При организации системы хладоснабжения предприятия с непосредственным испарением хладагента используется физический принцип фазового перехода вещества – его испарения и конденсации. В схеме обязательно присутствует компрессорный агрегат, благодаря которому создается необходимая разница давлений между конденсатором (зона высокого давления), который отдает тепло хладагента в окружающую среду, и испарителем (зона низкого давления), который передает тепло из окружающего пространства хладагенту.
В зависимости от вида применяемого хладагента, а также от взаиморасположения источника холода и его потребителей используется либо безнасосная (подача хладагента осуществляется благодаря разнице давлений), либо насосная (в схеме присутствует насос, который перекачивает хладагент из конденсатора в испаритель) схема холодоснабжения с непосредственным испарением хладагента.
Взаимосвязь холодильный установок (холодильных станций) с потребителями холода (технологическими цехами) в процессе технологического цикла для производства конечного продукта обеспечивается непосредственным испарением хладагента в технологических аппаратах. На холодильной станции размещаются компрессорно-конденсаторные агрегаты, оснащенные единой системой водоснабжения и системой сбора конденсата, а в цехах – технологические аппараты, выполняющие функцию испарителей.
Такая система позволяет подавать жидкий хладагент во все цеха по общему трубопроводу вне зависимости от температуры получаемого холода. Если несколько потребителей использует холод одинаковой температуры, то в межцеховых коммуникациях образуется разветвленная сеть трубопроводов; если же нескольким потребителям необходим холод разных параметров, связь между ними и холодильной станцией осуществляется несколькими отдельными трубопроводами.
Например, если цеху 1 необходим холод температурой -12°С, а цеха 2 и 3 потребляют холод с температурой 0°С, то из холодильной станции к цехам по одному трубопроводу подается хладагент, а из цехов на станцию пары хладагента возвращаются для дальнейшей конденсации по раздельным трубопроводам для каждой температуры (отдельный трубопровод для температуры -12°С и разветвленный трубопровод от двух цехов для температуры 0°С).
Также при проектировании систем холодоснабжения в схеме предусматриваются отдельные трубопроводы для проведения вспомогательных операций в аппаратах технологических цехов, а также для освобождения технологических аппаратов в цехах от жидкого хладагента.
Бывает ситуация, когда на холодильной станции не предусмотрен компрессорный агрегат; тогда по отдельному трубопроводу со склада на станцию подается жидкий хладагент, а по другому подаются пары под давлением для его передавливания и подачи на станцию.
Схема промышленного холодоснабжения с непосредственным испарением хладагента проста в проектировании и монтаже, обеспечивает достижение максимальной энергетической и термодинамической эффективности предприятия, а также минимизирует капитальные издержки.
Также немаловажным ее преимуществом является быстродействие, возможность получения холода более низких температур и разных температурных уровней для нескольких потребителей одновременно.
Вместе с этим при использовании опасных для жизни человека хладагентов при нарушении герметичности системы вероятно попадание ядовитых паров в производственные и складские помещения, а также в случае нарушения техники безопасности есть опасность возникновения пожаров при использовании горючих хладагентов.
Немаловажны также экономически недостатки, а именно необходимость большого количества хладагента для заполнения системы и, соответственно, высокие эксплуатационные издержки при организации схемы холодоснабжения с непосредственным испарением хладагента.