Энергоэффективные ультранизкотемпературные каскадные холодильные машины и установки
Ультранизкотемпературные каскадные холодильные машины и установки предназначены для высокоэффективного охлаждения промежуточного теплоносителя в системах холодоснабжения аппаратов и камер глубокой заморозки, сублимационной сушки, технологического оборудования предприятий химической и фармацевтической промышленности, а также как оборудование климатический камер машиностроительных предприятий и др.
Ультранизкотемпературные каскадные холодильные машины и установки, как правило, состоят из двух каскадов - контуров с различными хладагентами, и используются для охлаждения промежуточного хладоносителя до -80°С.
Верхний каскад холодильной установки охлаждает конденсатор нижнего каскада, а нижний каскад холодильной установки охлаждает промежуточный хладоноситель. В верхнем каскаде холодильной установки, как правило, используется хладагент R404А или R507A, а в нижнем каскаде - хладагент высокого давления типа R23 или аналогичный ему.
Для охлаждения хладоносителя до ультранизких температур -120°С используются каскадные холодильные машины состоящие из трёх каскадов - контуров с различными хладагентами. Конденсатор верхнего каскада, как правило, с водяным охлаждением, но возможно и воздушное охлаждение. В качестве промежуточного хладоносителя используются R30 или R11 в жидком состоянии, или спирты (метиловый, этиловый, изопропиловый), если позволяют требования безопасности.
При температурах промежуточного хладоносителя ниже -40°С каскадная холодильная машина обладает исключительной энергоэффективностью по сравнению с обычными одноступенчатыми установками. Каскадная холодильная машина при низких температурах кипения хладагента (ниже -55°С) всегда эффективней и выгодней двух- и трёх-ступенчатой установки, т.е. её размеры и масса меньше, ресурс, надежность, холодильный коэффициент (СОР) и общий КПД выше, чем у двух- и трёх-ступенчатой установки. Преимущества каскадной холодильной машины перед двух- и трёх-ступенчатой установкой значительно растут при снижении температуры.
Это обусловлено следующими свойствами хладагентов высокого давления, которые используются в нижних каскадах холодильных машин:
Высокие значения абсолютного давления всасывания а нижнем каскаде, благодаря применению хладагентов высокого давления;
Высокая плотность и малый удельный объем всасываемого пара, следовательно, требуется меньше объёмная производительность компрессора и как следствие меньше его габариты и вес;
Значительно меньше отношение давлений нагнетание/всасывание;
Из-за больших абсолютных значений давления всасывания и малого отношения давлений объемные и энергетические коэффициенты (КПД) повышаются; это приводит к снижению энергетических затрат и повышению экономичности каскадной холодильной машины;
Благодаря большим абсолютным значениям давления всасывания и малому отношению давлений, снижается термическая нагрузка на масло и механическая нагрузка на узлы трения компрессора, что увеличивает надежность и ресурс работы компрессора, а также позволяет получать значительно более низкие температуры, чем на двух- и трёх-ступенчатых машинах.
Применение в конструкции каскадных холодильных установок энергосберегающих опций позволяет получать очень большую годовую экономию электроэнергии и короткие сроки окупаемости холодильных машин.
Благодаря применению современных технических решений ультранизкотемпературные каскадные холодильные машины отличаются рядом преимуществ:
Широкий ряд холодопроизводительностей установок: от 1 до 400 кВт;
Широкий диапазон температур промежуточного хладоносителя: -45°С ... -20°С для каскадных машин на СО2, для остальных двух каскадных холодильных машин -80°С ... -35°С или -80°С... -50°С в зависимости от исполнения, а для трех каскадных холодильных машин -80°С ... -120°С;
Возможность ступенчатого или плавного регулирования холодопроизводительности каскадных установок (опция);
Небольшие габаритные размеры и масса, благодаря пространственной компоновке и применению стального прямоугольного замкнутого профиля в конструкции рамы каскадной установки;
Низкий уровень шума и вибраций, за счет компрессоров меньшей мощности и размеров, а также установки их на резиновых амортизаторах;
Низкое энергопотребление, высокий холодильный коэффициент (СОР) и общий КПД, благодаря оптимизации параметров установок, применению регенеративных теплообменников, промежуточного охладителя и высокоэффективных пластинчатых теплообменников из нержавеющей стали;
Применение в каскадных установках запатентованных инновационных технических решений, высокоэффективных компрессоров BITZER, BOCK, J&E HALL и самых современных компонентов;
Экологическая безопасность, благодаря применению азонобезопасных хладагентов: R404A, R507A, R23, R508A, R508B, R170, R14 и CO2;
Простота монтажа, за счет полной готовности каскадной холодильной машины и минимальному количеству подключений;
Простота эксплуатации, благодаря эргономичной конструкции, полной автоматизации работы каскадной холодильной установки и применению современных электронных контроллеров;
Простота обслуживания и ремонта, благодаря удобной компоновке каскадной установки;
Превосходная экономическая эффективность каскадных машин;
Варианты исполнения каскадных установок с удаленным шкафом управления;
Возможность использования удаленного компьютерного управления и мониторинга (опция);
Высокоэффективное водяное охлаждение конденсатора и компрессора (опция);
Возможность использования воздушного конденсатора, в том числе выносного (опция);
Исполнение каскадной установки с циркуляционным ресивером и насосами подачи хладоносителя, арматурой, автоматикой и шкафом управления (опция);
Возможно исполнение каскадной установки по Техническому Заданию заказчика.
Энергосберегающие опции каскадных холодильных машин и установок
Ступенчатое охлаждение промежуточного хладоносителя.
Электронные терморегулирующие вентили.
Адиабатическая система охлаждения воздуха на входе в конденсатор за счет его увлажнения. Применяется с воздушным конденсатором при высоких температурах окружающего воздуха, а также для экономии электроэнергии.
Воздушный конденсатор с центробежным вентилятором (поставляется в отдельной упаковке).
Испарительный конденсатор воздушного охлаждения (поставляется в отдельной упаковке).
Исполнение каскадной установки с конденсатором водяного охлаждения.
Предконденсатор водяного охлаждения.
Водяное охлаждение головок цилиндров компрессора.
Градирня и гидромодуль (поставляются отдельно) в составе: жидкостной насос (один или более), емкость для воды, арматура, автоматика, трубопроводы, рама, щит управления, система водоподготовки.
Дополнительный переохладитель жидкого хладагента.
Регенеративные теплообменники.
Частотный привод компрессоров, вентиляторов, насосов.
Теплообменник-рекуператор тепла для подогрева воды или промежуточного теплоносителя.
Система компьютерного управления и мониторинга.
Реализованные проекты каскадных машин- прочитать, скачать в формате PDF
В статье приведен ряд предприятий АПК, где уже много лет функционирует холодильное оборудование ФРИГОДИЗАЙН®. 
Приводим примеры модернизации, дооснащения и реконструкции систем холодоснабжения различных предприятий молочной промышленности, реализованных ООО «Фриготрейд» в последнее время.
Летом 2021 года специалисты компании Фриготрейд завершили проект на крупном российском предприятии по производству мороженого. 
