Engineering for a better world
Тепловые насосы: преобразование мирового энергетического ландшафта
Когда речь идет об улучшении здоровья планеты, компания GEA играет ведущую роль. В качестве одной из наших стратегических целей, ориентированных на устойчивое развитие, мы стремимся помочь нашим клиентам из различных отраслей промышленности сократить потребление энергии и снизить выбросы углекислого газа в атмосферу значимыми и измеримыми способами. Это включает в себя использование систем тепловых насосов GEA.
Технология тепловых насосов находит все более широкое применение во многих отраслях по всему миру для улавливания, наращивания и повторного использования того, что в противном случае было бы отработанным теплом. Такая утилизация может значительно снизить затраты на отопление и уменьшить зависимость от ископаемого топлива. При масштабном применении можно добиться значительных финансовых и экологических преимуществ.
В последние годы компания GEA устанавливает технологии нагрева и охлаждения на основе аммиака на предприятиях пищевой промышленности, производства напитков и молочных продуктов, на пивоваренных заводах, холодильных складах, системах централизованного теплоснабжения и прочих объектах.
Почему именно аммиак?
Благодаря термодинамической эффективности аммиака он является очень экономичным выбором, а благодаря усовершенствованию компрессорной технологии аммиачные тепловые насосы теперь могут вырабатывать более высокие температуры, чем это было возможно ранее.
На крупных объектах, где требуется и нагрев, и охлаждение, например, в сетях централизованного энергоснабжения или на пищевых предприятиях, технология аммиачных тепловых насосов может обеспечить на 40 % меньшее потребление энергии, на 40 % меньшую стоимость и на 40 % меньшее количество выбросов, чем при использовании синтетических хладагентов.
Рекуперация тепла для нагрева и охлаждения
Желая расширить сферу применения экологически безопасных систем нагрева и охлаждения, ведущий канадский поставщик холодильного и отопительного оборудования приступил к реализации амбициозного проекта по обеспечению централизованным отоплением и охлаждением 557 000 квадратных метров (шесть миллионов квадратных футов) площади здания.
Для удовлетворения этих широкомасштабных требований компания GEA разработала и поставила на объект в Онтарио два тепловых насоса GEA RedGenium. Каждый тепловой насос обеспечивает 2 мегаватта (569 тонн холода) горячей воды при температуре 85°C (185°F), а также 4.4°C (40°F) холодной воды для охлаждения.
В то время как такие традиционные синтетические хладагенты, как гидрофторуглероды (HFC), как известно, наносят вред окружающей среде, в новой системе используется аммиак, являющийся натуральным холодильным агентом. Его потенциал разрушения озонового слоя равен нулю.
Отвечающая принципам устойчивого развития эффективность
Сердцем каждого теплового насоса RedGenium является поршневой компрессор сверхвысокого давления GEA V XHP. Благодаря способности обеспечивать температуру воды до 95°C (203°F) и большому диапазону производительности с максимальным расчетным давлением 63 бар (914 фунтов/кв. дюйм), система на основе аммиака обеспечивает лучшую в своем классе производительность. Это позволяет снизить общую стоимость владения благодаря значительному снижению энергопотребления и относительно недорогим источникам аммиака.
При этом система использует небольшое количество электроэнергии (в идеале — возобновляемой) для повышения уровня улавливаемого тепла. Электродвигатели работают от частотно-регулируемых приводов, а высокоэффективные кожухо-пластинчатые теплообменники позволяют всей системе соответствовать самым строгим требованиям стандартов экологичности.
Одна из двух сдвоенных систем тепловых насосов GEA, разработанных по индивидуальному заказу, с использованием природного хладагента, аммиака, для городской энергетической системы в Онтарио, Канада.
Тепловые насосы снижают выбросы на «Марсе»
Ведущий производитель кондитерских изделий Mars («Марс») установил аммиачные тепловые насосы GEA на своем предприятии в Вегеле, Нидерланды, одной из крупнейших шоколадных фабрик в мире. Проанализировав возможности энергосбережения и организации энергоснабжения на объекте,было решено, что установка систем тепловых насосов значительно приведет к повышению энергоэффективности всех технологических подразделений на фабрике Mars и будет способствовать сохранению стремления компании к сокращению выбросов.
Основанное на требованиях заказчика решение по разработке теплового насоса GEA, которое базируется на поршневом компрессоре GEA V HP, извлекает и с успехом применяет то, что в противном случае являлось бы непригодным для использования низкопотенциальным теплом холодильных агрегатов, в частности, для подогрева воды. Тепло, отводимое от холодильных установок, проходит через теплообменник, который может нагревать воду до 63°C (145°F).
Затем эта вода направляется по специально смонтированной на крыше фабрики сети трубопроводных магистралей теплой воды, откуда она может быть направлена в различные зоны для использования на фабрике, включая хранилища шоколада и сиропа и вентиляционные установки. Количество тепла, сэкономленного тепловыми насосами, эквивалентно примерно 26 тераджоулям газа и примерно 1000 тонн выбросов CO2 в год.
Компания Mars планирует установить еще больше тепловых насосов на других объектах по всему миру, так как повторное использование отработанного тепла является одним из ключевых факторов, способствующих достижению цели компании — стать «энергетически нейтральной» к 2040 году.
Системы тепловых насосов GEA были установлены на шоколадной фабрике Mars в Нидерландах.
Революция в производстве соков
В рамках масштабного проекта по строительству завода по производству соков, полностью исключающего выбросы углекислого газа, бренд смузи и соков innocent доверил компании GEA поставку экологически безопасных технологий переработки, нагрева и охлаждения для своего нового предприятия. Участие GEA в проекте на ранних этапах позволило с самого начала внедрить множество инновационных процессов, благодаря чему компания innocent оказалась на пути к достижению своих целей в области устойчивого развития.
Сердцем энергосберегающей установки в innocent являются тепловые насосы GEA. Интегрируя системы в единое целое для достижения максимальной эффективности, специалисты компании GEA порекомендовали руководству компании Innocent использовать два отдельных нагревательных контура — в одном температура установлена на 65°C (149°F для очистки, а в другом — на 90°C (194°F для пастеризации и стерилизации. Для нагрева воды за счет отработанного тепла, образующегося в процессе производства, были установлены тепловые насосы. Специалистам компании GEA необходимо было минимизировать количество пара до такой степени, чтобы можно было использовать электрический парогенератор, питаемый энергией, получаемой из экологически чистых источников.
«Традиционно при производстве напитков все тепло подается при температуре выше 100°C (212°F) с использованием пара, — говорит Роберт Ансворт (Robert Unsworth), менеджер по глобальной технической устойчивости компании GEA. «Но мы поставили это под сомнение. Теперь только для части тепла требуется пар, который используется для стерилизации.» «В максимальной степени используя принцип теплообменника, удалось добиться невероятных успехов в повторном использовании тепла, значительно сократив огромное количество энергии, которая раньше расходовалась на неиспользованный пар.
Проект получил золотую медаль Европейской ассоциации тепловых насосов (EHPA) в номинации People’s Choice («Народный выбор»). «Я снимаю шляпу перед GEA, потому что они поддерживали нас на каждом этапе, помогая нам бросить вызов традиционным подходам к проектированию», — говорит Энди Джойнсон (Andy Joynson), бывший директор по производству innocent drinks Europe. «Крупный успех складывается из мелких деталей. Мы используем около 60 % энергии, необходимой для работы завода эквивалентного размера, так что это существенная разница.»
Системы тепловых насосов GEA на заводе innocent по производству смузи — первом в мире заводе по производству соков с нулевым выбросом углекислого газа — играют ключевую роль в значительном снижении энергопотребления и помогают достичь целей компании в области устойчивого развития.
Комбинированные решения на птицефабрике Wipasz
Крупное и сложное решение потребовалось компании Wipasz SA, одному из крупнейших польских производителей кормов и лидеру в производстве свежего куриного мяса. Для своей новой птицефабрики в городе Мендзыжец-Подляски в Польше компания искала решения для создания более экологически рационального и энергоэффективного производства.
«Новая фабрика очень большая и очень современная, — рассказывает Анджей Вачинк (Andrzej Wachink), технический директор компании Wipasz S.A. Мы поставили перед GEA три задачи: обеспечение постоянного охлаждения установки; рекуперация отходящего тепла энергопотребления бойлеров для производства горячей воды и создания адекватной системы вентиляции, особенно в убойном отделении».
Процессы замораживания и охлаждения также чрезвычайно требовательны к температуре: продукция для поставки в свежем виде упаковывается при температуре 0°C (32°F), а остальные партии замораживаются до -18°C (0°F) для экспорта или последующей переработки, например, для производства куриных наггетсов.
Для удовлетворения различных требований фабрики компания GEA спроектировала, разработала и предоставила 5,3 мегаватта (1507 тонн) хладопроизводительности для пяти плиточных морозильных установок, пяти морозильных туннелей с периодической загрузкой морозильного аппарата, двух холодильных складов и 64 воздухоохладителей. Оборудование включает в себя поршневые компрессорные установки GEA — поршневой компрессор Grasso V1800 для кондиционирования воздуха на фабрике, винтовой компрессор Grasso SP1, обеспечивающий основной технологический процесс охлаждения птицы, и винтовой компрессор Grasso SP2 для замораживания и выработки тепла для приготовления воды и кондиционирования воздуха.
Кроме того, компания установила восемь агрегатных воздухоприготовительных установок для вентиляции производственных помещений и четыре для кондиционирования воздуха в офисном здании. Все они оснащены системой охлаждения на основе центральной аммиачной холодильной установки и системой рекуперации тепла. Кроме того, на заводе Wipasz было установлено две системы теплообменников, которые покрывают все потребности объекта в горячей воде, в том числе для отопления производственных участков, а также офисов и общественных помещений, что означает снижение выбросов парниковых газов в атмосферу и очень быструю окупаемость инвестиций благодаря отсутствию потребности в бойлерах.
При объединении теплового насоса с холодильным агрегатом возможно как охлаждение, так и нагревание, что превращает однократное использование в непрерывный цикл и снижает энергозатраты не менее чем на 40%. Это значительная экономия, если учесть, что в пищевой и молочной промышленности, а также при производстве напитков, до 60% потребляемой энергии приходится на нагревание и охлаждение. Такие птицефабрики, как Wipasz, видят значительные финансовые и экологические преимущества использования рекуперации тепла и применения теплового насоса в производственных процессах, особенно в тех, которые требуют применения тепла во время подготовки и последующего охлаждения и замораживания.
Винтовые компрессорные двух-ступенчатые установки GEA Grasso работают в помещении холодильной установки Wipasz.
Перспективная система нагрева и охлаждения
Тепловые насосы, установленные компанией GEA на предприятиях по всему миру, разработаны по индивидуальному заказу с учетом точных температурных требований и сохранят свою перспективность на долгие годы благодаря длительному сроку службы аммиака. По сравнению с другими хладагентами, которые могут прослужить всего 10 лет или около того, аммиачная система будет безопасна в течение 30-40 лет, а возможно, и больше.
В связи с постепенным отказом от фторированных газов во всем мире для сокращения выбросов парниковых газов все чаще используются такие натуральные холодильные агенты, как аммиак. Это открыло путь к их более широкому применению, и по мере роста спроса на экологичные энергетические решения аммиачные тепловые насосы получают все более широкое распространение в теплоэнергетике и на производственных объектах по всему миру.
Компания GEA начала свою деятельность в Йорке, штат Пенсильвания, США, в 1949 году.
Празднование 75-летнего юбилея
Наше подразделение Heating & Refrigeration Technologies («Технологии нагрева и охлаждения») отмечает важный юбилей. В этом году исполняется 75 лет со дня основания деятельности компании в Йорке, штат Пенсильвания, США. Завод производит тепловые насосы, сертифицированные Американским обществом инженеров-механиков, а также стандартные и заказные компрессорные установки, охладители и системы управления. То, что начиналось в 1949 году как скромное предприятие с одним зданием, сегодня является кампусом GEA площадью 13 акров и производственным комплексом площадью 90 000 квадратных футов.
