Системы рекуперации тепла в холодильных установках

Системы рекуперации тепла в холодильных установках

Рекуперация - (от лат. recuperatio - обратное получение, возвращение), возвращение части материала или энергии, расходуемых при проведении того или иного технологического процесса, для повторного использования в том же процессе.

Холодильные установки для центрального или выносного холодоснабжения в супермаркетах, складах и морозильных камерах выделяют достаточно большое количество тепла. Это тепло складывается из количества тепла, полученного в процессе охлаждения, и тепла, образуемого в процессе совершения работы сжатия газа с давления кипения до давления конденсации. Чаще всего это тепло в процессе конденсации хладагента утилизируется в окружающую среду при помощи воздушных конденсаторов. На фоне всеобщей тенденции экономии энергоресурсов такое решение выглядит не совсем разумно. В европейских странах уже давно и повсеместно применяются системы рекуперации тепла, выделяемого холодильными установками. Последнее время и в России отмечается рост интереса к такого рода системам. Система рекуперации тепла актуальна для объектов, на которых одновременно с потребностью в холодоснабжении существует потребность в горячем водоснабжении или отоплении. Например, таким объектом является минимаркет, супермаркет и гипермаркет.

Компания «ТехноФрост» готова предложить возможность использовать это тепло для своих нужд. Инженерная составляющая таких систем достаточно простая и позволяет реализовать рекуперацию тепла, как на проектируемых объектах, так и на уже смонтированных и запущенных в эксплуатацию.

Существует два основных способа использования тепла, получаемого от холодильных установок:

Система рекуперизации

  • Рекуперация тепла с целью обогрева воды, используемой для технологических нужд или отопления. Данный способ позволяет эффективно использовать около 20% тепла, выделяемой холодильными установками. К холодильной системе через теплообменник подключается накопительный резервуар (бойлер), в котором происходит аккумулирование горячей воды или контур отопительной системы.
  • Рекуперация тепла для воздушного обогрева помещений без использования теплоносителя (торговый зал, склад, служебные помещения). Данный способ значительно эффективнее и позволяет использовать практически 100% тепла. Возможна установка активных и пассивных нагревательных элементов. Рекуператоры тепла, применяемые в холодильной технике, подразделяются на 2 типа: со встроенными теплообменниками и с внешними теплообменниками.

Рекуператор с внутренним теплообменником

Область применения

Рестораны, пекарни, мясные лавки, кафе, небольшие магазины.

Преимущества
  • Специальный сосуд с эмалевым покрытием снимает проблемы применения для питьевой воды.
  • Двойная стенка теплообменника согласно Европейской Директиве EN 1717.
  • Стандартный диапазон от 120-1 000 литров. По запросу – до 10 000 л.
  • Изоляция бака высококачественным ППУ или ПВХ не поддерживающим горение категории В1 согласно DIN 4102.
Рекуперизатор

Рекуператор с внешним теплообменником

Область применения

Супермаркеты, мясокомбинаты, молокозаводы, крупные холодильные системы.

Преимущества

Специальный сосуд с эмалевым покрытием снимает проблемы применения для питьевой воды.

  • Двойная стенка теплообменника согласно Европейской Директиве EN 1717.
  • Стандартный диапазон от 120-1000 литров. По запросу – до 10000 л.
  • Изоляция бака высококачественным ППУ или ПВХ не поддерживающим горение категории В1 согласно DIN 4102.
Рекуперизатор

Работа системы рекуперации тепла с внешним рекуперативным теплообменником

Принцип работы системы рекуперации тепла следующий:

1) Рекуперативный теплообменник впаивается в нагнетательный трубопровод холодильной машины.

Перегретый в процессе сжатия газ поступает в рекуперативный теплообменник, где отдает тепло воде и дальше поступает в воздушный конденсатор, где и происходит процесс конденсации хладагента. Для обеспечения процесса теплопередачи используется вода, подаваемая в теплообменник с помощью напорного циркуляционного насоса.

2) Насос нагнетает воду в рекуперативный теплообменник, после чего вода поступает одновременно в накопительный бак и байпасную линию. Байпасная линия соединена со входом циркуляционного насоса через 3-ходовой терморегулирующий вентиль. Настройка 3-ходового вентиля определяет температуру воды на входе в теплообменник, а соответственно и температуру воды на выходе из теплообменника.

3) Поскольку кожухотрубный теплообменник может быть подобран на разность температуры воды по входу и выходу максимум на 15К, то для нагрева воды от +100С до +550С один и тот же объем воды должен быть пропущен 3 раза через теплообменник, рассчитанный на нагрев воды за один проход на 15К.

Происходит это следующим образом: вода за первый проход нагревается на 15К, но не достигает заданной температуры. Поэтому состояние 3-ходового терморегулирующего вентиля такого, что проход для воду, нагретой на 15К – максимален, а проход холодной воды – минимален. В результате чего на выходе 3-ходового терморегулирующего вентиля температура воды близка к температуре воды, нагретой на 15К. Второй проход воды через теплообменник еще приведет к нагреву воды на 15К относительно температуры входа.

Цикл повторится, отличие будет только состоять в том, что на выходе из теплообменника вода будет более теплой, чем при первом проходе. Это приведет к тому, что 3-ходовой терморегулирующий вентиль уменьшит через себя объемный проток горячей воды и увеличит проток холодной. Так будет происходить до тех пор, пока температура воды на выходе 3-хходового терморегулирующего вентиля не достигнет значения на 15К ниже заданного значения температуры в баке (в данном случае +550С – 15К = 400С).

Это значение в 400С должно быть установлено в качестве уставки на 3-ходовом терморегулирующем вентиле. При достижении температуры на выходе из рекуперативного теплообменника достигнет +550С, то 3-ходовой терморегулирующий вентиль займет такое положение, при котором малая часть горячей воды будет отбираться на 3-ходовой терморегулирующий вентиль для смешивания с холодной водой и получения воды на входе в теплообменник с температурой +400С.

Остальная же часть горячей воды при температуре +550С будет возвращаться в накопительный бак. В таком режиме рекуперативный теплообменник будет работать до тех пор, пока температура воды на выходе из накопительного бака в 3-ходовой терморегулирующий вентиль не достигнет температуры +400С. После чего 3-ходовой терморегулирующий вентиль запрет байпасную линию и вода начнет циркулировать полностью через теплообменник в бак и обратно, нагреваясь до температуры ниже температуры нагнетаемого газа на 5К. Если в этом нет необходимости, то при достижении заданной температуры необходимо остановить циркуляционный насос.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ