На нашем интернет портале море информации по пищевой
и перерабатывающей промышленности, АПК и пищевой тематике
» » «SMART ICE» - умная система получения ледяной воды с аккумуляцией холода

«SMART ICE» - умная система получения ледяной воды с аккумуляцией холода

Еще 10–15 лет назад основу парка холодильных машин на молочных предприятиях составляли аммиачные холодильные установки, в которых использовали в качестве хладоносителя рассол или ледяную воду, получаемую с помощью панельных испарителей. Агрессивность первого и несовершенство второго способа получения, а также общий износ оборудования привели к необходимости внедрения новых технических решений.
Одним из наиболее распространенных решений стало применение систем получения ледяной воды с аккумуляцией холода (АХ) в виде льда. Такие системы находятся в эксплуатации уже более десяти лет и заслуженно завоевали доверие потребителей своей надежностью и высокой стабильностью температуры, подаваемой к технологическим аппаратам.
 
К неоспоримым преимуществам АХ относятся:
* минимально возможная низкая температура хладоносителя (воды), подаваемая в цеха – 0–0,5 °С;
* полное отсутствие риска повреждения испарителя в результате технологических сбоев;
* стабильные технические характеристики при продолжительной эксплуатации;
* равномерная нагрузка на холодильные компрессоры, что положительно сказывается на сроке их службы;
* равномерная нагрузка на электрические сети;
* низкие требования к чистоте хладоносителя (воды);
* полное отсутствие инерции системы при резком изменении нагрузок;
* стабильная температура хладоносителя позволяет уменьшить время на настройку технологических аппаратов;
* основная часть АХ может находиться на улице, не занимая производственные помещения.
 
Опыт эксплуатации АХ показал полную ее нечувствительность к изменению времени пиковых нагрузок при сохранении постоянной среднесуточной нагрузки. АХ прекрасно работают как на сыродельных заводах, так и на производствах цельно-  и кисломолочной продукции.
Гордостью компании «Термосистемы» является то, что большое количество подобных установок изготовлено в собственных цехах.
К самому большому недостатку АХ можно отнести энергетическую эффективность: все-таки система работает на более низких температурах кипения, но и здесь не все так однозначно. Рассмотрим этот вопрос подробнее. Температуру в районе 1 °С способны выдавать только некоторые типы охладителей жидкости (ОЖ). Это ОЖ с пленочными испарителями, системы с промежуточным хладоносителем. Системы с промежуточным хладоносителем по температуре кипения, и следовательно, по затратам электроэнергии на 1 кВт близки к АХ и могут даже иметь более низкие показатели из-за наличия дополнительной насосной группы на промежуточном контуре. У ОЖ с пленочными испарителями температура кипения равна минус 4 °С против минус 10 °С у АХ. В пересчете на электроэнергию получаем, что у ОЖ на 1 кВт электроэнергии, затрачиваемый компрессором, вырабатывается примерно на 20–22 % холода больше. Однако если учесть затраты на конденсацию, разница будет 11–12 %. Для нормальной работы пленочного испарителя необходим оборотный водяной контур, то разница будет еще меньше, примерно 7–8 %. А если учесть, что компрессоры АХ больший процент времени работают при загрузке 100 %, эта разница может быть еще меньше.
 
Для увеличения энергоэффективности АХ специалистами компании «Термосистемы» разработана и применяется система «умного» АХ –«SMART ICE», использующая следующие технологии:
* контроль протока и управление барботажем в соответствии с протоком. Это позволяет существенно снизить теплопритоки от барботажа при сохранении эффективности теплообмена;
* система динамического управления намораживанием льда. Позволяет поднять температуру кипения на 1,5–2 °С и уменьшить периоды работы с частичной нагрузкой агрегата;
* система предварительного включения секций. Позволяет более эффективно использовать агрегат установки при резком изменении нагрузки;
* система управления выходной температурой холодоносителя. Позволяет экономно расходовать запасы льда.
 
Все эти подсистемы существенно увеличивают эффективность АХ по сравнению со стандартными образцами.
Таким образом, при применении алгоритмов «умного» управления получается, что АХ – это тот же чиллер, но с гарантией низкой температуры холодоносителя на выходе плюс запас холода в виде льда. А может ли АХ работать в режиме чиллера, т.е. с высокой температурой кипения?
Если в АХ мало льда, то он работает с высокой температурой кипения, и режим его работы аналогичен ОЖ. Но температура теплоносителя при этом существенно поднимается, так как АХ имеет небольшой агрегат, который неспособен справиться с пиковой нагрузкой без запаса льда. Возникает дилемма: для повышения эффективности необходимо уменьшить количество льда в АХ, а для получения требуемой температуры хладоносителя приходится увеличивать количество льда и таким образом снижать температуру кипения, а следовательно, уменьшать эффективность АХ. Можно ли преодолеть данное противоречие? АХ с секционированным испарителем, индивидуальным управлением каждой секцией и последовательным протоком через секции позволяет работать в режимах, пограничных с режимами ОЖ без повышения температуры хладоносителя на выходе. В то время как отсутствие льда на входных секциях позволяет поднять температуру кипения до минус 4–6 °С, лед на выходных секциях позволяет поддерживать температуру хладоносителя в пределах 0,1–0,5 °С. АХ с секционированным испарителем производства компании «Термосистемы» способен держать температуру хладоносителя на выходе, равную 0,1– 0,5 °С при 85–90 % разрядке АХ.
Таким образом, АХ может работать в двух принципиально различных режимах:
* работа со льдом, когда хладоноситель охлаждается за счет таяния льда;
* охлаждение через поверхность змеевика – когда лед на поверхности отсутствует.
Совмещение этих двух режимов в одной системе позволяет увеличить эффективность АХ и приблизить ее по эффективности к чиллеру, сохраняя гарантированно низкую температуру хладоносителя на выходе бака-аккумулятора.
И еще несколько важных аспектов, связанных с применением АХ.
Область наибольшего экономического эффекта – область алгоритмов. Это касается оборудования для камер, чиллеров и т.д. Но, пожалуй, наибольший эффект можно получить именно на АХ. Это связано с тем, что в структуру данного оборудования входит бак с запасом льда, который может работать в различных режимах – с запасом льда, без льда, в различных промежуточных состояниях, предоставляя широкие возможности для оптимизации работы и увеличения эффективности оборудования.
Работа на малых нагрузках – это критерий эффективности холодильной системы.
Система проектируется под пиковую нагрузку, учитываются особенности ее работы на такой нагрузке, а вопросы работы на малой нагрузке, как правило, остаются «за кадром». А это самый
неэффективный режим для ОЖ. Компрессоры работают с частичной загрузкой, а так как загрузка агрегата у ОЖ непосредственно связана с величиной нагрузки, изменить что-то очень сложно. У АХ нет непосредственной связи работы агрегата с нагрузкой, поэтому есть возможности для изменения режима агрегата с целью уменьшения периодов работы с частичной нагрузкой. Если нагрузка непостоянна, имеет большое количество периодов с низкой нагрузкой при больших пиках потребления, то АХ является предпочтительным видом оборудования, тогда как ОЖ лучше работают на постоянных нагрузках.
Если на предприятии уже установлен ОЖ, система с аккумулятором холода может значительно улучшить температурные характеристики ледяной воды. По мере роста производства холодильное оборудование перестает справляться с нагрузкой. Если это ОЖ, то, как правило, большую часть суток он работает нормально, а во время пиковой нагрузки происходит повышение температуры хладоносителя. Назначение АХ при этом –компенсировать нагрузку в периоды, когда чиллер с ней не справляется, в остальное время в АХ происходит накопление льда. Компанией «Термосистемы» были разработаны принципы совместной работы ОЖ и АХ и реализованы на практике. Сравнительно небольшой АХ позволяет существенно улучшить параметры холодильной установки в целом. Например, к существующему чиллеру с холодопроизводительностью 850 кВт был добавлен АХ с агрегатом 140 кВт и запасом льда 10 000 кг. До модернизации системы ОЖ не справлялся с нагрузкой.
Примерно 6–7 ч в сутки температура хладоносителя превышала 2 °С, временами достигая 4–4,5 °С. После модернизации температура хладоносителя перестала превышать порог в 2 °С. Работа системы основана на перераспределении протока хладоносителя между ОЖ и АХ. Система управления позволяет поддерживать любую заданную температуру.
АХ может работать в паре с любым ОЖ, не мешая его работе и даже создавая условия для его более качественной работы, тогда как увеличивая систему за счет добавления еще одного чиллера, мы сталкиваемся с проблемой их взаимной совместимости. Это связано с тем, что для нормальной работы чиллера необходим определенный расход хладоносителя. Чиллер не может работать с произвольным расходом теплоносителя. Поэтому добавление еще одного чиллера всегда приводит к изменению условий работы для уже существующих чиллеров. Другими словами, добавление еще одного, точно такого же чиллера не означает увеличения холодопроизводительности в 2 раза. Причем проблемы негативного влияния чиллеров друг на друга возникают даже при выделении отдельных контуров на каждый чиллер через изменение режимов суммирующего бака. Снижение эффективности ОЖ через взаимное влияние может быть очень существенным и превышать 10–15 %.
АХ же может работать с любым расходом хладоносителя. Поэтому при увеличении разбора хладоносителя, когда чиллер уже физически не справляется с таким расходом, АХ может отбирать определенную часть протока, оставляя условия работы ОЖ оптимальными. При уменьшении разбора АХ, наоборот, сокращает проток через себя вплоть до нуля. При этом работа чиллера остается всегда оптимальной, а когда нагрузка превышает его возможности, то пик проходится за счет АХ.  
Специалистами ООО «Компания «Термосистемы» накоплен огромный опыт модернизации холодильного парка молочных предприятий.  
    • Тестомесильная машина РЗ-ХТО
      Тестомесильная машина РЗ-ХТО
      24-06-2017
      Машина РЗ-ХТО предназначена для непрерывного замеса теста из пшеничной муки первого и высшего сортов с высокой степенью его механической обработки.
  • Похожие материалы
    • Емкостное оборудование

      Емкостное оборудование
      21-04-2013
      Емкостное оборудование предназначено для выполнения различных технологических операций при обработке молока и молочных продуктов: накопления и хранения, нагревания,
    • Компрессионные вакуум-аппараты и их расчет

      Компрессионные вакуум-аппараты и их расчет
      18-08-2012
      При концентрировании продуктов в однокорпусных вакуум- аппаратах расходуется 1,2...1,3 кг пара на 1 кг выпаренной воды. При этом 75% всей затрачиваемой тепловой энергии
    • Секционный аккумулятор естественного холода

      Секционный аккумулятор естественного холода
      14-05-2012
      При стойловом содержании коров целесообразно использовать компактные аккумуляторы естественного холода. ВИЭСХом и МИИСПом разработан секционный аккумулятор естественного
    • Фригаторные установки для охлаждения молока

      Фригаторные установки для охлаждения молока
      14-05-2012
      На электрифицированных фермах часто используют установку для охлаждения молока (рис. 1). Перед пуском молока в охладитель фригатор загружают кусковым льдом и заливают
    • Предпосылки использования естественного холода для

      Предпосылки использования естественного холода для охлаждения молока
      14-05-2012
      Холодильные машины, широко применяемые на молочных фермах и комплексах, сложны в обслуживании, энергоемки и имеют высокую стоимость. На охлаждение каждой тонны молока с