Универсальный метод оценки энергетической эффективности холодильных систем

В основе работы холодильного цикла стоят законы и принципы термодинамики. Способы анализа также опираются на термодинамические процессы.

Системы изучаются целиком или по частям. Выводы делаются на базе данных, добытых эмпирическим образом, расчетом по уже известным показателям или расчетно-эмпирическим путем — вычисление показаний на основе работы аналогичных приборов. Имеющиеся цифры служат для составления энергетического, эксергетического или материального баланса.

К универсальным методам оценки энергетической эффективности холодильных систем относятся:

• Термодинамический анализ. Изыскания проводятся в два этапа:

  
  

  — В первом собираются необходимые сведения для расчета системы или отдельного ее элемента.

  — Второй заключается в составлении и решении уравнений второго закона термодинамики, законов сохранения материи, закона сохранения энергии в частном виде первого закона термодинамики и эксергетического баланса.

  Таким путем определяются абсолютные и относительные термодинамические величины. Первые описывают потери, вторые — степень термодинамического совершенства. Анализ данных показывает течение процессов на разных участках системы, в цикле в целом и при взаимодействии с внешней средой.

• Метод циклов. Основан на поэтапном переходе от идеального обратимого цикла-образца холодильной машины к реальному. В схему по очереди вводятся обратимые процессы, максимально приближенные к реальным условиям.
• Эксергетический метод. Заключается в сравнении фактически произведенной работы с эксергией — с количеством энергии, потраченной с пользой. Чем меньше разница между расчетной эксергией и практическими энергетическими показателями, тем совершеннее процесс.

Для определения энергоэффективности рассчитывается эксергетический КПД исследуемого аппарата. Показатель равен отношению реально полученной полезной работы максимальному количеству, которое можно извлечь из процесса.

КПД вычисляют вычитанием из 100% потерь в каждом элементе холодильной машины. Рассматривают динамику изменений в зависимости от параметров работы разных агрегатов. На основании графиков оценивают эффективность и разрабатывают решения по модернизации.

• Энтропийный метод. Система исследования схожа с эксергетическим методом. Основой служат два закона термодинамики. В холодильном цикле обнаруживают источники необратимости и рассчитывают потери при протекании различных процессов.
• Пинч-анализ. Применяется на начальном этапе проектирования для эффективности теплообменников. Метод строится на графической основе. Итог дает четкое направление разработке или усовершенствованию уже работающих приборов. Благодаря фиксированной картине можно проконтролировать весь путь процесса, не допуская отклонений, увеличения потребления электроэнергии и потерь.
• Эксергоэкономический анализ. Дает оптимальную информацию по энергоэффективности холодильной установки на начальной стадии, фактически оценивая полезность и стоимость агрегата. Демонстрирует влияние эксергии на экономические показатели, исключая чисто механические потери, которые не имеют отношения к потребляемой приборами энергии.

При необходимости методы комбинируют.

Современные технологии позволяют создавать для исследований правдоподобные модели холодильных машин. Это существенно сокращает затраты при оборудовании и эксплуатации производства.

Типовые операции оценки энергетической эффективности холодильных систем

В порядок экспертизы эффективности системы холодоснабжения входят обязательные стандартные операции:

• расчет идеального течения процессов;
• проверка и подбор оптимального режима работы компрессорной группы;
• оценка конструктивных особенностей и действия теплообменных аппаратов;
• исследование физических характеристик ограждающих конструкций;
• анализ теплофизических характеристик рабочего вещества;
• диагностика системы автоматизации;
• ревизия технологических циклов охлаждения и хранения продукции;
• аналитика полученной информации, вычисление степени термодинамического совершенства системы;
• разработка порядка оптимизации.

Для чего производить оценку энергетической эффективности холодильных систем?

Между термодинамическим и экономическим совершенством холодильного цикла нет прямой зависимости. Идеальные термодинамические показатели не гарантируют наилучшие экономические результаты. Задача оценки энергоэффективности холодильной системы в том, чтобы найти оптимальное сочетание.

Энергоэффективность лежит в основе международных трендов зашиты природы. Все страны мира постепенно подключаются к экологическим программам, принимают законы для сохранения окружающей среды, вводят штрафы или преференции. Это меняет правила ведения бизнеса, вынуждает по-другому планировать и осуществлять деятельность.

С 2005 года Российская Федерация поддерживает Киотский протокол, принимает положенные поправки, выполняет обязательства. В 2014 году Россия присоединилась к Венской конвенции и Монреальскому протоколу, регулирующим выбор рабочих веществ для холодильных установок. 1 января 2019 году в стране вступила в силу Кигалийская поправка к Монреальскому протоколу, которая накладывает ограничения на торговлю с государствами, не входящими в список лояльных.

Оценку процессов холодильного цикла производят также с точки зрения энергосбережения и возможности использовать выбрасываемое тепло как источник вторичной энергии. Например, перенаправить на отопление помещений, предварительный подогрев уличного воздуха или создание тепловой подушки в грунте под морозильными камерами.

Для чего надо повышать энергетическую эффективность холодильных систем?

На работу холодильного оборудования на предприятиях и в хозяйствах уходит половина всей затраченной электроэнергии. Для мясных производств и магазинов уровень потребления доходит до 80% от общих издержек.

Энергоэффективное оборудование как правило сложнее и дороже, чем аналогичные агрегаты. Оно включает больше элементов и требует профессионального обслуживания. Но быстро окупается за счет постоянной экономии электрической энергии.

Установка изначально эффективных или модернизация уже работающих холодильных агрегатов позволяет добиться максимальной выгоды при минимально возможных расходах. Дальновидный расчет и подбор холодильной системы одновременно с уменьшением затрат повышает производительность.

Чтобы получить консультацию, узнать цены, позвоните нам по телефону  или заполните форму обратной связи на сайте.