Рекуперация тепла от холодильного оборудования в супермаркетах

Холодильное оборудование в крупных супермаркетах требует больших затрат электроэнергии. Такие машины работают постоянно, на протяжении круглого года. Холодильные машины производят холод для холодильных горок, бонет или витрин, чтобы продовольственные товары содержались в требуемых по нормам условиях для их хранения. В процессе работы холодильных установок при конденсации хладагента выделяется значительное количество тепла, которое отдается в окружающий воздух помещения или отводится наружу здания. Утилизируемое тепло от холодильных машин  обычно отводится в окружающую среду компрессорными блоками,  устанавливаемыми на крышах зданий.

Кроме работы холодильного оборудования для комфортного микроклимата в торговом зале необходимо кондиционирование и отопление. А это - дополнительные  энергозатраты и капитальные вложения. Кроме того, чтобы охлаждать продукты, приходится еще тратить деньги на отопление и кондиционирование торговых залов и дополнительных площадей.

Недостатки таких климатических систем:

• очень большие энергозатраты;
• тепло перегретого хладагента (75-100°C), вырабатываемое холодильными машинами, зря уходит в атмосферу;
• выбросы CO2;
• большие затраты на оборудование (холодильное оборудование + оборудование для отопления);
• сильная зависимость от стоимости энергоносителей (электроэнергии и газа для отопления или ГВС) и сторонних систем теплоснабжения;
• много места для размещения оборудования.

В последнее время, когда стоимость энергоносителей возросла, раздельные решения холодоснабжения и отопления супермаркетов становятся не популярными.

Все большее применение в мире и в нашей стране находят энергоэффективные решения для супермаркетов с рекуперацией тепла от холодильных систем с выносными конденсаторами.

Преимущества систем рекуперации тепла холодильных агрегатов

• Энергонезависимость и энергоэффективность.
• Максимальное сокращение затрат на отопление супермаркета.
• 100% утилизация тепловой энергии от холодильного оборудования – тепло для отопления ничего не стоит.
• Возможна полностью автономная система отопления за счет внедренной системы рекуперации для хорошо утепленного здания.
• Подготовка горячей воды за счет тепловой энергии, выделяемой холодильными установками.
• Автоматическое регулирование и поддержание требуемых условий по холоду и теплу для здания супермаркета при любых наружных температурах.
• Минимальные затраты на оборудование и снижение требуемых энергоресурсов для работы супермаркета.

Подробнее о реализации схем рекуперации тепла

Схема рекуперации тепла может быть реализована как в новых проектах, так и внедрена для уже работающих систем в выносным холодом действующих супермаркетов.

Современные решения по системам холодоснабжения и отопления, а также ГВС, для супермаркетов включают в себя холодильное оборудование, конденсаторные блоки, дополнительные блоки  утилизации тепла и баки для горячей воды. К конденсаторным блокам и холодильной технике для экономии энергозатрат на отопление и достижения нужной температуры в помещении подключаются современные тепловые насосы.

• Самой простой схемой считается схема с двумя воздушными конденсаторными установками. Первая, наружная установка, работает летом и удаляет излишки тепла в атмосферу, второй воздушный конденсатор установлен внутри здания и подогревает воздух помещения зимой. Сезонные переключения осуществляются вручную или автоматически.
• За счет рекуперации тепла от холодильного агрегата в системах с горячим газом (без использования дополнительного теплоносителя) для отопления используется 100% выделяемого холодильным агрегатом тепла. Устанавливаются специальные блоки утилизации тепла от конденсации хладагента, а в качестве вентиляторных доводчиков  для воздушного отопления могут использоваться фанкойлы настенной, потолочной или скрытой установки, где в качестве теплоносителя задействован горячий газ.

• К системе холодильной машины через специальный  теплообменник может подключаться бак-накопитель для горячей воды. В качестве теплоносителя для системы отопления фанкойлами может быть использована вода, накапливаемая в буферной емкости. Разнообразие моделей фанкойлов позволяет подобрать решения для каждого конкретного интерьера торгового зала, вспомогательных или служебных помещений. Подготовка горячей воды особенно важна там, где имеется пекарный или мясной цех, кафе или тренажерные залы.

Таким образом, варианты реализации проекта модернизации существующей системы холодоснабжения или внедрения энергоэффективного проекта тепло-холодоснабжения для нового супермаркета зависят от конкретных условий и масштаба индивидуального проекта.

Пример реализации проекта рекуперации тепла холодильных установок

В магазине с 8-12 холодильных витрин, ларей или горок реализован проект 100% рекуперации тепла конденсации горячего газа для воздушного отопления, а также нагрев воды путем водной рекуперации через теплообменник, подключенный к магистрали наружного конденсатора. Холодильная система отдает до 60 кВт в час или (х24) 1440 кВт тепла в сутки для бесплатного отопления и нагрева воды в супермаркете. В пересчете по тарифам для коммерческого пользования в месяц и в год получаются солидные суммы экономии.

Уже в нашей стране есть успешный опыт реализации таких проектов в супермаркетах VARUS, Велика кишеня, Евротек и других.

Какие еще существуют современные методы для повышения энергоэффективности систем с рекуперацией тепла

В качестве перспективных разработок можно выделить разработки компании Danfoss, когда в системах холодоснабжения применяется не фреон, а углекислый газ. Кроме этого, установка  рекуперации тепла поставляется во встроенном блоке, использующем в качестве хладагента CO₂. Экономия на отопление от внедрения такой установки позволяет сократить сроки окупаемости до 1-3 лет. Такие системы отлично зарекомендовали себя в Дании и других европейских странах. Причем, кроме полного удовлетворения потребностей в тепле для магазина (супермаркета), такая теплоутилизирующая установка дополнительно греет воду для хозяйственных нужд, а также по договоренности с местными теплогенерирующими компаниями продает избыточное тепло в их сети, обогревая, например, несколько частных домов. Утилизация тепла и повторное использование для обогрева и ГВС – до 95%! Экономия от внедрения подобных установок помогает покрыть все расходы супермаркета на отопление, воду и электроэнергию.

Установки холода, работающие на фреоне, постепенно выводятся из эксплуатации, и заменяются более эффективными и озонобезопасными агрегатами на углекислом газе в качестве хладагента. Они немного дороже обычных установок, но более выгодны и безопасны в эксплуатации.

В таких системах увеличивается эффективность системы за счет использования технологии оттаивания горячими парами СО₂. Углекислый газ является одним из немногих недорогих хладагентов, подходящих для систем охлаждения супермаркетов. СО₂ имеет низкий потенциал глобального потепления (GWP=1) и не оказывает разрушающего влияния на озоновый слой Земли (ODP=0).

Различные конструктивные и технологические усовершенствования претерпевают холодильные установки и системы их управления. К таким инновационным нововведениям относятся  современные контроллеры, клапаны высокого давления, специальные эжекторы, регуляторы частоты для компрессоров, усовершенствованные трехходовые клапаны и другая арматура. Кроме этого вводится интегрированный автоматизированный контроль освещения, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Установки рекуперации тепла – это установки альтернативного «зеленого» теплоснабжения, которые являются наиболее перспективными для внедрения в новых энергоэффективных проектах супермаркетов и в нашей стране. Их легко установить и в проектах реконструкции или модернизации в уже действующих холодильных системах.

Рекуперация тепла в сочетании с использованием СО₂ — это перспективное и экономически выгодное будущее для супермаркетов по всему миру.