Системы с аккумулятором холода

Существуют аккумуляторы-резервуары вытеснительного и опорожнительного типов, причем для второго типа внутренние потери меньше на величины до 20% аккумулированной энергии. Использование источников естественного и искусственного холода для зарядки аккумуляторов холода предполагает пространственное распределение источника и аккумулятора-резервуара.

Уменьшение геометрических размеров аккумуляторов-резервуаров обычно достигается путем использования для аккумуляции теплоты или холода теплоты фазового перехода. Не останавливаясь из экологических соображений на аккумуляторах холода с рассолами, водными растворами кристаллогидратов и т. п., проведем анализ аккумуляторов холода, использующих теплоту фазового перехода вода — лед. Намораживание слоя льда на теплообменной поверхности испарителя толщиной 20— 40 мм приводит к уменьшению коэффициента теплопередачи в 2—2,5 раза и снижению температуры кипения хладагента.

Снижение же температуры кипения хладагента на 1°С в диапазоне —10 −20°С приводит к снижению холодопроизводительности и соответственно увеличению расходов электроэнергии на производство холода до 2% В итоге намораживание льда при температурах кипения —15 −20°С обусловливает потери электроэнергии до 20—35% против значений для температур кипения в области —5-7°С при охлаждении в испарителе ледяной воды. Аккумуляция холода путем производства чешуйчатого льда при его толщине на теплообменной поверхности до 2—3 мм более экономична, поскольку коэффициент теплопередачи выше, чем при толщинах льда около 20—30 мм. Однако в этом случае требуется более интенсивное намораживание льда, которое достигается также при температурах кипения хладагента не выше —17 —18°С (иначе на поверхности вместо кристаллического льда намораживается водоледяная смесь).

Отрицательную роль при использовании аккумуляторов холода с намороженным льдом играет и кинетика его таяния, определяемая разнонаправленным действием градиента температур и подъемной архимедовой силы, обусловленной аномальной зависимостью плотности от температуры. Аккумулированный таким образом холод трудно полностью использовать при резкопеременной в нем потребности. Последнее выражается в том, что не удается стабилизировать температурный уровень ледяной воды и тем самым гарантировать охлаждение жидкостей и продуктов до требуемой температуры.

В связи с этим было предложено отказаться от аккумуляции холода путем намораживания льда, использовать испарители в системе водоохлаждающих машин. Отказ от использования теплоты фазового перехода вода — лед сопряжен с увеличением объема аккумуляторов-резервуаров, а стабилизация температуры хладоносителя в аккумуляторе холода достигается установкой буферной емкости, в которую сливается отепленный в технологических аппаратах хладоноситель. Системы холодоснабжения с аккумуляторами холода можно разделить на три типа:

• с общей (одноконтурной) подачей хладоносителя на технологические аппараты, испаритель, аккумулятор-резервуар;
• с раздельной (двухконтурной) подачей хладоносителя на технологические аппараты, испаритель, аккумулятор-резервуар;
• с независимой циркуляцией холодного и отепленного хладоносителя.