Абсорбционные чиллеры

Иными словами, в абсорбционных чиллерах для охлаждения применяется не электричество, а вторичные источники энергии, что делает их крайне экономичными. Так, для работы установки с холодопроизводительностью в 1 МВт необходимо только 15 кВт энергии. В свете постоянного подорожания энергоносителей этот фактор дает абсорбционным холодильным установкам серьезное конкурентное преимущество.

На фото абсорбционный чиллер

Принцип работы абсорбционного чиллера включает в себя следующие ключевые компоненты и этапы:

• Генератор: Тепло подается в генератор, где оно нагревает раствор, обычно состоящий из воды и лития бромида или аммиака. При нагревании хладагент (вода) испаряется, отделяясь от абсорбирующего вещества (литий бромид).
• Конденсатор: Испаренный хладагент (пары воды) затем конденсируется, отдавая тепло окружающей среде, и превращается обратно в жидкость.
• Испаритель: Жидкий хладагент попадает в испаритель, где он поглощает тепло из охлаждаемого пространства или жидкости и испаряется.
• Абсорбер: Пары хладагента поглощаются обратно в раствор абсорбента (литий бромид), откуда они снова направляются в генератор, и цикл повторяется.

• Они могут использовать отходящее тепло от промышленных процессов или низкотемпературные источники энергии, такие как солнечная энергия или геотермальная энергия.
• Энергоэффективны в местах с высокими тарифами на электричество и доступностью дешевого тепла.
• Экологически чистые, поскольку снижают потребление электричества и связанные с этим выбросы.

Энергоэффективность абсорбционных чиллеров

В случае абсорбционных чиллеров COP обычно ниже, чем у традиционных компрессионных систем. Это объясняется тем, что абсорбционные чиллеры используют тепловую энергию, эффективность преобразования которой в холод обычно ниже, чем электрической энергии в компрессионных системах. Тем не менее, если доступен дешевый или «бесплатный» источник тепла (например, отходящее тепло от производственных процессов, солнечная энергия или геотермальная энергия), использование абсорбционного чиллера может быть более экономически выгодным и экологически целесообразным.

Кроме того, для оценки энергоэффективности абсорбционных чиллеров также используются такие показатели, как EER (Energy Efficiency Ratio, отношение холодопроизводительности к энергопотреблению в час) и SEER (Seasonal Energy Efficiency Ratio, сезонный коэффициент энергоэффективности). Эти показатели помогают оценить эффективность системы на протяжении всего сезона или в различных условиях эксплуатации.

История появления абсорбционных чиллеров

Только в 1945 году был выпущен первый настоящий абсорбционный чиллер, работающий на основе бромида лития. Примерно с этого же времени начинается промышленное применение холодильных агрегатов абсорбционного типа.

В 1985 году на рынке появилась трехступенчатая модель, включающая в себя три генератора и три конденсатора.

Виды АБХМ

Одноступенчатые и двухступенчатые АБХМ

• Одноступенчатые АБХМ используют один абсорбционный цикл. Они обычно менее эффективны, чем двухступенчатые, но проще в конструкции и дешевле.
  
  На фото одноступенчатый АБХМ

• Двухступенчатые АБХМ имеют два абсорбционных цикла, что повышает их эффективность за счет более сложной конструкции и более высокой стоимости.
  
  На фото двухступенчатый АБХМ

• Прямого нагрева: используют непосредственный источник тепла (например, пар, газовое пламя).
• Косвенного нагрева: используют теплоноситель для передачи тепла в абсорбционный цикл (например, горячую воду или тепло от солнечных коллекторов).

• АБХМ с использованием отходящего тепла: используют тепло, выделяемое в процессах промышленного производства, для питания абсорбционного процесса, что повышает общую энергоэффективность системы.

• Коммерческие и промышленные АБХМ: предназначены для крупномасштабных приложений, таких как большие здания, производственные процессы и т.д.
• Компактные АБХМ: разработаны для меньших систем, таких как малые и средние здания.

Принцип действия АБХ

Одноконтурный чиллер

Для того чтобы цикл был непрерывным водяной пар должен поглощаться в абсорбере, для чего используется вещество с высокой поглощающей способностью – бромид лития. После того как раствор бромида лития насыщается водой, его концентрация снижается, что в свою очередь уменьшает его поглощающую способностью. Затем полученный раствор при помощи насоса перекачивается в генератор, где он вновь становится концентированным.

В данном случае в качестве источника тепловой энергии чаще всего используется горячая вода с температурой 70 – 90ºС, поэтому абсорбционные чиллеры обычно можно встретить на предприятиях, где имеются значительные объемы технической горячей воды.

Двухконтурный чиллер

В двухконтурном чиллере слабоконцентрированный раствор бромида лития изначально поступает в трубы теплообменника высокотемпературного генератора. Здесь под воздействием тепла от газовой горелки он выпаривается, снижая свою концентрацию до средней. Затем полученный Раствор LiBr поступает в низкотемпературный генератор, где он нагревается за счет паров хладагента из высокотемпературного генератора. В результате абсорбент повышает свою концентрацию до предельной крепости.

Пары хладагента из низкотемпературного и высокотемпературного генератора поступают в конденсатор, где он переходится в жидкое состояние и перемешивается. После этого водяной пар вновь поступает в испаритель, после чего цикл возобновляется.

Тепло, выделяемое в процессе конденсации паров хладагента, отводится при помощи охлаждающей воды от градирни. В начале она поступает в абсорбер, после чего попадает в конденсатор. Это позволяет сделать цикл охлаждения раствора абсорбента более эффективным. Крепкий раствор бромида лития, прежде чем возобновить рабочий цикл, проходит через низкотемпературный генератор, нагревая слабый раствор.

В свою очередь вода, циркулирующая по трубам испарителя, нагревается за счет водяного пара, который образовывается при выпаривании раствора слабой концентрации.

Типы абсорбционных чиллеров

Чиллер прямого нагрева

Чиллер парового нагрева

Чиллер водяного нагрева

Что такое Абсорбционные бромистолитиевые тепловые насосы (АБТН)?

На фото Абсорбционные бромистолитиевые тепловые насосы (АБТН)

Основные компоненты АБТН включают:

• Генератор: Здесь тепло подается к раствору бромида лития, вызывая испарение воды.
• Абсорбер: В этом компоненте пар воды абсорбируется обратно в бромид лития, выделяя тепло.
• Конденсатор: Охлаждает и конденсирует пар.
• Испаритель: Здесь вода испаряется, забирая тепло и охлаждая окружающую среду.

• Высокая энергоэффективность: особенно при использовании отходящего тепла.
• Экологическая устойчивость: минимальное использование электроэнергии и отсутствие вредных хладагентов.
• Многофункциональность: способность обеспечивать как охлаждение, так и отопление.

• Высокая начальная стоимость установки: особенно по сравнению с традиционными системами.
• Требуется внешний источник тепла: что может ограничивать применимость в некоторых ситуациях.

Что такое АБХМ на выхлопных газах?

На фото АБХМ на выхлопных газах

Вместо того чтобы рассеивать тепло выхлопных газов в атмосферу, АБХМ использует это тепло для генерации холодильного цикла. Поскольку система использует отходящее тепло, которое иначе было бы потеряно, она повышает общую энергоэффективность процесса или установки. Особенно полезно в промышленных установках, где выхлопные газы генерируются в больших количествах, например, на электростанциях, в химической промышленности или на предприятиях с большими двигателями внутреннего сгорания.

АБХМ на газе и дизеле

Используемое топливо:

• Газовые АБХМ: Используют природный газ в качестве основного источника топлива. Эти установки часто предпочтительны из-за более низкой стоимости газа и меньшего воздействия на окружающую среду по сравнению с дизельными.
• Дизельные АБХМ: Работают на дизельном топливе, что может быть удобно в местах, где доступ к природному газу ограничен или невозможен.

Они обеспечивают независимость от централизованных систем теплоснабжения и могут использоваться как в аварийных, так и в плановых ситуациях. АБХМ обычно разрабатываются таким образом, чтобы их можно было быстро установить и запустить, минимизируя время простоя в теплоснабжении. Отличия газовых и дизельных АБХМ:

• Экологичность: Газовые установки обычно считаются более экологичными, поскольку природный газ выделяет меньше вредных выбросов по сравнению с дизельным топливом.
• Стоимость эксплуатации: Стоимость эксплуатации может варьироваться в зависимости от местных цен на топливо. В некоторых регионах газ может быть дешевле дизеля.
• Надежность поставок топлива: Дизельные установки могут быть предпочтительнее в местах, где поставки газа нестабильны или отсутствуют.

Преимущества и недостатки АБХ

• Использование тепловой энергии: Они могут использовать отходящее тепло от промышленных процессов или тепловую энергию от солнечных коллекторов, что делает их полезными в контексте повторного использования энергии.
• Экологичность: Абсорбционные чиллеры используют естественные хладагенты, такие как вода или аммиак, которые менее вредны для окружающей среды по сравнению с фреонами.
• Меньшее энергопотребление: Они потребляют меньше электроэнергии, что может быть важно в районах с ограниченным доступом к электричеству или для снижения эксплуатационных расходов.
• Низкий уровень шума: Абсорбционные чиллеры работают тише, так как в них отсутствуют шумные компрессоры.
• Долгий срок службы: Они имеют относительно простую конструкцию и меньше движущихся частей, что может привести к более долгому сроку службы и меньшему количеству поломок.
• абсорбционные чиллеры работают на экологически чистом хладагенте – воде, поэтому они не наносят вреда окружающей среде и, в частности, озоновому слою;
• по сравнению с другими холодильными установками отличаются минимальным энергопотреблением. Потребляемая мощность некоторых моделей при холодопроизводительности выше 1,1125 составляет всего 15 кВт. Для работы компрессионного чиллера аналогичной мощности потребуется, как минимум 400 кВт. Это объясняется тем, что для осуществления холодильного цикла используется энергия вторичных источников. Из этого следует еще одно преимущество – даже при пиковых нагрузках абсорбционные чиллеры не являются причиной перегрузки электросети.
• абсорбционные чиллеры имеют компактные размеры и могут быть установлены даже в небольших помещениях;
• вырабатываемый холод имеет низкую себестоимость, поскольку производиться не за счет расхода дополнительной энергии, а за счет использования лишнего тепла, выделяемого в процессе холодильного цикла;
• абсорбционные холодильные агрегаты имеют длительный срок эксплуатации. Это объясняется практически полным отсутствием в них движущих частей, что обеспечивает низкую степень износа. Данный фактор также обеспечивает бесшумность и высокую надежность работы;
• абсорбционные чиллеры управляются микропроцессором, который позволяет решать целый спектр важных задач, касающихся управления и контроля. Он автоматически регулирует температуру воды и хладагента, защищает раствор бромида лития от кристаллизации, а воду – от замерзания. В связи с этим они отличаются высокой степенью пожаробезопасности;
• устройство оборудовано высокоэффективной системой очистки, позволяющей снизить до минимума необходимость в техническом обслуживании.

• Меньшая эффективность: КПД абсорбционных чиллеров ниже, чем у компрессорных, особенно при низких температурах.
• Высокая стоимость установки: Изначальная стоимость установки абсорбционных чиллеров может быть выше по сравнению с традиционными системами.
• Большие размеры и вес: Они обычно требуют больше места и имеют больший вес, что может быть проблемой в ограниченных пространствах.
• Требование к тепловой энергии: Для эффективной работы требуется стабильный источник тепловой энергии, что может быть не всегда доступно.
• Техническое обслуживание: Требуют регулярного технического обслуживания для предотвращения коррозии и накопления осадков в системе.