Во все времена общество занималось поиском решений для удовлетворения потребностей и устранения возникающих проблем в различных сферах его деятельности. Это являлось и является основной предпосылкой к изобретательству, созданию новой техники и новых технологий. Часто удовлетворение какой-либо потребности влечёт за собой возникновение определённых проблем.
Например, на предприятии существует потребность в обеспечении оптимальных условий труда для своих сотрудников. Обеспечение оптимальных условий труда содержит в себе ряд мероприятий, в которых особое внимание уделяется микроклимату рабочих помещений. Оптимальные параметры микроклимата должны обеспечиваться системами кондиционирования воздуха. Оснащение производственных помещений системами кондиционирования, предполагает значительные расходы предприятия, особенно в процессе эксплуатации систем.
В связи с этим, за последнее время, получили распространение абсорбционные бромистолитиевые холодильные машины (АБХМ), которые позволяют снизить эксплуатационные затраты на систему кондиционирования, за счет потребления тепловой энергии, а не электрической.
Применение АБХМ в системе кондиционирования промышленного объекта обеспечивает экономический эффект в процессе эксплуатации, но для некоторых предприятий установка такой системы создаст дополнительные проблемы, так как внедрение АБХМ требует значительных капитальных затрат, в виде трудоёмких монтажных работ, дополнительного выделения специализированного технического помещения, вплоть до внесения изменений в проект здания.
На рисунке 1 представлена распространенная модель промышленной двухступенчатой АБХМ фирмы THERMAX на сжигании природного газа.
Такие модели применяются в основном в многофункциональных комплексах, торговых центрах, гостиницах, офисах и в технологических процессах на производственных предприятиях. Некоторые характеристики модели 2 V 5N C даны в таблице 1.
Рис. 1. Двухступенчатая АБХМ фирмы THERMAX
Таблица 1
Характеристики модели АБХМ 2V 5N C
|
Характеристика |
Значение |
Единица измерения |
|
Холодопроизводительность |
2820 |
кВт |
|
Длина |
5855 |
Мм |
|
Ширина |
3395 |
Мм |
|
Высота |
3440 |
Мм |
|
Эксплуатационный вес |
29.0 |
Т |
|
Транспортировочный вес |
26.0 |
Т |
|
Пространство для обслуживания |
5300 |
Мм |
Проанализировав данные характеристики, можно предположить с какими трудностями придется столкнуться многим производственным предприятиям, в процессе внедрения систем кондиционирования с использованием АБХМ: выделение специализированного технического помещения, изменение проекта здания, строительства градирни и т.д. Тем не менее, принцип работы АБХМ имеет большое количество преимуществ, но с ограничением в виде крупных габаритов. Исключая данный фактор появляется возможность перейти к эффективному решению в области обеспечения микроклимата помещений. А именно абсорбционной системе малой мощности, с уменьшенными габаритами, для локального кондиционирования небольших участков.
На рисунке 2 представлена технологическая схема абсорбционной системы с одно
ступенчатым циклом охлаждения, по которой можно проследить за процессами, происходящими в её рабочих аппаратах.
Рис. 2. Технологическая схема абсорбционной системы
Как видно на рисунке в абсорбционной системе основными аппаратами являются генератор, конденсатор, абсорбер и испаритель. Насосы являются вспомогательным оборудованием. Также для повышения энергетической эффективности используется теплообменник.
В абсорбционной системе абсорбентом является раствор бромида лития LiBr, хладагентом – вода. Цикл охлаждения происходит следующим образом. Вода-хладагент кипит в испарителе в условиях пониженного давления при температуре 4 ˚C. С помощью насоса хладагент подается на поверхность труб, по которым циркулирует охлаждаемый воздух температурой 12 ˚C. Кипение хладагента позволяет отнимать теплоту от труб с воздухом, тем самым подавая охлажденный воздух 7 ˚C. Чтобы поддерживать давление в испарителе необходимо удалять пар, образовавшийся в процессе кипения хладагента. Данную функцию исполняет абсорбер. В абсорбере происходит поглощение пара хладагента, раствором LiBr, который обладает высоким абсорбирующим свойством, увеличивающегося при понижении температуры раствора. В абсорбере раствор LiBr, подаваемый из генератора, понижает свою концентрацию, поглощая пары хладагента. Процесс абсорбции является реакцией с выделением теплоты, которая отводится охлаждающей средой. С помощью насоса слабый раствор проходит через теплообменник и повышает свою температуру за счет теплообмена с концентрированным раствором, поставляемым генератором. В генераторе, путём подвода тепловой энергии греющего источника, происходит выпаривание воды из слабого раствора LiBr, который за счет этого становится концентрированным и снова направляется в абсорбер. Из генератора в конденсатор поступает водяной пар, где конденсируется посредством отвода теплоты конденсации к охлаждающей среде. Сконденсировавшийся из водяных паров хладагент снова поступает в испаритель. Затем цикл повторяется заново.
Абсорбционная система, таким образом, становится альтернативой традиционным системам кондиционирования воздуха в помещениях, и приобретает значительные конкурентные преимущества. Одной из особенностей такой системы является использование природного газа в качестве энергоресурса, который на сегодняшний день активно проникает в различные отрасли и является эффективным, с точки зрения экономии ресурсов. Следующей особенностью можно выделить отсутствие движущихся механизмов в конструкции, за счет чего достигается бесшумность работы системы, что играет немаловажную роль для потребителя при выборе подобных устройств. Еще одной особенностью является исключение необходимости использования фреона, вызывающего негативное воздействие на озоновый слой и провоцирующего парниковый эффект. Отказ от компрессионных холодильных машин в пользу абсорбционных систем, позволяет объекту приобрести статус «Зеленого здания», в соответствии с требованиями сертификата LEED USGBC.
Важным аспектом является вопрос рассеивания тепла в процессе эксплуатации абсорбционных систем. Промышленные АБХМ требуют наличия градирни для охлаждения аппаратов. Это, как правило, также создает дополнительные проблемы и расходы. Учитывая факт снижения металлоемкости абсорбционной системы, потребность в градирнях открытого типа отпадает. В данном случае можно использовать иное решение – систему свободного охлаждения (Free cooling) или градирню закрытого типа, имеющую значительно меньшие размеры.
Таким образом, можно сделать вывод о перспективности разработки абсорбционной системы для обеспечения микроклимата, функционирующей по принципу работы АБХМ, с внесением изменений в конструкцию устройства, для снижения её металлоёмкости и габаритов. Это позволит избежать проблем с интеграцией систем кондиционирования на базе АБХМ в объекты, и значительно сократить эксплуатационные расходы на кондиционирование помещений. В таком случае система приобретает существенные конкурентные преимущества перед другими традиционными системами, удовлетворяющих потребность в кондиционировании помещений.
Литература:
- Соколова, В. С. Применение и проблемы распространения абсорбционных холодильных машин / В. С. Соколова, И. В. Зайченко // Производственные технологии будущего: от создания к внедрению материалы международной научно-практической конференции, г. Комсомольск-на-Амуре, 29-30 сентября 2017 г. / редкол.: С.В. Белых (отв. ред.) [ и др.]. – Комсомольск-на-Амуре: ФГБОУ ВО «КнАГУ», 2017. – С 135-137.
2. Соколова, В. С. Тенденции развития рынков производства и потребления природного газа / В. С. Соколова, И. В. Зайченко // Современные междисциплинарные исследования: история, настоящее, будущее : сборник материалов международной научно-практической конференции, г. Кемерово, 25 октября 2017 г. / ред: А.А Коротких. - Кемерово: Центр научного развития «Большая книга»,2017. – С 94-97.
- Абсорбционные чиллеры LESSAR серия PROF : промышленный каталог, технические характеристики : разработчик и изготовитель LESSAR торговая марка. – М., 2016. – 53 с.
