«Пятерочка» переоснастила РЦ в Подольске установкой на диоксиде углерода

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».

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.

	Стоимость хладагента R404A в руб./кг
Хладагент	23.03.2017	01.06.2017	02.10.2017	01.12.2017
R404A	5868	10 944	20 504	22 149

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.

	Средняя цена в России, руб./кг	Средняя заправка гипермаркета, л	Итого, руб.
R404A	600	1000 л	600 000
СО2	25		25 000

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.

Параметр	Традиционная фреоновая система Фреон R404a	СО2 система базового уровня	СО2 система с жидкостным эжектором
Средний СОР
СТ контур	3,10	3,70	4,38
НТ контур	1,63	4,65	4,06
Снижение энергопотребления
Годовая экономия, %	-	15%	27%

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. 1. Стоимость различных источников тепла для отопления.

На распределительном центре сети «Пятерочка» в Подольске достигается максимальный эффект энергосбережения с учетом использования теплоты рекуперации от холодильной установки. Но прежде чем познакомиться с этим проектом, посмотрите видеоролик:

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.

Погрузка холодильного агрегата на диоксиде углерода.

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.

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.

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.

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.ru