АГРЕГАТ РЕКУПЕРАЦИИ ТЕПЛА

 Интенсивное развитие экономики, появление новых предприятий требует огромного количества энергоресурсов. Постоянно растущая стоимость энергоресурсов, а также дефицит электроэнергии вынуждает многие компании искать способы максимально снизить потребляемые мощности электрооборудования. Проблема энергосбережения становится все более и более актуальной. Поэтому эффективное использование энергетических ресурсов становится основной задачей любой отрасли деятельности человека.

Холодильная техника - один из главных потребителей электроэнергии на промышленных предприятиях пищевой промышленности и в продовольственных магазинах. Поэтому не случайно технологии экономии расхода энергии холодильным оборудованием являются исключительной возможностью для энергосбережения в промышленности и торговле.

К основным технологиям повышения энергоэффективности сегодня можно отнести:

• использование систем с изменяемыми давлением конденсации и температурой кипения хладагента;
• оттайку испарителей горячими парами хладагента;
• использование частотных вариаторов вращения роторов компрессоров (плавное регулирование холодопроизводительности);
• системы рекуперации тепла;
• системы мониторинга работы холодильного оборудования;
• использование альтернативных хладагентов (R134a - для среднетемпературного режима, СО2).

Технология использования систем рекуперации тепла.
Холодильные установки вырабатывают значительное количество тепла. Это тепло образуется в процессе сжатия газообразного хладагента. В обычных холодильных установках это тепло просто выкидывается в атмосферу при помощи конденсаторных блоков и совсем не используется. Система рекуперации тепла позволяет использовать тепло для нагрева воды, которая может использоваться для технологических нужд предприятия, а также для отопления. Как правило, горячая вода поступает на промышленное предприятие или в магазин из городских сетей.

При использовании системы рекуперации тепла, возможно получение горячей воды с помощью тепла, которое есть в наличии и отпадает необходимость в согласовании, подводе и установке счетчиков горячей воды.

Температура воды, получаемая с помощью системы рекуперации, составляет 60°С.

Это накладывает существенное ограничение на снижение температуры конденсации (при использовании плавающей точки конденсации) - этот предел для R404a (самый распространенный хладагент на сегодняшний день) составляет 40°С.

Нагнетаемые компрессором пары сжатого хладагента направляются, если это необходимо, в систему рекуперации тепла, где они охлаждаются, отдавая тепло нагреваемой среде, промежуточному теплоносителю (воде). В случае, если необходимость в обогреве отсутствует, в работу вступает обычный конденсатор, который утилизирует остатки тепла. Необходимо отметить, что установка рекуперации тепла может быть установлена как на новую холодильную установку, так и на действующую.

На больших производствах и в гипермаркетах обычно применяются системы рекуперации с выносными теплообменниками и баками-накопителями горячей воды. Баки-накопители необходимы для покрытия пиков потребления горячей воды. Такая схема позволяет использовать любые мощности и получать горячую воду заданной температуры уже на выходе из агрегата рекуперации.

Для более маленьких магазинов применяется упрощенная схема со встроенным в бак теплообменником. В сочетании с дополнительной автоматикой обвязки бака, такая схема также дает стабильную температуру горячей воды. Такое техническое решение имеет ограничения по мощности, связанными с площадью теплообмена встроенного теплообменника, но существенно уменьшает стоимость установки.

В любом случае прямой подогрев сетевой воды хладагентом запрещен.

Для системы рекуперации предусмотрена опция - дополнительный подогрев. Он представляет собой фланцевые ТЭНы устанавливаемые в баках, которые автоматически включается при падении температуры воды на выходе из баков.

Специалисты компании "НОРД" разработали типовой ряд агрегатов рекуперации тепла (APT), для нужд горячего водоснабжения (ГВС), для магазинов разного формата.

• APT 212
• APT 172
• APT 100
• APT80-L
• APT60-L
• APT40-L
• АРТЗО-LL
• APT20-LL

Схемы APT защищены патентом №126100 ''Системы утилизации тепла холодильных машин".

Кроме того мы можем подобрать и рассчитать APT на любое количество ЦХМ, любой хладагент и на любую тепловую мощность. Дополнительный подогрев можно выполнить от сети отопления. Количество баков и их емкость может быть подобрана индивидуально.

ПРЕИМУЩЕСТВА :

• Система рекуперации тепла позволяет значительно снизить эксплуатационные затраты магазина.
• Система рекуперации тепла актуальна для объектов, на которых одновременно с потребностью в холодоснабжении существует потребность в горячем водоснабжении.
• Система рекуперации тепла предназначена не только для новых проектов, но и предполагает возможность модернизации существующих объектов.
• Система рекуперации тепла снижает нагрузку на внешние конденсаторные блоки, что приводит к дополнительной экономии электроэнергии.
• Применение системы рекуперации тепла позволяет значительно снизить количество тепла, потребляемого извне.
• Как правило, система рекуперации обеспечивает потребность в горячей воде пищевого предприятия или магазина полностью.
•  

МЕТОДИКА ПОДБОРА

АРТ предназначена для получения ГВС их ХВС. Созданы для гипермаркетов, супермаркетов и т.п.

Технические характеристики:

• ЦХМ низкой температуры (-35⁰С кипения) - 1 шт.;
• ЦХМ средней температуры (-10⁰С кипения) - 1 шт.;
• Тип хладагента - R404a
• Температура конденсации - +45⁰С;
• Тип получения тепла — утилизация перегрева горячего газа(без конденсации).

Способ выбора типа АРТ Основным критерием для выбора модели АРТ является приведённая холодопроизводительность
Q_пр - она приводиться отдельно для низко и среднетемпературной части:

Q_пр=Q_max*k

Q_max - сумма холодопроизводительности всего оборудования;
k - коэффициент вычмсляемый из таблицы № 1.

Таблица №1

Кол-во ед. оборудования	8	10	15	20	30	50	100	200
Значение "k"	0,75	0,7	0,65	0,65	0,6	0,55	0,55	0,5

Меньше 8 единиц принимают - Q_пр= Q_max

 

Далее в таблице № 2 приведены основные характеристики АРТ:

Таблица№2

Тип АРТ	212	172	100	80-L	60-L	40-L	30-LL	20-LL
Холодопроизводительность приведённая для СТ, кВт (не более)	300	250	200	140	115	85	65	45
Холодопроизводительность приведённая для НТ, кВт (не более)	75	65	50	33	22	14	14	7
Максимальный объём горячей воды на проток, м3/час (не более)	3,3	2,8	1,65	1,87	1,3	1	0,73	0,47
Максимальная тепловая мощность системы рекуперации, кВт	212	172	100	112	80	60	44	28
Рекомендованное количество баков, шт.(не менее)	2	2	2	2 (внутр. ТО)	1 (внутр. ТО)	1 (внутр. ТО)	1 (внутр. ТО)	1 (внутр. ТО)
Объём бака, литр	920	920	920	982	982	982	478	478
Присоединение СТ/НТ/вода/ рециркуляция ГВС	1 3/8” G 1 1/2” G 1/2”	2 5/8 ” 1 3/8” G 1 1/2” G 1/2”	2 5/8” 1 3/8” G 1 1/4” G 1/2”	2 1/8” 1 1/8” 1 5/8” G 3/4”	2 1/8” 1 1/8” 1 5/8” G 3/4” (в бак)	1 5/8” 7/8” 1 3/8” G 3/4” (в бак)	1 3/8” 3/4” 1 1/8” G 3/4” (в бак)	1 1/8” 1/2” 1 1/8” G 3/4” (в бак)
Мощность дополнительных фланцевых ТЭНов, на 1 бак, кВт	24	24	24	16	16	16	8	8
Максимальный объём рециркуляции ГВС, м3/час	0,3	0,3	0,3	0,2	0,15	0,1	0,1	0,1

Выбор необходимо провести по возможности самого маленького типоразмера АРТ, но с учётом того чтобы и СТ и НТ части АРТ уложились в параметры. Далее проверяем по нагнетающему трубопроводу, он должен быть не сильно заужен. Паяные ТО подобраны таким образом, что они способны пропустить полный объём горячего газа не создавая сопротивления более 0,6 бара.

Количество необходимых баков проверяется по параметру пикового расхода горячей воды и графику потребления ГВС.

В типах АРТ 212, 172, 100 ограничитель расхода входит в основную комплектацию, в типе 40, ограничитель расхода рециркуляции, а также балансировочный термостатический вентиль и трёхходовой вентиль входит в дополнительную обвязку бака (рециркуляция ГВС осуществяется в бак).

При увеличении температуры конденсации с 45 до 50⁰С, объём горячей воды возрастает на 7-8%. То же самое, но с обратным знаком относиться к понижению температуры конденсации. АРТ может быть настроена только на одну температуру конденсации. Изменение этого параметра требует перестройки регулирующих органов АРТ. Недопустима настройка АРТ ниже температуры конденсации (нельзя допускать конденсацию на АРТ).

В случае отсутствия водоотвода горячей воды система прогревает баки до заданной температуры и отключается.
 

РАСЧЕТ ОКУПАЕМОСТИ

Пример магазина с потребностью горячей воды 15 м³/час срок окупаемости данной установки.

Среднее потребление горячей воды 15 м³/сутки.
Годовое потребление воды составит 15*365дней = 5475 м³/год.
Стоимость подогрева воды для организаций составляет 89,25 руб./м³ (тариф г. Москва, 2013 год.
Стоимость подогрева воды в год составит 488643,75 рублей.
Курс — 40,64 руб./евро.
Стоимость подогрева воды в год составит 12023,71 евро.
Стоимость АРТ 100 — 17528 евро.
Срок окупаемости установки системы рекуперации тепла составит не более полутора лет. На небольших производствах и в магазинах малого формата целесообразно использовать баки накопители горячей воды со встроенными в бак теплообменниками вода-вода змеевикового типа и АРТ упрощённого типа - АРТ40. В данном случае холодная вода подаётся в нижнюю часть баков накопителей.

Примере магазина с потребностью горячей воды 6 м³/сутки срок окупаемости данной установки

Среднее потребление горячей воды 6 м³/сутки.
Годовое потребление воды составит 6*365дней = 2190 м³/год.
Стоимость подогрева воды для организаций составляет 89,25 руб./м³ (тариф г. Москва, 2013 год).
Стоимость подогрева воды в год составит 195457,5 рублей.
Курс — 40,64 руб./евро.
Стоимость подогрева воды в год составит 4809,49 евро.
Стоимость АРТ 40 — 9987 евро.
Срок окупаемости установки системы рекуперации тепла составит около двух лет.

В данных примерах не учтены:

• капитальные затраты на подключение тепловой мощности для нужд ГВС, а также установка счётчика и подвода ГВС;
• экономия на потреблении электроэнергии вентиляторами конденсатора;
• расходные и монтажные материалы и стоимость монтажных работ.

Примерная окупаемость АРТ составляет 1,5-2 года.