Введение. 
Анализ условий и схем децентрализованного холодоснабжения

В связи с климатическими условиями в России значительной статьей затрат энергии и топлива являются их затраты, направляемые на обеспечение теплоснабжения. Однако в последнее время возросли требования к качеству климатических условий в жилых, общественных и рабочих помещениях в теплый период года. Особенно эти требования стали актуальными в связи со строительством крупных развлекательных, офисных и торговых центров, рассчитанных на большое количество одновременно находящихся там людей. При этом возросшие требования к качеству среды в летний период приводят к необходимости рассматривать его обеспечение, наряду с теплоснабжением, как одну из важных составляющих затрат энергии. В соответствии с этим актуальным становится обеспечение холодоснабжения потребителей наиболее эффективным способом.

В настоящее время развитие и широкое распространение получили парокомпрессионные (ПКХУ) и абсорбционные холодильные установки (АБХУ). В первых из них для производства холода используется обратный паросиловой цикл, что требует затрат и соответствующего подвода электроэнергии, необходимой для работы компрессоров. Для производства холода с применением абсорбционных холодильных установок требуется подвод тепловой энергии определенного потенциала. Применение того или иного способа производства холода имеет как положительные, так и отрицательные стороны, и выбор наиболее эффективного из них в различных конкретных условиях требует проведение соответствующего анализа энергетической и экономической эффективности.

Другим аспектом производства холода, как и при теплоснабжении, является степень централизации генерации холода. Можно рассматривать как выработку холода на базе уже существующих энергоисточников систем централизованного теплоснабжения (СЦТ), в основном на ТЭЦ, так установку холодильных установок непосредственно у потребителей (децентрализованное холодоснабжения).

При выборе условий централизации следует учитывать следующие обстоятельства. Увеличение единичной мощности холодильных установок приводит к снижению удельной (на единицу установленной мощности) величины начальных затрат, но требует формирования затратных систем транспорта и распределения хладагента по потребителям. Последнее обстоятельство в свою очередь приводит к увеличению стоимости холодоснабжения по начальным затратам и эксплуатационным расходам на транспортировку. Децентрализация же сопровождается увеличением удельной стоимости установок, а также требует анализа возможности и обеспечения дополнительного подвода электрической или тепловой энергии, что соответственно требует дополнительных затрат на транспортировку первичного энергоносителя, а, возможно, и начальных затрат на обеспечение такой транспортировки.

Анализ эффективности централизованного холодоснабжения требует специальной разработки схем включения холодильных установок в тепловые схемы источников тепловой энергии, а также методов оценки затрат при транспортировке, поэтому в настоящей статье пока будут рассмотрены условия производства холода с различной степенью децентрализации. Будет проведен анализ общей энергетической эффективности и экономические показатели различных схем, связанных в первую очередь с эксплуатационными расходами, а также целесообразность их использования при существующих условиях продаж и покупки энергоносителей для различных субъектов рынка тепловой и электрической энергии.

В качестве оценки энергетической эффективности будет использоваться удельная величина потерь в окружающую среду — как характеристика КПД холодопроизводства. Этот показатель будет определяться как для непосредственно холодильной установки, так и для всей схемы обеспечения холодоснабжения.

Будут приняты следующие условия и допущения.

• 1. При расчетах технико-экономических показателей не учитывается изменение тарифов на тепловую и электрическую энергию для потребителя, связанное с увеличением или снижением нагрузки.
• 2. В связи с малой величиной (1−7% от холодопроизводительности) не учитываются затраты электроэнергии на вспомогательные насосы холодильных установок, требуемые для обеспечения работы системы охлаждения и т. п.
• 3. При расчете изменения затрат на перекачку воды в тепловых сетях не учитывается возможное изменение располагаемого напора на теплоисточниках, связанных с обеспечением нормального гидравлического режима тепловых сетей.

Другие принятые допущения будут указаны в соответствующих разделах текста.

В расчетах экономических составляющих эффекта будут использованы следующие условные обозначения и значения ценовых показателей по стоимостям тепловой и электрической энергии (табл. 1).

В приведенных ниже формулах и тексте будут использоваться следующие условные обозначения энергетических и экономических показателей, характеризующих рассматриваемые варианты холодоснабжения (табл. 2).

Как уже отмечалось, в настоящее время, в основном, широко используются два вида холодильных установок, принципиально отличающихся энергетическими процессами производства холода и условиями обеспечения их работы. Это парокомпрессионные холодильные установки (ПКХУ) и абсорбционные установки (АБХУ), которые успешно конкурируют на рынке холодоснабжения. В статье будут рассмотрены оба способа производства холода, что позволит провести их сопоставление по эксплуатационным экономическим и энергетическим показателям.