Температурный режим морозильного склада
Для поддержания необходимого температурного режима в морозильном складе используют, как правило, системы непосредственного охлаждения или системы с хладоносителем.
В системе непосредственного охлаждения жидкий хладагент из конденсатора, пройдя регулирующий вентиль, поступает в испарительные батареи, расположенные в охлаждаемых помещениях.
За счет теплоты окружающего воздуха хладагент кипит, охлаждая воздух. Пары хладагента из батарей отсасываются компрессором.
Система непосредственного охлаждения обязательно включает компрессорный агрегат и один или несколько воздухоохладителей, размещаемых в камерах хранения. Кроме того, в зависимости от того, как подается жидкий хладагент в испарительные батареи, системы непосредственного охлаждения подразделяют на насосные и безнасосные. В безнасосных системах жидкость поступает в батареи под действием разности давлений конденсации и кипения хладагента, а в насосных она подается специальным насосом. Насосные системы применяют главным образом на крупных холодильниках.
В качестве охлаждающей среды в системе непосредственного охлаждения применяется хладагент (фреон или аммиак), который при кипении в воздухоохладителе забирает тепло из окружающей среды. При выборе между фреоном и аммиаком учитывают следующие соображения: преимущества использования в качестве хладагента аммиака (R717) обусловлены тем, что он обладает термодинамическими и теплофизическими характеристиками, позволяющими получать высокий к.п.д. в холодильных установках, химически нейтрален по отношению к большинству конструкционных материалов холодильных установок, не растворяется в смазочных маслах, применяемых в конструкциях холодильных установок, за исключением меди и сплавов на ее основе, не чувствителен к влаге и легко обнаруживается в случае утечки, не способствует созданию парникового эффекта, имеет невысокую стоимость (не более 2200 руб./т) и легко доступен на рынке.
Вместе с тем у аммиака есть ряд серьезных недостатков. В частности, это вещество высокотоксичное (считается, что предельно допустимая концентрация аммиака в рабочих помещениях должна быть не выше 20 мг/м3, но даже при более низкой концентрации характерный запах аммиака в случае его появления вызывает сильную панику; при более высоких концентрациях появляются серьезные затруднения дыхания вплоть до удушья; смертельная концентрация аммиака – 30 г/м3), оно взрывоопасно (при концентрации в воздухе 200...300 г/м3 возникает угроза самопроизвольного взрыва; температура самовоспламенения равна 650 °С), создает опасность ожогов при растворении в воде, поскольку этот процесс сопровождается выделением значительного количества тепла, а кроме того, имеет высокую температуру нагнетания при сжатии в холодильных компрессорах.
Указанные недостатки аммиака приводят к возникновению серьезных организационно-технических и юридических проблем при проектировании, монтаже и эксплуатации аммиачных холодильных установок. В связи с этим в последние 10...15 лет при решении вопроса о выборе холодильного агента предпочтение все чаще отдается галогенсодержащим углеводородам – хладонам, или, как их принято называть в обиходе, фреонам. Из них наиболее широко в настоящее время применяется хладон (фреон) R22. Этот хладагент нетоксичен и взрывобезопасен, у него низкая температура нагнетания при сжатии в компрессорах, хорошие (по сравнению с другими хладонами) теплофизические и термодинамические характеристики, он химически нейтрален к большинству конструкционных материалов, имеет довольно низкий озоноразрушающий потенциал (ОРП = 0,05; по этому показателю данный R22 близок к аммиаку), в больших количествах производится в России, а стоимость его приемлемая.
К преимуществам системы непосредственного охлаждения относятся: простота конструкции холодильной установки; быстрое охлаждение камер, которое начинается сразу после пуска компрессора; возможность применения более высоких температур кипения для поддержания требуемых температур в охлаждаемом объеме по сравнению с другими способами охлаждения, что делает систему непосредственного охлаждения в эксплуатации наиболее выгодной, особенно для камер с низкими температурами (морозильных). Недостатками системы непосредственного охлаждения являются: опасность проникновения в охлаждаемые помещения хладагента, например аммиака, запах и концентрация которого может отрицательно повлиять на качество охлаждаемого продукта и здоровье людей, эксплуатирующих оборудование; увеличенная опасность в пожарном отношении (при работе с горючими хладагентами); сложность регулирования работы компрессора, особенно при наличии нескольких камер с разными температурами.
В установках с косвенным (промежуточным) охлаждением используется жидкий хладоноситель. Понижение температуры в холодильных камерах достигается за счет теплообмена между охлаждаемой средой и холодным хладоносителем, циркулирующим в теплообменных аппаратах. Хладоноситель в свою очередь охлаждается в испарителе при кипении хладагента. Такая система состоит из двух холодильных контуров: системы охлаждения жидкости (чиллера), работающей на хладагенте, и контура промежуточного хладоносителя (воды, пропиленгликоля или формиатных хладоносителей). Тепло окружающей среды в воздухоохладителях передается промежуточному хладоносителю, с помощью которого оно переносится к хладагенту.
Преимущества системы охлаждения с промежуточным хладоносителем следующие: исключается возможность проникновения хладагента непосредственно в охлаждаемую среду (в охлаждаемый продукт); простота регулирования температуры охлаждаемой среды в холодильных камерах, что достигается путем изменения количества хладоносителя, направляемого в теплообменный аппарат охлаждаемой камеры. Однако по сравнению с системой непосредственного охлаждения при охлаждении с промежуточным хладоносителем требуются: дополнительные линейные компоненты – теплообменный аппарат (испаритель), насос, запорная арматура; компрессор большей хладопроизводительности, так как при наличии теплоносителя (промежуточного хладоносителя) хладагент должен кипеть при более низкой температуре, а при этом снижается как хладопроизводительность, так и экономичность работы компрессора; большой расход электроэнергии на получение и передачу холода.
Система непосредственного охлаждения может быть централизованной и децентрализованной. В централизованной схеме в качестве холодильной машины используется один многокомпрессорный агрегат, снабжающий хладагентом все воздухоохладители. Децентрализованная схема состоит из нескольких локальных холодильных систем, полностью независимых друг от друга. Централизованные системы с многокомпрессорным агрегатом более удобны в управлении, чем децентрализованные, поскольку управлять компрессорами, конденсаторами и воздухоохладителями можно из одного места. Также более удобны обслуживание и ремонт таких систем, ведь компрессорное оборудование и агрегаты децентрализованной системы размещены, как правило, в разных частях склада, что затрудняет их обслуживание. В свою очередь у децентрализованной системы охлаждения есть свои преимущества:
• не требуется специальное помещение для многокомпрессорного агрегата, а к монтажу небольших однокомпрессорных установок не предъявляется жестких требований по площади;
• у небольших однокомпрессорных установок высокий коэффициент резервирования (ремонт или замена одной из них не оказывает определяющего влияния на производительность системы в целом);
• децентрализованная система охлаждения предполагает небольшую протяженность и несложную систему разводки трубопроводов.
Как уже отмечено, в качестве жидкого хладоносителя в установках с косвенным охлаждением могут использоваться различные жидкости. В температурном диапазоне до +2 °С лучшим хладоносителем по теплофизическим, экономическим и экологическим параметрам является вода. Ее недостатки – высокая коррозионная активность по отношению к металлам и склонность к отложению солей на стенках оборудования. При температуре от +2 до –20 °С по совокупности характеристик теплофизических, экономических, токсикологических и органолептических, толерантности к изменению условий эксплуатации, надежности и стабильности лучшим для пищевых производств является хладоноситель на основе пропиленгликоля. При температуре ниже –20 °С те преимущества, которые дает пропиленгликоль, нивелируются повышением его вязкости, а на первый план выходят формиатные хладоносители, которым присущи чрезвычайно привлекательные теплофизические характеристики, практически не уступающие рассолу на основе CaCl2 и лучшие, чем у многих других хладоносителей.
Однако их чувствительность к загрязнениям и кислороду воздуха сделала возможным применение формиатных хладоносителей только в закрытых системах в ограниченном интервале температур и с соблюдением целого ряда предосторожностей и ограничений.
В заключение отметим, что строительный рынок складов-холодильников будет развиваться в перспективе по двум направлениям: компании, которые позиционируют себя в качестве оптовых трейдеров, предлагающих большой ассортимент оборудования, разнообразие цен, несколько поставщиков с широким модельным рядом; компании, выполняющие проекты «под ключ» – выяснение проблем заказчика, разработка конкретного проекта, выбор необходимого оборудования и т. д. В любом случае будущее за теми компаниями, которые смогут предоставить потребителю за разумные деньги комплексное решение его задач и высокий уровень технической поддержки и сервиса.
А. Рикошинский
https://www.lobanov-logist.ru/library/all_articles/61296/