Холодильное оборудование
   

Главная Статьи Промышленная автоматизация Холодильное оборудование
Холодильное оборудование
23.04.2013 13:10

Климатическое и холодильное оборудование — оборудование, основанное на работе холодильных машин, предназначенное для автоматического поддержания температуры и иных параметров воздуха (относительной влажности, чистоты, скорости движения воздуха) в закрытых помещениях или термоизолированных камерах. Хотя холодильное и климатическое оборудование отличается по назначению и поддерживаемой температуре, такое оборудование имеет конструктивное сходство и единые принципы действия.
Климатическое оборудование поддерживает требуемые параметры для комфортного нахождения человека от небольших объемов (например, салон автомобиля) до огромных производственных, торговых и жилых площадей в десятки тысяч квадратных метров.
Холодильное и климатическое оборудование компрессионного типа действия небольшой мощности имеет сходное устройство:

  • компрессор, создающий необходимую разность давлений;
  • испаритель, забирающий тепло из внутреннего объёма холодильника;
  • конденсатор, отдающий тепло в окружающую среду;
  • дросселирующее устройство, поддерживающее разность давлений за счёт дросселирования хладагента;
  • хладагент — вещество, переносящее тепло от испарителя к конденсатору.

Компрессор засасывает из испарителя хладагент в виде пара, сжимает его (при этом температура хладагента повышается) и выталкивает в конденсатор. Для смазки компрессора применяют специальные рефрижераторные масла.
В конденсаторе нагретый в результате сжатия хладагент остывает, отдавая тепло во внешнюю среду, и при этом конденсируется, то есть превращается в жидкость, поступающую в дросселирующее устройство.
Жидкий хладагент под давлением поступает через дросселирующее устройство (капилляр или терморегулируемый расширительный вентиль) в испаритель, где за счёт резкого уменьшения давления происходит испарение жидкости. При этом хладагент отнимает тепло у внутренних стенок испарителя, за счёт чего происходит охлаждение.
Таким образом, в конденсаторе хладагент под воздействием высокого давления конденсируется и переходит в жидкое состояние, выделяя тепло, а в испарителе под воздействием низкого давления вскипает и переходит в газообразное, поглощая тепло.
Обычно также присутствует теплообменник, выравнивающий температуру на выходе из конденсатора и из испарителя. В результате к дросселю поступает уже охлаждённый хладагент, который затем ещё сильнее охлаждается в испарителе, в то время как хладагент, поступивший из испарителя подогревается, прежде чем поступить в компрессор и конденсатор. Это позволяет увеличить производительность холодильной установки, а также предотвратить попадание жидкого хладагента в компрессор.
Компания Danfoss является лидером в производстве преобразователей частоты для холодильной техники. Применяя частотные преобразователи VLT, можно получить более 15% экономии электроэнергии по сравнению с традиционными решениями.
Алгоритм управления поршневым и спиральным компрессором (рис.1) следующий. Система управления преобразователя частоты поддерживает заданное значение давления всасывания (температуры кипения) хладагента.

Поршневой компрессор

Преобразователь частоты поддерживает давление на требуемом уровне путем изменения частоты вращения электродвигателя, тем самым плавно регулируя производительность компрессора. Такой режим работы особо актуален при значительно изменяющейся нагрузке на холодильную систему.
Преимущества:

  1. Широкий диапазон изменения производительности, особо актуальный для систем с одним компрессором и несколькими потребителями
  2. Увеличение ресурса за счет снижения количества пусков/остановов компрессора
  3. Возможность увеличения производительности компрессора путем увеличения частоты вращения двигателя от 20% и выше
  4. Экономия электроэнергии
  5. Отсутствие механических устройств регулирования производительности
  6. Плавный пуск компрессора, защита электродвигателя от перегрузки, перегрева
  7. Уменьшение риска гидроудара
  8. Возможность использования одного компрессора с изменяемой частотой вращения для поддержания точного давления кипения многокомпрессорной холодильной машины
  9. Возможность управления холодильной машиной до трех компрессоров посредством одного преобразователя частоты (два компрессора включаются ступенчато).

Принцип управления винтовым компрессором аналогичен другим типам холодильных компрессоров. Однако, в большинстве случаев такие установки снабжены регуляторами производительности.
Исследования показывают, что эффективность регулирования производительности винтового компрессора золотником, по сравнению с применением преобразователя частоты для этих целей, экономически обоснованна лишь при узком диапазоне производительности (85-100%).
В случае, если технологически необходимо регулирование производительности в более широком диапазоне , энергоэффективность решения на базе преобразователей частоты VLT не имеет аналогов.
Алгоритм управления воздухоохладителем (рис.2) следующий. Преобразователь частоты регулирует производительность вентиляторов воздухоохладителя в зависимости от равномерности распределения температуры в холодильной камере. Анализ однородности температуры в камере возможен по данным из трех точек камеры. Регулирование производительности воздухоохладителя рекомендуется применять при использовании электронных расширительных вентилей или при использовании хладоносителя.

Воздухоохладитель

Преимущества:

  1. Уменьшение усушки продуктов в камере
  2. Точность поддержания температуры воздуха
  3. Поддержание однородной температуры в различных точках холодильной камеры
  4. Уменьшение обмерзания и снижение количества оттаек
  5. Оптимизация энергопотребления в соответствии с актуальной нагрузкой на систему

Алгоритм управления конденсатором (рис.3) следующий. Регулирование производительности вентиляторов конденсатора в зависимости от температуры окружающей среды позволяет повысить эффективность холодильной системы в целом.

Конденсатор

Преобразователь частоты регулирует скорость вращения электродвигателя вентилятора согласно плавающей уставке давления конденсации, которая зависит от температуры наружного воздуха (рис.4). При этом, снижение температуры конденсации на 1°C, позволяет снизить энергопотребление компрессоров на 2-3%. В среднем для Белгородского региона экономия может достигнуть 15-20% от энергопотребления всей холодильной системы.

 

Применение частотного преобразователя

Преимущества:

  1. Экономия энергопотребления холодильной системы
  2. Возможность увеличения производительности конденсатора путем увеличения частоты вращения вентиляторов выше номинала в периоды пиковых нагрузок
  3. Снижение капитальных затрат на щит управления
  4. Снижение уровня шума вентиляторов
  5. Изменение скорости вращения всех вентиляторов, следствием чего является увеличение эффективности используемой площади теплообменника