Преимущества отдельных источников получения холода. Холод из тепла. Физические основы получения искусственного холода

Кондиционеры уже давно появились на рынке, а за последние 10 лет стали по-настоящему общедоступными. При этом далеко не все знают принцип их работы. Если мы не охлаждаем улицу, то зачем нужен блок снаружи? Сколько уличного воздуха приходит в комнату через соединительные трубопроводы? И т.д.

Предлагаю вашему вниманию общедоступный научно-популярный познавательный рассказ. А начнем мы с самого начала - с получения холода.

Как получить холод?

В научном мире эта тема называется «Физические основы получения холода». И перечисляется более десятка таковых основ. Но это сложно и скучно. Пойдем простым путём. Нам нужно получить холод в комнате. Как это сделать?

1. Создать холод (энергию холода) из некой другой энергии.
2. Принести холод из другой комнаты.

Вроде бы пока всё просто - у нас всегда и везде есть два варианта обзавестись чем-либо - сделать самому или стащить у кого-то.

Вот, например, все обогреватели-отопители, работающие от электричества, тепло создают сами. А если вентилятором нагнетать горячий летний воздух с улицы, то здесь мы тепло не создаем, а переносим (с улицы в комнату). Какова же эффективность обоих методов? В первом случае мы тратим электричества ровно столько, сколько и получаем тепла (ТЭН, потребляющий 1кВт, даёт ровно 1кВт тепла), т.е. КПД получается 100%. Во втором же случае с использованием вентилятора, потребляющего 1кВт с улицы можно нагнать и 5 и 10 и 20кВт тепла! Пожарче улица была бы! И что же? КПД будет 500, 1000 или 2000%? Совсем нет, но факт, что второй способ эффективнее, очевиден.

Кондиционеры - переносчики холода

Кондиционер работает именно по второму пути. Он холод не создает, а приносит с улицы. Как - увидим чуть ниже, а пока ещё одно сравнение из современной жизни.

Рассмотрим работу инженера и менеджера по продажам. Инженер занимается проектированием и зарабатывает тем, что разрабатывает и создает всевозможную технику. Он может и год и два потратить на разработки. Менеджер же эту технику переносит, точнее, перепродает, зарабатывая на наценке. И кто лучше живёт в нашей современности? :)

Так вот, вернемся к кондиционерам. Потому-то все они состоят из двух блоков, что именно!переносят! холод. Первый блок отправитель холода, второй получатель (или, с точки зрения тепла, наоборот: первый блок получатель тепла, а второй его отправитель). Адресант и адресат. Так называемые, наружный и внутренний блоки.

Как кондиционеры переносят холод?

Очень просто - для реализации процесса переноса нужно некое вещество-носитель. Зимой на улице холодно и носитель там охлаждается, а в комнате нагревается, при этом охлаждая воздух в комнате. Т.е. носитель перенес температуру с улицы в комнату.

Но откуда взять холод в летнюю жару? Ответ прост - из той же самой жары. Надо только подойти к вопросу немного иначе и переносить не температуру, а энергию. Если перенести энергию из комнаты на улицу, то в доме энергии останется меньше и станет холоднее, на улице же будет теплее.

Как вещество-энергоносец переносит энергию? Обратимся к свойствам веществ при разных давлениях. Например, к свойствам воздуха. Если взять некий объем воздуха при температуре 25°С и давлении 1атм. (точка 1, рис.1) и сжать его до 200атм (точка 2), то его температура увеличится до 53°С. Теперь охладим его уличным воздухом до 40°С (точка 3) и снова приведём к давлению 1атм (точка 4), при этом он охладится до 8°С - вот он и холод! Такой температурой можно и комнату охлаждать! Собственно, вот и всё - задача выполнена!

Проблема выбора теплоносителя

Рассмотренный выше способ получения холода с использованием воздуха находит своё применение в холодильной технике для получения температур около -100С, но абсолютно не годится для кондиционирования :

• Во-первых, как мы увидели, воздух в качестве теплоносителя неудобен, т.к. 200атм. - очень высокое давление, требующее высокой потребляемой мощности для его достижения.
• Во-вторых, и это можно показать, нам понадобится большой расход воздуха.
• Наконец, в третьих, у любого вещества есть замечательное свойство потреблять или отдавать энергию, не изменяя собственную температуру. Это происходит при изменении агрегатного состояния. Например, если на нагрев 1кг воды при атмосферном давлении с 5С до 15С потребуется 42кДж энергии, с 15С до 25С - столько же (зависимостью теплоёмкости от температуры можно пренебречь) и с 85С до 95С - всё те же 42кДж, то с 95С до 105С - совсем нет. Секрет в том, что при 100С вода начнет кипеть и сколько энергии не подводи, пока вся не выкипит, дальнейшего нагрева мы не увидим - все подведенные джоули уйдут на изменение её агрегатного состояния. А энергия, необходимая для выкипания 1кг воды потрясающе велика! Это целых 2500кДж! Итого, нагрев с 95С до 105С нам влетит в 2542кДж! Почувствовали разницу в 60 раз? А что это означает на практике? Это означает, что если необходимо перенести, к примеру, 25000кДж при разности температур 10С, то нам понадобится 600кг воды без изменения её агрегатного состояния или же всего 10кг с изменением. В 60 раз меньше! Но, заметите вы, температуры 95С и 105С можно использовать в отоплении, но никак не для получения холода. Действительно, так оно и есть. Но отмечу, что наш пример был приведен для атмосферного давления, а если теплоноситель-воду взять при более низком давлении, то температура кипения понизится. Но чтобы вода кипела при желаемых 10С необходимо абсолютное давление около 0.02ата - это почти вакуум - через чур сложнодостижимое условие.

Итоговый вывод прост - необходимо найти удобный теплоноситель - чтобы получение температур порядка 10С достигалось при "разумных" давлениях плюс, по возможности, использовался тепловой эффект при смене агрегатного состояния.

Появление фреонов

Вот так и были рождены хладоны, часто именуемые фреонами (на самом деле правильнее использовать термин "хладон", а фреон - это лишь запатентованный хладон фирмы E. I. du Pont de Nemours and Co. (США)). Проследуем без остановки пункты, проясняющие их состав, ассортимент, специфические свойства и др. Сразу озвучим тот факт, что с их помощью реализуется холодильный цикл, благодаря которому достигаются температуры в 5-15С, причем максимальное давление цикла не превышает 20атм (в более новых фреонах - 30атм) и вместе со всеми преимуществами используется теплота парообразования и конденсации.

Итак, современные кондиционеры работают на фреоне, сжатие которого осуществляется в компрессоре, охлаждение сжатого газа, а заодно и его перевод в жидкое состояние - в темплообменнике-конденсаторе, охлажденный сжатый фреон расширяется в дросселе (или терморегулирующем вентиле или в капилляре). В результате он охлаждается и поступает в теплообменник-испаритель, где, отдавая холод в комнату , нагревается, испаряется и снова нагревается, следуя в компрессор. Цикл замкнулся.

Изобретение: в холодильной технике. Сущность изобретения: холод получают путем сжатия и расширения хладагента на основе фтора. В качестве хладагента используют неорганические гексафториды или их смеси.

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в газовых энергохолодильных машинах и тепловых насосах, содержащих компрессор и детандер, преимущественно, турбинного или центробежного типа. Из уровня техники известен способ получения холода в холодильной установке путем сжатия газообразного хладагента в турбокомпрессоре и расширения в турбодетандере (см. авт. св. СССР N 169543, кл. F 25 B 11/00, 1965; авт. св. СССР N 183773, кл. F 25 B 9/00, 1966; авт.св. СССР N 1433193, кл. F 25 B 9/00, 1990, авт.св. СССР N 1778468, кл. F 25 B 9/00, 1992 или патент Великобритании N 2174792, кл. F 4 H 1986). При этом в качестве газообразного хладагента используются воздух, азот, водород, гелий, ксенон, фреоны или смеси газов, как, например, в авт.св. СССР N 565052, кл. F 25 B 9/00, 1977; авт.св. СССР N 802348, кл. F 25 B 9/00,1981. Наиболее близким из известных к изобретению является способ получения холода в холодильной установке путем сжатия газообразного хладагента в турбокомпрессоре и расширения в турбодетандере (см. авт.св. СССР N 473740, кл. F 25 B 11/00, 1975), в котором в качестве хладагента используется смесь газов на основе соединений фтора, содержащая октафторциклобутан ФС-318 (C 4 F 8) и дифторхлорметан Ф-22 (CHClF 2). Однако, данный хладагент оказывает экологически неблагоприятное воздействие на озоновый слой. Изобретение направлено на расширение выбора газообразных хладагентов для энергохолодильных машин или тепловых насосов с высокой теплоемкостью, обеспечивающих повышение хладопроизводительность и снижение массогабаритных параметров турбомашин, используемых в качестве компрессора и расширителя (детандера) при преимущественно получении холода. Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе получения холода в холодильной установке путем сжатия газообразного хладагента на основе соединений фтора в турбокомпрессоре и расширения в турбодетандере в качестве хладагента используются неорганические гексофториды или их смесь. Использование тяжелых неорганических гексофторидов в качестве хладагента при расширении выбора рабочей среды для обеспечения различных режимных параметров холодильной машины или теплового насоса позволяет увеличить холодопроизводительность в силу их высокой теплоемкости и плотности и снизить габариты турбокомпрессора и турбодетандера за свет возможности работы при невысоких оборотах ротора. При реализации способа независимо от схемного выполнения конкретной холодильной установки или теплового насоса по рабочему контуру циркулирует в газообразном состоянии неорганический гексофторид, например XeF 6 ; WF 6 ; MoF 6 ; UF 6 , или смесь указанных газов. Конкретный вид соединения гексофторида при этом определяется в зависимости от оптимального сочетания требуемых режимных параметров с теплофизическими свойствами хладагента расчетным путем.

Формула изобретения

Способ получения холода в холодильной установке путем сжатия газообразного хладагента на основе соединений фтора и его расширения, отличающийся тем, что в качестве хладагента использованы неорганические гексафториды XeF 6 , WF 6 , MoF 6 , UF 6 или их смеси.

Похожие патенты:

Изобретение относится к области холодильной техники, в частности, к турбокомпрессорным установкам и может быть использовано для охлаждения или замораживания различной продукции, как в стационарных условиях, так и на транспортных средствах, например, на судах

Изобретение относится к технике компремирования газов, а более конкретно к компрессорами для сжатия паров хладагента и газов, с высокими конечными температурами конца сжатия, и предназначенными для работы в составе промышленных компрессорных цехов во всех областях использования искусственного холода и компремирования воздуха и других газов

Изобретение относится к холодильной технике, а более конкретно к способам охлаждения (установкам для их осуществления и распределительным коллекторам таких установок), при которых различные продукты или изделия, находящиеся в замкнутом объеме охлаждают с помощью криогенной жидкости, подаваемой в данный объем, нагреваемой, испаряемой и образующей с газовой средой, находящейся в этом объеме различные циркуляционные контуры, омывающие помещенные в объеме продукты или изделия

Холод получают путём отвода тепла от газообразного, жидкого или твёрдого тела. Например, охлаждают воз­дух камер с пищевыми продуктами, замораживают воду при производстве искусственного льда или рыбу на про­мыслах. Во всех этих случаях тепло отводится от охлаж­даемого тела к охладителю или, как его называют, р а - бочему телу. Это относится и к простейшим случаям. Например, тёплое молоко в бидонах охлаждают в баках с холодной колодезной водой. Рабочее тело - вода в баке - при этом повышает свою температуру.

Понижение температуры достигается также за счёт расширения сжатых газов. Конечно, газ не сжимается сам собой. Для этого должна быть приложена сила извне, т. е. совершена работа. Затраченная на сжатие газа работа перейдёт в тепло, газ нагреется. Частицы его ускорят своё движение. Толчки частиц о стенки сосуда станут более частыми и сильными, а это значит, что повысится давление газа. Теперь дадим сжатому газу возможность расши­риться. Расширяясь, газ совершит такую же работу, какая была затрачена на его сжатие. Работа эта может быть со­вершена только за счёт тепловой энергии самого газа. Если при этом газ заключён в оболочку, не проводящую тепла, так что притока тепла снаружи не будет, то темпе­ратура газа значительно понизится. Таким образом, рас­ширение газа приводит к его охлаждению.

Это явление используется в особых газовых холодиль­ных машинах, в которых рабочим телом служит воздух.

Однако способы получения холода без изменения агрегатного состояния рабочего тела недостаточно эко­номичны.

Лучшие результаты получаются, когда рабочее тело изменяет своё агрегатное состояние, т. е. переходит из твёрдого состояния в жидкое или из жидкого в парообраз­ное. Эти изменения охладителя должны происходить при низких температурах и сопровождаться поглощением от­носительно большого количества тепла из охлаждаемой среды.

Каждому агрегатному состоянию тела соответствуют определённые температура и давление. С изменением агре­гатного состояния меняется и взаимное расположение ча­стиц в теле. При этом изменяются многие физические свойства тела.

Изменение агрегатного состояния вещества сопровож­дается выделением или поглощением скрытой теплоты, ко­торая расходуется на перегруппировку частиц. Поэтому оно происходит при постоянной температуре, которая за­висит от физических свойств вещества и условий его пере­хода из одного состояния в другое.

Если к твёрдому телу непрерывно подводить тепло, то при определённой температуре оно начнёт переходить в жидкое состояние, т. е. плавиться. Примером плавления твёрдого тела, используемого для охлаждения, является таяние льда.

Что происходит с частицами льда при его таянии?

Лёд - твёрдое тело; его частицы образуют, как мы уже говорили, кристаллическую решётку. Между части­цами льда действуют большие силы притяжения, или сцепления. При таянии льда порядок в расположении

Частиц нарушается. Они срываются со своих мест и прихо­дят в беспорядочное движение - образуется жидкость. Для того чтобы преодолеть силы сцепления, т. е. разру­шить кристаллическую решётку, необходимо затратить энергию. На это и расходуется подводимое ко льду тепло.

Некоторые твёрдые тела при плавлении сразу перехо­дят в парообразное состояние. Такое изменение агрегат­ного состояния вещества называется возгонкой, или сублимацией. Для получения холода используется сублимация так называемого сухого льда, со свойствами которого мы познакомимся ниже.

Охлаждение, основанное на таянии льда из воды или сублимации сухого льда, называется ледяным.

В современной холодильной технике применяется глав­ным образом машинное охлаждение, а в некоторых случаях - ледяное и ледосоляное охлаждение, причём в основе всех этих способов получения холода ле­жит изменение агрегатного состояния вещества.

Что происходит в смеси льда с солью?

В ней одновременно протекают два процесса: таяние льда и растворение соли. При растворении соль переходит из твёрдого состояния в раствор. На этот переход затра­чивается тепло, которое идёт на преодоление сил взаимо­действия между частицами соли. Поэтому температура образующегося рассола получается ниже, чем темпера­туры льда и соли, взятых отдельно. Смесь, состоящая из четырёх весовых частей льда и пяти частей хлористого кальция, понижает температуру до - 40°С. Но чаще в про­мышленности применяется ледосоляное охлаждение, осно­ванное на использовании смеси дроблёного льда и обык­новенной поваренной соли. При этом температура смеси зависит от количества добавляемой ко льду соли. При добавлении ко льду 30 процентов соли (по весу) дости­гается наиболее низкая температура - 21,2° С.

Ледяное и ледосоляное охлаждения, основанные на из­менении агрегатного состояния рабочего тела, исполь­зуются в пищевой промышленности, в торговой сети и на железнодорожном транспорте при перевозке скоропортя­щихся грузов.

Огромное значение в холодильной технике имеет ма­шинный способ получения холода, основанный на явле­нии испарения некоторых жидкостей при низких темпера­турах. В том, что при испарении жидкости происходит охлаждение, легко убедиться. Смочите руку водой, а по­том, не вытирая, помахайте ею в воздухе. Вы сразу почув­ствуете, что рука стала холоднее. Быстро испаряясь, вода охлаждает кожу мокрой руки.

Испарение жидкости происходит по-разному. Если жид­кость превращается в пар только с поверхности, то это испарение. Если же парообразование происходит не только с поверхности жидкости, но и внутри её, то это кипение.

Проследим, как вода при её нагревании обращается в пар. При нормальном атмосферном давлении (760 мм ртутного столба) температура воды, постепенно повы­шаясь, доходит до + 100° С, а затем остаётся постоянной, сколько бы мы её ни нагревали. Вода при этом кипит.

Температура испарения и кипения жидкости зависит от давления образующихся над ней паров. Например, на очень высокой горе воздух более разрежен, чем у подно­жия, и, следовательно, давление его ниже нормального. Поэтому при нагревании вода здесь кипит при темпера­туре ниже+ 100° С. Наоборот, в паровом котле, где дав­ление в несколько раз превышает нормальное, вода кипит при температуре выше+ 100° С.

На испарение и кипение жидкости, как и на плавление твёрдого тела, необходимо затратить тепловую энергию.

Эта энергия идёт на преодоление сил сцепления между частицами жидкости при превращении её в пар. Количе­ство тепла, необходимое для превращения в пар одного килограмма жидкости, зависит от давления паров и

Определяется фИЗИЧеСКИМИ СВОЙСТВаМИ ЖИДКОСТИ. ЭТО КО"

Личество тепловой энергии составляет теплоту паро­образования данной жидкости.

Когда от паров отнимается тепло, они снова превра­щаются в жидкость, т. е. конденсируются.

Охлаждением путём испарения люди пользовались давно. В древнем Египте* например, так охлаждали воду.

Вода просачивалась через поры сосуда и быстро испаря­лась в наружном воздухе. Чтобы ускорить испарение, рабы приводили воздух в движение опахалами (рис. 2).

Каждый из вас может сделать простейшую холодиль­ную «машину», основанную на испарении жидкости. Обер­ните плотно мокрой тряпкой банку со сливочным маслом и поставьте её в тарелку с водой (рис. 3). По тряпке, края которой должны быть погружены в воду, вода подни­мается вверх, подобно тому, как по фитилю поднимается керосин к горелке лампы. Благодаря испарению воды с мокрой тряпки (если к тому же этот простой холодильник поместить на сквозняке) масло в банке затвердеет: испа­рение воды вызовет охлаждение масла.

Низкие температуры в промышленности получают при испарении некоторых так называемых летучих жидко­стей, имеющих низкие температуры кипения. Они служат рабочим телом в паровых холодильных машинах.

Первые попытки получения глубокого охлаждения были сделаны ещё в прошлом веке, когда учёные впервые попыта­лись превратить некоторые га­зы в жидкость. В настоящее время любой газ можно полу­чить в жидком виде. Например, воздух, которым мы дышим, превращается в жидкость, ко­торая имеет температуру около - 193° С.

Простейшая схема получе­ния жидкого воздуха приведена на рисунке 4.

Невольно возникает вопрос, какая же может быть полу­чена самая низкая температу­ра тела. Учёные установили, что такой предельной темпера­турой является температура -273,16° С. При этой темпера­туре должно полностью пре­кратиться тепловое движение частиц в теле. Поэтому темпе­ратура -273,16° С и принята за абсолютный нуль особой температурной шкалы Кельвина (со­кращённо К). Отсчёты температур по этой шкале могут быть только положительными.

Процесс понижения температуры тела называется охлаждени­ем. Различают естественное и искусственное охлаждение.

Естественное охлаждение позволяет охладить тело до темпера­туры окружающей среды. Такое охлаждение обеспечивает холод­ная вода или воздух.

Для охлаждения до температуры более низкой, чем температу­ра окружающей среды, применяется искусственное охлаждение, которое можно осуществить с помощью любого физического про­цесса, связанного с отводом теплоты.

Искусственное охлаждение используется при проведении про­цессов абсорбции, кристаллизации, разделения газов, сублима­ционной сушки и кондиционирования воздуха.

С помощью холодильных смесей можно получать довольно низ­кие температуры. Смесь льда и СаС1 2 (до 30 %) позволяет достичь температуры -55 °С. Однако для осуществления охлаждения таким способом требуется много льда и соли, поэтому его применение ограниченно.

В современных холодильных машинах используется свойство ряда низкокипящих сжиженных газов (аммиак, хладоны, диоксид уг­лерода и др.) при испарении поглощать из окружающей среды большое количество теплоты.

Искусственное охлаждение можно разделить на умеренное (до температуры -100 °С) и глубокое (до более низкой температуры).

В промышленности глубокое охлаждение применяют для сжи­жения разделяемых парогазовых и газовых смесей. Полученные таким способом газы широко используются в химической про­мышленности: азот - для получения химических удобрений, кис­лород, метан и этилен - для производства минеральных кислот и т.п.

В установках искусственного холода осуществляют необходи­мое снижение температуры рабочего тела. По агрегатному со­стоянию рабочего тела холодильные установки подразде-

ляют на газовые, газожидкостные, парожидкостные и адсорбционные (с применением твердой фазы).

Искусственное охлаждение в большинстве случаев осуществ­ляется двумя методами:

Испарением низкокипящих жидкостей;

Расширением различных предварительно сжатых газов с по­мощью дросселирования или детандирования.

При испарении низкокипящих жидкостей последние охлажда­ются за счет уменьшения внутренней энергии.

Дросселирование представляет собой процесс расширения газа при его прохождении через сужающее устройство, в результате чего давление газа снижается. Энергия, необходимая для расши­рения газа при дросселировании, когда поступление теплоты из­вне отсутствует, может быть получена только за счет внутренней энергии самого газа. Дроссельный эффект (эффект Джоуля-Том­сона) - это изменение температуры газа при дросселировании в условиях отсутствия теплообмена с окружающей средой.

Детандирование - это расширение газа в расширительной ма­шине - детандере. По своей конструкции этот агрегат аналогичен поршневому компрессору или турбокомпрессору. При детандировании газ охлаждается вследствие снижения внутренней энергии и совершения внешней работы.

Компрессорные холодильные установки являются основными потребителями электроэнергии на предприятиях по переработке и хранению скоропортящихся пищевых продуктов, что требует изыскивать резервы для экономии энергоресурсов. Поскольку для большей части территории нашей страны характерны продолжительные зимы с низкими температурами воздуха, весьма перспективным направлением экономии энергоресурсов является широкое применение естественного холода. Отметим несколько направлений использования естественного холода.

Наиболее простым и распространенным способом является непосредственная подача холодного воздуха в камеры охлаждения или хранения продуктов, когда наружная температура воздуха равна или ниже требуемой в камерах. В наружных стенах делаются отверстия для забора воздуха с помощью вентилятора и выпуска его через лепестковый обратный клапан (рис. 94). Раздача воздуха в камере производится через воздуховод с регулируемыми окнами, которые автоматически закрываются шиберами при остановке вентилятора. Температура в камере поддерживается двухпозиционным реле температуры, включающим или отключающим вентилятор. При размещении в камере неупакованных продуктов на всасывании вентилятора необходимо установить фильтры очистки воздуха от пыли и микроорганизмов (например, ЛАИК СП-6/15 или ЛАИК СП-6/15А). Установлено, что в районах с относительной влажностью воздуха 85 % и выше в камерах с неупакованной продукцией можно применять наружный воздух без увлажнения. В других случаях предусматривается система увлажнения воздуха. Учитывая сезонность использования естественного холода, целесообразно сочетать в камерах оборудование для естественного и искусственного охлаждения. При работе с искусственным охлаждением в летний период отверстия в ограждениях закрываются теплоизолированными люками. Для основных районов массового выращивания картофеля и овощей период хранения совпадает с периодом устойчивого стояния достаточно низких температур наружного воздуха. В связи с этим получает широкое распространение способ хранения продукции насыпью в условиях активного вентилирования с использованием естественного холода. Подача наружного воздуха осуществляется вентилятором в воздуховод переменного сечения, расположенный под перфорированным полом хранилища (рис. 95). Подаваемый воздух увлажняется, проходит через продукты снизу вверх и удаляется из хранилища через дефлектор. Вентилятор и увлажнитель автоматически включаются в работу по сигналу от датчиков дифференцированных терморегуляторов при температуре наружного воздуха на 2…3°С ниже температуры, которую имеет масса продукта. Увлажнение воздуха осуществляется водяным паром или распылением воды. Оптимальные значения влажности воздуха перед поступлением к продукту 90 % и более, а удельного расхода воздуха на 1 т продукции - более 100 м 3 /ч.

В молочной промышленности также широко распространено охлаждение хладоносителя с помощью наружных теплообменных аппаратов или в градирнях. В качестве теплообменных аппаратов можно использовать стандартные воздухоохладители с высокой степенью оребрения и мощными вентиляторами (например, ВОГ-230), устанавливаемые вне помещения (на крыше компрессорного цеха). Учитывая ограниченное время работы теплообменных аппаратов, использующих природный холод, общая схема циркуляции хладоносителя (воды, рассолов) должна быть мобильной и иметь переключения в расчете на разные режимы работы: охлаждение хладоносителя только наружными теплообменными аппаратами; совместная работа наружных аппаратов и испарителей холодильной установки; охлаждение хладоносителя только в испарителях холодильной установки. В зимнее время ледяную воду можно получать в градирнях при полном или частичном отключении холодильного оборудования. На рис. 96 показана схема подключения градирни для охлаждения хладоносителя, работающая в трех режимах: аккумулирование холода в ночное время, контур циркуляции хладоносителя (градирня - бак - насос); охлаждение технологического оборудования аккумулированным холодом и подохлаждение хладоносителя в градирне; охлаждение хладоносителя в испарителе. Параметром, по которому выбирается тот или иной способ охлаждения, является температура хладоносителя, поступающего в технологические аппараты.

Стандартные градирни типа ГПВ используются для получения воды с температурой 1…4°С при наружной температуре воздуха –5 °С и ниже. Недостатком устройства пленочных градирен является льдообразование на элементах конструкции, что приводит к резкому уменьшению количества циркулирующего воздуха и. повышению температуры охлажденной воды. Этот недостаток устранен в установке марки Я10-ОУ0 для естественного охлаждения в зимнее время циркуляционной воды. Она обеспечивает охлаждение воды от 10 до 5±1°С при температуре окружающего воздуха от –5 °С и ниже. В летний период установка выполняет функции градирни в системе оборотного водоснабжения. Для периодического удаления льда предусмотрена система оттаивания. Градирня монтируется на открытой площадке с обеспечением свободного слива из поддона в блок накопления, при этом разность отметок между сливным патрубком поддона и уровнем воды в блоке накопления не менее 1 м.
Заслуживает особого внимания способ аккумуляции зимнего холода путем намораживания ледяных буртов, позволяющий значительную часть летнего времени обходиться без машинного охлаждения, что дает экономию энергоресурсов, смазочных материалов, увеличивает срок службы оборудования.
Еще один резерв экономии электроэнергии за счет естественного холода - применение воздушных конденсаторов, которые можно использовать в качестве форконденсаторов в сочетании с кожухотрубными и испарительными конденсаторами. В зимний период воздушные форконденсаторы могут взять на себя всю тепловую нагрузку от установки, при этом температура конденсации может быть сколь угодно низкой, что приводит к экономии электроэнергии на выработку холода. Использование природного холода для охлаждения является неисчерпаемым источником эффективных технических решений, причем сочетанием двух и более видов естественного охлаждения могут быть достигнуты достаточно высокие технико-экономические показатели.