ВИКОРИСТАННЯ СКИДНОГО ТЕПЛА ХОЛОДИЛЬНОЇ УСТАНОВКИ ТА ЕЛЕКТРИЧНИХ ТРАНСФОРМАТОРІВ ГІПЕРМАРКЕТУ

Анотація

В гіпермаркеті встановлено холодильну установку, а на електричній підстанції гіпермаркету працюють силові трансформатори. В холодильній установці теплота від продуктів підводиться до холодоагенту (аміаку або фреону), а від нього ― до води. Ця вода прямує до градирні ― пристрою для охолодження води, який встановлений на даху гіпермаркету. Вода в корпусі градирні розподіляється по трубам з отворами, через які струменями стікає донизу. Назустріч струменям рухається атмосферне повітря, яке видаляється з корпусу градирні вентилятором. Електричні процеси в трансформаторах супроводжуються їх нагрівом. Охолоджуються трансформатори за допомогою масляних радіаторів, теплота від яких відводиться також у повітря навколишнього середовища. Доцільно використовувати скидну теплоту від холодильної установки та трансформаторів в системі теплопостачання гіпермаркету. Проте, ця теплота є низькотемпературною, 20…30 °C. Догріти її до 50…60 °C можна в тепловому насосі, газовому та електричному догрівниках. За принципом дії тепловий насос ― це та ж сама холодильна установка. Різниця в тому, що теплота конденсації фреону від зовнішньої стінки домашнього холодильника або від води градирні холодильника гіпермаркету скидається у атмосферне повітря, а в тепловому насосі ця теплота в теплообміннику передається воді теплофікаційного контуру. Температура конденсації холодоагенту в теплонасосній установці (ТНУ) підвищується збільшенням тиску компресора. За необхідності теплофікаційна вода ще догрівається в нагрівачі. Теплові насоси є досить дорогими.

Метою роботи є визначення термінів окупності теплонасосних установок для варіантів схем теплопостачання з найменшими сумарними дисконтованими затратами. Електричні потужності приводів компресорів ТНУ визначалися за допомогою відомої програми FKW Cycle. Розрахунки ТНУ по аміаку та фреонах показали доцільність роботи ТНУ на такому ж холодоагенті, що і в холодильній установці гіпермаркету ― аміаку. Визначено потужності компресора ТНУ за різних температур конденсації аміаку із заданими тепловими потужностями ТНУ та заданій максимальній сумарній тепловій потужності ТНУ та догрівача. Як догрівачі взяті наявні на підприємстві газові водогрійні котли малої потужності. Розраховані сумарні дисконтовані затрати на варіанти з догрівачем та без нього. За цим показником перевагу віддано варіанту без догрівача. Визначені терміни окупності та інші техніко-економічні показники схеми регенерації скидного тепла холодильної установки за допомогою ТНУ. В частині дослідження використання теплоти радіаторів силових трансформаторів для теплофікації приміщень підстанції розрахований наявний варіант з нагріванням води в електронагрівнику та варіанти з нагріванням води в ТНУ та догріванням її в електронагрівнику. Виконано порівняльний аналіз отриманих результатів і показано, що сумарні дисконтовані затрати на варіант з ТНУ менші сумарних дисконтованих витрат на варіант без ТНУ, що характер зміни сумарних дисконтованих витрат зі змінами температури нагрітої в ТНУ води однаковий для широкого інтервалу питомих вартостей ТНУ та електроенергії. Найменші сумарні дисконтовані витрати відповідають найменшому нагріву води в ТНУ та, відповідно, найбільшому догріву в електронагрівачеві. Головні результати роботи такі. За питомих вартостей електроенергії 3 грн/кВт × год, газу ― 11,8 грн/м³, теплонасосної установки ― 6000 грн/кВт; статичний та динамічний терміни окупності ТНУ для регенерації скидного тепла холодильної установки складають 2,83 та 3,5 років, відповідно. В схемі використання скидного тепла трансформаторів з ТНУ та електронагрівачем доцільними є мінімальний нагрів води в ТНУ і максимальний догрів в електронагрівачеві. Термін окупності схеми з ТНУ для регенерації скидного тепла трансформатора складає менше одного року.