РАЗДЕЛ 2
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ХОЛОДИЛЬНОГО МЕНЕДЖМЕНТА ПРИ АНАЛИЗЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ПРИМЕНЕНИЯ ХЛАДАГЕНТОВ В ХОЛОДИЛЬНОМ ОБОРУДОВАНИИ
Принятие Протокола в Киото [200] определило актуальность проблемы разработки
комплексной эколого-энергетической методики оценки антропогенного воздействия
оборудования на окружающую среду. Такая методика должна учитывать и
необратимость протекающих в установке процессов, и прямую эмиссию парниковых
газов, и все энергетические затраты на производство и эксплуатацию
оборудования, включая затраты на предотвращение и компенсацию ущерба,
наносимого окружающей среде.
Сегодня стало очевидным, что традиционная оценка перспективности применения
какого-либо типа холодильного оборудования по таким показателям как
холодопроизводительность, холодильный коэффициент, а так же класс
энергоэффективности бытового прибора (European Standard EN153) является, с
точки зрения экологии, неполной. Вместе с тем разработке новых
эколого-энергетических показателей для аудита и менеджмента уделяется
недостаточно внимания со стороны законодательных структур, отвечающих за
политику, проводимую в области экологии и экономии энергетических ресурсов.
Необходимость разработки достаточно простой методики эколого-энергети-ческой
экспертизы нового поколения холодильного оборудования продиктована несколькими
обстоятельствами. Во-первых, прямой вклад ГХФУ и ГФУ веществ в процесс
глобального потепления достаточно велик [144]. Во-вторых, на производство
искусственного холода расходуется значительное количество энергии. И, наконец,
за принятыми в Киото решениями по ограничению выбросов парниковых газов
наверняка последует разработка и реализация национальных программ по экономии
энергоресурсов и контролю за эмиссией радиационно активных газов [139]. Письмо
Госкомитета Украины по Энергосбережению №38 4/3 от 22.01.2002 г. полностью
подтверждает данное утверждение (см. Приложение А). Впервые в истории
человечества технологический прогресс в холодильном машиностроении
осуществляется под экологическими лозунгами сохранения озонового слоя и
уменьшения выбросов хладагентов, имеющих высокое значение GWP.
Совершенно очевидно, что при оптимизации технических устройств необходимо
сводить к минимуму антропогенное воздействие на природу. Требуется разработка
новых критериев, позволяющих в каждом конкретном случае определять верхнюю
границу такого минимума. Такой естественной границей может служить
экологическое пространство для диоксида углерода. Поскольку выбросы СО2 и
других парниковых газов становятся основной причиной глобальной экологической
катастрофы, связанной с процессом глобального потепления климата Земли,
представляется вполне логичным интегрировать в хорошо разработанные методики
термоэкономической оптимизации [8, 9, 69, 95, 197] появившейся недавно метод
TEWI-анализа [134]. Впервые такая концепция была предложена и получила
дальнейшее развитие в публикациях [25, 29, 34, 37, 65, 205, 206].
Как было отмечено на конференции ООН в Рио-де-Жанейро в 1992 г., будущее
развитие промышленности должно базироваться на концепции уменьшения выбросов
радиационно активных газов на душу населения, чему в значительной мере
способствовало бы установление СО2/энергетического налога [139]. Причем нормы
эмиссии должны определяться на эквивалентной основе для всех газов, вносящих
заметный вклад в возрастание радиационного форсинга на всех этапах производства
и потребления энергии. Реализация изложенного подхода может быть осуществлена в
рамках метода эколого-термоэкономического анализа. В этом случае, применительно
к анализу холодильного оборудования, Полный Эквивалент Глобального Потепления
может быть рассчитан по формуле:
, (2.1)
где NПОЛН - полная мощность, потребляемая холодильной установкой, может быть
измерена либо рассчитана по формулам, приведенным в табл. B.1.
По оценочным расчетам общее значение TEWI для холодильного оборудования
установленного в Украине в 1994 г. эквивалентно, приблизительно, 74 млн. тонн
CO2 (11-12% от общей величины TEWI) [30, 34]. Если учитывать проводимую в
стране структурную перестройку, характерными особенностями которой являются
снижение уровня производства электроэнергии и развитие перерабатывающей
промышленности, этот вклад может возрасти в 1,5-2 раза. Поэтому вопросы,
связанные с энергетической эффективностью холодильного оборудования и снижением
уровня утечек хладагента приобретают первостепенное значение.
Конечной целью различных вариантов термоэкономического анализа является расчет
величины общего эксергетического коэффициента (см. формулу (1.13)), однако он
количественно не отражает эффекта антропогенной нагрузки на природу от
эксплуатации оборудования. Тем не менее, потери эксергии, в отличие от
холодопроизводительности Q0, могут быть преобразованы в эквивалентную эмиссию
СО2 [25, 34, 37, 65, 205]. Следовательно, если интегрировать полученные в
рамках термоэкономического метода потери энергии в балансовую структуру TEWIN
можно, с одной стороны, оценить экологическую нагрузку на природу, а с другой -
получить ряд новых эколого-энергетических коэффициентов, отражающих
эффективность использованной энергии. С этой целью рассмотрим балансовую схему
вкладов TEWIN, которая показана на рис. 2.1. Составляющие TEWIN вклады могут
быть рассчитаны с использованием следующих формул:
, (2.2)
, (2.3)
, (2.4)
, (2.5)
, (2.6)
, (2.7)
, (2.8)
TEWIП=(энергия необходимая для охлаждения продуктов) bN, (2.9)
DTEWIQ=(теплопритоки в холодильную камеру +
+ охлаждение внутрикамерного оборудо
- Київ+380960830922