Абсорбционные системы охлаждения

Еще один вид энергосберегающих холодильных систем — абсорбционные холодильные машины, работающие на энергии тепла, а не на энергии электричества, как это делают обычные водоохладители. Абсорбционный охладитель является энергосберегающей системой с повышенной холодопроизводительностью.

В качестве источника тепловой энергии возможны и низкои высокопотенциальные виды тепла:

• — горячая вода;
• — пар;
• — топливо (дизель, газ и др.);
• — выхлопные газы от существующего оборудования.

Основным источником энергии для процесса охлаждения служит горячая вода или перегретый пар.

Наиболее эффективные современные абсорбционные холодильники используют воду в качестве хладагента и концентрированный раствор бромистого лития (LiBr) в качестве абсорбента [16].

Основной абсорбционный цикл одноконтурного водоохладителя включает в себя генератор, конденсатор, испаритель и абсорбер с хладагентом и бромидом лития в качестве рабочих растворов. В генераторе под действием источника тепла (пар или горячая вода) из разбавленного раствора бромида лития выделяются пары хладагента (воды), которые затем переносятся в конденсатор. Здесь они конденсируются в жидкость, отдавая в процессе конденсации тепло охлаждающей воде. После этого жидкий хладагент попадает на трубки испарителя, унося тепло от охлаждаемой воды и испаряясь при этом. Концентрированный раствор бромида лития из генератора переходит в абсорбер, поглощая пары хладагента из испарителя и разбавляясь ими. Разбавленный раствор бромида лития перекачивается в генератор, где цикл начинается снова (рис. 1.19).

Рис. 1.19. Принципиальная схема действия абсорбционного водоохладителя

Основное отличие двухконтурных водоохладителей от одноконтурных в том, что генераторная секция первых разделена на две части: высокотемпературную и низкотемпературную. В высокотемпературной части при помощи паров воды происходит подогрев абсорбента, из низкотемпературного генератора пары направляются в конденсатор, приобретая жидкое состояние. Перед возвращением в испаритель пары из обоих генераторов становятся жидкостью и смешиваются.

Таким образом, двухконтурная конструкция осуществляет нагрев абсорбента в высокотемпературном генераторе, а в низкотемпературном генераторе отвечает за нагрев паров воды. Данная технология позволяет значительно сократить потребление энергии [17].

На сегодняшний день промышленность производит абсорбционные водоохладители трех типов: парового и прямого нагрева, а также нагрева горячей водой.

Холодильные агрегаты прямого нагрева получили наибольшее распространение. В качестве топлива в них используется природный или сжиженный нефтяной газ, дизельное топливо. Их холодопроизводительность составляет в среднем от 300 кВт до 5,3 МВт, а теплопроизводительность — от 300 кВт до 4,4 МВт. Температурные значения воды на выходе достигают 95 °C при последовательном цикле. Абсорбционные водоохладители прямого нагрева отличаются компактными размерами, и в этом заключается их одно из основных преимуществ.

В установках парового нагрева основным источником тепла служит пар, имеющий температуру в 200 °C и давление 784 кПа. Холодопроизводительность в среднем составляет от 352 до 2461 кВт. Такие водоохладители отличаются очень низким уровнем вибрации.

Источником тепловой энергии для холодильной установки водяного нагрева является горячая вода с температурой 80—95°С. Доступность хладагента позволяет его использование без вспомогательных систем регенерации.

Одним из основных достоинств абсорбционных чиллеров считается крайне низкое потребление электроэнергии. Так, чиллер прямого нагрева с производительностью по холоду около 1 МВт потребляет всего 15 кВт электроэнергии! Для работы компрессионного водоохладителя аналогичной мощности потребуется как минимум 400 кВт. Это объясняется тем, что для осуществления холодильного цикла используется энергия вторичных источников.

Преимущества абсорбционных систем охлаждения:

• — абсорбционные водоохладители работают на экологически чистом хладагенте — воде, поэтому они не наносят вреда окружающей среде и, в частности, озоновому слою;
• — по сравнению с другими холодильными установками, отличаются минимальным энергопотреблением и даже при пиковых нагрузках абсорбционные водоохладители не перегружают электросети;
• — абсорбционные водоохладители имеют компактные размеры и могут быть установлены даже в небольших помещениях;
• — вырабатываемый холод имеет низкую себестоимость, поскольку производиться не за счет расхода дополнительной энергии, а за счет использования лишнего тепла, выделяемого в процессе холодильного цикла;
• — абсорбционные холодильные агрегаты имеют длительный срок эксплуатации, что объясняется практически полным отсутствием в них движущихся частей;
• — отсутствие движущихся частей также обеспечивает бесшумность и высокую надежность работы.

К недостаткам абсорбционных систем охлаждения можно отнести большие, сравнительно с другими компрессионными установками, внешние размеры и вес.