использование современных энергоэффективный решений
Прогресс техники неизбежно связан с усилением вредного влияния на окружающую среду. Не исключение и холодильная техника. Влияние на окружающую среду двоякое: глобальное на атмосферу и местное непосредственно на человека.
Глобальное влияние на окружающую среду связано с разрушением озонового слоя, «парниковым» эффектом и «тепловым» загрязнением окружающей среды.
Основными разрушителями озона являются атомы хлора и брома, отделившиеся под действием солнечной радиации от молекул синтезированных человеком химических веществ, относящихся к классу галогенизированных углеводородов. К числу основных озоноразрушающих веществ относятся хлорфторуглероды (ХФУ — российское обозначение, CFC — международное обозначение), используемые в течение многих лет в качестве хладагентов в холодильной технике благодаря удачному сочетанию их свойств: эффективности, производительности и рабочих характеристик. Эта проблема имеет глобальный характер, и поэтому ее решение является глобальным: был принят первый Международный договор по защите окружающей среды, названный Монреальским протоколом, запретивший производство этих веществ во всем мире. Этот договор был подписан в 1987 г., а запрет на ХФУ в большинстве промышленно развитых стран вступил в силу 1 января 1996 г., в Европе на год раньше.
Для замены ХФУ (R11) разработаны альтернативные хладагенты: гидрохлорфторуглероды (ГХФУ) и гидрофторуглероды (ГФУ). В отличие от ХФУ, ГФУ не содержат хлора, а потому обладают нулевым потенциалом разрушения озонового слоя (ПРОС). ГХФУ, правда, содержат хлор, но присутствие одного или нескольких атомов водорода в молекулах ГХФУ приводит к их более быстрому расщеплению в нижних слоях атмосферы, в результате чего озонового слоя достигает меньшее количество хлора, их ПРОС примерно на 95?% ниже, чем у ХФУ. Альтернативные хладагенты обладают примерно теми же эксплуатационными характеристиками, что и ХФУ, однако их воздействие на окружающую среду значительно снижено.
Изменения климата, которые нередко называют глобальным потеплением, аналогичны истощению озонового слоя в стратосфере тем, что они вызываются растущими концентрациями газов в атмосфере, а также тем, что они носят глобальный характер, а не ограничиваются районом выброса загрязняющих веществ. Соединением, вызывающим наибольший эффект глобального потепления, является диоксид углерода (СО2), выбрасываемый в атмосферу всеми агрегатами, в которых сжигается топливо, в том числе электростанциями. Фторированные хладагенты также являются чрезвычайно активными глобальными утеплителями; однако объем их выбросов небольшой по сравнению с основными утеплителями — СО2, метаном и закисью азота. Проблему изменения климата невозможно решить, наложив запрет на производство веществ, вызывающих глобальное потепление (аналогично Монреальскому протоколу), поскольку такой запрет просто неосуществим. Основные холодильные системы способствуют изменению климата двумя путями: выбросом хладагентов (из числа глобальных утеплителей); косвенным выбросом СО2, вырабатываемым и попадающим в атмосферу в результате потребления энергии холодильной системой (для очень многих систем преобладающим является именно этот эффект).
Воздействие на степень глобального потепления предложено учитывать показателем TEWI (Total Equivalent Global Warming Impact) — полный эквивалент глобального потепления. Показатель учитывает не только прямой вклад хладагента, зависящий от величины утечки, но и косвенный вклад, определяемый энергопотреблением холодильной системы. Последняя методика TEWI?анализа предлагает учитывать также дополнительные энергетические затраты на создание оборудования и обеспечение мер безопасности, в ней используются относительные показатели. С учетом методики TEWI-анализа была выполнена эколого-энергетическая оценка целесообразности применения наиболее перспективных альтернативных хладагентов, предложенных фирмами Du Pont, ICI, Chemical, Alied Signal. Наиболее перспективным (по коэффициенту TEWI) претендентом на роль альтернативы R22 в выпускаемом холодильном оборудовании следует считать R407.
В области кондиционирования воздуха в течение нескольких десятилетий вне конкуренции был R22 (ГХФУ), до сих пор он применяется почти всеми изготовителями, поскольку в большинстве стран его использование в новых установках пока разрешено (до 2020 и даже 2040 годах для стран, оговоренных в Статье Монреальского протокола). Многие изготовители, включая нескольких ведущих, предлагают ряд чиллеров, работающих на R407С.
Альтернативный хладагент R407С представляет собой тройную смесь ГФУ-32, ГФУ-125 и ГФУ-134а (23% — ГФУ-32, 25% — ГФУ-125 и 52% — ГФУ-134а). По своей рецептуре она служит заменой ГХФУ-22 в системах кондиционирования воздуха при аналогичном давлении. Особенность R407C заключается в том, что он является смесью хладагентов и испаряется в некотором температурном диапазоне, а не при постоянной температуре (как происходит с другими хладагентами, не являющимися смесью). Это явление называется температурной текучестью: R407C испаряется в температурном диапазоне 4,4°С, например, испарение начинается при температуре 3°С, а заканчивается при температуре выше 7°С. Явление температурной текучести при некотором усовершенствовании конструкции холодильного агрегата может быть использовано для снижения его энергопотребления. Усовершенствование связано с применением противоточного испарителя, генерирующего насыщенный пар с температурой выше конечной температуры охлаждаемой воды, и регенеративного теплообменника, в котором жидкий хладагент переохлаждается, отдавая теплоту газообразному хладагенту на пути от испарителя к компрессору. Более высокая температура на входе в компрессор уменьшает работу сжатия компрессора и снижает энергопотребление, сокращая эксплуатационные расходы.
Таким образом, применение R407С повышает эффективность работы холодильной машины (чиллера) и уменьшает воздействие на окружающую среду, что связано с сокращением потребления электроэнергии, производимой электростанциями, которые работают на ископаемом топливе и являются основным источником выбросов СО2.
«Тепловое» и общее загрязнение окружающей среды можно снизить, полезно используя теплоту конденсации фреона в чиллере для нагревания воды в теплый период года, используя чиллер в режиме теплового насоса для отопления зданий в переходный период и при особых условиях эксплуатации в холодный период, при этом не только экономится топливо, но и уменьшается суммарное вредное воздействие на окружающую среду. Тепловые насосы более «чистые» в экологическом плане, чем самые современные высокоэффективные газовые котлы, так как тепловой насос со средним значением коэффициента преобразования 3,0 по сравнению с котлом, имеющим коэффициент годовой производительности на уровне 90% (уровень чрезвычайно высокий и труднодостижимый), выбрасывает в атмосферу на 40% меньше, чем котел той же мощности за тот же период времени (при сгорании газа образуется 221 г на 1 кВт/час произведенной теплоты, при производстве электроэнергии, затрачиваемой на работу теплового насоса, — 460 г на 1 кВт/час электроэнергии).
Местное негативное влияние СКВ c системой охлаждения на человека может быть связано с аварийными ситуациями, возникающими при работе системы. Речь идет об утечках хладагента непосредственно в помещение, где установлен кондиционер, возможных при работе сплит-систем, систем VRF. Опасность возникает при пожаре, так как хладагенты разлагаются под действием высоких температур, развиваемых пламенем, либо при использовании электрических нагревателей. При разложении могут выделяться токсичные и раздражающие соединения, в частности, хлористый водород и фтористый водород. Сами по себе хладагенты не огнеопасны и не взрывоопасны, однако многие хладагенты ГХФУ и ГФУ могут стать горючими при смешении их с большим количеством воздуха при давлении, превышающем атмосферное. В случае СКВ с чиллерами и фэнкойлами контур циркуляции фреона вынесен за пределы помещений, где находятся люди, а контур циркуляции хладоносителя заполнен безвредным и безопасным для человека веществом — водой или раствором пропиленгликоля, использование которого обязательно для «чистых» производств: фармацевтических фабрик, пищевых производств, помещений здравоохранения.
Одним из примеров снижения вредного воздействия на окружающую среду является использование чиллера в режиме теплового насоса для сушки различных технологических продуктов: древесины, пищевых продуктов (риса, зерна, колбас и так далее). Традиционные сушилки, использующие для подогрева воздуха теплоту сжигания топлива, загрязняют окружающую среду продуктами сгорания топлива, энергозатратны, процесс сушки в них трудно управляемый, не всегда выдерживается необходимый температурный режим, что приводит к низкому качеству продукции.
Метод осушки с использованием теплового насоса хорошо зарекомендовал себя при осушении воздуха в помещениях с большими влаговыделениями:
Популярные брэнды:
Типовые инженерные схемы климатических решений:
