Układy pośrednie z R290. Innowacyjne rozwiązania PPH COOL dla chłodnictwa przemysłowego.

Biorąc pod uwagę wprowadzone przez Unię Europejską ograniczenia stosowania czynników syntetycznych o wysokim współczynniku GWP inwestorzy z coraz większym zainteresowaniem spoglądają na rozwiązania układów chłodzenia z czynnikami alternatywnymi – zwanymi naturalnymi. Analizując właściwości poszczególnych czynników naturalnych, możemy zauważyć, że każdy z nich ma swój obszar zastosowania, w którym jest najlepszy pod względem użytkowym i energetycznym. Amoniak ze swoją długą historią użytkowania w wielkich instalacjach chłodniczych jest ich typowym przykładem. Dwutlenek węgla z kolei święci triumfalny powrót, ale przy obecnych uwarunkowaniach wymaga dość złożonej automatyki. Powietrze kryje być może nierozpoznany jeszcze do końca potencjał, który nowe technologie (np. dynamic air cooling) pozwolą efektywnie wykorzystać. Woda była z kolei wykorzystywana od zawsze, ale ma też powszechnie znane ograniczenia.

Na tym tle węglowodory wydają się dość obiecującą alternatywą, ponieważ technologia ich zastosowania jest taka sama jak czynników HFC i tylko ich palność wymaga większych środków bezpieczeństwa. Czynniki z grupy HC są już powszechnie stosowane w domowych lodówkach, domowych pompach ciepła, meblach chłodniczych, ale czy można je zastosować w większych układach chłodniczych w technologii? Pomimo powszechności stosowania węglowodorów (również w butlach) w celach opałowych ich szersze zastosowanie w chłodnictwie budziło dotychczas wiele emocji i obaw, częściowo wspieranych przez dość konserwatywne przepisy dotyczące bezpieczeństwa.

ZALETY CZYNNIKÓW Z GRUPY HC

 bardzo poważną barierę dla masowego rozpowszechnienia takich systemów. Dochodzą do tego wątpliwości co do korzyści energetycznych oraz wysokie nakłady na zapewnienie bezpieczeństwa instalacji w przypadku braku zasilania. Jeśli chodzi o układy pośrednie wykorzystujące HC z agregatami wody lodowej umieszczonymi na zewnątrz, to wymagania bezpieczeństwa są łatwe do spełnienia i nie podwyższają znacząco kosztów inwestycji. Ponadto same właściwości fizyczne węglowodorów (mniejsza gęstość niż czynników HFC) powodują, że napełnienie porównywalnych układów chłodniczych z propanem wynosi przykładowo około 50% napełnienia dla R404A. Zastosowanie propanu pozwala na wyższe sprawności energetyczne, nawet do około 20% w stosunku do R404A, niższe ciśnienia pracy i cichszą pracę sprężarek. Ułatwieniem serwisowym jest też jednorodność czynnika (R290).

PRZEMYSŁOWE UKŁADY POŚREDNIE

Układy chłodzenia pośredniego są szeroko stosowane nie tylko w przechowalnictwie warzyw i owoców, ale również w procesach technologicznych w przemyśle spożywczym i wielu innych. Wykorzystanie procesu chłodzenia pośredniego w przechowalnictwie owoców i warzyw ma głęboki sens, ponieważ umożliwia minimalizację tak zwanej ususzki i pozwala na dostarczenie konsumentom towaru lepszej jakości.

Podstawowym elementem systemu są schładzacze cieczy (agregaty wody lodowej) służące do chodzenia wody, roztworów glikolowych lub solanek krążących w obiegu chłodzenia. Oczywiście w porównaniu do układów chłodniczych z bezpośrednim odparowaniem mamy tu dodatkowy element pobierający energię, czyli pompę. Istnieją jednak rozwiązania pozwalające kompensować tę niedogodność. Odzysk ciepła, free-cooling, integracja z układem klimatyzacji oraz zastosowanie chłodziw o bardzo dobrych własnościach termodynamicznych dają znaczące oszczędności zawiązane z obniżką kosztów inwestycyjnych oraz tych związanych z eksploatacją i serwisem. Ponadto instalacje cieczowe montuje się szybciej i pozwalają one na większą elastyczność w użytkowaniu. W przypadku układu chłodzenia pośredniego istnieje dodatkowa możliwość pewnej akumulacji zimnego chłodziwa, do wykorzystania w krytycznym momencie. Niebagatelną zaletą jest także ograniczenie wycieków czynnika chłodniczego w zwartym układzie agregatu wody lodowej w porównaniu do rozgałęzionej instalacji bezpośredniego odparowania.

INNOWACYJNE ROZWIĄZANIA COOL

COO L wnosi nową jakość do systemów chłodzenia pośredniego poprzez zastosowanie ekologicznego czynnika chłodniczego – propanu (R290) oraz chłodziw opartych na wodnych roztworach soli potasowych kwasów organicznych (mrówkowego i octowego). Zastosowanie tych chłodziw pozwala na intensyfikację wymiany ciepła i w efekcie – na zmniejszenie wymienników ciepła. Roztwory takie spełniają wszystkie wymagania stawiane chłodziwom, takie jak nietoksyczność, mała lepkość w niskich temperaturach, kompatybilność materiałowa. Na pewno nie jest to ostatnie słowo specjalistów w tej dziedzinie.

Schemat chłodniczy chillera AQUACOO L GREEN

PPH COO L, jako pionier w zastosowaniu propanu w schładzaczach cieczy (agregatach wody lodowej), zdołał zgromadzić doświadczenia dzięki zamówieniom zagranicznym i wykorzystuje je od lat, również na rynku krajowym. Pierwsze propanowe schładzacze cieczy o wydajności 180 kW były częścią projektu analizowanego w artykule opublikowanym przez brytyjski instytut chłodnictwa [1]. W 2015 roku firma PPH COO L wprowadziła do produkcji nową linię agregatów wody lodowej chłodzonych powietrzem pod nazwą AQUACOO L GREEN, gdzie czynnikiem chłodniczym jest ekologiczny R290.

Z punktu widzenia instalatora czynniki chłodnicze z grupy HC wydają się bardzo przyjazne ze względu na niskie ciśnienia i podobieństwo do powszechnie znanych układów z czynnikami HFC

AQUACOOL GREEN VCGN/VCGV to typoszereg urządzeń stosowanych zarówno w klimatyzacji, jak i w chłodnictwie (wersja niskotemperaturowa), dostępnych w wersji standardowej (H) oraz w wersji o obniżonej głośności (L):

• VCGN – typoszereg urządzeń ze sprężarkami tłokowymi półhermetycznymi o wydajności chłodniczej od 60 do 350;
• VCGV – typoszereg urządzeń ze sprężarkami śrubowymi o wydajności chłodniczej od 300 do 400 kW

W przypadku obu typoszeregów istnieje możliwość łączenia dwóch urządzeń w zespoły o podwójnej wydajności. Zakres możliwych temperatur na wyjściu z agregatu zawiera się w zakresie od 18°C do nawet -25°C, a tym samym pokrywa większość zastosowań technologicznych. Zastosowanie sprężarek półhermetycznych tłokowych (do 8-cylindrowych włącznie) oraz sprężarek śrubowych pozwala na realizacje urządzeń wieloobiegowych o znaczącej wydajności do kilkuset kW.

W całej linii chillerów AQUACOO L GREEN stosowane są wymienniki skraplaczy typu microchannel oraz płytowe parowniki, co pozwala na obniżenie ilości czynnika chłodniczego w obiegu. W zależności od wymagań projektu istnieje również możliwość zastosowania wentylatorów skraplacza z silnikami EC o wyższej klasie energetycznej, w klasie zabezpieczenia IP54. Dodatkowo parowniki płytowe w technologii Assymetric, pozwalają na redukcję spadku ciśnienia chłodziwa.

Wymiennik mikrokanałowy skraplacza w AQUACOO L GREEN

Zakres możliwych temperatur na wyjściu z agregatu AQUACOOL GREEN VCGN/VCGV zawiera się w zakresie od 18°C do nawet -25°C, a tym samym pokrywa większość zastosowań technologicznych

Każde urządzenie wyposażone zostało w minimum dwa niezależne obiegi chłodnicze wyposażone w: filtr osuszacz, wziernik, elektroniczny zawór rozprężny (EEV), zawory serwisowe, presostaty wysokiego (HP) i niskiego (LP) ciśnienia
oraz termostat przeciwzamrożeniowy parownika. Agregaty AQUACOO L GREEN mogą być także wyposażone w moduły pompowe z jedną lub dwoma pompami (druga pompa rezerwowa) niskiego podnoszenia (P/2P) lub wysokiego podnoszenia (PH/2PH). Dla serii agregatów VCGN dostępne są także moduły hydrauliczne z izolowanym zbiornikiem buforowym.

Nasze doświadczenie oraz możliwości produkcyjne pozwalają również na dostosowanie urządzeń do indywidualnych wymagań w taki sposób, aby nasz klient otrzymał ekologiczne i ekonomiczne urządzenia spełniające współczesne wymagania.

Oprócz serii schładzaczy AQUACOO L nasza firma oferuje również urządzenia mniejszej wydajności w zakresie od 10 do 40 kW w serii SWG MINI do pracy w zakresie temperatur średnich (temperatury chłodziwa -2/-8°C ) i wysokich (temperatura chłodziwa 12/7°C). Są to urządzenia jednoobiegowe. Mogą być wyposażone w inwerterowy napęd sprężarki oraz w pompę chłodziwa.

Podsumowując, należy stwierdzić, że nowe regulacje zmuszają do porzucenia rutynowego podejścia do poszczególnych projektów. warto rozpatrywać wiele opcji, nawet tych dotychczas rzadziej stosowanych oraz brać pod uwagę istotne aspekty prawne i ekonomiczne, a także realne umiejętności instalacyjne i serwisowe. dopiero takie podejście daje szansę na wybór optymalnego rozwiązania. w kontekście omówionych powyżej zagadnień propan i systemy chłodzenia pośredniego z agregatem AQUAcooL GREEn stanowią poważną opcję do rozważenia. należy również wziąć pod uwagę właściwe chłodziwo dobrane do temperatur i zastosowania z uwzględnieniem solanek na bazie organicznych soli potasu.

LITERATURA:

[1] KinG L., GARVEY i.: the institute of Refrigeration: „hydrocarbons in com-
mercial refrigeration”
[2] Materiały PPh cooL