Влияние системных неисправностей на энергоффективность холодильной установки

E-mail: a – daniarsemei@mail.ru

Аннотация
В данной статье рассмотрены вопросы энергоэффективности холодильного оборудования.
Практически во всех отраслях пищевой промышленности применяется искусственный холод. Его получение непосредственно связано с затратами различных видов энергии, которую в больших количествах потребляют холодильное оборудование. В связи с этим необходимо оценивать показатели работы, а также влияние системных неисправностей на работу холодильной установки.

В настоящее время в условиях повышенной конкуренции в пищевой промышленности большее внимание уделяется снижению эксплуатационных расходов промышленного оборудования. Также значительное внимание уделяется сроку окупаемости тех или иных технологий, технических и энергосберегающих решений.
Основным потребителем энергии пищевой промышленности (порядка 58%) является
холодильное оборудование (рисунок 1).

В связи с этим повышение эффективности его работы – есть одна из наиболее важных задач энергосбережения.
Существует достаточно много различных энергоэффективных технологий и решений для
стабильной работы холодильного оборудования. Среди таких технологий – адаптивные алгоритмы управления перегревом на испарителях, давление кипения и конденсации; плавное регулирование производительности компрессоров и конденсаторов.
Более кардинальным способом комплексного снижения эксплуатационных расходов является переход на применение природных хладагентов. Для предприятий промышленности – это диоксид углерода.
Применение СО₂ становится все более актуальным и в связи с принятием международных
правил по борьбе с глобальным потеплением. Наиболее значимым событием в этом направлении, например, для стран СНГ стало вступление в силу с 1 января 2019 г. Кигалийской поправки к Монреальскому протоколу, согласно которой для каждой группы стран определяется график отказа от использования ГФУ-хладагентов, среди которых R-404A, R-507A и R-134a. По данному соглашению страны должны обеспечить снижение уровня потребления ГФУ-хладагентов на 35% от базового уровня начиная с 2025 г., а начиная с 2036 г. потребление должно снизиться на 85%.
Таким образом, уже сегодня приобрел актуальность вопрос выбора альтернативных схемных решений: оптимальных с точки зрения безопасности, экологии, надежности, капитальных и эксплуатационных затрат [1].
Процессы в элементах холодильного оборудования взаимосвязаны, и на них оказывают
влияние как окружающая среда, так и охлаждаемые объекты. Поэтому прежде всего необходимо рассмотреть некоторые теоретические положения, лежащие в основе работы любого холодильного оборудования, и, что особенно важно, взаимодействие их с источниками теплоты[2].
Термодинамические, теплофизические свойства хладагентов, их токсичность, пожаробезопасность, взаимодействие с конструкционными материалами и смазочными маслами оказывают существенное влияние на показатели работы холодильных оборудований. К таким показателям можно отнести энергетическую эффективность, материалоемкость, надежность, безопасность холодильных оборудований и др. [3].
Устройство наибольшего количества холодильного оборудования базируется на
компрессионном цикле охлаждения, основными конструктивными элементами которого являются – компрессор, испаритель, конденсатори регулятор потока (терморегулирующий вентиль или капиллярная трубка), соединенные трубопроводами и представляющие собой замкнутую систему, в которой циркуляцию хладагента (фреона) осуществляет компрессор [4].
Неисправное состояние одного или нескольких элементов приводит к неполной работе цикла, что повлияет на работоспособность и энергозатратность холодильного оборудования. Опыт работы холодильных установок показывает, что по меньшей мере 99 % всех неисправностей, возникающих на установках (как в кондиционерах, так и в торговых холодильниках), могут быть разбиты на 8 основных семейств: слишком слабый ТРВ (производительность ТРВ недостаточна), нехватка хладагента (в контур заправлено недостаточное количество хладагента), преждевременное дросселирование хладагента (на жидкостной линии перед ТРВ имеется паразитное гидросопротивление), слишком слабый испаритель (производительность испарителей недостаточна), слишком слабый компрессор (производительность компрессора недостаточна), наличие неконденсируемых частиц (в контуре присутствует чрезмерно большое количество некон-денсирующихся примесей), чрезмерная заправка (в контур заправлено избыточное количество хладагента), слишком слабый конденсатор (производительность конденсатора недостаточна).
Из перечисленных выше неисправностей первые четыре приводят к снижению холодопроизводительности при одновременном аномальном падении давления кипения. Пятое семейство неисправностей приводит также к снижению холодопроизводительности, но при повышенном значении давления кипения. Остальные три семейства неисправностей приводят к аномальному росту давления конденсации.
Перечисляя все возможные неисправности холодильной установки, было принято решение экспериментальным путем проверить теорию и вывести конкретные данные по каждой из них. Посмотреть и проанализировать, что действительно ли любая неисправность будет влиять на энергоэффективность и электропотребление холодильного оборудования.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Плешанов, С. Ю. Повышение эффективности холодильной системы в условиях современного магазиностроения / С. Ю. Плешанов, М. Ю. Катраев // Холодильная техника. – 2019. – №2.
2. Мезенцев, В. М. Лабораторный практикум по холодильному оборудованию / В. М. Мезенцев, В. А. Лившиц. – Челябинск: Южно-Уральский государственный университет, 2001. – 24 с.
3. Бараневко, А. В. Холодильные машины / А. В. Баравевко, Н. Н. Бухарив, В. И. Пекарев, И. А. Сакун, Л. С. Тимофеевский и др. – Санк-Петербург: Политехника, 1997. – 992 с.
4. Устройство холодильного оборудования // www.iceberg.ru – URL: https://iceberg.ru/services/remont_holodilnogo_oborudovaniya/ustrojstvo/ (дата обращения: 12.08.2019).