Ušteda energije u hladnjacima i dizalicama topline s pločastim izmjenjivačem topline

15.01.2024

Industrijski rashladni uređaji naširoko se koriste u raznim industrijama, uključujući grijanje, ventilaciju i klimatizaciju (HVAC), opću proizvodnju, preradu hrane, farmaceutske proizvode i industrijske primjene kao što su hladnjače i logistički centri.

Kondenzator i isparivač hladnjaka mogu biti tipa zračnog izmjenjivača topline ili mogu biti hlađeni/grijani glikolom ili vodom. Koristeći tehnologiju s potonjim, možemo zadržati količinu rashladne tekućine na minimumu, a cijeli rashladni sustav može se smjestiti u jednu strojarnicu, spojiti na rashlađivače zraka, energetske bunare, suhe rashladnike kroz sekundarne sustave koji koriste manje osjetljive medije kao npr. vodu, glikol ili čak CO2.

Potrošnja energije hladnjaka uvelike ovisi o konstrukciji i radu pripadajućih izmjenjivača topline, posebice isparivača i kondenzatora. U tradicionalnom hladnjaku s jednim isparivačem i jednim kondenzatorom, energetska učinkovitost može se povećati na tri načina promjenom oblika izmjenjivača topline:

1. Povećanje temperature isparavanja
2. Smanjenje temperature kondenzacije
3. Povećanje pothlađenja

Izbor isparivača

Temperature tekućine na sekundarnoj strani obično se određuju zahtjevima procesa; to može biti industrijski proces ili potrebna unutarnja klima u zgradi. Odabirom temperature isparavanja određujemo veličinu izmjenjivača topline. Temperatura isparavanja izravno je povezana s tlakom isparavanja određenim fizičkim podacima za rashladno sredstvo. Što je viša temperatura isparavanja, to je veći i tlak isparavanja. S višim tlakom isparavanja, kompresor treba manje energije za podizanje tlaka kako bi postigao tlak kondenzacije.

Upotrebom pločastog izmjenjivača topline može se postići viša temperatura isparavanja, na primjer 5 °C umjesto 2 °C u tipičnoj primjeni HVAC rashladnika; vodeno hlađenje od 12 °C do 7 °C. To rezultira znatno manjom potrošnjom električne energije za kompresor. Stoga se trošak većeg izmjenjivača topline može nadoknaditi u vrlo kratkom vremenu.

Izbor kondenzatora

Princip odabira kondenzatora za rashladni sustav slijedi proces odabira isparivača, ali obrnuto. Temperatura kondenzacije prati tlak kondenzacije, što je niži tlak kondenzacije, potrebno je manje dizanja u kompresoru. Za maksimalnu energetsku učinkovitost rashladnog sustava ključno je održavati što nižu temperaturu kondenzacije.

Korištenjem pločastih izmjenjivača topline moguće je postići vrlo malu temperaturnu razliku između glikola/vode i temperature isparavanja u izmjenjivaču topline, čime se održava niska temperatura kondenzacije. Zapravo, korištenjem pločastog izmjenjivača topline, temperatura vode može porasti iznad temperature kondenzacije ulaskom pregrijanog plina u kondenzator.

Uvođenjem pothlađivanja, gdje se hladi tekući kondenzat u rashladnom sustavu, možemo koristiti više "besplatne energije" iz sekundarnih medija. Povećanjem pothlađivanja potreban nam je manji maseni protok za isti kapacitet, što smanjuje protok u kompresoru, a posljedično i potrošnju energije. Korištenje ravnog pločastog izmjenjivača topline omogućuje spajanje pregrijača, kondenzatora i pothlađivača u jedan izmjenjivač topline, što često zahtijeva tri odvojena izmjenjivača topline različite tehnologije.

Razdoblje povrata

Hladnjaci i toplinske pumpe su jedni od najvećih potrošača električne energije u infrastrukturi postrojenja i zgrada, koji često rade dulje vrijeme. Pažljivim odabirom izmjenjivača topline za kondenzaciju i isparavanje možemo pridonijeti održivom radu, čime se ostvaruju uštede u korištenju prirodnih resursa i smanjuju troškovi rada tijekom radnog vremena.

Koliko se energije može uštedjeti ovisi uglavnom o granicama temperatura kondenzacije i isparavanja. Primjer: Rashladni uređaj na amonijak dizajniran je za hlađenje 2000 kW vode s 12 °C na 7 °C pri temperaturi kondenzacije od 35 °C. Ako je izmjenjivač topline odabran za temperaturu isparavanja od 2 °C, nazivna snaga kompresora (pod pretpostavkom izentropske učinkovitosti kompresora od 100%) je 274 kW. Ako je izmjenjivač topline odabran za temperaturu isparavanja od 5 °C, nazivna snaga kompresora smanjuje se na 244 kW. Ako sustav radi 5.000 sati godišnje uz cijenu električne energije od 0,1 euro/kWh, godišnja ušteda iznosi 15.274 eura ili 11% ukupnih troškova rada hladnjaka.

Održavanje

Tijekom radnog razdoblja svaki izmjenjivač topline može se oštetiti zbog nečistoća na strani vode i začepljenja kompresorskim uljem na strani rashladnog sredstva, posebno u isparivaču. Takve blokade mogu značajno smanjiti učinkovitost prijenosa topline, što povećava temperaturu kondenzacije i smanjuje temperaturu isparavanja.

Uz dobro planiranje sustava, rizik od začepljenja kompresorskim uljem može se smanjiti. Pravilnim odabirom ravnog izmjenjivača topline omogućujemo jednostavno čišćenje sekundarne strane.

Trebate savjet ili ponudu? Kontaktirajte nas i rado ćemo vam pomoći!