АБХМ: тепло и холод — без проблем!

Абсорбционная холодильная машина (АБХМ) — это энергоэффективная установка, предназначенная для охлаждения (и нагрева) воды, используемой в системах ОВК и технологических процессах. Цикл охлаждения (нагрева) АБХМ реализует за счет подводимой извне тепловой энергии. В последнее время интерес к АБХМ со стороны инвесторов и застройщиков растет и за рубежом, и в России. О перспективах применения абсорбционных холодильных машин в нашей стране рассказывают Сергей Андреевич Козлов, почетный строитель РФ и г. Москвы, лауреат «Национальной экологической премии», директор фирмы High Thermo, и Александр Николаевич Колубков, эксперт, вице-президент АВОК, руководитель компании ООО ППФ «АК».

Александр Николаевич КолубковСергей Андреевич Козлов
Александр Николаевич КолубковСергей Андреевич Козлов

— Александр Николаевич, Сергей Андреевич, добрый день! В последнее время в энергоцентрах зданий все чаще используются бромисто-литиевые абсорбционные холодильные машины — АБХМ. В чем причина возрастающей популярности этой техники?

Александр Колубков: По сравнению с традиционными парокомпрессионными холодильными машинами АБХМ отличаются значительно меньшим расходом электрической энергии, их применение позволяет снизить как эксплуатационные расходы, так и затраты на ввод в эксплуатацию за счет уменьшения стоимости подключения к электрической сети.

В условиях дефицита энергообеспечения последняя особенность абсорбционной техники придает ей наибольшую практическую ценность.

Энергоцентр комплекса «Битца-Парк»
Энергоцентр комплекса «Битца-Парк»
Увы, многие потенциально привлекательные для инвесторов площадки, предлагаемые под застройку в крупных городах России, характеризуются низким уровнем энергообеспечения. За возможность присоединения дополнительной электрической мощности застройщикам порой приходится платить немалые деньги — примерно 100 тыс. руб. за каждый кВт (например, в Санкт-Петербурге, Москве) и более.

Мегаваттная парокомпрессионная холодильная машина при коэффициенте преобразования равном 3 потребляет на организацию холодильного цикла как минимум 330 кВт электроэнергии. Затраты на подключение такого устройства к электросети в условиях дефицита электрической мощности вполне могут превышать 1 млн долларов.

В то же время АБХМ холодопроизводительностью 1000 кВт расходует всего несколько кВт электроэнергии. Да и тратится она в основном на перемещение сред — работу насосов и вентиляторов, а также на электроснабжение автоматики. На реализацию холодильного цикла АБХМ электроэнергию не расходует.

Характерно, что использовать АБХМ можно и когда об увеличении мощности электроустановки объекта вследствие подключения парокомпрессионной техники не может быть и речи — возможности поставщика электроэнергии исчерпаны. В таких случаях АБХМ позволяют обойтись без строительства подстанции и ЛЭП, отказаться от использования дизельных генераторов.

Не стоит сбрасывать со счетов и затраты на покупку электроэнергии, отпускные цены на которую в России постоянно растут. Ежегодно за электроэнергию для мощных парокомпрессионных холодильных машин приходится платить миллионы!

Наглядно проиллюстрировать все вышесказанное можно на примере подхода к проектированию энергетического центра административно-офисного здания в Москве, для которого были рассмотрены два варианта холодоснабжения: с использованием парокомпрессионных холодильных машин и АБХМ (см. пример).

ПРИМЕР


Сравнение затрат на организацию холодоснабжения (стадия ПД) административно-офисного здания в Москве

Исходные данные:
Тепловая мощность, необходимая для систем отопления¸ вентиляции и ГВС, вырабатывается автономной газовой котельной (температурный график согласно техническому заданию T = 90–70 °C).
Холодоснабжение административно-офисного здания (5622 кВт) при сравнении в первом варианте осуществляется при помощи парокомпрессионных холодильных машин с центробежными компрессорами, а во втором варианте — двухступенчатыми абсорбционными холодильными машинами, работающими на прямом сжигании газа.
В зимний период АБХМ задействованы в системе теплоснабжения здания совместно с газовой котельной.

Таблица 1. Оценка инвестиций.

Показатель Единица измерения Вариант 1 Вариант 2
Электрическая мощность, потребляемая холодильными машинами кВт 1142 345
Стоимость технологического присоединения к электрическим сетям тыс. руб. 114 218 34 490
Стоимость основного холодильного оборудования тыс. руб. 42 165 77 858
– холодопроизводительность кВт•ч 5622 5622
– возможность снижения установленной тепловой мощности котельной (теплопроизводительность АБХМ) кВт•ч 4490
Итого по основным инвестициям в энергоцентр тыс. руб. 165 363 112 348
Процентное соотношение по затратам 100 % 68 %

Таблица 2. Эксплуатационные затраты (потребление первичных ресурсов)

Показатель Единица измерения Вариант 1 Вариант 2
Потребление электрической энергии за сезон (5 мес.) холодильной станцией кВт•ч 1 199 291 362 145
Потребление газа за эксплуатационный сезон (5 мес.) холодильной станцией м3/год 453 561
Затраты на электроэнергию за эксплуатационный сезон (5 мес.) тыс. руб. 4293 1296
Затраты на газ за эксплуатационный сезон тыс. руб. 1814
Затраты на подпиточную воду за эксплуатационный сезон (5 мес.) тыс. руб. 318 260
Итого по эксплуатационным затратам тыс. руб. 4612 3371
Процентное соотношение по вариантам 100 % 73 %
Экономия в эксплуатационных затратах тыс. руб. 1241

Сергей Козлов: Надежность работы АБХМ зависит от качества их изготовления и во многом обеспечивается высококвалифицированным персоналом службы эксплуатации. Однако в денежном выражении эксплуатационные затраты на содержание парка АБХМ обычно в 2–3 раза ниже, чем на содержание аналогичной по мощности парокомпрессионной техники.

Если учесть, что по регламенту до капитального ремонта АБХМ работают 20 лет, то за весь срок их службы экономия оказывается весьма и весьма ощутимой.

Еще одним важным преимуществом абсорбционных машин является низкий уровень шума и вибраций при работе. Уровень собственных шумов абсорбционных установок при Q0 >= 1500 кВт не превышает 65 дБ (А).

Кроме того, АБХМ в полной мере отвечают требованиям протоколов Монреаля и Киото, то есть не способствуют разрушению озонового слоя и глобальному потеплению, так как не используют хладоны, утечка которых является одной из причин возникновения озоновых дыр.

— Почему же тогда АБХМ до сих пор не используются повсеместно. Неужели звездный час этой техники настал только сегодня?

Сергей Козлов: АБХМ — техника, проверенная временем. Она применялась в России и в прошлом. Причем не только в промышленности, но и в быту: вспомните хотя бы абсорбционные холодильники «Морозко». Однако в последнее время сложились условия и предпосылки, фактически предопределяющие начало эры повсеместного использование мощных АБХМ: как в рамках холодильных центров отдельных зданий и сооружений, так и в масштабах городов как уже построенных, так и только проектируемых.

Сегодня мы наблюдаем интенсивный рост потребности в холоде для систем кондиционирования воздуха (СКВ). Кондиционируемые площади многих объектов в Москве, Санкт-Петербурге исчисляются уже сотнями тысяч квадратных метров. Неудивительно, что холодопроизводительность энергоцентров этих гигантов нередко превышает 5000 кВт.

Использование на подобных объектах парокомпрессионных машин, как уже показал мой коллега, существенно удорожает выработку «холода», а значит, противоречит постановлениям Правительства РФ об экономии энергоресурсов и снижении стоимости строительства. Новый подход к проектированию энергоэффективных систем холодоснабжения зданий, в особенности если для их теплоснабжения планируется строительство автономных газовых котельных, на мой взгляд, должен предполагать оборудование энергоцентров абсорбционными холодильными машинами.

АБХМ позволяют уже сегодня приступать к застройке территорий, которые испытывают дефицит энергообеспечения, строить наукограды, технопарки.

В крупных городах на уже освоенных и только осваиваемых территориях для отопления и вентиляции зданий и сооружений обычно используется централизованная система тепло­снабжения, источниками которого могут служить ПГУ ТЭЦ, ГТУ ТЭЦ, ТЭЦ, квартальные котельные. Теплотрассы проложены к каждому сооружению. В связи с распространением автоматизированных ИТП имеется возможность автоматического регулирования отпуска тепла для каждого здания.

В таких условиях АБХМ, работающие на горячей воде с параметрами 115–95 °C, могут быть установлены непосредственно у потребителя, в ИТП. В качестве теплоносителя АБХМ будут использовать подающую сетевую воду после окончания отопительного сезона. Это позволит отказаться от использования парокомпрессионных холодильных машин, удешевить процесс производства холода и резко снизить нагрузку на энергосеть города, а также повысить КПД генерирующих мощностей в теплый период.

— Есть ли у технологии АБХМ узкие места помимо достаточно высокой стоимости ее реализации?

Принцип работы абсорбционной холодильной машины
Принцип работы абсорбционной холодильной машины
Сергей Козлов: Стоимость абсорбционных холодильных машин, приведенная к 1 кВт их холодильной мощности, несколько выше аналогичного показателя для машин парокомпрессионного типа. Однако энергетические центры, построенные с использованием АБХМ, зачастую оказываются для инвесторов более выгодным приобретением, чем центры на базе холодильных машин других типов, в том числе парокомпрессионных. Экономия может достигать десятков процентов!

Нельзя считать обоснованными и претензии к надежности этой техники. Количество отказов абсорбционных машин в энергетических центрах торговых комплексов и зданий в России, насколько мне известно, равно нулю.

Однако недостатки у АБХМ все же имеются.

Так, масса абсорбционных холодильных машин больше, чем у парокомпрессионных, и эту массу при размещении на кровле здания необходимо распределить. В контуре АБХМ предусмотрена градирня, имеющая значительные размеры и вес, работа ее сопровождается шумом. Поэтому в условиях жилой застройки могут потребоваться глушители и акустические экраны.

В некоторых случаях вместо градирни устраивают функционально-декоративные фонтаны. Однако стоимость фонтана порой существенно превышает стоимость градирни. В любом случае для работы градирни или фонтана необходима подпиточная вода.

Несмотря на то что АБХМ являются техникой весьма и весьма надежной, она (как и парокомпрессионные машины) не может обходиться без сервисного обслуживания, текущего и капитального ремонта. Организация этих процедур требует от инвестора определенных материальных затрат. Отмечу также, что АБХМ весьма чувствительны к количеству растворенных в воде солей, обладают довольно высокой инерционностью.

Впрочем, все перечисленные недостатки нисколько не умаляют достоинств АБХМ и на практике относятся к разряду легкоустранимых.

— Можете ли Вы привести конкретные примеры использования абсорбционных машин в климатических системах зданий в России?

Александр Колубков: Таких примеров довольно много. Покупателями АБХМ традиционно являются некоторые предприятия «Газпрома». Низкая себестоимость природного газа открывает для них прекрасную возможность получать и тепло и холод в нужных количествах при минимальных затратах. Активно используют АБХМ заводы и фабрики, имеющие в распоряжении источники сбросного тепла, в том числе в виде перегретого пара или отработанных газов, атомные станции и другие предприятия.

В последнее время абсорбционную холодильную технику стали все чаще использовать в энергоцентрах крупных предприятий торговли.

Интересный проект, в котором использованы АБХМ, совсем недавно реализован в Москве — это многофункциональный торговый центр «Битца-Парк» по проекту фирмы «ИНГРАД Проект». Он построен на территории, крайне привлекательной для покупателей, но имеющей существенные ограничения с точки зрения энергообеспечения. Возможность использования мощных парокомпрессионных холодильных машин здесь в принципе отсутствовала. Электроэнергии хватало только на силовое электрооборудование, освещение, энергоснабжение эскалаторов, технологию.

Таблица 3. Технико-экономические показатели энергоцентра* многофункционального торгового центра «Битца-Парк»

№ п/п Наименование Ед. Изм. Количество
1 Установленная тепловая мощность МВт 5,271
2 Установленная холодильная мощность МВт 1,744
3 Годовая выработка тепла Гкал/год 46 952,19
4 Годовой отпуск тепла потребителям Гкал/год 45 543,62
5 Годовой отпуск холода Гкал/год 2203
6 Расход натурального топлива нм3 609,2
7 Расход топлива, условного кг у.т/ч 696,2
8 Годовой расход топлива газового тыс. нм3/год 6310,78
9 Годовой расход топлива, условного т.у.т/год 7212,32
10 Удельный расход условного топлива т.у.т/Гкал 0,153
11 Расчетный расход воды м3 5
12 Годовой расход воды тыс. м3/год 57,6
13 Годовой расход электроэнергии кВт/год 219 944

АБХМ Broad с газовой горелкой
АБХМ Broad с газовой горелкой
‑ Всего в торгово-выставочном центре предусмотрено 4 энергоцентра.

От строительства собственной подстанции и прокладки ЛЭП застройщик отказался. Это привело бы к значительному увеличению времени строительства, что его никак не устраивало. Но проектом была предусмотрена газификация источника теплоснабжения объекта. Этого оказалось достаточно, чтобы принять решение об оборудовании многофункционального торгового центра высокоэффективной, надежной и долговечной системой генерации тепла и холода, потребляющей минимум электроэнергии. Хочется отметить, что заказчик строительства с пониманием отнесся к идее энергосбережения.

Тепло- и холодоснабжение многофункционального торгового центра «Битца-Парк», имеющего длину более 400 м, осуществляется от 4 одинаковых энергоцентров, установленных на кровле комплекса. В каждом энергоцентре для обеспечения холодоснабжения в летний период установлены абсорбционные холодильные машины с прямым сжиганием природного газа. Эти же машины в отопительный период, когда не требуется выработки холода, наряду с газовыми водогрейными котлами вырабатывают тепловую энергию, необходимую для систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения здания.

Всего в каждом энергоцентре установлено по три котла Rendamax R3407 и по две АБХМ Broad BZ 75. Здесь же смонтированы газовое оборудование, гидравлическая стрелка, циркуляционные насосы систем ОВ и ГВС, насосы охлажденной и охлаждаемой воды для АБХМ, узлы инженерных коммуникаций, распределительные узлы систем тепло- и холодоснабжения, водоподготовительная установка, расширительные баки, электрощиты и щиты КИПиА.

Градирни системы холодоснабжения установлены рядом со зданиями энергоцентров на площадках размером 8×9 м.

Холодопроизводительность каждого энергоцентра составляет 1,744 МВт (1,5 Гкал/ч). Установленная тепловая мощность всего оборудования энергоцентра составляет 5,271 МВт (4,53 Гкал/ч). Это позволяет компенсировать теплопотери многофункционального торгового центра и обеспечивает работу систем вентиляции даже в лютые холода.

В целом проект очень показательный. Я думаю, что за такими системами будущее.

— Господа, спасибо за содержательную беседу!

Интервью записано в Творческой мастерской Владислава Балашова



наши проекты
  • АПИК
  • Университет климата
  • Выставка «Мир климата»
  • АПИК-тест