Холодильные системы на углекислом газе

Применение диоксида углерода СО2 (R744) в холодильной промышленности становится с каждым годом все более востребованным. Углекислый газ как хладагент обладает комплексом неоспоримых преимуществ, некоторые из которых выгодно отличают его от большинства фреонов, используемых в настоящее время. Диоксид углерода является эффективным, нетоксичным хладагентом с минимальным потенциалом глобального потепления (GWP – 1), это безопасное, доступное и недорогое вещество.

Дешевизна и доступность CO2 с каждым годом делают этот хладагент более предпочтительным для выбора, в первую очередь при проектировании промышленных установок большой производительности и для холодоснабжения супермаркетов среднего и крупного формата. Свое влияние накладывают и экологические требования к оборудованию, и СО2 как натуральный природный хладагент, здесь является современным и оправданным решением.
Ключевые международные соглашения, такие как Кигалийская поправка к Монреальскому протоколу (подписанная в 2016 году и вступившая в силу в 2019 году) и регламент Европейского Союза по фторсодержащим газам (вступивший в силу в 2015 году) способствуют сокращению использования гидрофторуглеродов (ГФУ), открывая путь к более широкому использованию природных хладагентов. Особенно преимущества СО2 заметны на фоне вводимых квот на потребление фреонов и вызванное этим значительное увеличение их стоимости. Использование натуральных хладагентов уже сейчас является обязательным при введении в эксплуатацию новых объектов холодоснабжения в странах Европы, Северной Америки, Японии и ЮАР. Ожидается, что рынок холодильных систем на СО2 будет продолжать ежегодно расширяться с среднегодовым темпом роста на уровне 5..7%. Также стоит отметить постоянно растущий интерес заказчиков к системам на диоксиде углерода и в нашей стране.

Возможным недостатком углекислоты как хладагента является высокое давление в контуре холодильной системы, особенно в транскритическом цикле. Этот факт накладывает ряд требований к проектированию систем холодоснабжения на этом хладагенте, их монтажу и дальнейшему обслуживанию, но при этом не является препятствием к развитию систем холодоснабжения на диоксиде углерода.
Преимущества CO2 как хладагента
Во многих случаях использование СО2 по совокупности ряда факторов является рациональным и выгодным решением:

- R744 экологически безопасен, не оказывает негативного влияния на глобальное потепление и озоновый слой
- доступный хладагент со значительно меньшей по сравнению с синтетическими фреонами стоимостью
- обладает отличными теплофизическими свойствами, благодаря чему холодильные системы получаются компактнее за счет использования компонентов меньшего размера
- использование СО2 позволяет снизить эксплуатационные расходы и со временем окупить более высокие по сравнению с фреоновыми системами капитальные затраты

Немаловажно, что транскритические системы на СО2 обладают значительным потенциалом рекуперации тепла, а также показывают свою эффективность практически во всех климатических зонах по сравнению с субкритическим циклом и многими фреоновыми решениями
Принцип использования CO2 в холодильных системах
Диоксид углерода отличается по своим свойствам от привычных нам фреонов. При атмосферном давлении СО2 может существовать только в виде пара или твердого вещества при достаточно низких температурах. Для любого типа системы охлаждения СО2 необходимо учитывать как тройную точку (в которой все три фазы находятся в равновесии между собой), так и критическую точку (выше которой пропадает четкое различие между газовой и жидкостной фазами). Тройная точка находится на 5,2 бар и при -56,6°C.

СО2 может быть использован в качестве хладагента в ряде различных систем, работающих в субкритическом и транскритическом циклах. Классическая холодильная система является субкритической, то есть функционирующей в области между тройной точкой и критической точкой. СО2 достигает своей критической точки при 73,6 бар и 31,1°C, что является относительно низкой температурой по сравнению с другими хладагентами. В холодильных системах, работающих при температуре окружающей среды выше 31,1°C, СО2 присутствует в виде сверхкритической жидкости и не способен конденсироваться.

Наибольшую эффективность холодильные системы на диоксиде углерода показывают при работе на транскритическом режиме.

Транскритические системы на CO2
В одноступенчатой транскритической системе давление в газохладителе регулируется таким образом, чтобы обеспечить либо оптимальную производительность, либо оптимальную эффективность, поддерживая давления ниже максимально допустимого. В схеме имеется два клапана, которые управляют газоохладителем и ресивером промежуточного давления. Вентиль после газохладителя (регулятор высокого давления) – это клапан понижения давления, на работу которого влияют два параметра: давление хладагента в газохладителе и температура на выходе из него. Вентиль после ресивера (регулятор промежуточного давления или клапан флэш-газа) контролирует давление хладагента в ресивере. На него влияет один параметр – это давление в ресивере, который отделяет хладагент в жидком состоянии от пара – жидкость направляется в испаритель, а пар – обратно в компрессор.
Одноступенчатая схема
Бустерные системы используют как для среднетемпературного, так и для низкотемпературного охлаждения. По сравнению с одноступенчатыми системами их эффективность выше.

Бустерная система состоит из двух контуров испарения – среднетемпературного и низкотемпературного. Двуступенчатое сжатие хладагента производится низкотемпературным и среднетемпературным компрессорами. Два регулятора давления здесь аналогичны регуляторам одноступенчатой системы: сначала идёт вентиль после газоохладителя (регулятор высокого давления), регулирующий давление в газохладителе, а затем перепускной клапан флэш-газа, регулирующий давление в ресивере (вентиль после ресивера).
Двуступенчатая (бустерная) схема
На текущий момент наиболее полно использующей возможности углекислого газа схемой работы является транскритическая бустерная схема с использованем технологии параллельного сжатия и эжектора. В целях дальнейшего увеличения общей энергоэффективности установки она также снабжается системой рекуперации тепла и частотными преобразователями на ведущих компрессорах ступеней системы и насосах.

Применение параллельного сжатия позволяет сжимать избыточный газ при максимально возможном уровне давления. Это приводит к значительному увеличению КПД системы в теплом климате.

Эжектор – это способ повторного использования энергии в холодильной системе, не расширяя хладагент, поддерживая относительно высокое давление. Жидкость, выходящая из газоохладителя, не расширяется, так что давление можно поддерживать высоким и для сжатия потребуется меньше работы. Газ во всасывающей линии основного компрессора (низкое давление) и жидкость, выходящая из газоохладителя (высокое давление), смешиваются для получения хладагента при среднем
Схема с параллельным сжатием и эжектором
давлении. По сути первичный поток поступает из газоохладителя, причем давление нагнетания газоохладителя зависит от температуры окружающей среды и может быть относительно высоким. Вторичный поток поступает из всасывающей линии стороны среднетемпературного режима с относительно низким давлением, поскольку он не был сжат. Они смешиваются, чтобы получить общий поток. С помощью этого метода можно увеличить давление всего потока на несколько бар по сравнению с первичным потоком. Таким образом, эжектор выполняет работу компрессора и создает дополнительный подъем давления. Это позволяет увеличить эффективность системы.
Подбор холодильных систем на CO2
Реализацию проектов на диоксиде углерода ООО "РефХелп" осуществляет в партнерстве с ведущим в России производителем промышленного холодильного оборудования ООО "Ингениум".

Холодильная система на СО2 является сложным комплексом современных технических решений, который требует определенных знаний и опыта как на стадии выбора оборудования, так и на дальнейших этапах реализации проекта, включая сервис.
Спроектировав и обслуживая множество систем на CO2, мы накопили отличный опыт в этой сфере и будем рады поделиться им с нашими Заказчиками.
В своей работе мы используем только оборудование ведущих европейских производителей: компрессоры Bitzer, теплообменное оборудование Guentner, Kelvion и Lu-Ve, автоматику Danfoss и системы управления на базе компонентов ABB, Siemens, Schneider Electric и Eaton Moeller.
Обращение в нашу компанию
Звонок, e-mail или заявка через сайт
Выезд на объект
Обязательное посещение объекта нашим специалистом
Техническое Задание
Аудит объекта и составление (согласование) ТЗ с Заказчиком
Расчет проекта
Выбор оптимального варианта и подбор оборудования
Контракт
Заключение и подписание договора
Реализация проекта
Поставка оборудования, монтажные и пусконаладочные работы
Сервис
Круглосуточное гарантийное и сервисное обслуживание
Запрос коммерческого предложения
Выберите файлы (не более 10шт)
Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь c политикой конфиденциальности.