15 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Системы кондиционирования, вентиляции и холодильные машины, как способ обеспечения эффективной работы

Системы кондиционирования, вентиляции и холодильные машины, как способ обеспечения эффективной работы

В работе многих предприятий и объектов требуется использование специального оборудования. Примером такого оборудования являются холодильные машины, которые нужны для поддержания специальной температуры. При этом четко поддерживаются все необходимые параметры и условия. Это позволяет сберегать продукты в надлежащем температурном режиме, что значительно продлевает срок их использования. При этом важно избегать перепадов температуры и сбоев в работе.

Это широкий спектр оборудования, которое зависит от типа продуктов, объемов и множества других параметров. Таким образом можно сберегать:

  • Продукты питания.
  • Овощи и фрукты.
  • Мясо и рыбу.
  • Молочные продукты.
  • Колбасные изделия.

При этом необходимо заранее рассчитывать объем хранимой продукции, температурный режим и другие параметры. При правильном подборе холодильных машин все эти условия будут соблюдены с высокой степенью точности.

Области применения холодильного оборудования

Благодаря развитию торговли и коммуникаций, холодильное оборудование может использоваться в самых различных областях и сферах:

  • Торговые сети, магазины.
  • Мелкие и крупные склады.
  • Предприятия и компании.

При этом холодильное оборудование может быть самого разного уровня и типа. Это зависит от типа продукции, температуры и других особенностей.

Для правильной работы холодильных машин важно проводить комплекс профилактических работ и обслуживание. Если этого не делать, то оборудование может давать сбои и это приведет к порче продуктов. При бережном использовании и грамотном подходе, холодильные агрегаты прослужат десятки лет без малейших проблем и сбоев в работе.

На любом производственном или торговом объекте должны быть предусмотрены системы вентиляции и кондиционирования. Это необходимо для обеспечения оптимальных условий работы и хранения продуктов. При этом подход должен иметь комплексный характер, для того чтобы обеспечить оптимальные условия.

Области применения систем

Согласно требованиям и нормам, системы вентиляции и кондиционирования должны быть на большинстве предприятий и объектов:

  • Крупные производственные предприятия.
  • Заводы и фабрики разной направленности.
  • Крупные торговые сети, супермаркеты, магазины.
  • Рестораны, кафе и другие заведения питания.
  • Склады любого размера.

Это необходимо для поддержания чистоты воздуха и температурного режима. При этом системы вентиляции обеспечивают приток свежего воздуха, фильтрацию и множество других важных функций. Заниматься разработкой и внедрением таких систем должны только специалисты, которые имеют большой опыт работы в данной области. При этом важно правильно рассчитать тип оборудования, его мощность и правильно выполнить монтаж.

Почему холодильная машина работает неэффективно?

Д. М. Денисихина, канд. физ.-матем. наук, доцент, заместитель гендиректора ООО «ММ-Технологии», LEED AP BD+C, denisikhina@mm-technologies.ru

М. В. Самолетов, исполнительный директор ООО «ММ-Технологии»

При проектировании систем холодоснабжения важной задачей является правильное определение требуемой холодильной мощности и компоновки холодильных машин. Решение этой задачи непосредственно влияет как на капитальные вложения в систему, так и на ее эксплуатационные расходы. Вместе с тем, на практике встречаются случаи неэффективной работы холодильных машин. Причины этого и возможные проблемы при определении потребности здания в холоде приведены в данной статье. Также рассмотрен практический пример повышения энергоэффективности работы системы холодоснабжения за счет правильной компоновки холодильных машин.

О загрузке холодильных машин

При определении холодопроизводительности машин расчет мощности ведется на пиковую летнюю температуру, которая может наблюдаться в течение года всего несколько часов. Таким образом, мощность холодильной машины оказывается значительно больше повседневной потребности здания в холоде. Частичная загрузка холодильной машины приводит к снижению эффективности ее работы. При этом степень снижения эффективности зависит от типа компрессора и метода регулирования производительности.

Существуют и другие возможные проблемы. Так, например, если нагрузка на систему охлаждения в какой-то период оказывается ниже минимально возможной холодопроизводительности машины, то это приведет к типичному случаю ее цикличного включения/выключения, что, в свою очередь, обусловливает неэффективную работу. Кроме того, такое функционирование холодильных машин является причиной ошибок в работе автоматики и приводит к повышенному износу, что повышает стоимость эксплуатации такой машины. Владелец здания, конечно, не ожидает такой работы инженерных систем, после того как инвестировал значительные средства в систему холодоснабжения.

Для решения подобных проблем можно, например, предусмотреть установку двух холодильных машин. Они могут быть одинаковой или различной мощности. Подобрать наиболее целесообразные мощности холодильных машин следует по анализу потребности здания в холоде в течение годовой эксплуатации. Одна машина должна обеспечивать работу с хорошей эффективностью при характерных для здания продолжительных нагрузках, а вторая покрывать недостающую потребность в холоде при пиковых нагрузках.

Для получения данных о потребности в холоде и об эффективности работы системы холодоснабжения в течение годовой эксплуатации здания следует учитывать большое количество факторов: непостоянные тепловыделения в здании, температура циркулирующей охлаждающей воды, температура окружающего воздуха и другие. Все эти факторы непрерывно меняются в течение года. Только динамическое энергомоделирование проектируемого здания с достаточно подробным заданием исходных данных позволит предсказать, как оно будет функционировать в реальности. По результатам динамического моделирования проектировщик может с достаточной точностью понять, как будут работать инженерные системы и как они будут зависеть от большого количества факторов, влияющих на них в течение года.

Чиллер с винтовым компрессором

Неточности в определении требуемой мощности холодильных машин

Помимо того что мощность холодильной машины существенно выше ее загруженности в течение основного времени работы, значение этой мощности в проекте бывает перезаложено. Причины такой перезаложенности, как правило, следующие.

Читать еще:  Как подготовить поверхность под окраску

Во-первых, расчет теплопоступлений от солнечной радиации в объем здания проводится с сильными упрощениями. Так, не учитываются сложная геометрическая форма остекления, эффекты затенения и самозатенения, тепловая инерционность конструкций.

Во-вторых, при определении общей нагрузки на холодильные машины здания суммируются максимальные значения теплопоступлений для каждого помещения. То есть не учитывается тот факт, что пиковые значения по помещениям наблюдаются в разное время. Так, в реальности солнце не светит на здание с юга, востока и запада одновременно. Люди и нагрузки от оборудования могут мигрировать из одной зоны в другую, например, во время обеденного перерыва в офисе. Они не находятся одновременно в каждом помещении в максимально возможном количестве.

Отметим, что определение максимальных нагрузок для каждого помещения необходимо для подбора мощности оконечных охлаждающих устройств для данных помещений. Таким образом, сумма пиковых значений теплопоступлений по помещениям почти всегда будет больше, чем требуемая мощность холодильных машин.

Кроме того, к уже завышенному значению требуемой мощности холодильных машин добавляют еще и завышенный запас. Для того чтобы корректно оценить требуемую мощность холодильных машин здания, учесть неодновременность пиковых нагрузок по помещениям, сложность геометрических форм и инерционности здания, а также все нюансы «жизни» объекта и его инженерных систем, проводится ряд расчетов, основанных на методах энергетического моделирования. Кроме того, моделирование позволяет найти решения по сокращению энергопотребления всего объекта и сделать более эффективной работу холодильных машин, в частности.

Моделирование проводится при нормальных погодных условиях, а также при экстремально жарком лете. Все погодные данные основаны на 10-летней статистике наблюдения в районе места непосредственного строительства. На основе этих данных формируются «погодные файлы», которые содержат почасовые изменения всех параметров, влияющих на функционирование объекта.

Пример правильного подхода к выбору мощности холодильных машин

В рассматриваемом ниже примере в проекте изначально было заложено пять холодильных машин мощностью по 1,4 МВт каждая (рис. 2). Холодильные машины в зависимости от холодильной нагрузки включаются каскадно.

Схема системы холодоснабжения с пятью холодильными машинами

Проведенное энергомоделирование показало, как работают холодильные машины в течение годовой эксплуатации объекта. На рис. 3 показаны нагрузка на систему холодоснабжения и выработка холода каждой из пяти холодильных машин для нормальных погодных условий, а на рис. 4 – для экстремально жаркого лета.

Нагрузка на систему холодоснабжения доводчиков и выработка холода каждой из пяти холодильных машин в течение года для нормальных погодных условийи

Из рис. 3, 4 видно, что загруженность большинства холодильных машин в течение года мала. Работают в основном две из пяти машин. Кроме того, видно, что пиковая нагрузка в экстремально жаркое лето составляет 1,8 МВт, что всего на 30 % больше мощности одной из пяти машин в каскаде. Работа этих двух машин неэффективна. Продолжительную часть времени (холодного периода) нагрузка на машину составляет менее 7 %. Такая маленькая нагрузка приводит к неустойчивому режиму работы холодильной машины, т. е. к ее циклическому включению/выключению.

Нагрузка на систему холодоснабжения доводчиков и выработка холода каждой из пяти холодильных машин в течение года для экстремальных погодных условий

Был предложен более эффективный вариант с установкой трех основных холодильных машин по 650 кВт холода каждая. Моделирование показало, что такой вариант приводит к сокращению энергопотребления холодильными машинами на 10 % (рис. 5).

Сравнение энергопотребления системой холодоснабжения в проектном решении и при установке трех холодильных машин по 650 кВт в течение года для нормальных погодных условий

На рис. 5 видно, как уменьшилось энергопотребление холодильными машинами для каждого месяца в течение расчетного года. В денежном эквиваленте общая экономия при этом составляет около 500 тыс. руб. в год для нормального режима. Для экстремального режима (жаркое лето) повышение энергоэффективности несколько меньше.

Если посмотреть на работу холодильных машин (рис. 6), то видно, что их загрузка стала более равномерной. Все три машины используются продолжительное время и работают не на минимальных мощностях.

Выработка холода при установке трех холодильных машин по 650 кВт в течение года для нормальных погодных условий

Таким образом, рассмотренный пример показывает, как методы энергомоделирования помогают подобрать мощности каждой холодильной машины, обеспечивающие ее эффективную эксплуатацию. Первая в каскаде машина стала работать большее время при средних нагрузках, в то время как раньше работала при минимальных. Вторую в каскаде машину стали включать с мая по сентябрь, и работать она также стала при средних нагрузках, то есть удалось предотвратить постоянные циклы включения/выключения. Когда же нагрузка приближается к пиковым значениям, включают третью машину.

В данном примере рассматривались одинаковые по мощности холодильные машины в каскаде. Это было связано с постоянным изменением очередности работы машин в каскаде с целью равномерной выработки ресурса у всех машин. Однако, анализируя характер нагрузки в холодный период (см. рис. 3, 4), можно обнаружить, что холодильная машина продолжительное время вынуждена работать при нагрузке не выше 200 кВт. Соответственно, можно было еще больше увеличить эффективность работы системы холодоснабжения, подобрав первую в каскаде машину мощностью 200 кВт. Так, в холодный период постоянно работала бы «маленькая машинка», в переходный и теплый подключались бы вторая и третья «большие машины».

Такая перекомпоновка в распределении мощности позволяет заметно снизить энергопотребление холодильными машинами, задать им более стабильный режим работы, увеличить отказоустойчивость и продлить срок их службы.

Читать еще:  Основные комплектующие откатных ворот

Моделирование, выполняемое во время стадии «проект», помогает определить возможные опасности при дальнейшей эксплуатации, а также проверить и существенно улучшить энергоэффективность проектируемого здания.

Системы кондиционирования, вентиляции и холодильные машины, как способ обеспечения эффективной работы

Главная страница » Публикации » Системы кондиционирования, вентиляции и холодильные машины, как способ обеспечения эффективной работы

В работе многих предприятий и объектов требуется использование специального оборудования. Примером такого оборудования являются холодильные машины, которые нужны для поддержания специальной температуры. При этом четко поддерживаются все необходимые параметры и условия. Это позволяет сберегать продукты в надлежащем температурном режиме, что значительно продлевает срок их использования. При этом важно избегать перепадов температуры и сбоев в работе.

Содержание:

Это широкий спектр оборудования, которое зависит от типа продуктов, объемов и множества других параметров. Таким образом можно сберегать:

При этом необходимо заранее рассчитывать объем хранимой продукции, температурный режим и другие параметры. При правильном подборе холодильных машин все эти условия будут соблюдены с высокой степенью точности.

Области применения холодильного оборудования

Благодаря развитию торговли и коммуникаций, холодильное оборудование может использоваться в самых различных областях и сферах:

  • Торговые сети, магазины.
  • Мелкие и крупные склады.
  • Предприятия и компании.

При этом холодильное оборудование может быть самого разного уровня и типа. Это зависит от типа продукции, температуры и других особенностей.

Для правильной работы холодильных машин важно проводить комплекс профилактических работ и обслуживание. Если этого не делать, то оборудование может давать сбои и это приведет к порче продуктов. При бережном использовании и грамотном подходе, холодильные агрегаты прослужат десятки лет без малейших проблем и сбоев в работе.

На любом производственном или торговом объекте должны быть предусмотрены системы вентиляции и кондиционирования. Это необходимо для обеспечения оптимальных условий работы и хранения продуктов. При этом подход должен иметь комплексный характер, для того чтобы обеспечить оптимальные условия.

Области применения систем

Согласно требованиям и нормам, системы вентиляции и кондиционирования должны быть на большинстве предприятий и объектов:

  • Крупные производственные предприятия.
  • Заводы и фабрики разной направленности.
  • Крупные торговые сети, супермаркеты, магазины.
  • Рестораны, кафе и другие заведения питания.
  • Склады любого размера.

Это необходимо для поддержания чистоты воздуха и температурного режима. При этом системы вентиляции обеспечивают приток свежего воздуха, фильтрацию и множество других важных функций. Заниматься разработкой и внедрением таких систем должны только специалисты, которые имеют большой опыт работы в данной области. При этом важно правильно рассчитать тип оборудования, его мощность и правильно выполнить монтаж.


В современных условиях, когда с каждым днем растут тарифы на энергоресурсы и коммунальные услуги, вопрос выбора эффективного и главное, экономичного.


Эта техника используется для обработки приусадебных земельных участков, выполнения работ в теплицах, перевозки грузов, очистки снега. Ее расширенную.


Качественная реализация такого проекта поможет создать комфортные условия для работы и отдыха. Чтобы исключить неверные действия надо внимательно изучить.

Принципы работы холодильной машины

Основные понятия, связанные с работой холодильной машины

Охлаждение в кондиционерах производится за счет поглощения тепла при кипении жидкости. Когда мы говорим о кипящей жидкости, мы, естественно, думаем, что она горячая. Однако это не совсем верно.

  • Во-первых, температура кипения жидкости зависит от давления окружающей среды. Чем выше давление, тем выше температура кипения, и наоборот: чем ниже давление, тем ниже температура кипения. При нормальном атмосферном давлении, равном 760 мм рт.ст. (1 атм), вода кипит при плюс 100°С, но если давление пониженное, как например в горах на высоте 7000-8000 м, вода начнет кипеть уже при температуре плюс 40-60°С.
  • Во-вторых, при одинаковых условиях разные жидкости имеют различные температуры кипения.

Например, фреон R-22, широко используемый в холодильной технике, при нормальном атмосферном давлении имеет температуру кипения минус 4°,8°С.

Если жидкий фреон находится в открытом сосуде, то есть при атмосферном давлении и температуре окружающей среды, то он немедленно вскипает, поглощая при этом большое количество тепла из окружающей среды или любого материала, с которым находится в контакте. В холодильной машине фреон кипит не в открытом сосуде, а в специальном теплообменнике, называемом испарителем. При этом кипящий в трубках испарителя фреон активно поглощает тепло от воздушного потока, омывающего наружную, как правило, оребренную поверхность трубок.

Рассмотрим процесс конденсации паров жидкости на примере фреона R-22. Температура конденсации паров фреона, так же, как и температура кипения, зависит от давления окружающей среды. Чем выше давление, тем выше температура конденсации. Так, например, конденсация паров фреона R-22 при давлении 23 атм начинается уже при температуре плюс 55°С. Процесс конденсации фреоновых паров, как и любой другой жидкости, сопровождается выделением большого количества тепла в окружающую среду или, применительно к холодильной машине, передачей этого тепла потоку воздуха или жидкости в специальном теплообменнике, называемом конденсатором.

Естественно, чтобы процесс кипения фреона в испарителе и охлаждения воздуха, а также процесс конденсации и отвод тепла в конденсаторе были непрерывными, необходимо постоянно «подливать» в испаритель жидкий фреон, а в конденсатор постоянно подавать пары фреона. Такой непрерывный процесс (цикл) осуществляется в холодильной машине.

Наиболее обширный класс холодильных машин базируется на компрессионном цикле охлаждения, основными конструктивными элементами которого являются компрессор, испаритель, конденсатор и регулятор потока (капиллярная трубка), соединенные трубопроводами и представляющие собой замкнутую систему, в которой циркуляцию хладагента (фреона) осуществляет компрессор. Кроме обеспечения циркуляции, компрессор поддерживает в конденсаторе (на линии нагнетания) высокое давление порядка 20-23 атм. Теперь, когда рассмотрены основные понятия, связанные с работой холодильной машины, перейдем к более подробному рассмотрению схемы компрессионного цикла охлаждения, конструктивному исполнению и функциональному назначению отдельных узлов и элементов.

Читать еще:  Как выбрать троллинговый лодочный мотор?


Схема компрессионного цикла охлаждения

Кондиционер — это та же холодильная машина, предназначенная для тепловлажностной обработки воздушного потока. Кроме того, кондиционер обладает существенно большими возможностями, более сложной конструкцией и многочисленными дополнительными опциями. Обработка воздуха предполагает придание ему определенных кондиций, таких как температура и влажность, а также направление движения и подвижность (скорость движения). Остановимся на принципе работы и физических процессах, происходящих в холодильной машине (кондиционере). Охлаждение в кондиционере обеспечивается непрерывной циркуляцией, кипением и конденсацией хладагента в замкнутой системе. Кипение хладагента происходит при низком давлении и низкой температуре, а конденсация — при высоком давлении и высокой температуре. Принципиальная схема компрессионного цикла охлаждения показана на рис. 1.

Начнем рассмотрение работы цикла с выхода испарителя (участок 1-1). Здесь хладагент находится в парообразном состоянии с низким давлением и температурой.

Парообразный хладагент всасывается компрессором, который повышает его давление до 15-25 атм и температуру до плюс 70-90°С (участок 2-2).

Далее в конденсаторе горячий парообразный хладагент охлаждается и конденсируется, то есть переходит в жидкую фазу. Конденсатор может быть либо с воздушным, либо с водяным охлаждением в зависимости от типа холодильной системы.

На выходе из конденсатора (точка 3) хладагент находится в жидком состоянии при высоком давлении. Размеры конденсатора выбираются таким образом, чтобы газ полностью сконденсировался внутри конденсатора. Поэтому температура жидкости на выходе из конденсатора оказывается несколько ниже температуры конденсации. Переохлаждение в конденсаторах с воздушным охлаждением обычно составляет примерно плюс 4-7°С.

При этом температура конденсации примерно на 10-20°С выше температуры атмосферного воздуха.

Затем хладагент в жидкой фазе при высокой температуре и давлении поступает в регулятор потока, где давление смеси резко уменьшается, часть жидкости при этом может испариться, переходя в парообразную фазу. Таким образом, в испаритель попадает смесь пара и жидкости (точка 4).

Жидкость кипит в испарителе, отбирая тепло от окружающего воздуха, и вновь переходит в парообразное состояние.

Размеры испарителя выбираются таким образом, чтобы жидкость полностью испарилась внутри испарителя. Поэтому температура пара на выходе из испарителя оказывается выше температуры кипения, происходит так называемый перегрев хладагента в испарителе. В этом случае даже самые маленькие капельки хладагента испаряются и в компрессор не попадает жидкость. Следует отметить, что в случае попадания жидкого хладагента в компрессор, так называемого «гидравлического удара», возможны повреждения и поломки клапанов и других деталей компрессора.

Перегретый пар выходит из испарителя (точка 1), и цикл возобновляется.

Таким образом, хладагент постоянно циркулирует по замкнутому контуру, меняя свое агрегатное состояние с жидкого на парообразное и наоборот.

Все компрессионные циклы холодильных машин включают два определенных уровня давления. Граница между ними проходит через нагнетательный клапан на выходе компрессора с одной стороны и выход из регулятора потока (из капиллярной трубки) с другой стороны.

Нагнетательный клапан компрессора и выходное отверстие регулятора потока являются разделительными точками между сторонами высокого и низкого давлений в холодильной машине.

На стороне высокого давления находятся все элементы, работающие при давлении конденсации.

На стороне низкого давления находятся все элементы, работающие при давлении испарения.

Несмотря на то, что существует много типов компрессионных холодильных машин, принципиальная схема цикла в них практически одинакова.


Теоретический и реальный цикл охлаждения.

Цикл охлаждения можно представить графически в виде диаграммы зависимости абсолютного давления и теплосодержания (энтальпии). На диаграмме (рис. 2) представлена характерная кривая отображающая процесс насыщения хладагента.

Левая часть кривой соответствует состоянию насыщенной жидкости, правая часть — состоянию насыщенного пара. Две кривые соединяются в центре в так называемой «критической точке», где хладагент может находиться как в жидком, так и в парообразном состоянии. Зоны слева и справа от кривой соответствуют переохлажденной жидкости и перегретому пару. Внутри кривой линии помещается зона, соответствующая состоянию смеси жидкости и пара.

Рассмотрим схему теоретического (идеального) цикла охлаждения с тем, чтобы лучше понять действующие факторы (рис. 3).

Рассмотрим наиболее характерные процессы, происходящие в компрессионном цикле охлаждения.


Сжатие пара в компрессоре.

Холодный парообразный насыщенный хладагент поступает в компрессор (точка С`). В процессе сжатия повышаются его давление и температура (точка D). Теплосодержание также повышается на величину, определяемую отрезком НС`-HD, то есть проекцией линии C`-D на горизонтальную ось.


Конденсация.

В конце цикла сжатия (точка D) горячий пар поступает в конденсатор, где начинается его конденсация и переход из состояния горячего пара в состояние горячей жидкости. Этот переход в новое состояние происходит при неизменных давлении и температуре. Следует отметить, что, хотя температура смеси остается практически неизменной, теплосодержание уменьшается за счет отвода тепла от конденсатора и превращения пара в жидкость, поэтому он отображается на диаграмме в виде прямой, параллельной горизонтальной оси.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов: