ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ СИСТЕМА ХОЛОДОСНАБЖЕНИЯ ХОЛОДИЛЬНОЙ КАМЕРЫ С ПЕРЕХОДНЫМ ТАМБУРОМ

Полезная модель относится к холодильной технике и предназначена для использования при строительстве и модернизации крупных низкотемпературных складов и распределительных терминалов с большим грузооборотом.
Известно, что при разработке систем холодоснабжения крупных низкотемпературных холодильных терминалов с большим суточным грузооборотом необходимо учитывать тот факт, что при часто открывающихся воротах в низкотемпературные камеры поступает более теплый и влажный воздух из окружающей атмосферы смежных помещений. Попадая в низкотемпературную камеру, теплый воздух повышает в ней относительная влажность воздуха. Для обеспечения заданной влажности в холодильной камере (для каждого типа продукции это значение имеет свою величину) эту излишнюю влагу нужно удалять, что и делают испарители системы холодоснабжения. Влага намораживается на рабочей поверхности испарителя, и чем больше ее намораживается, тем чаще испаритель нужно включать в режим оттайки. Частая оттайка воздухоохладителей ведет к дополнительной нагрузке на систему холодоснабжения, а это, в свою очередь, повышает ее энергопотребление.
Известны холодильные склады, в которых для снижения теплопритоков во время открывания дверей в низкотемпературные камеры, используют воздушные завесы у дверей. Эти завесы могут устанавливаться как с вертикальным, так и с горизонтальным направлением движения воздуха. Камеры с такими воздушными завесами описаны в патенте авторов Абдульманова и др. SU 1421956 «Устройство для создания воздушной завесы в открытом дверном проеме холодильных камер», F25D 17/06, 23/02. В этом патенте для снижения энергозатрат при эксплуатации холодильной камеры предложена двухсекционная воздушная завеса для каждой двери. Также известен патент автора Б.И. Ширяева SU 1068669 А «Воздушная завеса», F24F 9/00, где предлагается с целью снижения энергозатрат при эксплуатации воздушной завесы изменить форму воздушного потока путем особого профилирования входного канала. Конструкции таких холодильных камер с воздушными завесами упомянуты также на с. 50 в книге Е.С. Курылева и Н.А. Герасимова, Холодильные установки, 3-е изд., Ленинград, изд. Машиностроение, 1980 г. Общим недостатком низкотемпературных камер с воздушными завесами является невозможность снизить температуру воздуха в тамбуре, это особенно касается летних периодов эксплуатации камер. Для устранения этого недостатка были разработаны холодильные камеры с тамбурами, в которых были установлены автономные холодильные машины, понижающие температуру и влажность воздуха в тамбуре. Такая холодильная камера, оснащенная тамбуром с автономной холодильной машиной описана в упомянутой выше книге на с. 50 и выбранная авторами за прототип, более энергоэффективна, посравнению с камерой, оборудованной воздушной завесой, однако и это решение не лишено недостатков.
Недостатком прототипа является снижение энергоэффективности системы холодоснабжения низкотемпературной холодильной камеры за счет работы холодильной установки тамбура.
Целью предлагаемого решения является снижение энергопотребления системы холодоснабжения низкотемпературной камеры с переходным тамбуром.
Поставленная цель достигается тем, что в системе холодоснабжения низкотемпературной камеры с переходным тамбуром с автономными холодильными установками, в холодильную установку переходного тамбура введен дополнительный теплообменник, установленный на выходе воздушного потока из вентиляторного воздухоохладителя внутри тамбура, вход дополнительного теплообменника гидравлически связан с выходом конденсатора холодильной установки переходного тамбура, а выход - со входом в расширительное устройство, при этом температура кипения хладагента в воздухоохладителе переходного тамбура не ниже 0°C.
Введение в холодильную установку тамбура дополнительного теплообменника, установленного на выходе воздушного потока из вентиляторного воздухоохладителя внутри переходного тамбура, позволяет переохладить хладагент после конденсатора, поступающий на вход расширительного устройства. Это существенно повышает холодопроизводительность холодильной установки тамбура, и при постоянном по величине теплопритоке она реже включается в работу, чтобы обеспечить заданный температурный режим в переходном тамбуре. Температура кипения хладагента выше 0°C позволяет эффективно собирать (конденсировать) влагу на поверхности вентиляторного воздухоохладителя и отводить ее за пределы тамбура.
А это дает главное преимущество предложенной полезной модели - осушенный в переходном тамбуре воздух, попадая в низкотемпературную камеру, приносит малое количество влаги в атмосферу камеры. Поэтому холодильной установке низкотемпературной камеры требуется реже включаться, чтобы собрать и выморозить влагу, попавшую из переходного тамбура в низкотемпературную камеру при грузовых операциях с продукцией. Учитывая энергопотребление крупных низкотемпературных камер, достигающих сотен киловатт, экономия может достигать существенных значений.
Эти три совокупных отличительных признака и позволяют снизить энергопотребление системы холодоснабжения в целом (холодильной камеры и переходного тамбура).
Конкретную реализацию предложенной полезной модели можно показать на энергосберегающей системе холодоснабжения холодильного склада, представленной на схематичном чертеже, где цифрами обозначены:
1 - низкотемпературная камера с холодильной установкой
2 - ворота низкотемпературной камеры
3 - переходной тамбур
4 - ворота переходного тамбура
5 - холодильная установка тамбура
6 - компрессор
7 - конденсатор
8 - дополнительный теплообменник
9 - расширительное устройство
10 - вентиляторный воздухоохладитель.
Рабочий объем низкотемпературной камеры 1 со своей холодильной установкой соединен через ворота 2 с объемом переходного тамбура 3, который через ворота переходного тамбура 4 соединен с погрузочной платформой. Холодильная установка переходного тамбура 5 состоит из последовательно соединенных между собой компрессора 6, конденсатора 7, дополнительного теплообменника 8, расширительного устройства 9 и вентиляторного воздухоохладителя 10. Внутри переходного тамбура 3 установлены вентиляторный воздухоохладитель 10, расширительное устройство 9, а на выходе воздушного потока из вентиляторного воздухоохладителя 10 установлен дополнительный теплообменник 8, вход которого гидравлически связан с выходом конденсатора 7, а выход - с входом в расширительное устройство 9.
Работает энергосберегающая системы холодоснабжения низкотемпературной камеры с переходным тамбуром следующим образом.
В низкотемпературной камере 1 автономная холодильная установка камеры поддерживает необходимый температурно-влажностный режим в зависимости от вида загруженной продукции. Груз, поступающий с погрузочной платформы на хранение в низкотемпературную камеру 1 холодильного склада, поступает сначала в переходной тамбур 3 через ворота переходного тамбура 4. Внутри переходного тамбура 3 температурно-влажностный режим поддерживается холодильной установкой тамбура 5 следующим образом. Компрессор 6 сжимает хладагент в холодильной установке тамбура 5, после чего он конденсируется в конденсаторе 7, принимая температуру конденсации от +35°C до +45°C в зависимости от условий окружающей среды. Из конденсатора 7 жидкий хладагент поступает в дополнительный теплообменник 8, где выходящий из вентиляторного воздухоохладителя 10 холодный воздух с температурой +5÷7°C, охлаждает теплый хладагент на 5÷10°C. После этого переохлажденный хладагент поступает в расширительное устройство 9, где дросселируется, при этом его температура резко снижается и парожидкостная смесь хладагента поступает в вентиляторный воздухоохладитель 10. Этот воздухоохладитель прокачивает через свою поверхность весь воздух тамбура 3, при этом в самом вентиляторном воздухоохладителе 10 воздух не только охлаждается до заданной температуры, например +5÷7°C, но и осушается, за счет конденсации влаги из воздуха на холодной теплообменной решетке вентиляторного воздухоохладителя 10, через которую проходит парожидкостная смесь хладагента. При температуре кипения парожидкостной смеси хладагента выше 0°C внутри вентиляторного воздухоохладителя 10, выпавшая из воздуха тамбура влага не замерзает на поверхности этого воздухоохладителя, а стекает в поддон вентиляторного воздухоохладителя 10, а оттуда по трубе отводится в канализацию. Используя стандартную термодинамическую диаграмму влажного воздуха, подбирают режим работы воздухоохладителя 10, таким образом, чтобы влагосодержание в переходном тамбуре 3 было минимальным, при этом температуру кипения хладагента в вентиляторном воздухоохладителе 10 задают не ниже 0°C, чтобы исключить замерзание конденсата на поверхности воздухоохладителя.
При перемещении груза из переходного тамбура 3 в низкотемпературную камеру 1 через открытые ворота 2 низкотемпературной камеры 1, поступающий в камеру 1 сухой воздух из тамбура 3 несет в себе существенно меньше влаги, поэтому холодильная установка низкотемпературной камеры работает с меньшей нагрузкой, влаги из воздуха намораживается на воздухоохладителях низкотемпературной камеры меньше, поэтому энергозатратный режим оттайки воздухоохладителя низкотемпературной камеры приходится включать реже. Кроме того, переохлаждение хладагента в дополнительном теплообменнике 8 перед входом в расширительное устройство 9, как известно из теории холодильной техники, существенно повышает холодопроизводительность холодильной установки. Т.е. при одинаковой тепловой нагрузке на переходной тамбур 3 холодильная установка тамбура 5 будет реже включаться. Тем самым снижается на 5-10% (в зависимости от времени открытия ворот низкотемпературной камеры, потребляемый расход электроэнергии системы холодоснабжения холодильного склада.