Холод на пищевом производстве: где завод теряет деньги на охлаждении

На пивоварне или мясокомбинате холод забирает до 80–90 % всей электроэнергии предприятия. Деньги на охлаждении пищевой завод теряет в пяти местах: компрессор там, где хватило бы градирни; вода холоднее, чем нужно процессу; бросовое тепло, выпущенное в атмосферу; накипь в контурах; запасы «на всякий случай». Каждый лишний градус холода стоит 1,8–4,0 % мощности компрессора.

Эта статья для собственника и финансового директора пищевого завода: где в охлаждении утекают деньги и что окупается быстрее. Примеры — с молочных, кондитерских, мясных, масложировых и консервных заводов, где работает наше оборудование: в разделе агропромышленных предприятий референс-листа NCT больше ста позиций.

Все деньги ниже — по тарифу 10 ₽/кВт·ч. При другом тарифе меняется только денежная строка.

Какие температуры нужны пищевому заводу и чем их получают?

Пищевому заводу нужны два разных холода: ледяная вода от −2 до 7 °C для продукта и кондиционирования и тёплая оборотная вода 25–56 °C для конденсаторов, автоклавов, фризеров и выпарных установок. Первую дают чиллер или абсорбционная машина, вторую — градирня без компрессора.

Процесс	Температура воды	Чем охлаждают	Объект
Хранение молока, ледяная вода	12 → 2 °C	Абсорбционная машина на паре	«Сыры Кубани», Краснодарский край
Первичное охлаждение молока	7,7 → 2,7 °C	Абсорбционная машина на горячей воде	Кропоткинский молочный завод
Шоколадные линии	до −2 °C, 320 кВт	Чиллер NARA на гликоле	Кондитерская фабрика КДВ
Соковый концентрат	14 → 0 °C, пропиленгликоль	Абсорбционная машина и драйкулеры для фрикулинга	Завод ингредиентов Döhler, Лобня
Проращивание ячменя (воздух 9–12 °C)	8 → 3 °C	Абсорбционная машина на паре котельной	«Курский солод»
Кондиционирование цеха чипсов	12 → 7 °C	Абсорбционная машина на тепле печи	Завод чипсов, Московская обл.
Стерилизация консервов в автоклавах	40 → 30 °C	Градирня	«Пиканта», Астрахань
Технология молочного завода	45 → 25 °C	Градирня	«Молочный мир», Гродно
Оборотный цикл фабрики мороженого	40 → 25 °C	Градирня	«Калинов мост», Дзержинск
Оборотный цикл сахарного завода	56 → 28 °C	Градирня	«Атмис-сахар», Пензенская обл.

Из таблицы видна главная развилка в деньгах. Вода 7–15 °C для пищевых линий и всё, что холоднее, требует холодильной машины. Всё, что теплее мокрого термометра плюс 4 градуса, охлаждает испарение, а это другой порядок счёта за электричество.

Где пищевой завод переплачивает за компрессор?

Пищевой завод переплачивает за компрессор там, где тёплую воду гонят через чиллер. Если процессу нужна вода теплее, чем температура мокрого термометра плюс 4 градуса, её охладит градирня: вы платите за насос и вентилятор, а не за компрессор, и электричества уходит в разы меньше.

Масштаб переплаты понятен из одной цифры. Обычный чиллер на 1000 кВт холода берёт около 333 кВт электроэнергии. При 4000 часах работы в год это 1,33 млн кВт·ч, или 13,3 млн ₽. Если эту нагрузку составляют конденсаторы, автоклавы и оборотная вода печей, большая часть этих денег — плата за компрессор, который такой воде не нужен.

На большинстве заводов правильный ответ звучит «и то, и другое». Летом градирня снимает тепло с конденсатора чиллера, а зимой сама даёт холодную воду, и компрессоры стоят. Вторая переплата — воздушный конденсатор вместо водяного: на 1000 кВт холода и 3000 часах в год чиллер с воздушным конденсатором тратит примерно на 198 000 кВт·ч больше, около 2 млн ₽ в год. Подробнее о выборе схемы — в статье о выборе градирни или драйкулера.

Сколько стоит вода холоднее, чем нужно процессу?

Каждый градус, на который холодную воду делают холоднее, увеличивает мощность компрессора на 1,8–4,0 %. На чиллере 1000 кВт, который берёт около 333 кВт, лишние 5 градусов — это примерно 30–67 кВт сверху. При 4000 часах в год выходит 0,12–0,27 млн кВт·ч, или 1,2–2,7 млн ₽ ежегодно.

Лишние градусы появляются незаметно. Пищевую технологическую воду в испаритель чиллера не пускают: продукт охлаждают через промежуточный теплообменник, напрямую допустим только водный раствор пропиленгликоля. А у развязки есть цена — недогрев: чтобы у потребителя было 7 °C, машина должна дать воду холоднее.

Вторая статья — гликоль. Ниже +6 °C машины NCT работают только на растворе этилен- или пропиленгликоля, и раствор сам отнимает мощность: на 40 % пропиленгликоле машина даёт 0,90 мощности, которую дала бы на воде. Концентрацию берут минимально достаточную, а не «пятьдесят на всякий случай»: 50 % вместо 40 % отнимает ещё 3 % мощности и добавляет насосу почти пятую часть напора.

Поэтому первый вопрос к технологу простой: какая температура нужна продукту на самом деле. Каждый градус вверх, который процесс выдерживает, — это деньги, которые завод перестаёт платить каждый год.

Сколько денег пищевой завод выпускает в атмосферу с бросовым теплом?

У пищевого завода почти всегда есть тепло, которое уходит впустую: пар котельной, горячая вода, тепло печей. Абсорбционная холодильная машина (АБХМ) делает из этого тепла холод: на 1000 кВт холода ей нужно около 3 кВт электричества против примерно 333 кВт у обычного чиллера. Взамен она потребляет около 1,5 МВт тепла на каждый мегаватт холода.

Если тепло действительно бросовое, разница в 330 кВт при 4000 часах в год — это 1,32 млн кВт·ч, или около 13 млн ₽ в год на каждый мегаватт холода. Вот как это работает на пищевых заводах, где стоят машины Thermax и градирни NCT:

1. «Курский солод»: две абсорбционные машины на паре котельной, 3,5 МВт, держат 9–12 °C в солодовенном цехе. Цеха охлаждаются бросовым теплом.

2. Завод чипсов в Московской области: горячую воду для машины на 1 МВт греет утилизатор на фритюрной печи, где обжаривают чипсы.

3. Кропоткинский молочный завод: машина на горячей воде на 0,5 МВт стоит на первичном охлаждении молока, чтобы разгрузить существующие чиллеры и сэкономить электроэнергию.

4. «Сыры Кубани»: машина на паре на 3,5 МВт даёт воду 2 °C для хранения молока и молочного сырья.

По нашему опыту абсорбционная машина окупается от 300 кВт холода. Она стоит на 20 % дороже обычного чиллера, но это часто компенсируется экономией на подключении к электросети уже на старте. Подробнее о том, как она работает, — в статье об абсорбционных машинах.

Во что обходится грязная вода в контуре охлаждения?

Когда оборудование на объекте не выдаёт мощность, в девяти случаях из десяти виновата вода, а не завод-изготовитель и не монтажники. Один миллиметр накипи на теплообменнике — это минус 30 % производительности.

В градирне часть воды испаряется, соли остаются, и без продувки и ингибиторов контур зарастает. В чиллере добавляется гликоль: слишком низкая концентрация — это не «чуть слабее мороз», а резкий рост коррозии. Поэтому на пищевые заводы мы ставим градирни вместе с водоподготовкой: панели NCT W2C или W0C стоят на «Сырах Кубани», «Пиканте», «Курском солоде», фабрике мороженого «Калинов мост».

Самая быстрая окупаемость в охлаждении вообще — у панели продувки по электропроводности: на открытом контуре 1000 м³/ч она сокращает сброс на 9,45 м³/ч и окупается за сезон. Расчёт — в статье о расходе воды градирни.

Почему запас «на всякий случай» стоит денег каждый год?

Запас, который заложили несколько раз, превращается в ежегодную переплату. Разумный запас по холоду — 10–15 %, заложенный один раз и в одном месте. Если технолог добавил 15 %, проектировщик ещё 10 %, а модель округлили вверх, машина получается на треть больше нужной и всю жизнь работает короткими циклами.

С насосами то же самое. Запас напора «на глаз» +30 % (21,3 м вместо 16,4 м) заставляет прикрывать затвор, и он гасит 4,9 м напора: около 1,7 кВт на насос впустую, 13 600 кВт·ч в год на двух насосах при 4000 часах, или 136 тыс. ₽ ежегодно.

Как найти потери в охлаждении на действующем заводе?

Потери на работающем заводе находят замерами, а не по проекту: на старых заводах документации часто нет. Пример из практики — вакуумно-выпарной аппарат на молочном заводе не справляется, заводу тридцать лет, чертежи частично потеряны, а расходы по контурам никто не знает.

На такой объект мы отправляем инженера-обследователя с накладными расходомерами, датчиками температуры и давления, шумомером и лазерной рулеткой. За день-два он снимает реальную картину, а через пару недель заказчик получает техническое предложение по замерам. Лучше всего это работает на реконструкции с расходом от 100–200 м³/ч по контуру. Часто обследование бесплатное.

Модернизация охлаждения окупается не только электричеством. На Гулькевичском крахмальном заводе две градирни NCT на 10 МВт и 700 м³/ч вместе с другим современным оборудованием помогли сократить удельный расход газа на 90 м³ на тонну продукции.

Что окупается быстрее всего: сравнение мер

Мера	Где теряются деньги	Эффект в нашей практике	Условие
Продувка градирни по электропроводности	Вода и стоки	−9,45 м³/ч на контуре 1000 м³/ч, окупается за сезон	Анализ подпиточной воды
Градирня вместо компрессора	Электричество компрессора	До 13,3 млн ₽ в год на 1000 кВт при 4000 ч	Вода теплее мокрого термометра + 4 °C
Абсорбционная машина на бросовом тепле	Электричество компрессора	3 кВт вместо ~333 кВт на 1 МВт холода	От 300 кВт холода, есть пар или горячая вода
Тёплая уставка холодной воды	Электричество компрессора	1,8–4,0 % мощности компрессора на градус	Процесс выдерживает
Водоподготовка	Производительность	1 мм накипи — минус 30 %	Контроль воды и гликоля
Насос без лишнего напора	Электричество насосов	13 600 кВт·ч в год на двух насосах	Честный расчёт кольца

Цифры из разных строк складывать нельзя: они посчитаны на разных примерах. Итог по своему заводу даёт один расчёт всей системы охлаждения. Общий список мер для любой промышленности — в статье о снижении затрат на охлаждение и в теме «Энергоэффективность».

Что в итоге

1. На пивоварне или мясокомбинате холод забирает до 80–90 % электроэнергии, поэтому потери на охлаждении видны в каждом счёте за электричество.

2. Тёплую оборотную воду 25–56 °C для автоклавов, фризеров и конденсаторов охлаждает градирня без компрессора; чиллер нужен для воды 7–15 °C и холоднее.

3. Каждый градус холоднее нужного стоит 1,8–4,0 % мощности компрессора.

4. Пар котельной и тепло печей в абсорбционной машине дают холод почти без электричества: около 3 кВт на мегаватт холода против 333 кВт у чиллера.

5. Один миллиметр накипи отнимает 30 % производительности, а продувка по электропроводности окупается за сезон.

Частые вопросы

Нужна вода +2…+4 °C на мойку или замес теста. Что ставить?

Обычно не чиллер на чистой воде: на 2 °C в обычном испарителе риск разморозки. Чаще делают чиллер на гликоле, теплообменник, чтобы гликоль не встретился с водой для продукта, бак ледяной воды на пики разбора и насос. Если мойка идёт сменами, посмотрите аккумулятор льда. Сразу скажите поставщику, идёт вода по кругу или сливается: от этого зависят и мощность, и бак.

Старые градирни исправны, но летом вода 40 °C вместо 32 и завод снижает выпуск. Что делать?

Реконструировать или расширять, ремонт тут не поможет. Такие машины считали по старым СНиП на более мягкое лето, и в нынешнюю жару исправный аппарат просто не дотягивает. Чтобы защитить проект перед руководством, делают предпроект: место установки, характеристики, экономика и окупаемость. Сравнивайте его с потерями выпуска: у одного масложирового завода при падении на 20–30 % за полгода дополнительная машина окупилась бы за месяц-два.

На заводе есть горячая вода, которую мы сбрасываем. Что собрать, чтобы оценить холод из неё?

Несколько чисел: подача и обратка, расход, тариф на электроэнергию, нагрузка по холоду отдельно для линий и для кондиционеров. Главное покажет суточный график: тепло и холод должны совпадать по времени, иначе машина простаивает. По опросному листу мы посчитаем отдачу, цену, габариты и окупаемость. Выйдет дольше пяти лет, я бы усомнился в затее.

Источники

• Опыт и расчёты «Энергии холода»: референс-листы оборудования NCT и абсорбционных машин Thermax, пищевые и агропромышленные объекты 2016–2026 годов.

• «Энергия холода»: руководство для инженеров по чиллерам NCT (2026) — поправки на гликоль, запас мощности и напора, недогрев промежуточного теплообменника.

• СП 131.13330 «Строительная климатология» — расчётная температура мокрого термометра для подбора градирни.

Подобрать решение под ваш завод — получить консультацию