Абсорбционная газовая водо-аммиачная холодильная машина

Абсорбционная газовая водо-аммиачная холодильная машинаОна работает так же, как другие абсорбционные холодильники, при этом аммиак является хладагентом, а вода – абсорбентом. Аммиак выпаривается из воды при нагреве с помощью газогорелочного устройства, затем конденсируется в теплообменнике, охлаждаемым наружным воздухом. Жидкий аммиак испаряется при низком давлении с отводом тепла от охлаждаемой среды, затем снова абсорбируется водой.

Опасен ли аммиак? На самом деле, аммиак – это замечательный хладагент. У него удельная теплота парообразования в 2,5 раза выше, чем у фреонов, он не приводит к повреждению озонового слоя, не обладает потенциалом влияния на глобальное потепление климата. При утечках аммиак удаляется из атмосферы во время дождя и не загрязняет окружающую среду. Аммиачные растворы являются основой большинства современных удобрений.

Опасность возникает только при утечках аммиака в большом количестве или в закрытом помещении. Поэтому такие холодильные системы обычно размещают вне зданий. Поскольку холодопроизводительность этих установок не превышает 18–28 кВт, количество используемого аммиака невелико. Даже в случае единовременной утечки этого незначительного количества газа он быстро рассеивается.

Водо-аммиачные холодильные установки имеют следующие преимущества перед бромисто-литиевыми:

— Аммиак – это хладагент, работающий на высоком давлении, поэтому можно использовать в качестве конденсатора компактный теплообменник с прямым воздушным охлаждением. Градирни устанавливать не требуется.

— В водо-аммиачной среде не происходит кристаллизация солей.

— Система работает при избыточном давлении, поэтому все компоненты более компактны и не нужны вакуум-насосы.

— Поскольку установки размещаются снаружи, для них не требуется специальное вентилируемое помещение.

Кондиционеры на водо-аммиачном охлаждении превосходят также обычные парокомпрессионные холодильные машины для систем кондиционирования воздуха по следующим показателям:

— Имеют очень мало движущихся частей, известны своей долговечностью (некоторые установки 1960-х годов работают до сих пор).

— Работают с однофазным электроснабжением вплоть до холодопроизводительности 18 кВт.

— Потребляют электроэнергию для привода насосов и вентиляторов в объеме 300 Вт/тонну холода, тем самым электроэнергия высвобождается для других нужд. Это хороший показатель по сравнению с 1,2 кВт/тонну холода для агрегатированных кондиционеров типа 10 EER в том же диапазоне холодопроизводительности (до 18 кВт).

В зависимости от обстоятельств, это может стать наиболее интересным аспектом в работе с газовыми кондиционерами. Система подает в здание охлажденную воду или гликолевый раствор. При добавлении к кондиционеру газового бойлера вода/раствор могут не только охлаждаться, но и нагреваться для нужд отопления.

Газовые кондиционеры всегда были и, по-видимому, останутся гораздо дороже, чем агрегатированные кондиционеры с электроприводом. Тем не менее, новые высокоэффективные установки могут обеспечивать большую экономию эксплуатационных затрат в тех районах где в последнее время наблюдается стремительный рост энергопотребления. Однако большинство пользователей кондиционеров в жилом секторе и малых коммерческих зданиях не настолько озабочены эксплуатационными затратами, чтобы обратиться к новой технологии.

Для того чтобы заинтересовать покупателей и оправдать дополнительные затраты на газовый кондиционер, необходимо разрабатывать преимущества водных (фактически водно-гликолевых) систем, демонстрируя их новые возможности и потребительские качества. При использовании фэнкойлов для подачи охлажденного воздуха в помещении возможно:

— Заменить систему воздуховодов трубопроводами охлажденной воды малого диаметра (большое преимущество в сложных ситуациях реконструкции и при значительной потребности в холоде).

— Освободить крышу и таким образом не портить архитектурный облик установкой кровельных агрегатов.

— Осуществлять зонирование путем индивидуального регулирования фэнкойлов (актуально для больших домов).

— Снизить температуру подаваемого воздуха по сравнению с большинством кондиционеров для жилых зданий (расширяется возможность осушения воздуха).

— Регулировать температуру охлажденной воды для регулирования степени осушения, если это необходимо.

— Использовать несколько газовых кондиционеров с общим водяным контуром, что обеспечивает взаимное замещение кондиционеров (преимущество для медицинских, компьютерных и других помещений с высокими требованиями к надежности системы кондиционирования воздуха).

— Благодаря снижению пиковых электрических нагрузок можно снизить мощность резервных автономных энергоустановок (еще одно преимущество для помещений с высокими требованиями к надежности системы).

— Размещать установки вдали от дома (для больших домов – в удобном месте двора).

— Реализовать преимущество больших центральных систем кондиционирования воздуха в диапазоне малых мощностей – разновременное обслуживание нескольких помещений. Одна установка холодопроизводительностью 18 кВт может заменить три стандартных кондиционера по 7 кВт, обслуживающих разные зоны.

Это лишь некоторые из возможностей рассматриваемых систем. Гибкость, присущая водно-гликолевым системам кондиционирования воздуха, открывает новые горизонты для проектировщика. Хотя малые электрические водоохлаждающие установки применяются достаточно давно, их стоимость не уступает стоимости газовых кондиционеров, при отсутствии экономии эксплуатационных затрат.

Еще одно соображение, ограничивавшее применение кондиционеров с водяным охлаждением в США, – высокая стоимость прокладки трубопроводов по сравнению с воздуховодами. К счастью, появление новых гибких пластиковых трубопроводов, которые произвели революцию на рынке установок напольного отопления, может сыграть решающую роль и в рассматриваемой области.

Технические новшества

Если все так прекрасно, почему же мы не видим широкого применения водо-аммиачных систем? Помимо причины, связанной с неосведомленностью проектировщиков, водо-аммиачные абсорбционные системы традиционно были низкоэффективными, используя до 125 000 Btu/ч* тепла на обеспечение холодопроизводительности 18 кВт. Сейчас на рынке появились новые установки, потребляющие тепло в количестве лишь 85 000 Btu/ч (на 32 % меньше). В чем тут секрет?

Водо-аммиачный цикл имеет одно отличие от бромисто-литиевого. Когда вода поглощает аммиак, выделяется тепло. Но, в отличие от бромисто-литиевых систем, здесь тепло частично генерируется при высокой температуре. Это позволяет осуществлять регенерацию тепла на нагрев, с соответствующим сокращением затрат топлива.

Звучит очень просто? На самом деле это было не совсем так. Описываемый процесс разрабатывался Департаментом энергетики США и научно-исследовательским институтом газа в течение 15 лет (!) и сейчас еще продолжает совершенствоваться. Эта технология реализована в установке «генератор-абсорбер-теплообменник (GAX)», которая прошла испытания и уже появилась на рынке.