Холодильные машины, холодильные установки, холодильные системы — это всё синонимы.

Повсеместно мы сталкиваемся с ними в быту и промышленности. И уже ни одна сфера деятельности человека не обходится без их работы. От домашних холодильников и тепловых насосов, автомобильных кондиционеров до хоккейных арен, промышленных систем заморозки продуктов и охлаждения жидкостей. Причём развитие и распространение систем создания искусственного холода идет быстрыми темпами.

Холодильные машины – это оборудование для создания искусственного холода, для понижения и поддержания требуемых температур воздуха, жидкостей, тел и т.д. По принципу работы, холодильные установки ничего не создают, они просто переносят тепло. Они забирают энергию от одного тела или среды и отдают её другому телу или среде.

Создание и развитие холодильных машин началось XIX веке. Великие европейские изобретатели и ученые проектировали и строили первые холодильные установки – Дж. Лесли, Ф. Карре, Ф. Виндхаузен, Дж. Перкинс и К. Линде. Ими создавались прообразы современных холодильных машин, работающие сначала на эфирах, диоксиде серы, аммиаке. Холодильные установки отличались друг от друга принципом работы: абсорбционные, воздушно-расширительные, пароэжекторные и парокомпрессионные. Именно парокомпрессионные холодильные машины получили наиболее массовое распространение, благодаря своим характеристикам и эффективности.

Основные технические характеристики холодильных машин, по которым их можно сравнивать и оценивать:

• Холодопроизводительность Qo, (кВт, Ккал) – это количество теплоты (энергии), взятое от охлаждаемого тела или среды за единицу времени
• Потребляемая мощность Ре (кВт) – энергопотребление

При условиях режима работы:

• Температура кипения хладагента, То (гр С)
• Температура конденсации хладагента, То (гр С)
• Перегрев (гр К)
• Переохлаждение (гр К)
• Тип хладагента

Наша компания, на базе знаний более векового развития холодильного дела, занимается проектированием, производством и сервисом коммерческих и промышленных парокомпрессионных холодильных машин.

В статье сделаем акцент на этом типе техники. В текстах чаще можно встретить их сокращённое название – компрессорные холодильные машины.

Холодильные машины используются для: хранения, охлаждения и заморозки продуктов питания, кондиционирования помещений, охлаждения жидкостей, обеспечения искусственным холодом технологических процессов различных производств.

Различия по способу теплопередачи.

Тепло от охлаждаемых продуктов (тел, сред) может забираться двумя способами: путем конвекции, то есть через воздух или контактным способом.

Конвекция обеспечивается за счет использования воздухоохладителей, испарительных батарей. Ими комплектуются холодильные машины для камер и складов.

При контактном методе применяются теплообменники: пластинчатые, трубчатого типа, испарительные панели, плиты. Входят в состав систем охлаждения воды, гликолей, других жидкостей, плиточных скороморозильных аппаратов для заморозки рыбы, фарша, льдогенераторов.

Контактный способ наиболее эффективный, но не всегда и везде его можно применить.

Это равнозначно и для способов сброса тепла во внешнюю среду. Конденсаторы воздушного охлаждения или теплообменники хладагент / вода или этиленгликоль

Для увеличения энергоэффективности систем данное тепло необходимо не просто сбрасывать в атмосферу, а грамотно утилизировать. Использовать для обогрева смежных помещений или подогрева воды, аналогично полезной работе теплового насоса. Для этого холодильные машины проектируются и оснащаются системами рекуперации тепла.

Минимальная комплектация парокомпрессионной холодильной машины:

• компрессор или компрессорно-ресиверный агрегат
• конденсатор (может быть и на одной раме с компрессорно-ресиверным агрегатом)
• испаритель
• расширительное устройство
• щит управления

В зависимости от холодопроизводительностей, рабочих температур, назначений и других условий, установки дополнительно комплектуются приборами автоматики, контроля, емкостными аппаратами, запорной арматурой, специальным оборудованием и тд.

Исполнение холодильных машин

По исполнению, конструкции, холодильные машины можно разделить на несколько условных категорий.

• В составе холодильного оборудования:
  • холодильников, витрин, шкафов и другого бытового и коммерческого холодильного оборудования малой мощности,
  • в составе специализированного оборудования, такого как: испытательные камеры, льдогенераторы, скороморозильные аппараты, чиллеры, вентиляционные установки, производственные линии и т.д.
• Моноблок – все элементы системы расположены в едином корпусе. Для него характерны: низкая производительность, ограниченные режимы работы, полная заводская готовность, минимальная комплектация, стандартное исполнение, без учета индивидуальных условий на месте монтажа, требовательны к условиям внешней среды, простота установки, низкая ремонтопригодность.
• Сплит-система – подразумевает разделение системы на две части: компрессорно-конденсаторный блок и испаритель. В остальном характеристики и комплектации схожи с моноблоками.
• Комплектная холодильная машина. Изготавливается именно под нужды проекта. Их отличает: любые мощности и режимы работы, разнообразие исполнения конструкции, высокая надёжность, адаптация к изменяющимся внешним условиям, трудоемкость монтажных и пусконаладочных работ.

Рабочие вещества холодильных машин.

Холодильные агенты — это вещества, с помощью которых передается энергия от охлаждаемого тела внешней среде.

Современные хладагенты:

• Фторсодержащие фреоны. Холодильные машины, работающие на фторсодержащих газах наиболее распространены на рыке, они работают во всех диапазонах мощностей. Их отличает низкие начальные затраты, простота конструкции и обслуживания. Но есть недостаток – это негативное воздействие на окружающую среду, и они менее энергоэффективны по сравнению с аммиаком и углекислым газом.
• Изобутан, пропан – экологичные газы, но из-за своих особенностей работают только в оборудовании низкой мощности.
• Аммиак – повсеместно использовался раньше в промышленных холодильниках, но из-за токсичности и повышенных требований к контролю и безопасности стал не так популярен. В современных условиях, перехода к экологичным и натуральным хладагентам опять растёт число промышленных холодильных систем с его использованием. Они отличаются энергоэффективностью и низкой стоимостью хладагента.
• Углекислый газ. Из плюсов – это экологически чистый газ и высокая энергоэффективность. Но холодильные установки на CO2 работают на высоком давлении и более сложны конструктивно, что влечёт высокие начальные затраты и квалифицированный обслуживающий персонал. Используется в больших промышленных системах охлаждения.
• Гликоль – это раствор пропилен или этиленгликоля с водой, используется в качестве вторичного холодильного агента.

Различия по типу охлаждения.

Холодильные установки прямого охлаждения – хладагент / охлаждаемая среда. Данный тип применяется в охлаждении камер, складов, жидкостей до температур выше точки замерзания, льдогенераторах, скороморозильных аппаратах.

Холодильные машины с промежуточным контуром с использованием вторичного хладоносителя – хладагент / вторичный хладоноситель / охлаждаемая среда. Промежуточный контур необходим для систем со значительным колебанием тепловых нагрузок. Например, для охлаждения воды до температур близкой к замерзанию, для систем с большим количеством потребителей холода.

Различия в количестве потребителей холода.

Среди обычных холодильных установок с одним потребителем холода, то есть система работает на одну холодильную камеру, на один теплообменник и тому подобное. Выделяются центральные холодильные машины с несколькими потребителями. В основном это распространено в холодоснабжении магазинов и больших складских комплексов, где на одну холодильную установку приходится несколько витрин или камер с индивидуальными режимами работы.

Регулирование и автоматизация холодильных машин.

Регулирование работы холодильной установки производиться от простого контроля температуры с помощью механического термостата до сложных систем электроавтоматики. Автоматизация и контроль процессов работы холодильных машин осуществляется регуляторами давлений хладагента и масла, электронными контроллерами температур, давления, влажности, уровней, протока и электропитания, термостатическими или электронными расширительными вентилями.

Стоимость холодильной машины.

Не беря в расчет бытовые и небольшие коммерческие холодильные системы, цена холодильной установки – это не только затраты на её приобретение. Стоимость складывается из начальной цены комплекта оборудования, его доставки, стоимости монтажных и пусконаладочных работ, цены материалов, необходимых для монтажа, эксплуатационных затрат на обслуживание. Не стоит забывать и о затратах на место, где будет располагаться компрессорный агрегат. Для него требуется помещение (компрессорная) с температурным режимом от 0С до +30С. Также значительную часть расходов займут затраты на энергопотребление. Для снижения этих затрат необходимо применять энергоэффективное оборудование. Применение дополнительных систем (частотные преобразователи, рекуператоры тепла, автоматические двери и т.д.) поможет снизить расходы.