Децентрализованные абсорбционные холодильные установки, новые возможности холодоснабжения и тригенерации

И. В. Дитинич, главный специалист ОВ «А101»

Решение, предлагаемое автором [1], позволяет расширить возможности когенерационной выработки энергоносителей фактически переходом к тригенерационной путем установки абсорбционной холодильной машины у потребителя с подключением генератора АБХМ к тепловым сетям здания, а именно к стоякам отопления или теплоснабжения. Таким образом, предлагается использовать схемное решение с применением АБХМ и воздушного охладителя, расположенного снаружи здания по типу децентрализованного использования. Это открывает некоторые новые возможности и обеспечивает ряд преимуществ:

• повышение общего КПД работы источника выработки тепла и электричества в связи с использованием теплоты от отработанного пара турбин в теплый период года;
• более сбалансированная выработка электроэнергии на ТЭЦ, поскольку «бросовое» тепло будет использовано для нужд холодоснабжения и кондиционирования, что приведет к снижению нагрузки на электросети в теплый период года, когда массово используются системы охлаждения компрессорного типа;
• при использовании АБХМ децентрализованного типа произойдет более полная загрузка тепловых сетей в неотопительный период года, когда происходит существенное снижение расходов сетевой воды, вырабатываемой фактически только для нужд потребления горячей воды в зданиях, и возможности тепловых сетей не используются в полной мере;
• рациональное использование выработки электроэнергии и тепла приведет к общему снижению теплового загрязнения окружающей среды.

Наряду с очевидными преимуществами использования АБХМ децентрализованного типа, связанными с источником выработки энергии (ТЭЦ), предлагаемое решение позволяет отметить и ряд преимуществ непосредственно для потребителя:

• индивидуальный учет энергоресурсов потребителем, в т. ч. нагрузки холодоснабжения, путем установки расходомеров на магистралях теплоснабжения генератора АБХМ;
• индивидуальная ремонтопригодность элементов АБХМ конкретного потребителя холода;
• при осуществлении кондиционирования в многокомнатных квартирах используется несколько сплит-систем с внутренними и наружными блоками, расположенными на разных фасадах здания, с устройством фасадных корзин для размещения конденсаторов сплит-систем. Применение АБХМ децентрализованного типа позволит избежать установки дополнительных наружных блоков на фасаде здания – представляется возможным использовать на одну квартиру (одного потребителя) один воздушный охладитель, расположенный, например, на фасаде здания, и одну установку АБХМ вне зависимости от количества комнат, помещений;
• применение воздушного охладителя АБХМ и его расположение снаружи здания представляется более гибким решением в сравнении со сплит-системами бытовой серии, где есть существенные ограничения по расположению друг от друга внутреннего и наружного блока как по высоте, так и по горизонтальному расстоянию между ними. Воздушный охладитель АБХМ может быть расположен на расстоянии до 100 м от абсорбера с использованием широко представленных на рынке циркуляционных насосов без каких-либо ограничений. Фактически ограничения накладываются только на выбор циркуляционного насоса. Данное решение сможет существенно улучшить архитектурный облик зданий, а в некоторых случаях использование децентрализованных АБХМ позволит отказаться от размещения элементов кондиционирования на фасаде здания вообще;
• при устройстве воздушного охладителя АБХМ снаружи здания, в отличие от фреоновых систем, соединение возможно предусмотреть трубопроводами из полимерных материалов, что несколько снижает затраты на устройство системы холодоснабжения в сравнении со сплит-системами, где используются медные трубопроводы;
• отсутствие в воздушном охладителе компрессора снижает общую шумовую и вибрационную нагрузку на окружающую среду и здание;
• более долгий срок службы абсорбционной холодильной установки ввиду отсутствия узлов с механическими движениями элементов, компрессоров;
• более низкая стартовая мощность от номинала дает возможность более плавного управления и регулирования нагрузки холода;
• система абсорбционного охлаждения не предусматривает заправки фреонами, которые отнесены к IV классу опасности согласно ГОСТ 12.1.005-88.

Принципиальное описание работы установки представлено на рис. 1.

Подогретая сетевая вода поступает в здание и в неотопительный сезон с параметрами, необходимыми для приготовления ГВС, что позволяет подключить генератор АБХМ к стоякам с теплоносителем.

Основными элементами предлагаемой системы (рис. 1, 2) являются питающие генератор трубопроводы отопления или теплоснабжения здания, агрегат АБХМ, включающий в себя сам генератор, испаритель, абсорбер и конденсатор в одном корпусе, с выходящими к потребителю трубопроводами с холодоносителем для нужд кондиционирования, подведенными к квартире или арендуемой площади.

Конденсатор и абсорбер АБХМ (1) подключены к контуру охлаждения, испаритель АБХМ (1) подключен к контуру охлаждения с вентиляционным доводчиком (21) у потребителя, а контур охлаждения с тепловентилятором (вентиляционным доводчиком) (21) содержит циркуляционный насос (18), расширительный бак (17), двухходовой кран (19) и комнатный термостат (20).

Система хладоснабжения здания на базе абсорбционной установки может также содержать электрический тэн, установленный в генераторе и выполненный для возможности увеличения производительности системы.

Принцип работы абсорбционной холодильной установки на бромистом литии в данном материале не приводится.

Ниже приведены особенности практического применения децентрализованных АБХМ с воздушным охладителем.

В текущей практике применения систем отопления температура в стояках в течение всего года поддерживается не менее 70 °С для приготовления воды для нужд ГВС, что позволяет использовать тепловую энергию для производства холода путем установки абсорбционного типа.

От АБХМ предусматриваются трубопроводы с циркуляционным насосом для размещения снаружи здания воздушного охладителя конденсатора и абсорбера. Внутренние потребители системы холодоснабжения могут быть выполнены в виде традиционных двухтрубных фанкойлов канального, настенного типов, а также охлаждаемых балок. Расширяются возможности применения приборов охлаждения в помещениях и использования их совместно с отоплением, вентиляцией и холодоснабжением (эжекционные доводчики).

Подключение генератора децентрализованной АБХМ к системе отопления возможно как по зависимой схеме, так и по независимой, с устройством теплообменника, разделяющего контуры. При устройстве независимого подключения к системе отопления необходимо в контур генератора включить циркуляционный насос и расширительный бак.

Согласно текущим нормативным требованиям СП 60.13330.2020, п. 8.17 [2], для размещения в зданиях холодильных установок, работающих на бромисто-литиевых хладоносителях, их требуется размещать в отдельных помещениях. В связи с этим возможным местом размещения поэтажных АБХМ может служить помещение с размещенными в нем коллекторами отопления, ГВС теплообменного оборудования для приготовления воды для теплого пола и вентиляционной нагрузки потребителя.

При устройстве охлаждающего контура «АБХМ – воздушный охладитель» необходимо соблюсти требование о применимости антифризов III класса опасности согласно ГОСТ 12.1.007.

Таким образом, использование АБХМ децентрализованного типа позволит использовать теплоту от работы турбин ТЭЦ в летний период года для нужд кондиционирования большинства абонентов, подключенных к тепловым сетям, позволит в течение всего года максимально эффективно использовать генерирующие мощности ТЭЦ. Предлагаемое решение оптимизирует и количество вырабатываемой электроэнергии в летний период года, что позволит снизить парниковый эффект.

За счет создания вышеописанной системы с децентрализованным снабжением холодом на базе абсорбционного охлаждения, в частности, конкретного потребителя, удастся обеспечить управляемость и регулирование подачи тепловой энергии и холода непосредственно каждому потребителю. Появится возможность отключить или включить, например, их подачу конкретному потребителю, не отключая остальных, а также осуществлять учет подачи тепла и холода конкретному потребителю по счетчику, установленному у потребителя. Данное решение значительно расширяет функциональные возможности систем теплоснабжения зданий и повышает комфорт.

Литература

1. Патент RU2838733 (C1) «Система теплохладоснабжения здания на базе абсорбционной установки». 22.04.2025 Бюл. № 12.
2. СП 60.13330.2020 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха».