АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ХОЛОДИЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ КОМПРЕССОРОВ С ПОСТОЯННОЙ И ПЕРЕМЕННОЙ СКОРОСТЬЮ

АННОТАЦИЯ

Настоящее исследование посвящено выделению особенностей увеличения эффективности работы холодильного оборудования и снижения затрат на электроэнергию при использовании холодильных компрессоров с переменной скоростью в регионах с жарким климатом (сравнительный анализ с компрессорами с постоянной скоростью). Так, автором выделены такие особенности, как регулирование мощности, высокий КПД в низконагруженных условиях, снижение пиковых затрат и др.

Кроме того, в статье выделены основные потребители энергии на предприятиях, использующих системы холодоснабжения, а именно: компрессорное оборудование; конденсаторы различного исполнения, включая насосное и вентиляторное оборудование; воздухоохладители, включая вентиляторное оборудование и др. Также выделены следующие проблемы, связанные с увеличением эффективности работы холодильного оборудования и снижения затрат на электроэнергию: высокие энергозатраты; нагрузочные всплески; ограниченная гибкость и др.

ABSTRACT

This study is devoted to characterizing the features of increasing the efficiency of refrigeration equipment and reducing energy costs when using variable speed refrigeration compressors in regions with a hot climate (comparative analysis with constant speed compressors). In addition, the article highlights the main consumers of energy in enterprises using refrigeration systems. The article also notes the problems and ways to solve them, related to the features of increasing the efficiency of refrigeration equipment and reducing energy costs when using refrigeration compressors with variable speed in regions with a hot climate.

Ключевые слова: холодильное оборудование, затраты, электроэнергия, холодильные компрессоры, скорость.

Keywords: refrigeration equipment, costs, electricity, refrigeration compressors, speed.

Представленная тема исследования является актуальной в настоящее время. С изменением климатических условий и увеличением потребления электроэнергии многие компании и организации сталкиваются с повышением расходов при эксплуатации холодильного оборудования, так как оно требует значительного количества энергии для поддержания необходимой температуры в жарких условиях. В этой ситуации, холодильные компрессоры с переменной скоростью могут представлять интересное решение.

Сравнительный анализ компрессоров с постоянной и переменной скоростью позволяет оценить, насколько хорошо холодильное оборудование с переменной скоростью может адаптироваться к различным нагрузкам и изменениям в окружающей среде. Важно учитывать, что холодильные системы с переменной скоростью компрессоров обычно более эффективны, поскольку они способны регулировать свою мощность в зависимости от реальной потребности. В результате они потребляют меньше энергии, чем традиционные компрессоры с постоянной скоростью.

Целью исследования является проведение анализа и выявление особенностей увеличения эффективности работы холодильного оборудования и снижения затрат на электроэнергию при использовании холодильных компрессоров с переменной скоростью в регионах с жарким климатом по сравнению с компрессорами с постоянной скоростью.

В использовании холодильного оборудования с переменной скоростью компрессоров (Variable Speed Compressors, VSC) есть несколько особенностей, которые способствуют повышению эффективности работы и снижению затрат на электроэнергию в регионах с жарким климатом по сравнению с компрессорами с постоянной скоростью. Можно выделить следующие особенности:

1. Регулирование мощности. Компрессоры с переменной скоростью позволяют регулировать мощность в зависимости от нагрузки. В жарком климате потребность в охлаждении может меняться в разное время суток или в зависимости от загрузки холодильного оборудования. В этом случае VSC способен автоматически уменьшать скорость и мощность компрессора в периоды низкой нагрузки, что приводит к сокращению энергопотребления.

2. Высокий КПД в низконагруженных условиях. Традиционные компрессоры с постоянной скоростью работают с оптимальным КПД только при определенной нагрузке. В условиях низкой нагрузки, которые характерны для жарких климатов, они могут становиться менее эффективными. В то время как VSC компрессоры сохраняют высокий КПД даже при низкой нагрузке, что приводит к экономии электроэнергии.

3. Снижение пиковых затрат. Жаркие климатические условия могут приводить к пиковым нагрузкам при запуске холодильного оборудования. Компрессоры с переменной скоростью способны более плавно реагировать на такие скачки нагрузки и могут снижать резкие всплески электропотребления, что способствует устойчивости работы и сокращению стоимости электроэнергии.

4. Модульность и гибкость. VSC компрессоры обычно более гибкие и модульные по сравнению с компрессорами с постоянной скоростью. Это позволяет более точно подбирать оборудование под требования конкретного проекта или здания, оптимизируя затраты на энергию и обеспечивая оптимальную эффективность [1, c. 67].

5. Системы управления и мониторинга. VSC компрессоры обычно оснащены современными системами управления и мониторинга, которые позволяют оптимизировать работу холодильного оборудования, анализировать данные и вносить корректировки для повышения эффективности и снижения затрат на электроэнергию.

6. Меньший износ и длительный срок службы. Компрессоры с переменной скоростью обычно работают с более низкими скоростями в периоды низкой нагрузки, что уменьшает износ и повышает надежность оборудования. Более мягкий пуск и остановка VSC компрессоров также способствуют снижению механических нагрузок на систему и увеличению срока службы.

7. Более точный контроль температуры. Холодильное оборудование с переменной скоростью может более точно управлять температурой в холодильных помещениях. Это позволяет более эффективно управлять энергопотреблением и обеспечивать стабильную температуру внутри холодильных камер, что особенно важно для продуктов, требующих определенных условий хранения.

8. Снижение шума. Компрессоры с переменной скоростью работают на более низких оборотах в периоды низкой нагрузки, что снижает уровень шума и вибраций. Это особенно актуально для помещений, где шум может быть проблемой, например, в ресторанах или супермаркетах.

9. Экологические преимущества. Снижение энергопотребления при использовании VSC компрессоров приводит к уменьшению выбросов парниковых газов и вкладывается в общие усилия по борьбе с изменением климата и охране окружающей среды.

Основными потребителями энергии на предприятиях, использующих системы холодоснабжения, являются:

• компрессорное оборудование;
• конденсаторы различного исполнения, включая насосное и вентиляторное оборудование;
• воздухоохладители, включая вентиляторное оборудование;
• насосное технологическое оборудование;
• кондиционеры воздуха, включая вентиляторное и насосное оборудование и другое оборудование.

В компрессионных холодильниках используются следующие виды охлаждения поверхности конденсатора: естественная конвекция, обдув поверхности конденсатора потоком воздуха от вентилятора, использование испарительного охлаждения из форсунок или использование талой воды
[1, c. 67].

При использовании холодильных компрессоров с постоянной скоростью в регионах с жарким климатом могут возникать проблемы, которые требуют решения. Можно представить следующие проблемы:

• Высокие энергозатраты. В регионах с жарким климатом потребность в охлаждении может быть высокой, что приводит к увеличению энергозатрат на работу холодильного оборудования, особенно если используются компрессоры с постоянной скоростью.
• Нагрузочные всплески. В таких климатических условиях холодильное оборудование может сталкиваться с резкими изменениями нагрузки, что может повышать энергопотребление и влиять на эффективность работы системы.
• Ограниченная гибкость. Компрессоры с постоянной скоростью могут быть менее адаптивны к изменениям в нагрузке, что снижает их эффективность и может приводить к неоптимальной работе системы.

Пути решения указанных проблем включают следующие мероприятия:

• Внедрение технологий с переменной скоростью. Использование холодильных компрессоров с переменной скоростью позволяет более эффективно регулировать мощность и скорость работы оборудования в зависимости от изменяющейся нагрузки. Это снижает потребление электроэнергии в периоды низкой нагрузки и повышает эффективность в целом.
• Управление и мониторинг. Внедрение современных систем управления и мониторинга позволяет более точно контролировать работу холодильного оборудования, анализировать данные и принимать решения для оптимизации энергопотребления.
• Использование эффективных материалов и изоляции. Обеспечение хорошей изоляции холодильных систем и использование высокоэффективных материалов помогают уменьшить потери энергии и повысить эффективность работы системы.
• Оптимизация системы охлаждения. Адаптация системы охлаждения под конкретные условия региона с учетом климатических особенностей позволяет уменьшить затраты на электроэнергию и повысить производительность.
• Регулярное техническое обслуживание. Регулярное техническое обслуживание и проверка работоспособности оборудования помогают выявлять и устранять возможные неисправности, которые могут приводить к повышенным энергозатратам [3, c. 205].

Таким образом, сравнительный анализ между холодильными компрессорами с постоянной и переменной скоростью должен учитывать конкретные условия эксплуатации, требования к охлаждению и бюджетные ограничения. В жарких регионах, где нагрузки на холодильное оборудование могут меняться, VSC компрессоры обычно оказываются более эффективными и экономичными в долгосрочной перспективе.

Необходимо отметить, что, хотя холодильное оборудование с переменной скоростью компрессоров имеет множество преимуществ, его стоимость может быть выше, чем у традиционных компрессоров с постоянной скоростью примерно на 10-30%. Однако эти дополнительные затраты часто окупаются за счет экономии электроэнергии и более надежной работы в течение срока службы оборудования.

При выборе холодильного оборудования необходимо учитывать особенности конкретного проекта, области применения и бюджетные ограничения. В некоторых случаях компрессоры с переменной скоростью могут быть более выгодными в долгосрочной перспективе, особенно в регионах с высокими температурами и изменчивой нагрузкой на систему охлаждения.

Список литературы:

1. Лемешко М.А. Увеличение интенсивности теплообменных процессов конденсатора компрессионного холодильника / Лемешко М.А. // Фундаментальные и прикладные исследования: проблемы и результаты. – 2014. – № 12. – С. 65-69.