Logo holodilshchik
интернет-выпуск № 5(41), май, 2008 г.
ПЕРВАЯ В РОССИИ ИНТЕРНЕТ-ГАЗЕТА ПО ХОЛОДИЛЬНОЙ И БЛИЗКОЙ ЕЙ ТЕМАТИКЕ

Охладители жидкостей для технологических целей
Грамотно преподнести себя через рекламу - тоже искусство!
ЛУЧШАЯ СТАТЬЯ ВЫПУСКА 5(41)!
КОМБИНИРОВАННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ТРОЙНОГО ДЕЙСТВИЯ:
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ И ВЫСОКАЯ ЭКОЛОГИЧНОСТЬ

Комбинированная технология тройного действия: энергетическая эффективность и высокая экологичность

Россия, как и другие развитые страны, столкнулась с проблемой энергодефицита. Аварии и отключение электроснабжения, нехватка или отсутствие теплоснабжения - всё это требует решения, и решения быстрого. Однако чтобы запустить дополнительные мощности, требуется затрачивать годы на строительство электростанций или станций, генерирующих тепло.

Комбинированное производство электрической, тепловой и холодильной энергии (тригенерация) представляет на сегодняшний день одно из наиболее современных технологических решений в плане и повышения энергетической эффективности, и решения экологических проблем.



Оптимизация потребления энергии является серьезной задачей, и ее решение важно и с экономической точки зрения, и в отношении улучшения экологии.

В жилых зданиях распределение энергопотребления выглядит следующим образом: 57% энергии идет на отопление помещений, 25% - на производство горячей санитарной воды и 11% - на питание электробытовых приборов.

Учитывая, что значительная доля энергии расходуется на отопление и приготовление горячей санитарной воды, необходимо знать, каковы последствия использования тепловой энергии, в том числе, какова степень загрязнения атмосферы, обусловленная производством тепла на бытовое отопление. Для минимизации негативного воздействия на экологию и снижения финансовых затрат представляется, что, помимо разработки новых альтернативных видов топлива, следует шире использовать новые технологии, которые в определенных ситуациях могут существенно повысить производительность и оптимизировать использование источников энергии.

Системы когенерации (комбинированное производство тепла и электроэнергии) и тригенерации (комбинированное производство тепла, холода и электроэнергии) представляют собой наиболее рациональный и эффективный способ использования традиционных источников энергии (ископаемое топливо), а также возобновляемых источников энергии (биогаз и солнечная энергия).

В частности, системы когенерации в сочетании с холодильными агрегатами абсорбционного типа являются удачным выходом в ситуации, когда необходимо обеспечить регенерацию и преобразование избыточного тепла в холодильную энергию.

Таким образом, системы тройного действия (рис. 1) являются эффективным решением для удовлетворения постоянно растущего спроса на электроэнергию, тепло и холод именно благодаря преимуществам, которые открывают новые газовые технологии и поправки, внесенные в экологический регламент.

Схема образования трех форм энергии в процессе тригенерации

Рис. 1. Схема образования трех форм энергии в процессе тригенерации:
1 - горючее; 2 - тригенерация; 3 - тепло; 4 - электроэнергия;
5 - холод; 6 - потери тепла; 7 - потери при передаче

В промышленности и для обслуживания административных объектов, где продолжительность работы в годовом исчислении превышает 4 тысячи часов, применяется когенерация.

В бытовой сфере тепло, производимое комбинированной энергосистемой, предназначается, главным образом, для отопления помещений, и, как правило, период реальной потребности в тепле ограничивается зимними месяцами, например, в странах с умеренным климатом. В то же время, существует значительная потребность в холодоснабжении для кондиционирования тех же помещений в летний период. Именно в этих случаях, имея комбинированную энергосистему, регенерированное тепло можно использовать для производства холодильной энергии или охлаждающей воды для системы кондиционирования или промышленных процессов.

Система тригенерации состоит из системы комбинированного производства тепла и электроэнергии, соединенной с одним или несколькими холодильными агрегатами (рис. 2). Тепловая часть представляет собой парогенератор с рекуперацией тепла, для питания которого используются выхлопные газы первичного двигателя, как правило, оснащенного газовой турбиной. Первичный двигатель соединен с генератором переменного тока, обеспечивающим производство электрической энергии.

Дополнительно в системе предусмотрен аварийный контур, куда при необходимости можно сбрасывать пар для утилизации избыточного тепла в случае перегрева или переохлаждения.

Схема образования трех форм энергии в процессе тригенерации

Рис. 2. Принципиальная схема комбинированного генератора тройного действия:
1 - выхлопные газы; 2 - двигатель; 3 - охлаждение двигателя; 4-5 - теплообменники;
6 - охлаждение газов; 7 - генератор переменного тока; 8 -испарительная башня;
9 - холодильная машина; 10 - охлажденная вода; 11 - электроэнергия

Для кондиционирования помещений применяется холодильная машина (чиллер) абсорбционного или адсорбционного типа, которая зимой дает тепло, а летом холод.

И, наконец, для охлаждения конденсационной воды холодильной машины предусмотрена испарительная башня (градирня).

В адсорбционной системе в качестве рабочей жидкости в холодильную машину адсорбционного типа заливается вода.

Принцип адсорбции состоит в использовании гигроскопичного материала, обычно кремнеземного геля (кремнегеля) в твердом состоянии, который может забирать водяной пар и отдавать его при подаче тепла.

В фазе влагоудаления химически обработанный пористый материал адсорбирует влагу, которая задерживается на ламелях адсорбционной крыльчатки, до полного насыщения, после чего такой адсорбер подлежит восстановлению. В фазе восстановления выполняется продувка через адсорбер горячего воздуха, после чего скопившаяся вода испаряется и выводится вместе с воздушным потоком. Огромное преимущество такой системы в том, что она работает также и при низких температурах.

Тепло, требующееся для отвода воды, может иметь относительно невысокую температуру, порядка 50 °С, что делает возможным использование данной технологии, в том числе, в системах охлаждения посредством солнечной энергии.

Адсорбционная установка состоит из блоков низкого и высокого давления. В блоке низкого давления (около 0,01 бар) находится испаритель, обеспечивающий испарение при пониженной температуре, равной примерно 12 °С. В помещении, которое необходимо охладить, температура воздуха выше температуры испарения (расчетное значение температуры внутреннего воздуха в помещении составляет 26 °С в летний период), и этой теплоты достаточно для испарения жидкого хладагента.

В блоке высокого давления находится конденсатор. Температура конденсации жидкости должна быть выше температуры воздуха на улице (в летний период температура наружного воздуха достигает 35-40 °С), достаточная величина давления - 0,1 бар.

Испаритель и конденсатор разделяются двумя камерами, выполняющими функцию компрессионных паровых машин, с происходящими в них термохимическими процессами. Камеры подвижны и поочередно присоединяются то к испарителю, то к конденсатору. К камере, движущейся к конденсатору, подается тепло, из камеры, движущейся от испарителя, - тепло отводится.

В качестве рабочего тела абсорбционных установок используется раствор хладагента и абсорбента, образующих рабочую пару. За прошедшие годы было предложено множество таких пар, однако лишь две из них получили широкое распространение в промышленных процессах: аммиак - хладагент, вода - абсорбент, вода - бромистый литий.

В таблице приведены некоторые основные характеристики рабочих пар, используемых в абсорбционном цикле.

Таблица

Основные характеристики рабочих пар

 
Характеристика
H2O-NH3 H2O-LiBr
Моно Моно Двойное
 Температура испарения, °С Низкая
от 0 до -30
До 5 До 5
 Уровень давления в машине Выше атмосферного давления Функционирование в частичном в вакууме Функционирование в частичном в вакууме
 Холодильная мощность, кВт 20-2500 300-5000 300-5000
 Температура горячей воды, °С 100-120 120-132 150-160
 Коэффициент преобразования тепловой энергии (СОР) 0,6-0,7 0,5-0,6 0,9-1,1

Специальная система работающих поочередно автоматических клапанов позволяет поддерживать между конденсатором и испарителем необходимый перепад давления, а также осуществлять переключение режимов работы камер.

В нормальных рабочих условиях с температурой горячего источника около 80 °С коэффициент преобразования энергии достигает 0,6. Работоспособность машин гарантируется в температурном диапазоне до 60 °С. Диапазон мощности таких холодильных машин составляет от 50 до 500 кВт.

Преимущества адсорбционной системы - в простоте и надежности. Учитывая, что нет никакой опасности кристаллизации, пределов для температуры холодильной воды не существует. В машине нет жидкостного насоса, ее энергопотребление невелико.

Недостатками системы можно считать ее большие габариты и вес. На сегодня лишь несколько азиатских производителей выпускают адсорбционные холодильные машины, поэтому стоимость таких машин остается все еще относительно высокой.

Преимущества процесса тригенерации

Выигрыш от установки систем тригенерации состоит, главным образом, в экономии энергоресурсов и, как следствие, - в сокращении выброса в атмосферу загрязняющих веществ. По сравнению с другими технологиями общая эффективность систем тригенерации гораздо выше, поэтому экономия энергоресурсов при их использовании достигает 60%. Например, у такого предприятия сферы услуг, как гипермаркет, имеется одновременная и постоянная потребность в существенных объемах электрической энергии, холодильной энергии для целей кондиционирования и тепловой энергии - для отопления. Лучшие модели систем тригенерации на испытаниях продемонстрировали очень высокую общую производительность - до 86%, часть из которой - 42% - приходится на электрическую энергию.


Опубликовано в журнале "Холодильный бизнес", № 4 апрель 2008 г.




Приглашаем ученых и инженеров, аспирантов и студентов, а также,
заинтересованные институты, фирмы, организации и частных лиц, принять участие в размещении
информации в интернет-газете, посвященной холодильной и близкой ей тематике.

Учредитель и издатель интернет-газеты: ООО "АВИСАНКО" (Москва).
Адрес редакции: Россия, 115551, Москва, Шипиловский проезд, д.47/1, офис 67-А.
Тел./факс: +7 (495) 343-43-71, тел.: +7 (495) 343-43-48, 223-60-50 доб. 132.

Головной сайт: www.avisanco.ru

E-mail: info@holodilshchik.ru

Первый выпуск первой в России интернет-газеты по холодильной и
близкой ей тематике - "Холодильщик.RU" - вышел в свет в январе 2005 г.
Руководитель проекта и Главный редактор: Маргарян С.М. (АВИСАНКО, ООО)
За содержание рекламных материалов редакция ответственности не несет.
При перепечатке статей, ссылки на их авторов и интернет-газету обязательны.
Разместите на своем сайте нашу кнопку... Rambler's Top100 Многоязыковая поисковая система...


Авторские права © 2005-2017 // MARGARY@N

Партнеры: