Абсорбционный холодильник дает возможность полезного использования в летний период утилизируемого тепла, которое может быть получено от системы когенерации. Это качество особенно важно для многих промышленных предприятий и учреждений, где летняя потребность в отоплении помещений и нагреве воды может быть незначительной.
При отсутствии необходимости отапливать помещение, суммарная летняя потребность в тепле сводится к необходимости нагрева незначительного количества воды для бытовых целей.
В период с мая по октябрь большое количество утилизируемого тепла теряется, и снижение производственных расходов имеет место почти исключительно за счет снижения энергопотребления. Фактически шесть месяцев установка работает в режиме когенерации, и еще шесть месяцев - в режиме обычной электростанции. В этот период система утилизации (и соответствующие капвложения) не работают.
Теперь представим себе, что существующий холодильник заменен абсорбционной системой. В летний сезон потребление электроэнергии понижено, а расход топлива повышен. Применение абсорбционного холо¬дильника резко увеличит потребность в тепловой энергии, которая может быть удовлетворена за счет утилизируемого тепла, продлив период его использования до одиннадцати месяцев.
Может оказаться так, что цена, по которой электричество отдается в энергосистему, настолько низка, что работа двигателя становится рентабельной только при наличии достаточной потребности в утилизируемом тепле. В этом случае, при отсутствии абсорбционного кондиционера система будет работать при полной нагрузке 4000 часов в год. При наличии же абсорбционного кондиционера эта цифра возрастает до 8000 часов в год. Применение абсорбционного кондиционера дает сокращение производственных расходов на 50%. Фактическая экономия может быть подсчитана только в результате более подробного анализа.
Таким образом, абсорбционное охлаждение позволяет использовать утилизируемое тепло, получаемое из системы охлаждения двигателя и от выхлопа, для охлаждения воды. Это обуславливает целесообразность применения систем когенерации в условиях умеренного и жаркого климата при полном или почти полном отсутствии потребности в отоплении и подогреве, а также в зданиях типа офисных, где упомянутые потребности летом приближаются к нулю.
Принцип работы абсорбционных холодильников
Абсорбционные (поглощающие) холодильные машины производят холод за счет кипения хладагента при последующей его конденсации.
Вместо расхода механической энергии для компрессора в абсорбционной холодильной машине необходимо затрачивать тепло в виде дымовых газов высокой температуры, горячей воды, водяного пара и пр.
В системе абсорбционной холодильной машины кроме холодильного агента (обычно аммиака) имеется поглотитель (вода), образующий с парами хладагента бинарный водоаммиачный раствор.
Упрощенная схема абсорбционной холодильной машины приведена на рисунке:
Первый контур:
В генераторе-кипятильнике за счет подвода тепла происходит выпаривание крепкого раствора при относительно высоких давлениях и температуре.
Выделяющиеся из раствора пары аммиака направляются в конденсатор (охлаждение водой ), из которого жидкий аммиак после дросселирования его в регулирующем вентиле кипит в испарителе при низкой температуре и давлении (полезное охлаждение ).
Пары аммиака из испарителя поглощаются в абсорбере, в котором увеличивается крепость раствора, а теплота поглощения отводится водой .
Второй контур:
Полученный в абсорбере крепкий раствор нагнетается насосом в генератор-кипятильник, в котором в результате выпаривания раствор становиться слабым.
Этот слабый раствор проходит через регулирующий вентиль и направляется в абсорбер для увеличения своей крепости за счет поглощения (абсорбирования) холодных паров из испарителя.
Анализ графика потребления тепла по месяцам (рис. 2) показывает, что в летний период на многих объектах значительно снижается его потребление. В этом случае избытки тепла через байпас и градирню выбрасываются в атмосферу, что приводит к увеличению воздействия когенераторов на экологию и ухудшению экономических показателей их применения. Средняя за год себестоимость электроэнергии при утилизации только 50% тепла (только зимой) увеличивается более чем в 2 раза.
Снизить рост себестоимости при таком графике потребления тепла можно за счёт его утилизации в системах вентиляции и кондиционирования при получении холода. Наиболее эффективно тепло преобразуется в холод в абсорбционных холодильных установках. Фирма Jenbacher AG не комплектует свои мини-ТЭЦ таким оборудованием. Но ввиду большой экономической и экологической выгоды применения мини-ТЭЦ совместно с абсорбционными машинами фирма считает целесообразным обратить внимание своих клиентов и партнёров на такую схему применения когенераторов (рис. 5).
Преимущества абсорбционного охладителя по сравнению с обычным поршневым:
- использование экологически чистых криогенных веществ (не содержащих фтор и хлор);
- увеличение срока службы благодаря использованию меньшего количества движущихся механизмов;
- низкие эксплуатационные и ремонтные расходы;
- низкий расход энергии.
Пиковые потребности в охлажденном воздухе/жидкости могут быть компенсированы посредством холодильной машины компрессорного типа.
