При решении вопросов создания комфортных условий в теплый период года, в том числе и по технологическим требованиям производственных помещений, как правило, применяют парокомпрессионные холодильные машины (ПКХМ). Существующее положение обусловлено причинами: доступное и бесперебойное электроснабжение возводимых и эксплуатируемых сооружений, широкий ряд предлагаемого оборудования этого класса и его надежность, а также независимость от других источников энергии.
Несмотря на безусловное лидерство парокомпрессионных установок на данном этапе развития холодильной техники, на производственных предприятиях, имеющих в летний сезон избыток тепловой энергии, целесообразно использовать абсорбционные агрегаты, что уже сейчас находит активное отражение в проектных решениях и последующем строительстве. Длительная эксплуатация абсорбционных холодильных машин (АБХМ) доказывает экономичность и конкурентоспособность в сравнении с широко применяемыми установками.
Их преимущество заключается в значительно меньших потреблении электрической энергии и эксплуатационных затратах, что обеспечивается использованием теплоты для термодинамического цикла и надежностью оборудования, не требующего обслуживания. Необходимая для десорбции тепловая энергия может быть получена и при непосредственном сжигании топлива, что сокращает потери, а существенно снизить ее традиционное потребление можно при утилизации тепловых выбросов или при использовании альтернативных источников энергии [1].
Расширить область применения АБХМ вплоть до жилых и общественных зданий, и тем самым способствовать их дальнейшему распространению можно, если использовать такие повсеместно доступные ресурсы, как солнечная радиация. Это особенно перспективно в создании комфортных параметров микроклимата [2], так как достижение максимальных теплоизбытков в помещениях и холодопроизводительности совпадает по временному фактору, что не потребует дополнительного аккумулирующего оборудования.
Затраты на монтаж гелиосистем для последующего производства только холода значительно повышают его себестоимость. Поэтому следует проектировать солнечные коллекторы широкого назначения и, в первую очередь, для получения тепловой энергии, направляемой потребителям. Системы альтернативного теплоснабжения в отличие от установок горячего водоснабжения, как правило, имеют значительные площади коллекторов, которые не требуются в теплый период года по причине отсутствия расходов энергии на отопление.
Предназначенные для теплоснабжения массивы устройств активного улавливания солнечной радиации в летние месяцы прогревают теплоноситель до температуры, позволяющей осуществить нетрадиционное холодоснабжение сооружений. Для оценки перспективы утилизации солнечной энергии в производстве холода проведем сравнительный анализ экономических показателей абсорбционных холодильных машин и парокомпрессионных установок.
Для этого примем к расчетам офисное помещение площадью 250 м2 с южным фасадом, остекленным, не превышая нормативных значений по площади [3]. Типовое офисное помещение в различных регионах будет потреблять холода меньше к более северным широтам, что отражено на рис. 1. Стоимость оборудования для получения холода, представленная на рис. 2, рассчитана по удельным показателям. Она учитывает, что при установочной мощности 1 кВт требуется парокомпрессионный кондиционер ориентировочной стоимостью 6000 руб. или абсорбционная холодильная машина за 15 тыс. руб.
Из этого следует, что АБХМ дороже в 2,5 раза и более. Ориентировочная оценка стоимости оборудования связана с различной ценовой политикой ведущих производителей. Более точные показатели можно получить при решении конкретной задачи — поддержания температуры внутреннего воздуха в теплый период года и выборе для этой цели требуемого оборудования. Ежегодные эксплуатационные затраты на потребляемую электроэнергию рассматриваемыми холодильными установками приведены на рис. 3.
Незначительная мощность насосов абсорбционных агрегатов существенно снижает эту статью расходов, что делает их приоритетными при росте тарифов, а особенно при рассматриваемом перспективном потреблении, представленном на рис. 4. Расходы на оплату тепловой энергии, необходимой для рабочего цикла АБХМ, не учитываем, так как предусмотрена утилизация солнечной радиации. Из приведенных данных следует, что стоимость оборудования АБХМ, значительно превышающая ПКХМ, не способствует их распространению в РФ.
Однако расходы на электроэнергию для АБХМ столь низкие, что обуславливают широкое применение их за рубежом. Как показали расчеты, срок окупаемости абсорбционной холодильной машины при включении стоимости коллекторов составляет 15,5 лет. Это довольно продолжительный период эксплуатации системы такого типа, но при подключении к действующей гелиоустановке, основным назначением которой является теплоснабжение объекта, то есть без учета стоимости коллекторов срок окупаемости сокращается до семи лет.
Такой срок доказывает целесообразность использования АБХМ особенно в южных регионах, а в масштабных проектах их применение перспективно, так как приводит к значительному сокращению затрат в процессе эксплуатации и снижению окупаемости до двух-трех лет.
