транскритические холодильные системы на CO2
За последние годы перспективность CO2 как хладагента заметно возросла. Диоксид углерода — один из немногих хладагентов для холодильных систем, актуальный с точки зрения эффективности применения и безопасности для окружающей среды. Применение традиционных хладагентов ограничивается различными нормативами, причем во всем мире наблюдается тенденция к их ужесточению. В связи с этим природные хладагенты находят все большее применение.
Хладагент CO2 принадлежит к группе так называемых природных хладагентов (аммиак, пропан, бутан, вода и др.) имеющий нулевой потенциал разрушения озонового слоя Земли (ODP=0) и являющийся эталонной единицей при расчете потенциала глобального потепления (GWP=1). У каждого из природных хладагентов есть свои недостатки, например, аммиак токсичен, пропан горюч, а у воды ограниченная область применения. В отличие от них CO2 не токсичен и не горюч, хотя его влияние на окружающую среду не однозначно. С одной стороны, CO2 содержится в окружающем нас воздухе и необходим для протекания жизненных процессов. С другой стороны, считается, что большая концентрация углекислоты в воздухе является одной из причин глобального потепления.
Холодильные системы на природных хладагентах получают все большее распространение в нашей стране. Основными причинами для перехода на диоксид углерода являются:
Флагманом во внедрении передовых технологий выступают иностранные розничные сети (количество холодильных установок в Европе превысило 29000 шт.*). Безусловным лидером, на территории России, по числу гипермаркетов работающих на природном хладагенте, является компания «METRO Cash & Carry». Немецкий оптовый гигант использует экологичные установки не только при строительстве, но также в реконструкции уже работающих объектов. Переход компании «METRO Cash & Carry» на природные хладагенты является частью программы «F-gas exit program» рассчитанной на 17 лет (с 2013 по 2030гг.) по сокращению выбросов парниковых газов на 90%.
Пилотным проектом «МЕТRO» в России, по реконструкции холодильных систем с применением транскритической системы СО2, стал гипермаркет в Ульяновске. В 2019г. «ИНГЕНИУМ» осуществила полный комплекс работ по проектированию, производству, поставке и интеграции холодильного оборудования на данном объекте. Система холодоснабжения гипермаркета «METRO Cash & Carry» была реализована полностью с применением экологически чистого хладагента СО2.
Управление компрессоров организованно с помощью инверторного привода. Системы холодоснабжения выполнены на базе полугерметичных поршневых компрессоров производства Bitzer последнего поколения, по схеме с компрессорами параллельного сжатия СО2 (R744) хладагента. Использование данных компрессоров позволило получить оптимальное значение энергопотребления в части холодильных агрегатов.
Оттаивание воздухоохладителей от намерзшего при работе инея осуществляется посредством электрической оттайки.
Рис.1. Холодильная схема двухступенчатого сжатия
Транскритические холодильные системы на CO2 в настоящее время используются, также в небольших и коммерческих холодильных установках, а именно: в мобильных системах кондиционирования воздуха, небольших тепловых насосах и системах охлаждения супермаркетов. Рабочее давление в субкритическом цикле обычно находится в диапазоне от 5,7 до 35 бар при соответствующей температуре от –55 до 0°C. При оттаивании испарителя горячим газом значение рабочего давления увеличивается примерно на 10 бар.
Наиболее широко CO2 применяется в каскадных системах промышленных холодильных установок. Это обусловлено тем, что диапазон рабочих давлений позволяет использовать стандартное оборудование (компрессоры, регуляторы и клапаны).
Существуют различные виды каскадных холодильных систем на CO2: системы с непосредственным кипением, системы с насосной циркуляцией, системы на CO2 со вторичным рассольным контуром или комбинации этих систем.
На наших курсах (Ремонт и сервисное обслуживание холодильного оборудования) вы узнаете: классификацию холодильных схем бытового и промышленного оборудования, виды применяемых компрессоров и теплообменников. Научитесь производить диагностику и ремонт, используя современное оборудование.
На нашей площадке представлены, как бытовые, так и полупромышленные схемы холодильных агрегатов, работающих на различных хладагентах.
При обучении, наши специалисты уделяют особое внимание на экологичные хладагенты, их эвакуацию и особенности работы с ними.
Для специалистов уже работающих в профессии, мы предлагаем курсы (Сервис и техническое обслуживание холодильного оборудования, работающего на природных хладагентах и замена ими озоноразрушающие фреоны и фторсодержащее парниковые газы), чтобы расширить свои знания и знать тонкости работы с природными хладагентами.
Подробнее о датах практических занятий Вы можете узнать в разделе Расписание.
Практика применения транскритических холодильных установок на СО2 в магазиностроении
Рынок холодильного оборудования в России идет в ногу с современными мировыми тенденциями. Это связано как с присутствием международных торговых сетей и брендов, которые работают по единым стандартам, так и растущей необходимостью уделять больше внимания вопросам экологичности и энергоэффективности оборудования. Заказчики сегодня заинтересованы в установке систем на природном хладагенте СО2, особенно если речь идет о реализации крупных проектов. Это четко наметившийся тренд, который пришел к нам из Европы, где экологические требования к оборудованию очень высоки.
Анализируя ситуацию и спрос на рынке промышленного холода в России и странах СНГ, компания «ТехноФрост», российский производитель промышленного холодильного оборудования, приняла решение о производстве в России холодильных систем на углекислом газе.
Факторы, которые говорят в пользу выбора таких систем сегодня:
1) В качестве хладагента СО2 обладает отличными теплофизическими свойствами, обеспечивая системе высокую производительность и низкое энергопотребление.
2) Диаметр трубопроводов систем на СО2 значительно меньше по сравнению с фреоновыми установками, что снижает риски потерь при работе, а также позволяет уменьшить типоразмер арматуры.
3) Углекислый газ является экологически безопасным (ODP=0, GWP=1).
4) Первичные капитальные затраты при использовании CO2 могут быть выше стандартных, но в долгосрочной перспективе они оправданы, так как снижают срок окупаемости проектов.
Предлагаем подробнее рассмотреть схему работы транскритической бустерной углекислотной холодильной установки холодопроизводительность 600 кВт на примере АПМ-1-3/4/4-3x4DSL-10K/2x4FTC-30LK+2x4FTC-30K/2x6FTEU-50LK+2x6FTE-50K-CO2, которая уже произведена на заводе ООО «ТехноФрост» и установлена в гипермаркете одной из крупных федеральных сетей России.
Транскритическая бустерная система на СО2 разделяется по давлению на три секции: секция низкого, среднего и высокого давления.
В секции низкого давления пар из низкотемпературных испарителей поступает в низкотемпературные компрессоры Bitzer 4DSL-10K, сжимается там и проходит через газоохладитель Gűntner GGVC CD 050.1/11-46 для понижения температуры нагнетания до допустимого значения 40°С. Затем смешивается с парами, поступающими из среднетемпературных испарителей и перепускной линии из ресивера. Отсюда пар подается на всасывание среднетемпературных компрессоров Bitzer 4FTC-30LK/4FTC-30K и после сжатия переходит на сторону высокого давления.
Секция высокого давления начинается с нагнетания среднетемпературных и параллельных компрессоров Bitzer 6FTEU-50LK/6FTE-50K. Горячий газ проходит через рекуперативные теплообменники, нагревая воду, а затем поступает в общий газоохладитель GGHV CD 100.2OF/24A-65. Заканчивается секция высокого давления электронным расширительным клапаном CCMT производства Danfoss. После него начинается секция среднего давления, где поток разделяется на газ и жидкость в ресивере. Парообразная фаза отводится во всасывающую линию параллельных компрессоров. Жидкая фаза подается к расширительным клапанам AKVH, где происходит её расширение перед подачей в низкотемпературный и среднетемпературный испарители.
Для поддержания давления в ресиверах во время простоя системы используется небольшая холодильная машина. Такая система не позволяет повышаться давлению в ресивере выше допустимого при обесточивании или простое оборудования, чем исключается разгерметизация системы и выброс СО2 в атмосферу.
Рабочее давление на линии всасывания низкотемпературной секции составляет порядка 15 бар, на линии среднетемпературного всасывания 28 бар. Рабочее давление на линии нагнетания среднетемпературных и параллельных компрессоров составляет 87 бар. Рабочее давление в ресивере составляет 33 бара. Давление в ресивере должно быть выше величины, при которой происходит испарение в среднетемпературных испарителях, для обеспечения разности давлений на расширительных клапанах.
Управление всеми тремя температурными контурами происходит с помощью одного котроллера Danfoss c дополнительными модулями расширения. Лидерный компрессор низкотемпературной ветви имеет частотный привод, а на средних и параллельных компрессорах установлено по два частотных привода на каждый температурный контур. Такое решение позволяет повысить производительность системы без перехода на следующий типоразмер компрессора, снизить потребление электроэнергии и более плавно регулировать холодопроизводительность. Вентиляторы газоохладителей также имеют частотные приводы для плавной регулировки в условиях низкой производительности, что позволяет им максимально эффективно включаться в работу и также снизить потребление электроэнергии.
Транскритические холодильные системы на CO2 для температур наружного воздуха выше 40°С
В марте 2017 года на проходящей раз в три года выставке EuroShop в Дюссельдорфе (Германия) итальянский производитель холодильного оборудования Epta представил решение FTE (Full Transcritical Efficiency) для повышения эффективности систем на CO2 при работе в любых странах и при любых экстремальных температурах.
Запатентованная система FTE основана на применении жидкостного ресивера низкого давления для затопления испарителей среднетемпературных холодильных шкафов жидким CO2, исключая перегрев и повышая температуру испарения в шкафах, а вместе с ней и эффективность.
Спустя три года, на последней выставке EuroShop, проходившей в феврале 2020 года, Epta представила обновленную версию FTE, названную FTE 2.0, а также абсолютно новую технологию «Эффективность при экстремальных температурах» — ETE.
После ряда тестов, проведенных по всему миру, включая страны с очень жарким климатом, такие как Австралия, FTE 2.0 и ETE вышли на рынок и теперь коммерчески доступны.
Обе технологии разработаны в рамках проекта Life-C4R, софинансируемого Европейским Союзом.
Как и система FTE первого поколения, FTE 2.0 использует технологию затопленного испарения для повышения эффективности. Однако теперь ресивер низкого давления интегрирован в силовую стойку, что означает отсутствие необходимости в дополнительном пространстве машинного зала, что ускоряет монтаж оборудования и ввод его в эксплуатацию.
FTE 2.0 имеет приложение для Android/IOS, отслеживающее производительность, сообщающее об ошибках и дающее рекомендации по оптимизации работы системы.
FTE 2.0 может объединяться с утилизацией тепла без потери эффективности, позволяя использовать тепло, отводимое при охлаждении, для обогрева помещений.
Как и FTE 2.0, ETE — это очень простое решение, обеспечивающее конечным пользователям возможность использовать их холодильные системы даже при температурах выше 40°C.
Конструктивно ETE представляет собой дополнительный компрессор с теплообменником — никаких логических контроллеров или иных сложных компонентов.
Теплообменник доохлаждает порцию CO2, поступающую из газоохладителя, и доставляет хладагент, расширенный до среднего давления электронным расширительным вентилем (ЭРВ), в линию высокого давления. Это обеспечивает отсутствие потерь производительности в теплом и жарком климате, и, кроме того, повышает общую энергоэффективность.
FTE 2.0 и ETE могут использоваться вместе, дополняя друг друга. ETE подходит как для коммерческого, так и для промышленного холода.
Производитель рекомендует использовать ETE в регионах, где большую часть года температура наружного воздуха держится в диапазоне от 30°C до 40°C, например, в Средиземноморье или на Ближнем Востоке.
Для температур от 40°C и до 50°C-55°C лучше использовать FTE 2.0 и ETE вместе.
Применение ETE эквивалентно понижению температуры на 10°C −15°C, что уменьшает энергопотребление на без потерь производительности.
Отличительной особенностью технологий FTE и ETE производитель называет их исключительную простоту по сравнению с конкурирующими решениями, такими как эжекторы и параллельная компрессия.
Применение CO2 как хладагента
За последние годы перспективность CO2 как хладагента заметно возросла. Диоксид углерода — один из немногих хладагентов для холодильных систем, актуальный с точки зрения эффективности применения и безопасности для окружающей среды. Применение традиционных хладагентов ограничивается различными нормативами, причем во всем мире наблюдается тенденция к их ужесточению. В связи с этим природные хладагенты находят все большее применение. Мы начинаем рубрику, посвященную использованию хладагента CO2 в области искусственного холода.
Хладагент CO2 принадлежит к группе так называемых природных хладагентов (аммиак, пропан, бутан, вода и др.) имеющий нулевой потенциал разрушения озонового слоя Земли (ODP=0) и являющийся эталонной единицей при расчете потенциала глобального потепления (GWP=1). У каждого из природных хладагентов есть свои недостатки, например, аммиак токсичен, пропан горюч, а у воды ограниченная область применения. В отличие от них CO2 не токсичен и не горюч, хотя его влияние на окружающую среду не однозначно. С одной стороны, CO2 содержится в окружающем нас воздухе и необходим для протекания жизненных процессов. С другой стороны, считается, что большая концентрация углекислоты в воздухе является одной из причин глобального потепления.
На рисунке выше приведена фазовая диаграмма CO2. Кривые линии, которые разделяют диаграмму на отдельные участки, определяют предельные значения давлений и температур для различных фаз: жидкой, твёрдой, паровой или сверхкритической. Точки на этих кривых определяют давления и соответствующие им температуры, при которых две фазы находятся в равновесном состоянии, например, твёрдая и паровая, жидкая и паровая, твёрдая и жидкая.
При атмосферном давлении CO2 существует в твёрдой или паровой фазах. При таком давлении жидкая фаза не существует. При температурах ниже –78,4°C диоксид углерода находится в твёрдой фазе («сухой лёд»). При повышении температуры CO2 сублимирует в паровую фазу. При давлении 5,2 бар и температуре –56,6°C хладагент достигает, так называемой, тройной точки. В этой точке все три фазы существуют в равновесном состоянии. При температуре +31,1°C CO2 достигает своей критической точки, где его плотности в жидкостной и паровой фазе одинаковые (рисунок выше). Следовательно, различие между двумя фазами исчезает и CO2 существует в сверхкритическом состоянии.
Диоксид углерода может использоваться в качестве хладагента в холодильных системах различных типов, как субкритических, так и транскритических. При использовании CO2 в качестве хладагента необходимо учитывать как тройную, так и критическую точку для любых типов холодильных систем. В субкритическом цикле CO2 (рисунок выше) весь диапазон рабочих температур и давлений лежит между критической и тройной точками. Одноступенчатые холодильные циклы CO2 аналогичны другим хладагентам, но имеют некоторые неблагоприятные факторы, связанные в первую очередь с ограничением значений температур и давлений.
Транскритические холодильные системы на CO2 в настоящее время используются в небольших и коммерческих холодильных установках, а именно: в мобильных системах кондиционирования воздуха, небольших тепловых насосах и системах охлаждения супермаркетов. Транскритические системы практически не применяются в промышленных холодильных установках. Рабочее давление в субкритическом цикле обычно находится в диапазоне от 5,7 до 35 бар при соответствующей температуре от –55 до 0°C. При оттаивании испарителя горячим газом значение рабочего давления увеличивается примерно на 10 бар.
Наиболее широко CO2 применяется в каскадных системах промышленных холодильных установок. Это обусловлено тем, что диапазон рабочих давлений позволяет использовать стандартное оборудование (компрессоры, регуляторы и клапаны).
Существуют различные виды каскадных холодильных систем на CO2: системы с непосредственным кипением, системы с насосной циркуляцией, системы на CO2 со вторичным рассольным контуром или комбинации этих систем.