Ожидаемый потенциал энергосбережения до 2 %

для уровня технологической дисциплины и совершенства холодильных систем в Австралии 🙂

Общие сведения

  • Принцип: вода и воздух регулярно и эффективно удаляются из аммиачных систем для предотвращения высокой температуры конденсации или низкого давления всасывания;
  • Преимущества: это оптимизирует давление всасывания и нагнетания системы для поддержания эффективности и производительности системы;
  • Сбережения: потенциал энергосбережения для типовой холодильной системы дополнительно оборудованной воздухоотделителем и водоотделителем в районе 2%;
  • Простота реализации: предполагает установку автоматического очистителя аммиака от воздуха или воды.
Очистка аммиачной системы от воды и воздуха

Общие положения

Когда воздух и вода загрязняют аммиак, эффективность системы резко падает. Влажный воздух может попасть в систему охлаждения следующим образом:

  • во время технического обслуживания – если обслуживаемая часть системы не вакуумируется надлежащим образом до того, как система снова запустится, воздух остается в системе и накапливается в конденсаторе;
  • при низких температурах всасывания — если система работает при вакууме (например, при температуре всасывания ниже -33°C в случае аммиака), воздух и, следовательно, вода (через влагу) могут поступать в систему через уплотнения вала компрессора, сальники клапанов и соединения труб ;
  • множеством других способов.

Оказавшись в холодильной системе, воздух и другие неконденсируемые газы со временем скапливаются в конденсаторе. Это уменьшает площадь поверхности отвода теплоты, а давление нагнетания установки повышается для его компенсации, что приводит к увеличению потребления энергии.

Вода  скапливается на стороне низкого давления системы и вызывает повышение температуры испарителя. Для поддержания требуемой температуры  необходимо снизить соответствующую температуру всасывания компрессора, что приведет к снижению производительности компрессора. Для достижения той же производительности, что и система без содержания воды, компрессоры должны работать при более высокой нагрузке или должны работать дополнительные компрессора, что приводит к увеличению энергопотребления холодильной установкой.

На рис. 1 показана зависимость между эквивалентной температурой конденсации и увеличением потребляемой мощности. Потребляемая мощность установки увеличивается примерно на 3% при повышении эквивалентной температуры конденсации на оС. Чем больше количество неконденсирующихся газов в системе, тем больше увеличение эквивалентной температуры конденсации. Если не обратить на это внимание, это может привести к отключению установки при высоком давлении нагнетания и потере производительности компрессора.

Очистка аммиачной системы от воды и воздуха

Рисунок 1: Влияние воздуха в системе охлаждения аммиака

Рисунок 2 иллюстрирует влияние  воды в аммиачной системе охлаждения на энергоемкость. По мере увеличения количества воды в аммиаке увеличивается потребление энергии, поскольку установка теряет мощность при снижении температуры всасывания.

Очистка аммиачной системы от воды и воздуха

Рисунок 2: Влияние воды в системе охлаждения аммиака

Преимущества для системы

Аммиачная система, которая регулярно и эффективно очищается от воды и воздуха:

  • достигает оптимальные давление всасывания и нагнетания, что приводит к рациональному потреблению электроэнергии;
  • поддерживает самую высокую доступную производительность, как для приборов охлаждения, так и для приборов отвода теплоты.

Кроме того, вода и воздух в системе вызывают проблемы технического обслуживания и эксплуатации, и решение этих проблем является очевидным преимуществом для работы системы.

Ожидаемое энергосбережение

Ожидаемое энергосбережение зависит от:

  • эффективности систем, используемых для удаления воздуха и воды, а также процедур, позволяющих избежать попадания воды во внутрь;
  • характера тепловой нагрузки;
  • начального содержания воздуха и воды перед внедрением систем удаления;
  • других факторов.

Фактическую экономию, достижимую на объекте, трудно предсказать, а в некоторых случаях  измерить существующую концентрацию воздуха или воды в системе практически невозможно.

Ожидаемое энергосбережение

Ожидаемое енергосбережение зависит от:

  • эффективность систем, используемых для удаления воздуха и воды, а также процедуры, позволяющие избежать попадания воды внутрь;
  • характер тепловой нагрузки;
  • начальное содержание воздуха и воды перед внедрением систем удаления.

Фактическую экономию, достижимую на объекте, трудно предсказать, а в некоторых случаях  измерить концентрацию воздуха или воды в системе невозможно.

Внедрение технологии

Удаление воздуха из аммиака (продувка) может производиться автоматически или вручную.

Ручная продувка достаточна для одноступенчатых систем, которые не работают под вакуумом. Это делается с помощью продувочных точек, установленных при монтаже системы.

Справка

Как правило, эти точки продувки расположены на выходе жидкости из конденсаторов, где неконденсирующиеся газы имеют тенденцию накапливаться.

Там, где существует повышенная вероятность накопления воздуха, например в системах низкого давления, работающих под вакуумом, рекомендуется использовать автоматические воздухоотделители.

Очистка аммиачной системы от воды и воздуха

Рис. 3: Автоматический очиститель, который удаляет воздух и воду

Справка

Все двухступенчатые аммиачные установки должны иметь хорошо продуманную систему удаления воздуха. Тестирование содержания воды должно проводиться не реже одного раза в год.

Предполагаемая финансовая прибыль

Таблица 1а: Затраты на внедрение воздухоотделителя

НаименованиеОценочная стоимость
Оборудование (отделитель воздуха)$15,000
Работа$5,000
Итого $20,000
 

Таблица 2b: Экономия энергии и окупаемость затрат – отделитель воздуха

Потребление эл. эн. системы с воздухом (кВт*ч/год)Потребление эл. эн. чистой системы (кВт*ч/год)Экономия эл. эн. (кВт*ч/год)Экономия эл. эн. ($/год)Проектная стоимость ($)Срок окупаемости (год)
695,000595,000100,00015,00020,0001.3
  1. Оборудование в данном расчете включает стандартный промышленный автоматический многоточечный воздухоотделитель. Для системы, работающей при температуре всасывания выше минус 33°C, может быть достаточно ручной продувки и капитальные затраты будут соответственно ниже.
  2. Предполагается, что средняя стоимость электроэнергии составляет 0,15 доллара за кВт*ч.
  3. Экономия энергии рассчитывается исходя из предположения, что температура конденсации установки повышается примерно на 5°С из-за наличия воздуха и других неконденсирующихся газов.

Таблица 3a: Затраты на внедрение отделителя воды

НаименованиеОценочная стоимость
Оборудование (отделитель воздуха)$8,000
Работа$3,000
Итого $11,000
 

Таблица 3b: Экономия энергии и окупаемость затрат – отделитель воды

Потребление эл. эн. системы с водой (кВт*ч/год)Потребление эл. эн. чистой системы (кВт*ч/год)Экономия эл. эн. (кВт*ч/год)Экономия эл. эн. ($/год)Проектная стоимость ($)Срок окупаемости (год)
631,000595,00036,0005,40011,0002.0
  1. Оборудование в данном расчете включает стандартную промышленную автоматическую очистку от воды.
  2. Предполагается, что средняя стоимость электроэнергии составляет 0,15 доллара за кВт*ч.
  3. Экономия энергии рассчитывается исходя из того, что система содержит 5% воды.

Источник: NSW Department of Planning, Industry and Environment environment.nsw.gov.au