СО2. Бустерная холодильная машина

Бустерная холодильная машина на CO2 (углекислом газе) — это тип холодильной системы, использующий углекислый газ в качестве хладагента. Основным отличием бустерных систем от традиционных является их способность работать при различных давлениях в разных частях системы, что позволяет эффективно использовать CO2 для охлаждения. Особенности бустерной холодильной машины на CO2:

• Использование CO2 как хладагента: CO2 (R-744) является экологически чистым хладагентом с низким потенциалом глобального потепления (GWP), что делает его привлекательным выбором в свете стремления к сокращению выбросов парниковых газов.
• Двухуровневая система: Бустерные системы часто используют двухуровневый подход, где один компрессор работает при низком давлении для охлаждения морозильных камер, а другой — при высоком давлении для холодильных камер. Это позволяет более эффективно использовать энергию и уменьшить общий энергопотребление системы.
• Тепловой обменник: В бустерных системах используется тепловой обменник для передачи тепла от низкотемпературного контура к высокотемпературному, что повышает общую эффективность системы.
• Применение в коммерческом холодильном оборудовании: Бустерные холодильные машины на CO2 чаще всего используются в коммерческих целях, например, в супермаркетах, где требуется одновременное охлаждение различных отсеков с разными температурными режимами.
• Высокое давление работы: CO2 работает при более высоких давлениях, чем большинство традиционных хладагентов, что требует более прочных компонентов системы и специализированного оборудования для обеспечения безопасности и надежности.
• Энергоэффективность: Бустерные системы на CO2 могут быть более энергоэффективными, особенно в холодном климате, благодаря эффективному использованию тепловой энергии и сниженному влиянию внешней температуры на производительность системы.

Бустерные холодильные машины на CO2 являются частью более широкого тренда в индустрии холодильного оборудования, направленного на снижение воздействия на окружающую среду и повышение энергоэффективности.

Принцип работы

Бустерная холодильная установка на CO2 работает на основе традиционного холодильного цикла, но с несколькими ключевыми особенностями, обусловленными использованием углекислого газа (CO2) в качестве хладагента и двухуровневой системой компрессии. Вот как работает такая система:

1. Компрессия

В бустерной системе используются как минимум два компрессора: один для низкотемпературного контура и один для высокотемпературного. Низкотемпературный компрессор сжимает CO2, увеличивая его давление и температуру. Затем сжатый CO2 передается в высокотемпературный компрессор, где давление и температура CO2 повышаются еще больше.

2. Конденсация

Сжатый и нагретый CO2 проходит через конденсатор, где он охлаждается и конденсируется, передавая тепло окружающей среде. В процессе конденсации CO2 переходит из газообразного состояния в жидкое.

3. Тепловой обменник

Жидкий CO2 проходит через тепловой обменник, где он охлаждает CO2, циркулирующий в низкотемпературном контуре. Это повышает эффективность системы, так как часть тепла, выделяемого при сжатии, используется для охлаждения.

4. Расширение и испарение

После теплообменника CO2 проходит через расширительный клапан, где его давление и температура снижаются. Низкое давление приводит к тому, что жидкий CO2 начинает испаряться, поглощая тепло от окружающей среды (например, из холодильного или морозильного отделения). Этот процесс обеспечивает охлаждение.

5. Возврат к компрессорам

Отработанный CO2 в газообразном состоянии возвращается к низкотемпературному компрессору, и цикл начинается снова.

Особенности системы

• Эффективность использования CO2: CO2 является эффективным хладагентом при высоких давлениях, что делает его идеальным для таких систем.
• Двухуровневая система: Обеспечивает возможность одновременного охлаждения различных зон с разными температурными требованиями (например, холодильных и морозильных камер).
• Экологичность: CO2 является экологически безопасным хладагентом с низким потенциалом глобального потепления.

Эти особенности делают бустерные холодильные установки на CO2 эффективным и экологически предпочтительным выбором для коммерческого холодильного оборудования, особенно в условиях повышенных требований к экологичности и энергоэффективности.

Рекуперация тепла

Рекуперация тепла в бустерной холодильной установке на CO2 — это процесс, при котором отходящее тепло, образующееся в ходе работы холодильной системы, используется для других целей, таких как нагрев воды или обогрев помещений. Это не только повышает энергоэффективность системы, но и сокращает общее энергопотребление и эксплуатационные расходы.

Принцип работы рекуперации тепла

• Использование отходящего тепла: В бустерных системах CO2, особенно при высоком давлении в высокотемпературном контуре, происходит значительное выделение тепла.
• Теплообменник: В установке устанавливается теплообменник, который позволяет перенести тепло от газа, выходящего из компрессора, к другой среде, например, к воде для горячего водоснабжения.
• Нагрев воды или воздуха: Передаваемое тепло может быть использовано для нагрева воды, что особенно полезно в коммерческих зданиях, где потребность в горячей воде высока (например, в гостиницах, больницах, спортивных комплексах).
• Обогрев помещений: Также это тепло может использоваться для обогрева помещений, особенно в холодное время года, что снижает необходимость в дополнительном отоплении.

Преимущества рекуперации тепла

• Энергоэффективность: Повышение общей эффективности системы за счет использования иначе теряемого тепла.
• Снижение эксплуатационных расходов: Уменьшение потребности в дополнительных источниках энергии для нагрева воды и отопления.
• Экологичность: Снижение углеродного следа за счет уменьшения потребления ископаемого топлива.
• Универсальность применения: Особенно подходит для объектов с большой потребностью в горячей воде и отоплении.

Реализация в коммерческих проектах

В коммерческих проектах, где одновременно требуется охлаждение (для хранения продуктов, например) и горячая вода или отопление (в гостиничных комплексах, больницах), бустерные холодильные установки с рекуперацией тепла могут значительно повысить эффективность использования ресурсов и сократить эксплуатационные расходы.

Контроллеры управления

CAREL и Siemens являются ведущими производителями и поставщиками электронных компонентов, систем управления и автоматизации для различных промышленных и коммерческих приложений, включая холодильные установки, такие как бустерные холодильные системы на CO2. Вот как они связаны с этими холодильными установками:

CAREL

Специализированные решения для холодильных систем (pRack pR300T + EVD + E3V-C + Ultracap + E2V-C): CAREL предлагает широкий спектр продуктов для управления холодильными системами, включая контроллеры, датчики и устройства для мониторинга. Эти компоненты критически важны для оптимизации работы холодильных установок, обеспечения их эффективности и надежности.

• Управление и мониторинг: Продукты CAREL позволяют точно контролировать параметры работы холодильных систем, такие как температура, давление и влажность, а также обеспечивают возможности дистанционного мониторинга и управления.
• Энергоэффективность и устойчивость: CAREL акцентирует внимание на разработке решений, которые повышают энергоэффективность холодильных систем и сокращают их воздействие на окружающую среду, что особенно важно для систем на CO2.

Siemens

Автоматизация и контроль: Siemens предлагает разнообразные решения для автоматизации и контроля холодильных установок, включая программное обеспечение для управления процессами, контроллеры и другие устройства.

• Интеграция систем: Siemens известен своими возможностями в интеграции различных систем и технологий для обеспечения бесперебойной и эффективной работы холодильных установок.
• Решения для энергетики и инфраструктуры: Компания предоставляет комплексные решения, которые помогают оптимизировать потребление энергии и повысить общую эффективность холодильных систем.

1. Компрессор СТ контура
2. Клапан обратный
3. Реле высокого давления СТ контура MBC 5100/CCB
4. Реле низкого давления СТ контура KP6B
5. Клапан запорный Rotolock
6. Маслоотделитель коалесцентный
7. Клапан электромагнитный на линии масла
8. Фильтр–осушитель DMT
9. Клапан трехходовой CTR
10. Кран шаровой GBCT
11. Рекуператор пластинчатый паяный
12. Газоохладитель
13. Клапан высокого давления ССМТ/IСMTS + ICAD
14. Преобразователь давления MBS 8250
15. Клапан предохранительный
16. Ресивер линейный
17. Кран шаровой GBCH для СО2 90 бар
18. Переохладитель пластинчатый паяный
19. Фильтр–осушитель DMT
20. Электронный расширительный клапан импульсного типа AKV P
21. Клапан газовый байпасный ССМТ/IСMTS + ICAD
22. Кран шаровой GBC для СО2 45 бар
23. Клапан обратный NRV H
24. Фильтр–осушитель
25. Отделитель жидкости
26. Компрессор НТ контура
27. Реле высокого давления НТ контура KP6B
28. Реле низкого давления НТ контура KP5
29. Преобразователь давления AKS 2050 -1..159 бар
30. Датчик температуры AKS 21A
31. Датчик температуры накладной AKS 11
32. Датчик температуры AKS 12
33. Преобразователь давления AKS 2050 -1..59 бар
34. Щит электрический с контроллерами AK-PC 782A и газоанализатором DGS
35. Преобразователь частотный Danfoss тип FC-103
36. Преобразователь частотный Danfoss тип FC-102
37. Фильтр синусоидальный MCC 101

Схема разработана и предоставлена компанией Данфосс Россия