Kuvittele 3000 m²:n kylmävarasto, jossa ulkolämpötila kohoaa heinäkuussa 38 °C:een ja pakastehuoneissa -25 °C. Siinä projektissa yleensä päätetään HFC-laitoksen ja CO2-transkriittisen jäähdytysjärjestelmän välillä ja jossa suurin osa budjetin yllätyksistä ilmenee.
Johtopäätös ensin: transkriittinen CO2-järjestelmä hoitaa tämän tehtävän, mutta vain silloin, kun korkeapainepuoli on suunniteltu sille ensimmäisestä putkikelasta alkaen. Poistopaine näissä järjestelmissä saavuttaa rutiininomaisesti 80–120 baaria, mikä on kolmesta neljään kertaa vastaavan R404A-laitoksen paine. Komponentit, putket ja ohjaimet, jotka toimivat täydellisesti 25 baarissa, eivät enää ole hyväksyttäviä 100 baarissa. Tämä yksittäinen numero ohjaa suunnittelutyötä, kustannuksia ja useimpia transkriittisissä asennuksissa raportoiduista kenttävioista.
Kuinka transkriittinen toiminta eroaa tavallisesta CO2-laitoksesta
CO2:lla on kriittinen piste 31,0 °C:ssa ja 73,8 baarissa. Tämän lämpötilan alapuolella kylmäaine kondensoituu kuten mikä tahansa muu kaasu, ja järjestelmä käyttäytyy tutulla alikriittisellä tavalla: lämmön hylkääminen tapahtuu 25-40 baarissa ja lauhdutuspaine yksinkertaisesti seuraa ympäristön lämpötilaa.
Yli 31 °C:n lämpötilassa mikään käytännöllinen paine ei muuta CO2:ta takaisin nesteeksi. Lauhduttimesta tulee kaasujäähdytin, kylmäaine jättää sen yksivaiheisena ylikriittisenä nesteenä, ja lämmön hylkääminen riippuu lämpötilan liukumisesta jäähdyttimen poikki kondensoitumisen sijaan. Poistopaine ei ole enää sidottu ympäristön lämpötilaan; siitä tulee ohjausmuuttuja, jota korkeapaineinen paisuntaventtiili pitää arvossa, joka tuottaa parhaan COP:n. Käytännössä se on usein 85 - 95 baaria 35 °C ympäristön lämpötilassa, kun taas korkean puolen mitoituspaine on tyypillisesti 100 - 120 baaria.
Kaksi muuta ominaisuutta vaikuttavat asetteluun. CO2:lla on erittäin suuri tilavuusjäähdytyskapasiteetti, joten kompressorit ja imulinjat ovat huomattavasti pienempiä kuin saman vetoisuuden HFC-laitteet. Ja useimmat teollisuuslaitokset käyttävät tehostinjärjestelyä: matalan lämpötilan kompressorit purkautuvat leimahdussäiliöön tai korkean vaiheen kompressorien imuon, jolloin välähdyskaasu joko ohitetaan tai käsitellään rinnakkaiskompressorilla paremman osakuormituksen tehokkuuden parantamiseksi.
Missä transkriittinen CO2 kannattaa ja missä ei
Viileässä ilmastossa ja olka-ajoissa transkriittinen CO2 on kilpailukykyistä energian suhteen ja usein halvempaa käyttää kuin HFC-järjestelmät. Kuumissa ilmastoissa kuva muuttuu. 35–40 °C:n ympäristön lämpötilassa puhtaasti transkriittinen laitos voi menettää 10–20 prosenttia COP-arvosta hyvin valittua HFC-vaihtoehtoa vastaan, ellei se käytä adiabaattista kaasunjäähdyttimen esijäähdytystä, rinnakkaispuristusta tai ejektoreita.
Argumentti, joka yleensä voittaa, ei ole tehokkuus vaan lämmön talteenotto. Transkriittinen kierto hylkää lämmön korkeassa, liukuvassa lämpötilassa, joten se voi tuottaa saniteettikäyttöistä kuumaa vettä 60-90 °C:ssa ilman erillistä lämpöpumppua, joka on arvokasta meijereissä, lihalaitoksissa ja elintarvikejalostuslaitoksissa. Yhdistä se 1:n GWP:hen ja paljon pienempään kylmäainepanostukseen, ja taloudellinen tilanne on usein lähellä jopa lämpimillä alueilla.
| Parametri | Alikriittinen CO2 | Transkriittinen CO2 |
|---|---|---|
| Korkea sivupaine | 25-40 bar | 80-120 bar |
| Lämmön hylkäys | Kondensoituminen vakiolämpötilassa | Järkevä jäähdytys kaasujäähdyttimessä |
| Paineensäätö | Seuraa ympäristön lämpötilaa | Aktiivisesti optimoitu COP:lle |
| Paras istuvuus | Kaskadin matala vaihe, kylmä ilmasto | Lämmön talteenotto, matalan GWP:n teollisuusalueet |
| Ympäristön herkkyys | Kohtalainen | Korkea |
Komponenttivalinnat, jotka ratkaisevat luotettavuuden
Kompressorit
Yli 100 °C:n poistolämpötilat ja painesuhteet 3–4 aiheuttavat todellista rasitusta kompressorille. Ruuvikompressorit ovat tavallinen valinta suuriin teollisuustehtäviin, koska ne kestävät suuria painesuhteita osakuormituksessa, kun taas mäntäkoneistot sopivat pienempään kapasiteettiin ja tiukempiin budjetteihin. Olipa tyyppi mikä tahansa, korkean vaiheen jäähdytys, öljynhallinta ja imutulilämmitysstrategia on päätettävä valintavaiheessa, ei paikan päällä.
Ruuvikompressori korkeapaineisiin teollisuuden jäähdytystehtäviin Kaksiroottorinen ruuvikompressori, jossa on öljykalvo tai synkronoitu käyttö, ei teoreettista metallikontaktia; tarkistaa sen rakennetta vaativiin korkeapainesuhteisiin teollisuustehtäviin. Näytä tuote → Kaasun jäähdyttimet
Kaasunjäähdyttimenä käytettävä ilmajäähdytteinen lauhdutin on valittava lähestymislämpötilassa, ei lauhdutuslämpötilassa, ja se tarvitsee enemmän pinta-alaa kW:a kohti, koska siihen ei ole piilevää velvollisuutta nojata. V-tyypin ja H-tyypin ilmajäähdytteiset kelat ovat yleisiä teollisia muotoja. Lämpimissä paikoissa ruiskutus tai adiabaattinen esijäähdytys voi laskea tehollista tulolämpötilaa 8–12 K ja ottaa suuren kuormituksen korkealta puolelta, joten ripavälillä ja käämin puhdistettavuudella on yhtä suuri merkitys kuin nimelliskapasiteetilla.
V-tyypin ilmajäähdytteinen lauhdutin teollisuuskaasujäähdytykseen V-muotoinen ilmajäähdytteinen lauhdutin päällystetyllä teräskuorella ja ohjatulla ilmavirralla; soveltuu teollisuuskaasujäähdytintöihin, joissa lämpötilan lähestymislämpötila ja käämin puhdistettavuus voidaan valita. Näytä tuote → Höyrystimet ja laajennus
Huoneen puoleinen laite on normaalisti pumppukiertoinen tai DX-ilmajäähdytin, joka on mitoitettu pieneen lämpötilaeroon; matalan lämpötilan pakastimet -30 °C:ssa käyttävät matalan lämpötilan höyrystintä, jossa on runsas pinta ja leveämpi eväväli huurteen muodostumisen rajoittamiseksi. Laajennuslaite on kohta, jossa transkriittiset järjestelmät eroavat eniten: elektroninen korkeapaineventtiili paineen ja lämpötilan takaisinkytkennällä, imusäiliön tukemana, imulinjan lämmönvaihdin ja säädin, joka pitää yläpuolen optimaalisena ympäristön liikkuessa päivän aikana.
DJ matalan lämpötilan höyrystin nopeaan pakastusvarastointiin Matalan lämpötilan höyrystin pikapakastusvarastoihin alle -25°C, valvotulla toiminnalla ja rakenteellisella suunnittelulla elintarvike-, lääke- ja kemikaalipakastustehtäviin. Näytä tuote → Materiaalit, putket ja riskit, jotka ostajat aliarvioivat
100 barin paineessa tavallinen käytäntö lakkaa toimimasta. Yläpuolen putkisto on terästä tai ruostumatonta terästä, jonka seinämän paksuus on tarkistettu, mitoitettu liittimet ja dokumentoidut tuet; kupari on rajoitettu halkaisijaltaan pieniin, jos valmistajan paineluokitus sen sallii, eikä messinkiä saisi esiintyä korkealla puolella ollenkaan. Ylipaineventtiilit, räjähdyslevyt ja ilmausputket on mitoitettava täyttä massavirtaa varten ja ohjattava turvalliseen poistopaikkaan standardin EN 378, ISO 5149 tai soveltuvan paikallisen koodin mukaisesti.
Kosteus on toinen riski. CO2 ja vesi muodostavat hiilihappoa, joka hyökkää teräksen sisäpuolelta ja tukkii kuivaimet ja venttiilit, joten järjestelmä tarvitsee oikean kokoiset kuivausainekuivaimet, kuivatyppihuuhtelun ja kurinalaisen evakuointiprotokollan ennen lataamista. Öljy on kolmas: CO2 liukenee POE-öljyyn, muuttaa sen viskositeettia ja voi siirtyä pois kompressorista, mikä tekee öljynerottimesta, öljymäärämittarista ja näkölaseista vakiovarusteita lisävarusteiden sijaan. Useimmat kenttäongelmat juontavat juurensa näihin kolmeen alueeseen eikä itse kompressoreihin, minkä vuoksi kaikki kylmävaraston jäähdytysjärjestelmän vikaanalyysi pitäisi aloittaa painelukemista, kosteusilmaisimista ja öljytason tarkistuksista.
Käytännön eritelmien tarkistuslista
Laita nämä numerot yhdelle sivulle ennen tarjousten pyytämistä. Ne muuttavat suunnittelua enemmän kuin mikään merkkivalinta:
- Ympäristön suunnittelun kuivauslämpötila ja vuotuiset tunnit yli 25 °C.
- Huonelämpötilat ja samanaikainen jäähdytyskuormitus, mukaan lukien alasvetokäyttö.
- Vaadittu lämmöntalteenoton lämpötila ja mahdollinen käyttöveden päivittäinen määrä.
- Korkea sivun suunnittelupaine ja standardi, joka laitoksen on täytettävä.
- Konehuoneen tilavuus, ilmanvaihtonopeus ja kaasunilmaisujärjestely.
- Sähkönsyöttö, ohjausalusta ja kaukovalvonta odotukset.
Zhejiang Brozer on valmistanut puolihermeettisiä kompressoreja ja koottu jäähdytyslaitteita yli 21 vuoden ajan, ja tuotantoa on viety yli 80 maahan, ja useimmat transkriittiset keskustelut, joihin osallistumme, alkavat juuri tästä luettelosta.
Usein kysytyt kysymykset
Onko CO2 turvallista elintarvikekasvien sisällä?
CO2 on luokitus A1, myrkytön ja syttymätön, mutta se syrjäyttää happea suljetuissa tiloissa, joten vuotojen havaitseminen, matalatasoinen ilmanvaihto ja selkeät opasteet ovat pakollisia. Korkea paine on toinen vaara, ja sitä käsitellään vapautuslaitteilla ja oikein mitoitettavilla osilla, eikä pelkästään toimenpiteitä noudattaen.
Voiko transkriittinen järjestelmä toimia kuumassa ilmastossa?
Kyllä, adiabaattinen esijäähdytys, rinnakkaispuristus tai ejektorit. Odotettavissa hieman korkeammat pääomakustannukset ja vaatimaton tehokkuusmaksu verrattuna leudon ilmaston asennukseen.
Voidaanko olemassa oleva R404A-laitos muuttaa?
Harvoin. Kompressorit, putket, venttiilit ja säätimet tarvitsevat kolme-neljä kertaa korkeammat paineluokat, joten muuntaminen tarkoittaa käytännössä uutta korkeaa puolta.
Mitä huoltoa korkea puoli tarvitsee?
Painelähettimen kalibrointi, venttiilien vasteen tarkastukset, kaasujäähdyttimen puhdistus ja vuotuinen rajoituslaitteiden ja murtolevyjen tarkastus.
Transkriittinen CO2 ei ole drop-in-tekniikka; se on erilainen painejärjestelmä, jolla on omat osasäännöt. Suunnittele suunnittelupaine, kaasujäähdyttimen valinta ja kosteudensäätö oikein, niin laitos toimii vuosikymmeniä kylmäaineella, jota ei koskaan vähennetä. Käsittele ne väärin, ja säästöt katoavat ensimmäisenä kuumana kesänä.
