ICC-2002: new trends in refrigeration technology

Abstract

The annual IKK (International Trade Fair for Refrigeration, Air Conditioning, Ventilation) is a great event that showcases the progress made in the development of these important areas of technology for our civilization. The 23rd IKK, held from October 16 to 18, 2002 in Nuremberg, was no exception in this regard. More than 700 companies from all over the world and many thousands of visitors took part.

Full Text

О всемирном значении техники низких температур говорил в своем докладе на открытии выставки доктор Fritz Steimle - глава отраслевого Института кондиционирования воздуха в зданиях. В докладе подчеркивалась важность решения проблем энергосбережения и экологии.

На выставке была представлена в основном элементная база холодильных систем: компрессоры, теплообменные аппараты, арматура, приборы, вентиляторы, рабочие вещества, а также сервисное оборудование, инструмент, конструкционные материалы, специальный металлопрокат и др. Выставленное агрегатированное оборудование тоже по существу является элементом холодильных систем определенного назначения.

О характеристиках холодильных систем, например для холодоснабжения торговых предприятий, кондиционирования воздуха, морозильных установок и т. п., можно было судить по представленным рекламным материалам, проспектам и каталогам фирм. Лейтмотивом всего показа были высокое качество изделий, надежность, энергоэффективность, экологичность.

Многое из продемонстрированного на выставке воспринимается как традиционное. Прогресс здесь заключается в совершенствовании известных технических решений, в деталях. Очевидны вместе с тем и новые тенденции, и направления, характеризующие развитие холодильной техники и систем кондиционирования8 последние годы.

Развивается тенденция применения экологически безопасных природных рабочих веществ. Это прежде всего относится к расширению применения аммиака в малых холодильных машинах и использованию диоксида углерода (СО₂) в качестве рабочего вещества в низкотемпературных ветвях каскадных холодильных установок и в качестве промежуточного хладоносителя в насосно-циркуляционных системах низкотемпературных холодильных установок.

Поршневые аммиачные моторкомпрессоры, например серии AM фирмы ВОСК (Германия) холодопроизводительностью 5...50 кВт (-15/30 °С), предназначены в основном для систем холодоснабжения супермаркетов. Это направление для России практически закрыто до коренного пересмотра действующих Правил устройства и безопасной эксплуатации аммиачных холодильных установок (1999 г.).

Итальянская фирма Mario Dorin (рис. 1 ) и немецкая фирма ВОСК начали выпуск одноступенчатых и двухступенчатых поршневых компрессоров для работы на СО₂. Одно из исполнений предназначается для каскадных холодильных установок в докритическом цикле СО₂при температурах конденсации -5...-20 °С и кипения -20...-55 °С холодопроизводительность 15... 130 кВт при -55/-10°С Другие исполнения позволяют применять компрессоры на СО₂ в сверхкритических циклах с давлением нагнетания до 85 и 140 бар. Последние используются в автомобильных (автобусных) системах кондиционирования воздуха, а также в теплонасосных установках. Компрессоры могут быть как полугерметичными (бессальниковыми), так и открытыми (сальниковыми), что обеспечивает возможность работы с обычным электродвигателем или двигателем внутреннего сгорания.

Pис. 1. Поршневые холодильные компрессоры для СО₂ фирмы Dorin

Фирма YORK Refrigeration демонстрировала низко температурную каскадную установку холодопроизводительностью 82...400 кВт при температуре кипения -50 °С (6 типоразмеров) с аммиаком (R717) в высоко температурной и с диоксидом углерода (R744) в низко температурной ветви. СО₂ одновременно служит и про межуточным хладоносителем, подаваемым к потребителям циркуляционными насосами из циркуляционного ресивера. Все оборудование - компрессоры на R71 и R744, пластинчатый конденсатор для R717, кожухотрубный испаритель-конденсатор (R717/R744), циркуляционный ресивер, циркуляционные насосы, система управления и др. - смонтированы на общей раме (рис.2).

Рис. 2. Низкотемпературная каскадная установка (R717/ R744) фирмы YORK

Запорную и регулирующую арматуру для СО₂ выпускает немецкая фирма HERL AHMATUHENFABRIK. Фирма Danfoss также предлагала ограниченную номенклатуру подобных изделий для диоксида углерода. Однако рабочее давление выпускаемой арматуры ограничено уровнем 50 бар, что не позволяет использовать ее в сверхкритических циклах на СО₂.

В области энергосбережения развивается направление теплонасосного теплоснабжения жилых домов и общественных зданий. Японская фирма DAIKIN разработала эффективные системы централизованного холодо- и теплоснабжения зданий с непосредственной подачей хладагента к теплообменным приборам в помещениях от «внешнего» агрегата, устанавливаемого на крыше здания. Это разновидность известных сплит-систем, но приспособленных для многоэтажных зданий, обеспечивающих одновременно как тепло-, так и холодоснабжение помещений и утилизирующих тепло вентиляционных выбросов.

Японская фирма MITSUBISHI представила «внешние» (агрегаты для таких систем с приводом от автоматизированного дизельного двигателя на природном газе, работающие как компрессорно-конденсаторные в режиме охлаждения и как компрессорно-испарительные в (режиме нагрева. Утилизация тепла из системы охлаждения двигателя и тепла выхлопных газов в режиме теплового насоса в большой степени снижает удельный расход энергии и исключает необходимость периодической оттайки испарителя. Холодопроизводительность (тепловая мощность) агрегатов, работающих на R407C, составляет 50...70 кВт.

Американская фирма Carrier выставила компактные контейнеризированные тепловые насосы типа вода/вода тепловой мощностью 4... 16 кВт для индивидуальных домов (хладагент R407C). В качестве низкотемпературного используется тепло грунта или грунтовой воды. Теплофикационная вода может нагреваться до 35...55 °С.

Немецкая фирма EAW (Energieanlagenbau Westenfeld) предлагала комбинированные энергоустановки с двигателем внутреннего сгорания на различных видах топлива (в том числе на природном газе) для получения электроэнергии, тепла и холода с высоким коэффициентом использования первичной энергии. Установки комплектуются компактными абсорбционными бромисто-литиевыми машинами (термотрансформаторами), использующими в качестве источника энергии бросовое тепло двигателя. Характеристики одного из типоразмеров энергоустановки: мощность вырабатываемой электроэнергии 17 кВт, тепловая мощность 32 кВт (81 °С) или холодопроизводительность 54 кВт.

Японская фирма MYKOM демонстрировала новую адсорбционную водоохлаждающую машину с твердым поглотителем- силикагелем. В этой машине периодического действия, как и в бромисто-литиевых установках, в качестве хладагента применяется вода. Большим ее преимуществом является возможность использования в качестве источника энергии воды с температурой от 60 °С, например, из системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Холодопроизводительность ряда таких машин составляет 70...352 кВт.

Можно отметить возобновление интереса к однороторным винтовым компрессорам, которые на современном витке развития стали более совершенными. Так, американская фирма VILTER демонстрировала новую конструкцию однороторного компрессора с плавным регулированием производительности и плавным изменением внутренней степени сжатия, что обеспечивает высокий холодильный коэффициент компрессора в широком диапазоне рабочих температур и при частичной нагрузке.

Заслуживают внимания малые герметичные холодильные компрессоры, работающие на R134a, с изменяемой частотой вращения вала в пределах2000...4000 об/мин, которые выпускает датская фирма Danfoss. Подобные компрессоры предлагала и шведская фирма Electrolux. Их применение может существенно повысить потребительские свойства бытовых холодильников и морозильников.

Малоизвестной в России областью применения холодильных машин являются установки конденсационной (мягкой) сушки, используемые для древесины, а также других объектов, для которых горячая сушка неприемлема (например, зерна, особенно гречихи). Нагретый в конденсаторе холодильной машины до 30...50 °С осушенный воздух подается в сушильную камеру (бункер), после чего увлажненным и с более низкой температурой поступает в испаритель холодильной машины, где охлаждается с выделением влаги. Затем циркуляция воздуха по замкнутому контуру повторяется. Применение таких сушилок дает большой экономический эффект благодаря высокому качеству осушенного продукта. Шведская фирма Coolair-Klimasysteme предлагала ряд таких агрегатированных сушильных установок на R134а, обеспечивающих расход осушающего воздуха 1300...9000 м³/ч.