Со2 холод

С каждым годом все больше торговых и логистических компаний отказываются от использования фреона и переходят на решения с диоксидом углерода в качестве основного хладагента. О том, почему торговая сеть «Пятерочка» решила модернизировать холодильную установку в своем распределительном центре в Подольске, какие задачи стояли перед командой проекта, как прошла реконструкция и как скоро ритейлер сможет окупить вложенные инвестиции, в этой статье рассказывает Сергей Плешанов, технический директор компании «Лэнд».

В России запущено несколько десятков объектов на холодильном оборудовании, использующем хладагент СО2 в качестве основного хладагента. Этот хладагент не вредит окружающей среде и применяется как альтернатива фреону. Эту технологию в России опробовали сети «Метро», «Ашан», «Лента». Сергей Плешанов, технический директор компании «Лэнд», рассказал подробно об этих кейсах и объяснил, почему ритейлу стоит задуматься о переходе на использование СО2.

Syda Productions/shutterstock

На сегодняшний день российский ритейл в подавляющем большинстве применяет холодильные системы с использованием гидрофторуглерода (ГФУ). Хладагенты этого типа, например, такие как R404A, R507A, R134A, оказывают влияние на парниковый эффект. Но постепенно мировое сообщество, в том числе и Россия, двигается в сторону замены хладагентов с высоким потенциалом глобального потепления на безопасные аналоги. РФ приняла Кигалийскую поправку к Монреальскому протоколу по веществам, разрушающим озоновый слой, которая вступит в силу для России с 1 января 2021 года.

Некоторые российские ритейлеры уже предвидели принятие экологических норм и сделали первые проекты на CO2.

Почему ритейлеры переходят на СО2?

Наиболее эффективной и экологически чистой альтернативой повсеместно применяемым фреонам является диоксид углерода (СО2).

Перспективы хладагента CO2 в ритейле: кейсы «Метро», «Ашан», dark store «Перекресток» были подробно рассмотрены в одной из предыдущих статей.

Для масштабного применения СО2 в качестве основного хладагента в магазиностроении есть множество основополагающих причин. Рассмотрим основные.

РФ приняла Кигалийскую поправку к Монреальскому протоколу по веществам, оказывающим влияние на глобальное потепление климата нашей планеты. Поправка, вступившая в силу для России с 1 января 2021 года, предусматривает индивидуальный план поэтапного сокращения ввоза фреонов – по 5% ежегодно. В Европе этот путь уже практически пройден, как результат – стоимость хладагента R404 выросла в несколько раз (см. таблицу 1). Все это повышает интерес к использованию диоксида углерода в качестве хладагента в России.

Таблица 1. Изменение стоимости фреона R404A в Дании за 2017 год в рублях, по курсу ЦБ.

СО2 нетоксичен и невзрывоопасен, а также полностью безопасен для окружающей среды. Главное, СО2 производится на территории России в неограниченных количествах и доступен практически в любом регионе нашей огромной страны по цене значительно ниже фреона. Для примера можем сказать, что средняя цена R404A на рынке составляет порядка 500–600 руб./кг, в то время как 1 кг СО2 обходится в 25 руб./кг. Разница в стоимости хладагентов представлена в таблице 1.

Таблица 2. Стоимость заправки гипермаркета различными хладагентами.

Диоксид углерода обладает отличными теплофизическими свойствами, что в случае его применения в качестве хладагента позволяет добиваться превосходных показателей эффективности – в среднем от 15 до 27% (для России) по сравнению с системами на R404A. Результатом является снижение массового расхода через компрессор, а следовательно, снижение энергозатрат на осуществление этой работы. Также следует отметить снижение массогабаритных характеристик оборудования, коммуникаций и снижение уровня шума.

Таблица 3. Сравнение СОР систем холодоснабжения.

Отличительной чертой холодильного цикла на диоксиде углерода является возможность получать существенно больше тепла по сравнению с фреоновым циклом, при этом не увеличивая показатели потребления электроэнергии. На рисунке 1 приведен график стоимости различных источников теплоты за 1 кВт.

Рис. Стоимость различных источников тепла для отопления.

За
последние годы перспективность CO2
как хладагента заметно возросла. Диоксид
углерода — один из немногих хладагентов
для холодильных систем, актуальный с
точки зрения эффективности применения
и безопасности для окружающей среды.
Применение традиционных хладагентов
ограничивается различными нормативами,
причем во всем мире наблюдается тенденция
к их ужесточению. В связи с этим природные
хладагенты находят все большее применение.
Мы начинаем рубрику, посвященную
использованию хладагента CO2
в области искусственного холода.

Хладагент
CO2
принадлежит к группе так называемых
природных хладагентов (аммиак, пропан,
бутан, вода и др.) имеющий нулевой
потенциал разрушения озонового слоя
Земли (ODP=0) и являющийся эталонной
единицей при расчете потенциала
глобального потепления (GWP=1). У каждого
из природных хладагентов есть свои
недостатки, например, аммиак токсичен,
пропан горюч, а у воды ограниченная
область применения. В отличие от них
CO2
не токсичен и не горюч, хотя его влияние
на окружающую среду не однозначно. С
одной стороны, CO2
содержится в окружающем нас воздухе и
необходим для протекания жизненных
процессов. С другой стороны, считается,
что большая концентрация углекислоты
в воздухе является одной из причин
глобального потепления.

Инициатива
вернуться к использованию CO2
в холодильной технике принадлежит
скандинавским странам, где законы
значительно ограничивают использование
хладагентов HFC и HCFC. В качестве хладагента
для промышленных установок традиционно
применяется аммиак, но его количество
в системе ограничено. Это не является
проблемой для установок, работающих на
высокие и средние температуры (до
-15/-25°С), где количество аммиака сокращается
применением вторичного хладоносителя.
Для более низких температур применение
вторичного хладоносителя неэффективно
из-за больших потерь на разнице температур,
в этом случае используют CO2.

На
рисунке выше приведена фазовая диаграмма
CO2.
Кривые линии, которые разделяют диаграмму
на отдельные участки, определяют
предельные значения давлений и температур
для различных фаз: жидкой, твёрдой,
паровой или сверхкритической. Точки на
этих кривых определяют давления и
соответствующие им температуры, при
которых две фазы находятся в равновесном
состоянии, например, твёрдая и паровая,
жидкая и паровая, твёрдая и жидкая.

При
атмосферном давлении CO2
существует в твёрдой или паровой фазах.
При таком давлении жидкая фаза не
существует. При температурах ниже
–78,4°C диоксид углерода находится в
твёрдой фазе («сухой лёд»). При повышении
температуры CO2
сублимирует в паровую фазу. При давлении
5,2 бар и температуре –56,6°C хладагент
достигает, так назы-ваемой, тройной
точки. В этой точке все три фазы существуют
в равновесном состоянии. При температуре
+31,1°C CO2
достигает своей критической точки, где
его плотности вжидкостной и паровой
фазе одинаковые (рисунок выше).
Следовательно, различие между двумя
фазами исчезает и CO2
существует в сверхкритическом состоянии.

Диоксид
углерода может использоваться в качестве
хладагента в холодильных системах
различных типов, как субкритических,
так и транскритических. При использовании
CO2
в качестве хладагента необходимо
учитывать как тройную, так и критическую
точку для любых типов холодильных
систем. В субкритическом цикле CO2
(рисунок выше) весь диапазон рабочих
температур и давлений лежит между
критической и тройной точками.
Одноступенчатые холодильные циклы CO2
аналогичны другим хладагентам, но имеют
некоторые неблагоприятные факторы,
связанные в первую очередь с ограничением
значений температур и давлений.

Транскритические
холодильные системы на CO2
в настоящее время используются в
небольших и коммерческих холодильных
установках, а именно: в мобильных системах
кондиционирования воздуха, небольших
тепловых насосах и системах охлаждения
супермаркетов. Транскритические системы
практически не применяются в промышленных
холодильных установках. Рабочее давление
в субкритическом цикле обычно находится
в диапазоне от 5,7 до 35 бар при соответствующей
температуре от –55 до 0°C. При оттаивании
испарителя горячим газом значение
рабочего давления увеличивается примерно
на 10 бар.

Наиболее
широко CO2
применяется в каскадных системах
промышленных холодильных установок.
Это обусловлено тем, что диапазон рабочих
давлений позволяет использовать
стандартное оборудование (компрессоры,
регуляторы и клапаны).

Существуют
различные виды каскадных холодильных
систем на CO2:
системы с непосредственным кипением,
системы с насосной циркуляцией, системы
на CO2
со вторичным рассольным контуром или
комбинации этих систем.

За последние годы перспективность CO2 как хладагента заметно возросла. Диоксид углерода — один из немногих хладагентов для холодильных систем, актуальный с точки зрения эффективности применения и безопасности для окружающей среды. Применение традиционных хладагентов ограничивается различными нормативами, причем во всем мире наблюдается тенденция к их ужесточению. В связи с этим природные хладагенты находят все большее применение.

Хладагент CO2 принадлежит к группе так называемых природных хладагентов (аммиак, пропан, бутан, вода и др.) имеющий нулевой потенциал разрушения озонового слоя Земли (ODP=0) и являющийся эталонной единицей при расчете потенциала глобального потепления (GWP=1). У каждого из природных хладагентов есть свои недостатки, например, аммиак токсичен, пропан горюч, а у воды ограниченная область применения. В отличие от них CO2 не токсичен и не горюч, хотя его влияние на окружающую среду не однозначно. С одной стороны, CO2 содержится в окружающем нас воздухе и необходим для протекания жизненных процессов. С другой стороны, считается, что большая концентрация углекислоты в воздухе является одной из причин глобального потепления.

Холодильные системы на природных хладагентах получают все большее распространение в нашей стране. Основными причинами для перехода на диоксид углерода являются:

• Энергоэффективность систем по сравнению с холодильными установками работающими на ГФУ
• Применяемые законодательные нормы в РФ
• Экологическая безопасность хладагента

Флагманом во внедрении передовых технологий выступают иностранные розничные сети (количество холодильных установок в Европе превысило 29000 шт.*). Безусловным лидером, на территории России, по числу гипермаркетов работающих на природном хладагенте, является компания «METRO Cash & Carry». Немецкий оптовый гигант использует экологичные установки не только при строительстве, но также в реконструкции уже работающих объектов. Переход компании «METRO Cash & Carry» на природные хладагенты является частью программы «F-gas exit program» рассчитанной на 17 лет (с 2013 по 2030гг.) по сокращению выбросов парниковых газов на 90%.

Пилотным проектом «МЕТRO» в России, по реконструкции холодильных систем с применением транскритической системы СО2, стал гипермаркет в Ульяновске. В 2019г. «ИНГЕНИУМ» осуществила полный комплекс работ по проектированию, производству, поставке и интеграции холодильного оборудования на данном объекте. Система холодоснабжения гипермаркета «METRO Cash & Carry» была реализована полностью с применением экологически чистого хладагента СО2.

Для холодоснабжения гипермаркета применяется одна централизованная система холодоснабжения с двухступенчатым сжатием СО2 (R744) хладагента (рис.1). Система холодоснабжения работает в транскритическом и субкритическом цикле в зависимости от температуры окружающего воздуха. Система холодоснабжения обеспечивает три режима кипения: низкотемпературный -32С, среднетемпературный -7С и высокотемпературный 0С.

Управление компрессоров организованно с помощью инверторного привода. Системы холодоснабжения выполнены на базе полугерметичных поршневых компрессоров производства Bitzer последнего поколения, по схеме с компрессорами параллельного сжатия СО2 (R744) хладагента. Использование данных компрессоров позволило получить оптимальное значение энергопотребления в части холодильных агрегатов.

Оттаивание воздухоохладителей от намерзшего при работе инея осуществляется посредством электрической оттайки.

Транскритические холодильные системы на CO2 в настоящее время используются, также в небольших и коммерческих холодильных установках, а именно: в мобильных системах кондиционирования воздуха, небольших тепловых насосах и системах охлаждения супермаркетов. Рабочее давление в субкритическом цикле обычно находится в диапазоне от 5,7 до 35 бар при соответствующей температуре от –55 до 0°C. При оттаивании испарителя горячим газом значение рабочего давления увеличивается примерно на 10 бар.

Наиболее широко CO2 применяется в каскадных системах промышленных холодильных установок. Это обусловлено тем, что диапазон рабочих давлений позволяет использовать стандартное оборудование (компрессоры, регуляторы и клапаны).

Существуют различные виды каскадных холодильных систем на CO2: системы с непосредственным кипением, системы с насосной циркуляцией, системы на CO2 со вторичным рассольным контуром или комбинации этих систем.

На наших курсах (Ремонт и сервисное обслуживание холодильного оборудования) вы узнаете: классификацию холодильных схем бытового и промышленного оборудования, виды применяемых компрессоров и теплообменников. Научитесь производить диагностику и ремонт, используя современное оборудование.

На нашей площадке представлены, как бытовые, так и полупромышленные схемы холодильных агрегатов, работающих на различных хладагентах.

При обучении, наши специалисты уделяют особое внимание на экологичные хладагенты, их эвакуацию и особенности работы с ними.

Для специалистов уже работающих в профессии, мы предлагаем курсы (Сервис и техническое обслуживание холодильного оборудования, работающего на природных хладагентах и замена ими озоноразрушающие фреоны и фторсодержащее парниковые газы), чтобы расширить свои знания и знать тонкости работы с природными хладагентами.
Подробнее о датах практических занятий Вы можете узнать в  разделе Расписание.

Системы холодоснабженияна C02

официальных крупных партнёров

25 лет на рынке оборудования

единиц оборудования произведено

Современные энергоэффективные и экологически-чистые холодильные установки,работающие на углекислом газе

Холодильные установки на СО2

Присутствие международных торговых сетей и брендов, которые работают по единым стандартам, а также растущая необходимость уделять больше внимания вопросам экологичности и энергоэффективности оборудования заставляют развиваться рынок холодильных систем на природном хладагенте СО2, особенно если речь идет о реализации крупных проектов. Компания СКАНДИ готова реализовывать такие проекты на базе самых компрессоров для углекислоты – Copeland, Danfos, Bitzer.Холодильное оборудование на углекислом газе:- энергоэффективны – экологичны- дешевы в дозаправке и доступный хладагент

Мы гарантируем, что запуская проект с компанией СКАНДИ, вы получите проверенное, настроенное и надёжное холодильное оборудование для вашего предприятия

Современные высокоэффективные и надежные решения дляувеличения Вашей прибыли

Малошумное и защищенное оборудование (изготовление агрегата в корпусе уличногоисполнения с современной шумоизоляцией)

Минимальные габариты оборудования для экономии полезной площади Вашего объекта

Удаленная диспетчеризация и автоматизация холодильной системы

Быстрые сроки производства и поставки оборудования

Качественное оборудование, производимое на базе надежных европейскихкомплектующих

и мы подберем оптимальное решение для Вас!

Круглосуточная консультация и сервисное обслуживание

Мы не только производим холодильные системы, но и профессионально обеспечиваем:

МОНТАЖ холодильного оборудования

Наши

Наши системы холодоснабжения успешно работают в крупных компаниях:

Крупнейшая торговая сеть Республики Казахстан

Российская сеть гипермаркетов и супермаркетов

Крупнейший поставщик морепродуктов в РФ

Немецкая сеть гипермаркетов

Крупнейший в мире производитель продуктов питания и воды

Ведущая мультиформатная компания современной розничной торговли

Премиальная розничная сеть в РФ

Принципиальная схема холодильной системы

Помещение ЦХМ Склад с применением СО2

Для всех контуров организовано плавное управление производительностью компрессоров за счет установки частотных преобразователей на лидерные компрессоры, что дает возможность максимально точно поддерживать заданную температуру кипения с минимально возможными затратами электрической энергии.

Суммарная производительность холодильных агрегатов, примененных для данного проекта, является одной из самых высоких на сегодняшний день в России в рамках СО2 технологий. Система холодоснабжения объекта обладает рядом особенностей, позволяющих назвать его не только экологически безопасным и энергоэффективным, но еще и инновационным.

Жидкостной эжектор Danfoss в составе агрегата

Каждый среднетемпературный компрессор оборудован отделителем жидкости с эжектором Danfoss. В целях безопасности отделители жидкости оборудованы датчиками уровня, которые отслеживают и предотвращают аварийные режимы работы компрессора. Применение эжекторной технологии позволяет повысить эффективность работы холодильной системы.

Одним из способов получить дополнительное снижение энергопотребления является организация процесса передачи тепла от воздуха холодильной камеры к хладагенту более эффективным образом. Например, увеличив количество кипящего хладагента в испарителе.

Излишки жидкого вещества, не испарившиеся в аппарате, попадают в специальный резервуар – отделитель жидкости, откуда снова поступают в испаритель. Разница давлений при перекачивании остатков жидкости в данном проекте преодолевается при помощи эжектора производства Danfoss, который выполняет функцию насоса, но без применения энергии извне (рис. 6. Принципиальная схема с применением эжектора).

Эжектор позволяет задействовать энергию потока СО2 из газоохладителя в ресивер, которая в комплектации систем без эжектора не используется и бесполезно расходуется в регулирующем клапане. Данная технология позволяет дополнительно на 12% снизить энергозатраты всей системы в сравнении с аналогичным оборудованием без применения технологии «жидкостной эжектор» (см. таблицу 3).

Принципиальная схема с применением эжектора.

Еще одной особенностью системы, в которой в качестве рабочего вещества применяется диоксид углерода, является существенное количество высокопотенциального тепла. В данном проекте теплота, выделяемая холодильной установкой, используется для подогрева теплоносителя, который в свою очередь направляется:

• в систему подогрева грунта под низкотемпературной холодильной камерой (система защиты грунта от промерзания);
• систему оттайки воздухоохладителей;
• систему отопления дебаркадеров.

При реализации данного объекта была разработана система рекуперации, исключающая работу ТЭНов при эксплуатации оборудования. Спроектированная система позволяет накапливать тепло от холодильных установок в специально спроектированном баке-накопителе. Нагретый теплоноситель при необходимости поступает на воздухоохладители холодильной установки для проведения периодических циклов оттаивания, а также в систему обогрева грунта, предотвращающую его промерзание под камерами с низкой температурой.

Схема рекуперации последовательная – сначала идет съем тепла высокого потенциала для обогрева и далее низкого потенциала на оттайку и подогрев грунта. Суммарная мощность отопления зоны дебаркадеров с температурами 70/50°С составляет 175 кВт, системы оттайки и подогрева грунта – 300 кВт с температурами 35/20°С (рис. 8).

Схема потребителей рекуперации теплоты.

Важно отметить, что выделяемое холодильной системой количество тепла существенно превышает потребности объекта. Излишки тепла выбрасываются в окружающую среду при помощи газоохладителя и могут рассматриваться как резерв для снабжения теплом дополнительных потребителей. Использование теплоты холодильной установки позволяет снизить нагрузку на сеть электропитания и организовать нагрев теплоносителя более эффективным образом.

Рассмотрим подробнее схему рекуперации тепла для обогрева, оттайки воздухоохладителей и подогрева грунта.

Система рекуперации теплоты включает в себя насосные станции для рекуперации тепла; бак-накопитель; насосные группы для оттайки воздухоохладителей и обогрева грунта.

Насосная станция рекуперации теплоты.

Схема рекуперации включает в себя две станции рекуперации, каждая из которых оборудована двумя насосными группами: первая группа осуществляет циркуляцию через теплообменники системы отопления зон погрузки и отгрузки товаров, вторая группа отвечает за нагрев теплоносителя в баке-накопителе. Каждая группа насосов оборудована преобразователем частоты для максимально эффективной работы.

Бак-накопитель, оборудованный резервными ТЭНами, служит для нагрева гликоля в случае отказа системы рекуперации и станцией автоматической подпитки системы на случай падения давления в системе.

Слева – бак-накопитель для нагрева гликоля, справа – станция подпитки теплоносителя.

Две насосные группы обеспечивают подачу теплоносителя для оттаивания воздухоохладителей и системы обогрева грунта. Каждая группа насосов оборудована преобразователем частоты для максимально эффективной работы. Управление насосными станциями осуществлено на базе свободно-программируемых контроллеров МСХ Danfoss, оснащенных программным обеспечением, разработанным инженерами для данного проекта.

Помимо работ, связанных с холодильной техникой, компания «Лэнд» осуществляла работы по подготовке полов под низкотемпературную камеру. Так как работы проводились в рамках реконструкции действующего распределительного центра, демонтаж полов камеры производился с помощью радиоуправляемой техники. Это позволило существенно снизить время работ, а также обеспечить минимальный выброс пыли в рабочие пространства центра.

Работы по подготовке полов под низкотемпературную камеру

Низкотемпературная камера, в которой был реализован обогрев полов с помощью рекуперации теплоты (после окончания работ)

Еще одной особенностью объекта является технология оттайки воздухоохладителей с применением опций: чехлов на диффузоры вентиляторов и изолированных коробов на входе воздуха (рис. 14, 15). В процессе оттайки чехлы опускаются (рис. 15) и задерживают теплый воздух в объеме аппарата со стороны вентиляторов, с обратной стороны теплоизолированный короб также удерживает тепло, что позволяет сократить время и энергоресурсы, требуемые для удаления снеговой шубы испарителя. Также данная опция позволяет сократить выброс влаги в охлаждаемый объем камеры. Это позволяет сократить до 30% время оттайки и дополнительно снизить энергопотребление объекта.

Работа чехлов для повышения эффективности оттайки, слева – в процессе работы, справа – во время оттайки

На данном объекте применено решение, позволяющее исключить работу искусственного охлаждения камер с температурным режимом +4/+6°С. Система заранее спроектированных вентиляционных каналов и осушителей в камере в автоматическом режиме подключается в работу при достижении уличной температуры до уровня приемлемого для охлаждения товара. Так называемая система «фрикулинга» позволяет использовать холодный уличный воздух без дополнительных затрат со стороны холодильной машины. Специально разработанная система автоматизации отключает воздухоохладители и переходит на максимально эффективный режим работы.

Объект оборудован системой комплексной автоматизации от Danfoss, специально разработанной для холодильных систем на диоксиде углерода, в составе:

• модуля управления компрессорными агрегатами, газоохладителем, эжекторами и вспомогательными клапанами, а также повышением количества тепла, выделяемого системой в холодный период года;
• программируемых логических модулей для управления насосами и клапанами гликолевого контура;
• контроллеров для управления подачей хладагента в испарители и процессами оттайки.
• мастера контроллера, основной задачей которого являются координация действий всех элементов системы и оптимизация процессов на основании информации, полученной от отдельных ее единиц.

Система удаленного мониторинга и управления позволяет специалистам компании «Лэнд» отслеживать в режиме 24/7 параметры работы установки и оперативно реагировать на их отклонения.

Учитывая инновационность примененных решений и компонентов, а также уникальность проекта, успех в его реализации был обусловлен тесным взаимодействием между монтажной организацией «Лэнд» и производителем системы автоматизации и управления Danfoss на всех этапах разработки и запуска системы в эксплуатацию.

Сроки окупаемости инвестиций и будущее проекта

Комплексный подход к обеспечению холодоснабжения и отопления распределительного центра может дать потрясающие результаты: по расчетам, окупаемость проекта составит не более двух лет. Для подтверждения расчетных данных с ноября 2020 года по ноябрь 2021 года будет проведен помесячный сравнительный анализ фактического энергопотребления объекта. Первые замеры уже показали высокую эффективность решения – несмотря на то что площадь охлаждаемых складов увеличилась более чем на 2000 кв. м (14%) – общее энергопотребление системы хладоснабжения снизилось на 15% по сравнению с предыдущей фреоновой системой.

«Мы являемся передовой компанией и внимательно следим за разработками в области повышения эффективности холодильных систем, – рассказал Алексей Колобов, руководитель дирекции по управлению стоимостью владения инфраструктурой компании X5 Retail Group. – Решение в пользу природного хладагента, диоксида углерода, было сделано, с одной стороны, с целью сокращения негативного влияния на окружающую среду, с другой стороны – в использовании диоксида углерода мы видим возможности существенной оптимизации эксплуатационных затрат. Технология на основе диоксида углерода выглядит очень перспективной для формата РЦ, и мы однозначно будем ее развивать на других объектах. Объект в Подольске – это только первая ступень, где мы на практике сможем проверить расчетные данные и оценить возможности комплексного использования диоксида углерода».

Retail

Помимо реализации продуктовых магазинов, перспективным направлением в плане применения СО2-технологий является формат
dark store
(«темный магазин»). Это магазин без покупателей, похожий одновременно на торговый зал обычного супермаркета и на склад, работа которого направлена на максимально быстрое оформление интернет-заказов. Развитие таких форматов становится все более актуальным. Первым, кто начал реализацию данного направления в России, стала сеть «Перекресток». На данный момент реализовано пять объектов. Поставку и монтаж холодильного оборудования, а также монтаж ограждающих конструкций охлаждаемых объемов осуществляла компания «Лэнд». Предварительный технико-экономический расчет показывает, что при использовании СО2 в качестве хладагента срок возврата инвестиций составит не более 5 лет.

Зал dark store

Анатолий Тростенюк, руководитель управления департамента по стратегии и развитию электронной коммерции X5 Retail Group: «Компания X5 Retail с вниманием относится к окружающей среде и постоянно работает над повышением эффективности объектов. Мы с пристальным вниманием следим за последними разработками в сфере энергосбережения и использования альтернативных хладагентов, например, диоксида углерода, как экологически чистого холодильного агента. Системы на диоксиде углерода дают хорошие показатели в плане снижения операционных затрат и срока окупаемости капитальных вложений. Формат dark store подходит для пилотирования и ознакомления на практике с СО2-технологиями. Помимо этого, направление комплексной автоматизации уже было апробировано на большом количестве традиционных магазинов. Я полагаю, объединение технологии СО2 и комплексной автоматизации должно позволить достичь максимально эффективной эксплуатации объектов формата dark store».

В настоящее время диоксид углерода находит применение на больших форматах – супер- и гипермаркет, при этом максимальный эффект энергосбережения достигается  при использовании теплоты рекуперации от холодильной установки для обогрева торгового зала или горячего водоснабжения. При этом на низкотемпературном оборудовании эффективность системы на диоксиде углерода выше в 2,5 раза, чем на системах с хладагентом R404А. Наличие на объекте низкотемпературного оборудования в большом объеме позволяет существенно повысить эффективность системы по сравнению с фреоновым циклом и снизить общее энергопотребление системы.

Опыт компании «Лэнд» показывает, что стоимость оборудования на СО2 ежегодно снижается, в России локализуются производства по изготовлению оборудования на природном хладагенте, при этом стоимость фреонов постоянно растет. С учетом принятых экологических поправок уже в ближайшем будущем это создаст все условия для использования диоксида углерода в массовом сегменте на форматах дискаунтер.

При условии сокращения срока возврата инвестиций на малых форматах 3–5 лет мы получим повсеместное использование СО2 в магазиностроении, как это сейчас происходит в Европе.

5 лет назад в России был запущен первый магазин на CO2

Группа компаний «Лэнд» ежегодно проектирует, монтирует и запускает более чем 1500 объектов в России. Специалисты компании вместе со своими зарубежными партнерами постоянно отслеживают последние тенденции и процессы, которые происходят на холодильном рынке в мире, чтобы предоставить последние разработки своим заказчикам в России.

Компания «Лэнд» заблаговременно начала подготовку к последствиям возможного запрета ограничения использования ГФУ холодильных агентов. Первый опыт работы на диоксиде углерода был получен компанией еще в 2015 году, когда были открыты первые два гипермаркета – «Лента» и Метро Cash&Carry – в г. Орел на природном хладагенте. На базе этих объектов разработаны индивидуальные программы обучения для каждой категории сотрудников, выделены отдельные специализированные монтажные бригады для работы с СО2. Также с целью импортозамещения на территории России локализовано высокотехнологичное производство холодильных централей, компрессорных агрегатов на базе компрессоров Dorin, станций рекуперации и насосных станций для хладоносителей.

На сегодняшний день «Лэнд» является крупнейшим разработчиком, инсталлятором объектов коммерческого холода на диоксиде углерода в России и предоставляет профессиональные услуги по их обслуживанию.

Компания является лидером по количеству смонтированных и запущенных объектов в России с применением технологий использования СО2. На данный момент открыто 19 таких объектов (самый крупный находится в стадии монтажа).

Почему переход на CO2 неизбежен?

15 октября 2016 года в г. Кигали (Руанда) на XXVIII совещании сторон Монреальского протокола принята Кигалийская поправка к Монреальскому протоколу, предусматривающая поэтапное сокращение производства и потребления гидрофторуглеродов (ГФУ).

Принятая поправка предусматривает индивидуальный план поэтапного сокращения данных холодильных агентов (в процентах от базового уровня) для определенных групп стран. РФ вошла в группу для развитых стран со следующим планом сокращения от существующего уровня потребления ГФУ:

• 2020–2024 гг. – до 95%;
• 2025–2028 гг. – до 65%;
• 2029–2033 гг. – до 30%;
• 2034–2035 гг. – до 20%;
• с 2036 г. – до 15%.

На сегодняшний момент Российская Федерация проинформировала Генерального секретаря Организации Объединенных Наций о принятии Кигалийской поправки к Монреальскому протоколу по веществам, разрушающим озоновый слой, которая вступит в силу для России с 1 января 2021 года.

Реконструкция холодоснабжения в действующем РЦ «Пятерочки»

Сам распределительный центр сети «Пятерочка» в Подольске был открыт в 2017 году, и до недавнего времени, как и на всех подобных объектах, холодоснабжение имеющихся камер осуществлялось по стандартному циклу фреоновой холодильной машины. В течение 2020 года компанией «Лэнд» была проведена полная реконструкция объекта в части холодоснабжения. Произведена полная замена устаревшего холодильного оборудования на современные энергоэффективные машины транскритического цикла СО2, произведена полная замена плит пола в нескольких камерах с установкой системы обогрева грунта, обеспечено отопление дебаркадеров за счет теплоты, отводимой от хладагента.

Стоит отметить, что полная реконструкция произведена без прекращения основной деятельности центра. То есть монтаж нового оборудования производился в действующем складе с постепенным отключением старого оборудования. Работы такого уровня требуют специальной подготовки и детального планирования проекта, начиная от стратегии и заканчивая пооперационной проработкой каждого этапа. Для организации этого процесса был разработан план мероприятий, включающий в себя четкую очередность действий как с инженерной, так и со строительной стороны. Данный план был с успехом выполнен без потерь товарооборота.

Краткие характеристики холодильного оборудования на РЦ «Пятерочки» в Подольске

Два холодильных агрегата транскритического цикла на базе компрессоров Dorin, общей производительностью более 2,2 МВт, обеспечивают требуемыми температурами распределительный центр общей площадью охлаждаемых помещений 13 840 м2. Это самая высокая холодопотребность объекта на СО2, реализованная в России.

В состав каждого агрегата входят:

• 4 высокотемпературных (параллельных),
• 2 низкотемпературных компрессора.

Суммарная холодопроизводительность среднетемпературного контура 1790 кВт.

Суммарная холодопроизводительность низкотемпературного контура 400 кВт.

Впервые при производстве холодильного агрегата в России рама установки выполнена полностью из нержавеющей стали, что позволило не только создать уникальный внешний вид без покраски, но и сократить массогабаритные характеристики в 1,8 раза по сравнению с черной сталью.

Масса каждого агрегата более 8 тонн, габариты 7 х 2 х 2,5 м.

Погрузка холодильного агрегата на диоксиде углерода.

Качественное сервисное обслуживание обеспечивает максимально стабильную работу оборудования и позволяет заказчику не беспокоиться о сохранности продукта при любых внешних изменениях.

Компания «Лэнд-Сервис» на сегодняшний день является наиболее крупной организацией в Российской Федерации по количеству обслуживаемых объектов. Таких объектов более 7 тысяч.

В 2020 году на сервисном обслуживании компании находится 21 объект на СО2. Обслуживание объектов СО2 требует серьезной квалификации сотрудников. Компания «Лэнд Сервис» начала подготовку специалистов в этом направлении в 2014 году, до открытия первых объектов на СО2. С появлением первого СО2 объекта, реализованного компанией «Лэнд», мы получили своего рода плацдарм для оттачивания мастерства на действующем объекте. В части сервиса, при качественном монтаже и профессиональном подходе к обслуживанию, СО2 объекты имеют меньше критических отказов. Мы можем смело заявить, что стабильность работы оборудования на хладагенте СО2 намного выше, чем стандартные фреоновые системы. Благодаря продвинутой системе автоматизации «Данфосс» и свойствам СО2, оборудование автоматически подстраивается под любые изменения внешней среды и нивелирует возникновение отклонений от режима, что приводит к безотказной работе. Даже в пиковые жаркие дни, когда большинство фреоновых установок работают с остановками по авариям высокого давления на линии нагнетания, объекты СО2 продолжают стабильно поддерживать заданный температурный режим, что безусловно является огромным плюсом.

Стоит отметить, что большим преимуществом в сфере обслуживания объектов холодоснабжения является система мониторинга с функцией удаленного контроля. Неоспоримыми преимуществами системы «Данфосс» являются автоматическая оптимизация процессов для повышения общей энергоэффективности, возможность отслеживать и контролировать любые параметры удаленно и удаленно же вносить корректировки в настройки с целью повышения эффективности системы, а также управлять событиями в удаленном режиме, проводить диагностику и устранять аварийные ситуации, возникающие на объекте.

Для полноценной реализации этого потенциала в компании «Лэнд Сервис» существует отдельная служба удаленного контроля, оказывающая услуги удаленного контроля 24/7. На начальном этапе обслуживания высококвалифицированными специалистами, кроме аварийного сопровождения, проводится оптимизация параметров для снижения уровня энергопотребления, что позволяет достичь снижения энергопотребления магазина до 36%. В итоге на полностью настроенном магазине удаленно решается более 52% всех инцидентов, а сервисный инженер выезжает на объект только для устранения аварий, вызванных механическими неисправностями, или для проведения планового сервисного обслуживания.

Применение технологий СО2 в современном мире является оптимальным решением в плане развития холодильной техники в России, как с точки зрения экологических норм, так и с точки зрения экономического развития отдельных предприятий. Вывод из оборота ГФУ холодильных агентов совершенно точно окажет существенное влияние на холодильный рынок в России, но при грамотном переходе на природный холодильный агент СО2 из данной ситуации можно получить значительное преимущество на рынке и еще более реальную экономическую выгоду, поэтому всем участникам рынка стоит уже сейчас задуматься о возможном переходе на природный хладагент, апробировать решение на собственных объектах.

Группа компаний «Лэнд» видит большой потенциал для развития систем на диоксиде углерода в России и сформировала собственную команду из высококвалифицированных сотрудников. Команда обладает практическим опытом и профессиональными знаниями по проектированию, монтажу и комплексному обслуживанию высокотехнологичных систем холодоснабжения на природном холодильном агенте СО2 и готова одновременно вести несколько проектов в ритейле.

Чем заменить озоноразрушающие хладагенты: характеристики и стоимость

Рассмотрим основные альтернативы, предлагаемые к использованию в качестве замены ныне существующим R404A, R507A.

Для начала обратим внимание на холодильный агент R452, который воздействует на глобальное изменение климата на 40% ниже, чем R404А, и который рассматривается многими компаниями как переходный вариант замены распространенного ныне фреона. Однако цена на данный газ в 2020 году превышает стоимость наиболее распространенного на сегодняшний момент R404A в более чем 10 раз, что практически не дает ему потенциала для развития. Из природных хладагентов, не оказывающих влияния на окружающую среду, предлагается пропан, но он горюч и его использование ограничено заправкой не более 150 г в системе, что не позволяет его применять для централизованного холодоснабжения.

Наиболее эффективной альтернативой повсеместно применяемым фреонам является диоксид углерода (СО2). Рассмотрим основные преимущества СО2 в деталях. На таблице №1 видно, что СО2 нетоксичен и невзрывоопасен, а также полностью безопасен для окружающей среды. Кроме того, он обладает большим КПД и имеет высокую энергоэффективность, что позволяет добиваться превосходных показателей энергопотребления – в среднем от 15 до 25% по сравнению с системами на R404A. Главное, что СО2 производится в России в неограниченных количествах и доступен практически в любом регионе нашей огромной страны по цене значительно ниже любого из ГФУ-агентов.

R22 был запрещен. Как это происходило в России и чем этот опыт может помочь ритейлерам в будущем?

Для начала вернемся к опыту 2010 года, когда ограничения коснулись гидрофторхлоруглеводородов (ГФХУ). Напомним, что вывод таких холодильных агентов регламентирован Киотским протоколом по сокращению веществ, влияющих на разрушение озонового слоя. С начала 2010 года импорт в Россию озоноразрушающих хладагентов – ГХФУ – оказался практически под запретом, то есть повсеместно применяемый холодильный агент R22 был ограничен на ввоз в одноразовой таре без каких-либо квотирований. Никаких государственных программ вывода или замены разработано не было. Фактически рынок ориентировали на отечественного производителя, который не был в состоянии предоставить достойных замен, а имеющийся в ограниченных количествах «хладон 22» поставлялся только в многоразовых бочках объемом от 500 кг. Стоит отметить, что при работающей программе по выводу ГХФУ в Европе в нашей стране активно развивались программы по переводу аммиачных промышленных установок на R22 и продолжалось строительство новых объектов, что существенно повлияло на общее потребление запрещенного ныне холодильного агента.

В результате огромное количество предприятий и проектно-монтажных организаций вынуждены были приобретать R22 по завышенной в несколько раз цене, что привело ряд компаний к банкротству.

Вероятно, нынешняя ситуация с ГФУ холодильными агентами и не окажет столь критического влияния на рынок, но, учитывая опыт прошедших лет, стоит серьезно задуматься о возможных последствиях. Определенно выиграют компании, которые на начальном этапе внедрят новые технологии.

12 декабря 2019 года состоялось открытие нового крупнейшего гипермаркета «Ашан» в г. Пушкино Московской области. В сети «Ашан Россия» холодильная установка впервые работает на диоксиде углерода по транскритическому холодильному циклу на средне-, низко- и высокотемпературные климатические потребители. Холодильная установка, спроектированная и смонтированная на объекте компанией «Лэнд», имеет общую холодопотребность среднетемпературного контура 534 кВт, при этом низкотемпературный контур потребляет 62 кВт, а на климатическую систему приходится 195 кВт.

Транскритические централи для «Ашан» Пушкино

Общая холодопотребность всех потребителей разделена поровну на два холодильных контура. Проектное решение позволяет, при необходимости, переключить 100% потребителей на одну систему. В зимний период времени, когда холодопотребность может падать на 50–70%, такая технология позволяет в отдельных случаях полностью работать на одной системе, что обеспечивает беспрерывную работу магазина при проведении плановых или ремонтных работ.

Евгений Пронякин, главный инженер систем холодоснабжения «Ашан Ритейл Россия», отмечает: «Компания «Ашан» с большим вниманием относится к заботе об окружающей среде, поэтому схемы на природных хладагентах повсеместно используются в Европе и сейчас нашли применение в России. В переходе на природные хладагенты мы также видим возможность получить экономические преимущества с точки зрения эксплуатационных затрат. Расчетные данные дают хорошие показатели экономии электроэнергии, объект «Ашан» Пушкино дает отличную возможность подтвердить эти цифры на практике и принять решение о дальнейшем применении транскритических технологий в магазинах сети «Ашан» в России».

Опыт перехода работающего магазина на новый хладагент

В 2019 году компанией «Лэнд» реализовано два объекта «Метро» в Санкт-Петербурге и Тюмени с использованием агента СО2, но уже в рамках полной реконструкции. Монтаж нового оборудования производился в действующем магазине с постепенным отключением старого оборудования. Для организации этого процесса был разработан план мероприятий, включающий в себя четкую очередность действий как с холодильной, так и со строительной стороны. Данный план был с успехом выполнен без каких-либо потерь товарооборота и уже в 2020 году заказчик зашел с полностью обновленным исправно работающим оборудованием.

Транскритическая централь для «Метро», г. Тюмень

При реализации каждого объекта компанией «Лэнд» в обязательном порядке составляется технико-экономическое обоснование. Расчет производится на основании данных программы, разработанной датским технологическим институтом. Программа учитывает не только характеристики оборудования, но и место размещения объекта с анализом погодных условий за прошедшие годы. Стоит отметить, что результаты расчетов подтверждаются на практике, и, как правило, в реальности реализованные установки показывают более мощный экономический эффект и меньший срок окупаемости.

Результат использования CO2 – экономия энергоресурсов

Гипермаркет
«Метро» в Солнцево смонтирован и запущен в эксплуатацию в 2018 году. Открытие состоялось в 2019 году. Особенность этого проекта – наличие системы использования теплоты, отбираемой от хладагента. Отличительной чертой транскритического холодильного цикла является возможность получать существенно больше тепла по сравнению с фреоновым циклом, при этом не увеличивая показатели потребления электроэнергии. В новом магазине тепло используется для получения горячей воды и нагрева воды для системы вентиляции. Холодильная машина с использованием среднетемпературных и параллельных компрессоров транскритического сжатия, а также низкотемпературных бустерных компрессоров, общей холодильной мощностью 542 кВт, дает максимальный эффект в части снижения энергопотребления.

Схема транскритической холодильной установки «Метро» в Солнцево

Для охлаждения хладоносителя, подаваемого в воздухоохладители производственных помещений, в летнее время используется жидкий СО2 из ресивера, а в зимний период времени охлаждение происходит полностью за счет фрикулинга. Таким образом достигается экономия энергоресурсов.

Согласно требованиям заказчика, первая система рекуперации теплоты, рассчитанная для нужд горячего водоснабжения, производит 75 кВт тепла (расход 31,2 м3/сут горячей воды с температурным режимом 15/65 ºС); вторая система работает на отопление и производит 220 кВт тепла (расход 312 м3/сут горячей воды c температурным режимом 27/42 ºС).

Подробную информацию об этом объекте можно увидеть в видеоролике.

Баки рекуперации теплоты для отопления и горячего водоснабжения внутри машинного отделения

Григорий Расщепкин, руководитель направления эксплуатации и реконструкции холодильных систем «Metro Cash&Carry», рассказал: «Наша компания уже несколько лет назад приняла решение о применении диоксида углерода. С одной стороны, это было сделано с целью сокращения негативного влияния на окружающую среду. С другой стороны, мы видим в переходе на природные хладагенты возможность получить конкурентные преимущества в будущем. Первые объекты мы запускали по субкритической схеме, где СО2 применяется только для низкотемпературных потребителей, что позволяло значительно снизить количество фреона в системе и подготовить плавный переход на транскритические системы. Сегодня мы видим, что транскритические технологии позволяют повысить уровень энергоэффективности системы, обеспечивая магазин отоплением и горячим водоснабжением. Для компании «Metro Cash&Carry» магазин в Солнцево является хорошей возможностью на практике проверить теоретические расчеты, оценить особенности комплексного использования преимуществ транскритической системы на СО2 и принять решение об оптимальной конфигурации системы для последующих магазинов в рамках действующего графика снижения потребления ГФУ хладагентов».