EN
Супермаркеты и розничная торговля продовольствием: быстрое внедрение систем охлаждения на основе CO₂
Регуляторные факторы: влияние запретов на использование ГФУ на применение систем охлаждения на основе CO₂
Обязательный поэтапный отказ от ГФУ, ускоренный Кигалийской поправкой к Монреальскому протоколу, вынуждает супермаркеты отказаться от хладагентов с высоким потенциалом глобального потепления. В последнее время диоксид углерода (R744) стал природным хладагентом выбора для соблюдения этих требований, поскольку его потенциал глобального потепления равен 1, а озоноразрушающий потенциал (ODP) — нулю, по крайней мере среди наиболее распространённых хладагентов. В настоящее время крупные розничные сети сталкиваются с жёсткими сроками выполнения требований в ЕС, США и Великобритании. Следовательно, переход на системы охлаждения на основе CO₂ является стратегической необходимостью для соблюдения нормативных требований и обеспечения будущей жизнеспособности систем в условиях всё более ужесточающегося регулирования.
Преимущество производительности: энергоэффективность транскритических систем охлаждения на основе CO₂ для применений со средней температурой
В молочной промышленности, отделах кулинарии и в приложениях для напитков и витринных холодильных установок в розничных магазинах транскритические системы на CO₂ обеспечивают более высокую эффективность для молочной продукции и кулинарных отделов. В этих приложениях результаты исследований показывают, что транскритические системы на CO₂ потребляют на 30 % меньше энергии по сравнению с устаревшими системами на ГФУ, работающими в тех же условиях. Преимущества CO₂ в плане энергоэффективности и термодинамических свойств усиливаются ещё больше при использовании других систем с интегрированными системами рекуперации тепла. Системы оснащены архитектурой параллельного сжатия для обеспечения стабильной работы при колебаниях температуры. Системы с архитектурой параллельного сжатия работают с постоянной и оптимальной энергоэффективностью.
Реальный эффект: Внедрение системы охлаждения на CO₂ крупным британским ритейлером сократило потенциал глобального потепления (GWP) на 99 % и снизило энергопотребление на 12 %. Крупный ритейлер в Великобритании модернизировал системы охлаждения с использованием транскритического CO₂ более чем в 200 магазинах. Проект был подтверждён независимой оценкой жизненного цикла. В результате внедрения было устранено 99 % прямого воздействия хладагента на потенциал глобального потепления (GWP), а потребление электроэнергии на объектах сократилось на 12 %, что привело к ежегодной экономии в размере 740 000 долларов США на один магазин (Институт Понемона, 2023). Переход был осуществлён без простоев в работе, что демонстрирует возможность быстрого развертывания современных решений на основе CO₂ и зрелость данной технологии. Переработка пищевых продуктов и холодильное хранение: масштабирование систем охлаждения на CO₂ для задач низкотемпературного охлаждения. Операционная необходимость: цепочки поставок замороженной продукции стимулируют инвестиции в низкотемпературные системы охлаждения на CO₂. Для индустрии замороженных продуктов крайне важно наличие систем охлаждения, отличающихся исключительной стабильностью и энергоэффективностью, а также способных обеспечивать техническое обслуживание без повышения температуры выше целевого уровня −25 °C — это целевой показатель отрасли замороженных продуктов, установленный на уровне −18 °C. Такой уровень охлаждения сегодня считается обязательным, поскольку объёмы производства замороженных продуктов растут на 7 % ежегодно (журнал Food Logistics, 2023). Спрос на готовые блюда и растительные белки стимулирует рост спроса на замороженные продукты при температуре выше целевого уровня −15 °C; это может привести к нарушению всего производственного процесса.
Системы чиллеров с каскадной и вторичной контурной подачей CO₂ для работы при температуре –40 °C
Каскадная и вторичная контурная система чиллеров на CO₂ обеспечивает максимальную точность и безопасность для широкого спектра применений, включая хранение продукции в лиофилизированном или криогенном состоянии, а также глубокую заморозку, например, шоковую заморозку. В каскадных установках используются аммиак или углеводороды совместно с CO₂ в двухступенчатых контурах, что позволяет обеспечить работу при температуре –40 °C с устойчивой амплитудой колебаний температуры ±0,5 °C и интервалом оттаивания, превышающим 40 % времени эксплуатации. При использовании вторичных контурных решений CO₂ циркулирует в замкнутой системе, а хладагент изолирован от зон контакта с пищевыми продуктами, что соответствует требованиям FDA и BRCGS в части контроля загрязнения. При температуре –35 °C данная конкретная установка демонстрирует коэффициент полезного действия (COP), превышающий на 130 % показатели других низкотемпературных систем, использующих ГФУ (галоуглеводороды). Кроме того, предварительный подогрев конденсаторов каскадной ступени повышает энергоэффективность системы.
Фармацевтическая промышленность и молочная продукция: системы охлаждения на CO₂ для точного охлаждения, критически важного для соблюдения нормативных требований
Нормативный документ: FDA и EMA отдают предпочтение системам охлаждения на CO₂ с ненагораемыми и некоррозионными свойствами
Процессы производства фармацевтических и молочных продуктов строго регулируются различными надзорными органами, такими как FDA и EMA, которые уделяют особое внимание применению хладагентов в стерильных и пищевых средах, исключая использование нагораемых или токсичных веществ. Поскольку CO₂ (R744) является природным хладагентом, утечка хладагента не представляет опасности загрязнения. Системы охлаждения на CO₂ соответствуют требованиям Киотского поправки к глобальному поэтапному отказу от гидрофторуглеродов, а также предъявляемым к производству инъекционных и биологических препаратов, ферментированных молочных продуктов и пастеризованного молока.
Стабильность процесса: системы охлаждения на CO₂ обеспечивают точный (±0,3 °C) термический контроль при пастеризации и производстве биологических препаратов
Фармацевтическая и молочная промышленность требуют сопоставимого уровня безопасности и эффективности, который достигается исключительно за счёт стабильного поддержания температуры. Системы охлаждения на основе CO₂ обеспечивают стабильность температуры до ±0,3 °C для предотвращения денатурации белков при наполнении и окончательной обработке вакцинных компонентов в больших объёмах, пастеризации по высокотемпературной кратковременной (HTST) технологии с диализом и уничтожении микроорганизмов в молочной промышленности. Возможность предотвращения денатурации обеспечивается заказчикам благодаря уникальной способности CO₂ поддерживать точный температурный контроль даже при запуске системы или при высокой нагрузке, обусловленной потребностями системы. На стадии замораживания в каскадных системах на основе CO₂ стабильная температура −40 °C позволяет сохранить целостность препаратов моноклональных антител, защищая их от повреждений, вызванных замораживанием. Кроме того, CO₂ снижает долю бракованных партий и укрепляет доверие клиентов за счёт уменьшения случаев повреждений, вызванных замораживанием, в премиальных молочных ингредиентах.
Логистические центры и распределительные узлы: интеграция систем охлаждения на основе CO₂ в многозонные холодильные установки
Гибкость системы: гибридные системы CO₂/NH₃ и полностью CO₂-системы для многотемпературных распределительных центров
Обеспечение современных логистических распределительных центров означает одновременное поддержание множества температурных зон — от зон приёма грузов при комнатной температуре (15–25 °C) до холодильных (2–8 °C) складских помещений, морозильных (−25 °C) и ультра-морозильных (−40 °C) складов — всё в рамках одного комплексного решения для логистического центра. Гибридные системы CO₂/аммиак максимально эффективно используют высокую энергоэффективность аммиака при низкотемпературных задачах и высокую энергоэффективность CO₂ при средних и низких температурах, тем самым исключая риск перекрёстного загрязнения хладагентов. С другой стороны, полностью CO₂-системы с каскадным использованием хладагентов объединяют транскритические и субкритические решения. Кроме того, проектные решения гибридных CO₂-систем поддерживают три ключевые особенности, присущие модульным системным решениям, включая следующие три особенности:
- Оптимизация с учетом зоны: выделенные контуры хладагента предотвращают теплопереток, обеспечивая целостность холодовой цепи как для свежих, так и для замороженных грузов.
- Масштабируемая мощность: распределенные установки на CO₂ позволяют точно подстраивать мощность под пропускную способность и рост нагрузки на установку.
- Интегрированное восстановление энергии: энергия, теряемая компрессорами морозильной установки, используется для оттаивания и обогрева внутреннего пространства установки.
Традиционно каждое из этих проектных решений обеспечивает снижение совокупных годовых энергозатрат на 15–20 % по сравнению с многозональными системами хладагентов, а также одновременно снижает объем запасов хладагента, потери хладагента и затраты, связанные с соблюдением нормативных требований (в частности, более длительный процесс герметизации системы).
Часто задаваемые вопросы
Почему CO₂ предпочтительнее ГФУ в чиллерных системах?
CO₂ предпочтительнее благодаря его низкому потенциалу глобального потепления (ПГП), составляющему 1, нулевому потенциалу разрушения озонового слоя и соответствию международным нормативным актам, направленным на постепенный отказ от ГФУ. Он представляет собой экологически безопасную и эффективную альтернативу.
Каковы преимущества транскритических систем на CO₂ для супермаркетов?
Транскритические системы на CO₂ превосходят традиционные системы на ГФУ, потребляя примерно на 30 % меньше энергии, и основаны на принципиально более эффективной термодинамике, а также обеспечивают улучшенные возможности рекуперации энергии.
Каковы преимущества чиллерных систем на CO₂ для фармацевтического и молочного секторов?
Чиллерные системы на CO₂ соответствуют необходимым стандартам и нормативным требованиям за счёт нетоксичных, негорючих и химически инертных решений для охлаждения. Кроме того, они обеспечивают точный контроль температуры, что гарантирует сохранность продукции и безопасность.