Холодоснабжение — недооценённый энергетический ресурс. — Как сделать самому?
Традиционным вариантом ресурсообеспечения объектов является использование централизованных сетей электро — и теплоснабжения. Однако это не всегда экономически оправданно, а иногда и невозможно в связи с энергодефицитом или отдаленностью объектов от энергомагистралей.
Для ряда промышленных технологий и систем кондиционирования воздуха зданий общественного назначения необходимо вырабатывать третий ресурс — холод, энергоемкость которого недооценена профессиональным сообществом.
При выборе концепции холодоснабжения необходимо решать оптимизационную задачу с учетов способов производства всех трех видов энергетических ресурсов: электроэнергия, тепло, холод.
При производстве электроэнергии на ТЭЦ, вырабатывается большое количество теплоты, которую затем утилизируют. В теплый период года на нее нет спроса, и ее сбрасывают в атмосферу с помощью башенных градирен. В системах тригенерации из этой бросовой теплоты вырабатывается холод, который уже имеет потребителя и, стало быть, платежеспособный спрос.
В холодный период года тепло когенерационной установки утилизируется системами отопления, вентиляции и ГВС. В случае дефицита тепла его дополнительно вырабатывают в пиковых газовых котлах, устанавливаемых в энергоцентрах. В теплый период года потребность в теплоте резко снижается и возникает необходимость утилизации «бросового» тепла когенерационной установки, являющегося побочным продуктом выработки электрической энергии. Технически и экономически эффективным решением в этом случае является выработка холода абсорбционными холодильными машинами (АБХМ), работающими, например, на горячей воде. В случае если технология предполагает круглогодичное использование тепла, выработанного когенерационной установкой, следует применять абсорбционные машины, утилизирующие «бросовую» теплоту выхлопных газов когенерационных установок. В холодный период времени, вместо пиковых котлов, недостающую потребность в тепле могут компенсировать абсорбционные машины, снабженные собственными газовыми горелками и работающие в режиме котла. В межотопительный период абсорбционные машины этого типа могут работать в комбинированном режиме, одновременно вырабатывая тепло и холод.
Приведем результаты технико-эконимического анализа по трем вариантам ресурсообеспечения. При первом варианте (традиционном) энергетические ресурсы — электроэнергия и тепловая энергия — подводятся от городских сетей (от ОАО «Ленэнерго» и ГУП «ТЭК»), холод вырабатывается при помощи парокомпрессионных холодильных машин (ПКХМ), используется машина Lennox. При втором варианте (автономный источник ресурсообеспечения) электроэнергия и тепло вырабатываются при помощи когенерационных газопоршневых установок (КГУ). Дефицит тепловой энергии покрывается автономной газовой котельной, холод вырабатывается абсорбционными холодильными машинами (АБХМ), работающими на горячей воде от котельной (используется машина BROAD серия BDH). При третьем варианте возможно применение когенерационных газопоршневых установок. Отличие от второго варианта заключается в том, что тепловая энергия в холодный период года вырабатывается при помощи абсорбционных холодильных машин (АБХМ), работающих на выхлопных газах КГУ. При этом в АБХМ интегрированы газовые горелки, и устройство газовой котельной в этом случае не требуется. В летний период года АБХМ вырабатывают холод и тепло на горячее водоснабжение (используется машина BROAD серии BZE).
Рис. 1 АБХМ серии BZE, работает на выхлопных газах КГУ, снабжена газовой горелкой Weishaupt (Германия). Горелка включается по сигналу системы автоматики, если утилизация выхлопных газов не обеспечивает необходимую величину тепловой мощности. КПД огневого охлаждения АБХМ равен 1,39.
Капитальные затраты по первому варианту ресурсообеспечения примерно на 25 % превышают затраты на основное оборудование автономных источников ресурсообеспечения вариантов 2 и 3. Эксплуатационные затраты вариантов 2 и 3 втрое ниже, чем по базовому варианту 1. Это определяется тем, что используемое оборудование не требует электроэнергии. В будущем, при запланированном росте тарифов на газоснабжение, стоимость электроэнергии соответственно возрастет, следовательно, полученные выводы будут справедливы и в последующие годы.
Использование абсорбционных технологий является стратегически важной государственной задачей. Применение АБХМ, по сравнению с ПКХМ, освобождает до 30 % электропотребления зданий. За 2006 год ЗАО «БТК», применив абсорбционные машины BROAD на 14 объектах, обеспечило суммарную экономию электроэнергии 7,5 МВт. При этом суммарная экономия инвестиций составила 350 млн рублей. Тем самым выполняются требования Федерального закона об энергосбережении. С другой стороны, развитие абсорбционных технологий не ущемляет, а соответствует интересам инвесторов и владельцев зданий.
Абсорбционные технологии производства холода с точки зрения экологии — безусловные лидеры. Поскольку они не используют веществ, содействующих глобальному потеплению и разрушению озонового слоя, успешно выполняются требования международных экологических соглашений и соответствующих Федеральных законов.
При проектировании новых, реконструкции старых, особенно крупных и энергоемких объектов следует, не полагаясь на наработанный опыт и привычные алгоритмы проектирования, проводить анализ нескольких возможных вариантов ресурсообеспечения. Такой подход на начальной стадии проектирования не только обеспечит будущий и весьма высокий экономический эффект, но и определит объем природных ресурсов, который современные инженеры смогут сэкономить для будущих поколений.
