POLITECHNIKA GDAŃSKA Wydział Mechaniczny Katedra Techniki Cieplnej

Transkrypt

1 POLITECHNIKA GDAŃSKA Wydział Mechaniczny Katedra Techniki Cieplnej Seminarium z Chłodnictwa Zautomatyzowane systemy odpowietrzania średnich i dużych instalacji chłodniczych Krystian Piotrowski SiUChiK

2 Spis treści 1. Proces skraplania w obiegu lewobieżnym a gazy inertne Szkodliwe oddziaływanie gazów inertnych Źródła powietrza i gazów inertnych w instalacji Lokalizacja miejsc gromadzenia się powietrza instalacji Wykrywanie obecności powietrza i gazów inertnych w instalacji, Usuwanie powietrza i gazów inertnych z instalacji Organizacja i potrzeba układów sekwencyjnych, Metoda separacji czynnika chłodniczego i gazów inertnych Organizacja układów odpowietrzania instalacji chłodniczych Układy jednopunktowe. Przenośny odpowietrznik dynamiczny Układy wielopunktowego odpowietrzania Elementy technicznego wyposażenia instalacji odpowietrzających Kalkulacja ekonomiczna automatycznego odpowietrznika..20 Literatura

3 1. Proces skraplania w obiegu lewobieżnym a gazy inertne. Proces skraplania rozumiany jest ogólnie, jako przemiana fazowa pary w ciecz, której towarzyszy transport energii za pomocą ciepła. Szczególnym przykładem zastosowania tego sposobu przenoszenia energii jest lewobieżny obieg termodynamiczny występujący w sprężarkowych, parowych urządzeniach chłodniczych i pompach ciepła. Obok wrzenia w przepływie, istotną rolę odgrywa tutaj proces skraplania. Należy podkreślić, że efektywność energetyczna układu zależy w bardzo dużym stopniu od sprawności przemian fazowych, zachodzących w wymiennikach ciepła. W chłodniczych skraplaczach chłodzonych powietrzem, proces skraplania odbywa się zwykle wewnątrz rur prostych połączonych kolanami, z których zbudowane są wężownice rurowe. Wewnątrz wężownic występuje z reguły skraplanie błonowe, podczas którego powstaje na powierzchni wewnętrznej kanału rurowego film cieczy. Nie można jednak wykluczyć istnienia warunków skraplania kroplowego lub mieszanego. Przepływ skraplającego się czynnika chłodniczego ograniczony jest poza tym ściankami kanału rurowego. Ruch powstającego filmu kondensatu może mieć charakter laminarny lub turbulentny. Mechanizm tego procesu jest jednak odmienny od innych rodzajów skraplania, ponieważ występują ograniczone warunki odpływu powstającego kondensatu. ( )Szczególną rolę w procesie skraplania odgrywają nieskraplające się gazy, zwane inertnymi (ang foul gas). Stanowią one dodatkowe wypełnienie skraplacza, które utrudnia proces skraplania czynnika chłodniczego. W skraplaczu stosowanym w sprężarkowym urządzeniu chłodniczym gazem inertnym jest zwykle powietrze Szkodliwe oddziaływanie gazów inertnych. Obecność powietrza w instalacji chłodniczej jest szkodliwa, działa jak izolacja ciepłochronna w skraplaczu, gromadząc się na zimniejszych chłodzonych powierzchniach wymiany ciepła, oddzielając wodę chłodzącą od par czynnika chłodniczego. Ponieważ powietrze jest bardzo dobrym izolatorem ciepła nawet cienka jego warstwa w skraplaczu mocno pogarsza wymianę ciepła pomiędzy skraplanym czynnikiem chłodniczym i wodą chłodzącą, co powoduj znaczne podwyższenie ciśnienia skraplania. Zjawisko zilustrowano na Rys. 1. Ponadto ciśnienie cząstkowe powietrza w skraplaczu dodaje się do ciśnienia skraplania czystego czynnika chłodniczego, zwiększając całkowite ciśnienie w skraplaczu i na tłoczeniu sprężarek. Przy określonej temperaturze dostępnej wody chłodzącej skraplacz, ciśnienie w nim będzie więc znacznie wyższe gdy skraplacz i instalacja są zapowietrzone w porównaniu do sytuacji instalacji tylko z czystym amoniakiem czy innym czynnikiem chłodniczym. Rys 1. Powietrze otaczając zimne powierzchnie elementów konstrukcji wymiennika tworzy warstwę izolacji. Obniżając wydajność skraplacza. [1] 3

4 Rys 2.Schemat rozkładu temperatury i ciśnienia podczas skraplania czynnika chłodniczego w obecności gazu inertnego; 1 chłodzona ścianka, 2 ciecz; δ grubość warstwy przyściennej, p ciśnienie całkowite, pr ciśnienie cząstkowe czynnika, pin ciśnienie cząstkowe gazu inertnego [2] Rys. 3. Rozkłady temperatury podczas skraplania przy stałej gęstości strumienia masy (wρ) = 208 kg/m2s i zawartości gazu inertnego w czynniku chłodniczym: η = 0%, 1,5%, 3% objętości skraplacza przy ciśnieniu 1,4 MPa [2} Rys. 4. Zestawienie zbiorcze zależności oporów przepływu Δp = f(wr) od gęstości strumienia masy czynnika chłodniczego (wρ) oraz procentowego udziału gazu inertnego η: 1) η = 0%, 2) η = 0,5%, 3) η = 1,0%, 4) η = 1,5%, 5) η = 2,0%, 6) η = 2,5% [3] 4

5 Wyniki badań eksperymentalnych dotyczące określenia wpływu udziału powietrza, jako gazu inertnego na proces skraplania czynnika chłodniczego R404A przedstawione na rys.3 oraz rys 4, potwierdzają w sposób jakościowy i ilościowy negatywny wpływ zawartości gazu inertnego na intensywność wymiany ciepła podczas skraplania w kanale rurowym. Oznacza to obniżenie wartości współczynnika przejmowania ciepła, zwiększenie długości strefy skraplania oraz wzrost oporów przepływu mieszaniny wielofazowej i wieloskładnikowej w kanale rurowym. Stwierdzono, że przy 2,5% objętościowym udziale powietrza zmniejsza się wartość współczynnika przejmowania ciepła od 20 do 50%, przy czym wartości wyższe dotyczą mniejszych gęstości strumienia ciepła i gęstości strumienia masy. Zwiększenie spadku ciśnienia dla objętościowego udziału powietrza η = 2,5% wynosiło do 30%, w stosunku do wartości uzyskiwanych dla skraplania czystego czynnika chłodniczego. Poza tym wzrost zawartości gazu inertnego wpływa niekorzystnie na wydłużenie strefy dwufazowej skraplania właściwego, zaś przy udziale powietrza około 3% następował nawet dwukrotny wzrost długości tej strefy. Sytuacja taka miała miejsce dla małych wartości natężenia przepływu czynnika chłodniczego. Wyniki badań jednoznacznie wykazują potrzebe dbałości o zachowanie czystości i szczelności instalacji chłodniczej. W przypadku nawet niewielkiego jej zapowietrzenia występuje niekorzystna zmiana parametrów pracy i spadek wydajności cieplnej urządzenia chłodniczego. [3] Praktycy chłodnictwa podają, że obniżenie ciśnienia skraplania o 1 bar skutkuje spadkiem poboru mocy przez sprężarkę o około 7% oraz zwiększenie wydajności sprężarki o około 4%. Rys 5. Wpływ obecności gazów inertnych na ciśnienie sprężania pk. Z podwyższonego ciśnienia skraplania wynika szereg negatywnych skutków: o większe zużycie energii elektrycznej do napędu sprężarki o wydłużenie czasu pracy sprężarki o wzrost obciążenia łożysk sprężarki o spadek wydajności chłodniczej urządzenia o wzrost temperatury tłoczenia czynnika o wzrost nieszczelności na złączach 5

6 1.2. Źródła powietrza i gazów inertnych w instalacji. Powietrze dostaje się do instalacji przez nieszczelności w dławnicach zaworów, rurociągów, na kołnierzach itp. Na stronie ssawnej, szczególnie pracującej na podciśnieniu stale lub okresowo (np. podczas odsysania fragmentów instalacji), podczas otwierania instalacji i maszyn do remontów i przeróbek. Może też dostawać się podczas wciągania czynnika chłodniczego do instalacji, podczas wciągania oleju do sprężarek itd. Wraz z czynnikiem chłodniczym, który jako produkt handlowy może zawierać do 5% powietrza. Nie dające się skroplić w instalacji gazy powstają też w samej instalacji chłodniczej wskutek rozkładu amoniaku i oleju, przyśpieszonego szczególnie w wyższych temperaturach. Np. w wyniku rozpadu amoniaku: 2NH 3 +ciepło 3H 2 + N 2 wydzielają się wewnątrz instalacji nie dające się w niej skroplić gazy: azot N 2 oraz wodór H 2, mogący też stwarzać zagrożenie wybuchowe. W wyniku rozkładu oleju sprężarkowego może pojawić się w instalacji szereg niepożądanych produktów, jak np. nie dające się skroplić gazy, kwasy organiczne, sole, maź i woda Lokalizacja miejsc gromadzenia się powietrza instalacji. Gazy inertne gromadzą się na stronie tłocznej, w miejscach gdzie występują najmniejsze prędkości i jest najzimniej. Najczęściej w skraplaczach i zbiornikach ciekłego amoniaku za skraplaczami. Przykłady miejsc, w których gromadzi się powietrze podczas pracy instalacji chłodniczej i w których należy wykonać punkt do odpowietrzania pokazano na rysunkach 5,6,7. Zasada odpowietrzania poziomych zbiorników cieczy dotyczy też poziomych skraplaczy płaszczowo-rurowych. Rys. 5. Powietrze gromadzi się w miejscu gdzie jest najmniejsza prędkość przepływu czynnika i jest najzimniej. [2] 6

7 . Rys 6. Usytuowanie punktu odpowietrzania na zbiorniku cieczy za skraplaczem z wlotem cieczy z boku zbiornika [2] Rys 7. Usytuowanie punktów odpowietrzania na poziomym zbiorniku cieczy za skraplaczem z wlotem cieczy pośrodku zbiornika.[2] 1.4. Wykrywanie obecności powietrza i gazów inertnych w instalacji. O obecności powietrza w instalacji może świadczyć np. wyłączanie urządzenia przez presostat wysokiego ciśnienia. Stopień zapowietrzenia instalacji ustalamy dokonując pomiaru ciśnienia i temperatury czynnika na wylocie ze skraplacza. Następnie odczytujemy z odpowiednich tabel, lub z tarczy manometru (mniej dokładne) ciśnienie nasycenia czynnika przy odczytanej wcześniej temperaturze. Wartość tą porównujemy z ciśnieniem odczytanym z manometru. Różnica ciśnień wskazuje na obecność gazów inertnych w instalacji. Manometry używane w instalacjach chłodniczych mają zwykle podwójną skalę: ciśnienia i odpowiadającej mu temperatury nasycenia czynnika. Ciekły czynnik chłodniczy płynący ze skraplacza ma temperaturę nasycenia odpowiadającą ciśnieniu skraplania w idealnych warunkach. Określając procentowe stężenie powietrza w instalacji, należy odczytać ciśnienie tłoczenia z manometru na sprężarce (pt). Następnie odczytać temperaturę ciekłego czynnika za skraplaczem i odpowiadające jej ciśnienie nasycenia (pn). Wartości te należy podstawić do wzoru 7

8 X = ((pt- pn) / pt )* 100%, Proces pomiaru ciśnienia i temperatury może być dokonywany automatycznie za pomocą czujników współpracujących z komputerowym nadzorem instalacji chłodniczej i porównywany z zadanymi wielkościami. 2. Usuwanie powietrza i gazów inertnych z instalacji. 2.1 Organizacja i potrzeba układów sekwencyjnych. Dawniej gazy te usuwane były ręcznie, metodą intuicyjną poprzez odkręcenie kurka i zamknięcie go w chwili, którą operator uznał za stosowną. W rzeczywistości do atmosfery wydostawała się mieszanina dość bogata w czynnik chłodniczy. Biorąc pod uwagę aspekty ekonomiczne związane z uzupełnianiem instalacji w czynnik, ale także ekologiczne (kategoryczny zakaz emisji substancji kontrolowanych do atmosfery) nie jest to sposób odpowiedni. Dzisiejsze metody, polegają na zassaniu mieszaniny z odpowiedniego punktu i rozdzielenie gazów poprzez wykroplenie czynnika na specjalnej chłodnicy. Gazy inertne, wolne od par czynnika usuwane są do atmosfery. Rys. 8. Wykres efektywności różnych metod odpowietrzania instalacji chłodniczych. [2] Jest szereg typowych, prawdopodobnych miejsc gdzie będzie się gromadziło powietrze w instalacji. Jednak na dokładną lokalizację gdzie powietrze będzie się zgromadzać ma wpływ szereg czynników takich jak; ilość skraplaczy i zbiorników cieczy za skraplaczem, konstrukcja rurociągów do i od skraplaczy, usytuowanie i praca elementów instalacji. Pora roku może również mieć na to wpływ. W czasie gorącego lata powietrze może migrować do zbiorników cieczy wysokiego ciśnienia za skraplaczami o niższej temperaturze znajdujących się wewnątrz budynku lub w cieniu. W czasie zimy sytuacja może być odwrotna. 8

9 Instalacje należy odpowietrzać przez cały rok, gdyż zapowietrza się ciągle i powoduje straty mimo, że w chłodniejszych porach roku trudniej się je zauważa, gdyż lepsze jest chłodzenie skraplaczy. Dlatego ważną sprawą jest usuwanie powietrza pojedynczo z każdego miejsca, gdzie może się ono gromadzić. Odpowietrzanie wielopunktowe sekwencyjne jest praktycznie jedyną skuteczną metodą zapewnienia całkowitego usuwania powietrza z instalacji chłodniczej podczas jej pracy. Rys. 9. Typowe przykłady lokalizacji punktów odpowietrzania instalacji [4] W rozbudowanych systemach chłodniczych, konieczne jest odpowietrzanie instalacji z kilku punktów jak przedstawiono na Rys 10. Jednakże, nie możemy tego robić jednocześnie, gdyż w takim wypadku mieszanina odpływa z urządzenia tylko z punktu o najwyższym ciśnieniu, nawet gdy różnice ciśnienia są bardzo niewielkie. W pozostałych punktach następowałoby tylko ciągłe zwiększanie stężenia powietrza. Dlatego należy odpowietrzać instalacje pojedynczo i etapami. Ponadto jednoczesne otwarcie wszystkich punktów odpowietrzania na skraplaczach z zasyfonowanymi spływami ciekłego czynnika chłodniczego spowoduje zlikwidowanie efektu syfonów, ponieważ wtedy ciśnienia we wszystkich punktach odpowietrzania się wyrównają. 9

10 Rys 10. Odpowietrzanie wielopunktowe sekwencyjne(z 5 punktów), instalacja odpowietrzająca AOS. Sterownik połączony ze wszystkimi zaworami odpowietrzającymi EP[2] 2.2. Metoda separacji czynnika chłodniczego i gazów inertnych. Rys. 11. W danej chwili może być otwarty tylko jeden zawór odpowietrzający. [2] Powietrze odprowadzane z punktu odpowietrzania na instalacji chłodniczej w rzeczywistości zawiera jeszcze znaczną ilość czynnika chłodniczego. Jest to mieszanina pod wysokim ciśnieniem. W wypadku bezpośredniego odprowadzania jej do atmosfery lub wody występują duże straty czynnika chłodniczego oraz zagrożenie ekologiczne. By tego uniknąć stosuje się odpowiednie aparaty w których mieszaninę tą mocno się schładza. Wskutek tego wykrapla się z niej czynnik chłodniczy, zawracany następnie do instalacji chłodniczej, a oczyszczone powietrze jest usuwane do atmosfery. Im niższa temperatura schładzania, tym dokładniejsze oddzielenie czynnika chłodniczego od powietrza. Zależy to oczywiście też od typu aparatu. Schładzanie najczęściej odbywa się przeponowo w wężownicy itp. zanurzonej we wrzącym czynniku chłodniczym lub barbotażowo w silnie schłodzonej kąpieli czynnika chłodniczego. W nowoczesnych centralnych odpowietrznikach AUTOPURGER APM i NEAP następuje tak dokładne oddzielenie czynnika chłodniczego od powietrza, że zawiera ono średnio około 200 razy mniej czynnika w porównaniu z mieszaniną odprowadzaną z instalacji chłodniczej. Zasadę oczyszczania powietrza metodą chłodniczą pokazano na Rys. 12. Praca układu rozpoczyna się po otwarciu zaworów A na przewodzie od odpowietrzników, zaworu B na przewodzie czynnika ciekłego oraz zaworu C do przewodów na stronie ssącej jak również zawór wylotowy E oczyszczonego gazu inertnego powinien być otwarty. Gaz z odpowietrzników płynie przez filtr (4) i dociera do separatora cieczy (6) gdzie pozostałość ciekłego czynnika chłodniczego jest oddzielona od par i skierowana na stronę niskiego ciśnienia spirali parownika płynąc przez filtr i kryzę (5a). Poziom na linii wskaźnika wziernego (7) lub poniżej jest stanem prawidłowym. Wolny od cieczy gaz inertny wypływa górą separatora zaworu kulowego zwrotnego (3) docierając na dno komory separacyjnej urządzenia. W tym samym czasie ciekły czynnik ze strony wysokiego ciśnienia przez termostatyczny zawór rozprężny (1) przepływa na stronę cieczy niskiego ciśnienia i dociera do wężownicy parownika umieszczonej w komorze separacyjnej urządzenia. Termostatyczny czujnik zaworu 10

11 Rys. 12. Schemat chłodniczy odpowietrznika NEAP (non electrical auto burger) [4] rozprężnego mierzy przegrzanie par wypływających z wężownicy i steruje zaworem rozprężnym według potrzeb. Wężownica chłodzi mieszaninę gazu inertnego oraz par czynnika w komorze separacyjnej. Skroplony czynnik wypełnia komorę separacyjną unosząc pływak (12) który przymyka układ (11,12)zamykania wylotu. Warunkiem wypuszczenia gazów z urządzenia do płuczki wodnej jest wzrost ciśnienia powyżej (80 psig) 5,4 bar a temperatura w separatorze niższa lub równa 4,4 C. Kiedy te warunki są spełnione przez zawór sterowany temperaturą (9) oraz zawór zwrotny ciśnieniowy (2) systemem rur gaz przepływa do płuczki wodnej. Z wypływem gazu inertnego w komorze poziom skroplonego czynnika chłodniczego rośnie unosząc pływak, zamknięcie układu (11,13 zapobiega przedostaniu się czynnika do wylotu gazu z układu separatora na zewnątrz. Czynnik chłodniczy skroplony z mieszaniny gazów inertnych przepływa do części niskiego ciśnienia przez filtr i kryzę (5b) i jest użyty do chłodzenia układu. Jeśli ciśnienie w komorze separatora wzrośnie powyżej 15,3 bara zawór kontrolny (10) otwiera się wypuszczając pary mieszaniny do duktu ssącego obniżając ciśnienie w komorze. Dodatkowo urządzenie zabezpiecza zawór bezpieczeństwa ((8) ustawiony na ciśnienie 20,4 bar. Orurowanie od tego zaworu musi być zgodne z wymogami przepisów bhp i regulacji o gazach chłodniczych. Opisany powyżej separator NEAP firmy Hansen, wykonany ze stali, przystosowany do pracy z amoniakiem, pracuje bez zasilania energią elektryczną umożliwiając instalacje w środowiskach zagrożonych wybuchem. 11

12 Firma produkuje również aparaty sterowane elektronicznie. Automaty odpowietrzające Auto- Purger APM dostarczane są też w wersji do instalacji chłodniczych z R22, R134a itp. Oznaczone są wtedy APMF. Rys. 13. Schemat chłodniczy odpowietrznika APM[1] Alternatywą dla nieelektrycznego odpowietrznika NEAP jest automat odpowietrzający typu APM. Dzięki sterowaniu elektronicznemu, jest w stanie odpowietrzać te miejsca instalacji w których znajduje się aktualnie powietrze. Automat można włączać w trybie pracy: -ręcznej, -automatycznej, -rozruchu nowej instalacji. Zależnie od ilości powietrza w instalacji oraz jego rozmieszczenia, operator może odpowietrzać w trybie ciągłym jeden punkt układu lub pozwolić, by automat sprawdzał poszczególne miejsca instalacji chłodniczej. Stosowane sterowniki pozwalają określić czas odpowietrzania poszczególnych punktów instalacji. W sposób sekwencyjny układ usuwa powietrze z poszczególnych punktów instalacji, oczyszcza je z amoniaku (który wraca do swojego obiegu) i czyste usuwa do atmosfery. Niewątpliwą zaletą odpowietrzników Hansen jest ich wielopunktowość, sekwencyjność działania oraz świetna konstrukcja. Użytkownicy doceniają możliwość dokładnego i automatycznego usunięcia powietrza z instalacji. Wyłącznym dystrybutorem urządzeń Hansena w Polsce jest ZTCh w Bydgoszczy. Wśród rozwiązań alternatywnych można wskazać odpowietrzniki produkowane przez firmę Grasso. Posiadają one agregat skraplający oparty na czynniku R404A. Pozwalają usunąć pewną część gazów nieskraplających obecnych w skraplaczu (pozostaje około 1-2% według danych producenta zawartych na Zaletą jest prosty montaż nad punktem odpowietrzanym (oznaczający jednak brak wielopunktowego, cyklicznego 12

13 odpowietrzania instalacji chłodniczej). Wadą jest wydajność prawie dziesięciokrotnie mniejsza niż w przypadku najprostszego odpowietrznika Hansena NEAP. Rys. 14. Grasso AutoPurger posiada niewielki zbiornik z wężownicą w środku, podłączony do zbiornika cieczy lub kolektora skraplacza. Wężownica jest chłodzona małym freonowym układem chłodniczym. Na chłodzonej wężownicy następuje skroplenie czynnika. W wyniku tego procesu przy usuwaniu gazów z odpowietrznika straty czynnika znacznie maleją. Odpowietrznik Grasso AutoPurger wyłącza się gdy ilosć gazów nieskraplających spadnie poniżej 2%. Dla instalacji pracujących w zakresie ciśnienia skraplania 10 do 12 bar, stężenie powietrza będzie około 1%. [5] 3. Organizacja układów odpowietrzania instalacji chłodniczych. 3.1 Układy jednopunktowe. Przenośny odpowietrznik dynamiczny. Rys 15. Minipurge do instalacji chłodniczych z R11, R123, R12, R134, R22, R507, 404, Przenośny, wysokowydajny odpowietrznik do usuwania powietrza z instalacji chłodniczej podczas jej pracy lub postoju. Z własnym zespołem skraplającym i sprężarką bezolejową znacznie przyspieszające proces odpowietrzania. Sprężarka odsysa pary czynnika chłodniczego z 13

14 powietrzem z instalacji chłodniczej, przetłacza je do swego skraplacza powietrznego, w którym następuje skroplenie czynnika chłodniczego. Czynnik zawracany jest oddzielnym przewodem do strony niskociśnieniowej odpowietrzanej instalacji (lub do butli na czynnik chłodniczy), zaś powietrze gromadzone jest w zbiorniku odpowietrznika i porcjami usuwane do atmosfery. Praca całkowicie automatyczna. Sterowanie mikroprocesorowe Układy wielopunktowego odpowietrzania. W układach takich odpowietrzanie instalacji odbywa się w wielu jej punktach.dokonywane jest poprzez otwieranie umieszczonych tam specjalnych zaworów odpowietrzających które połączone układem rur pozwalają na dopływ mieszaniny gazów inertnych i par czynnika chłodniczego do urządzeń separujących omówionych w rozdziale 2.2. Podział wielopunktowych instalacji odpowietrzających można dokonać według kryterium w jaki sposób otwierane są zawory odpowietrzające na: - instalacje wielopunktowe sekwencyjne, - instalacje sterowane przez zarządzający komputer lub PLC, - instalacje wielopunktowe z automatycznym odpowietrznikiem i załączaniem punktów odpowietrzania. Podziały te dobrze ilustruje tabela I i II z oferty Zakładu techniki Chłodniczej. Na rysunkach 16 i 17 pokazano na schematach elementy instalacji wielopunktowych. Układy takie mają zastosowanie do: - do dużych i małych instalacji chłodniczych, -zblokowane, z pełnym wyposażeniem chłodniczym i elektrycznym, w tym z układem sterującym dla całej instalacji odpowietrzającej, zmontowanym fabrycznie na stalowej ramie zapewniają szybki i łatwy montaż. - są bardzo przyjazne dla użytkownika. Do wielu zalet układów automatycznych wielopunktowych należą: - Eliminacja postojów na odpowietrzanie ręczne i zawodną pracę ludzką - Duże oszczędności energii elektrycznej i amoniaku - Są bardzo wydajne i sprawne - Bezpieczne; szereg zabezpieczeń przed wyciekami amoniaku - Bardzo duża czystość powietrza upuszczanego do atmosfery - Zmniejszają koszty remontów i konserwacji maszyn - Sprawdzone w Polsce. Skuteczne i niezawodne -Gwarantują szybki zwrot nakładów zazwyczaj w kilka miesięcy do około roku. Układy wielopunktowe wykorzystujące Automaty APM pozwalają na - automatyczne wykrywanie powietrza w układzie chłodniczym, - funkcja samodiagnozowania zakłóceń, - zliczają ilości powietrza usuwanego z instalacji, - są bezpieczne szereg zabezpieczeń przed wyciekami amoniaku. 14

15 15

16 16

17 17

18 Rys. 16 i 17 Automatyczna wielopunktowa instalacja odpowietrzająca sterowana komputerem, sterowanie sterownikiem SOP-2. 18

19 3.3 Elementy technicznego wyposażenia instalacji odpowietrzających. a) b) c) Rys.18. a) Automatyczny odpowietrznik APME, b) Zawór elektro-magnetyczny HS8A z cewką DIN i lampkę sygnalizacyjną LSB (opcja), filtr S050, c) Zawór odcinający kątowy z kołpakiem dn = 15 mm typowo stosowany na punkcie odpowietrzania przed zaworem elektromagnetycznym HS8A [2] Rys.19. Typowy układ zaworów punktu odpowietrzania. [2] 19

20 Rys.20. Skrzynka sterownicza APM [2] 4. Kalkulacja ekonomiczna automatycznego odpowietrznika.[7] Doświadczenie wskazuje, iż w przypadku instalacji pracujących na podciśnieniu, nadwyżka ciśnienia skraplania, spowodowana obecnością niepożądanych gazów wynosi około 1,5 bara. W instalacjach pracujących na nadciśnieniu (większość zakładów mleczarskich) około 0,7 bara. Są to wartości uśrednione, podawane przez ZTCh. W rzeczywistości nadwyżka ciśnienia może być znacznie większa (zależnie od czynników podanych na początku artykułu). Dla obliczenia korzyści ze stosowania automatycznych odpowietrzników można skorzystać z następującego wzoru: O e = P n /P k C H T M gdzie: Oe oszczędność energii elektrycznej w złotych/rok Pn/Pk iloraz nadwyżki ciśnienia w barach (związanej z obecnością gazów nieskraplających) oraz ciśnienia skraplania czystego czynnik chłodniczego (bar abs.) C wydajność instalacji chłodniczej w kw H współczynnik zużycia energii (proponowany przez Hansen) T czas pracy instalacji w ciągu roku (w godzinach) M koszt jednostkowy energii elektrycznej w PLN Tabela 3. Współczynnik zużycia energii H dla temperatury skraplania równej 30 C [7] Czynnik chłodniczy Temperatura parowania ( C) Współczynnik H Amoniak R

21 Przyjmując: Oe wartość liczona Pn/Pk 1bar/11,9 bar C 1100 kw H 0,24 T 6500 godzin/rok M 0,4 zł/kwh netto O e = ,67 PLN netto Przy rosnących cenach energii elektrycznej, wyliczone wyżej oszczędności są znaczące. Okazuje się więc iż inwestycja w skuteczną instalację odpowietrzającą zwróci się w stosunkowo krótkim czasie. Wnioski: pomimo, iż można skutecznie odpowietrzyć instalację chłodniczą ręcznie, warto zainwestować w układ zastępującą pracę obsługi. Osiągniemy w ten sposób wyższe bezpieczeństwo pracy, oraz większą skuteczność i ciągłość pracy odpowietrznika. Decydując się na automatyzację warto rozważnie dokonać wyboru urządzeń, opierając się na doświadczeniu innych zakładów. Tylko wtedy osiągniemy faktyczne korzyści ekonomiczne. Podstawowym kryterium powinna być skuteczność usunięcia gazów inertnych, wyższa niż w przypadku innych odpowietrzników, lub też stosowania odpowietrzania ręcznego. 21

22 Literatura: 1. Zakład techniki chłodniczej. Odpowietrzanie amoniakalnych instalacji chłodniczych podczas pracy. ZTCH 2005 Materiały reklamowe. 2. Skraplanie czynnika chłodniczego R404A w obecności gazu inertnego. Klimatyzacja i chłodnictwo Mgr inż. R. Matysko Badanie skraplania czynnika chłodniczego wewnątrz kanałów rurowych w obecności gazu inertnego. Autoreferat rozprawy doktorskiej. Politechnika Koszalińska Hansen Technologies Corp High Grave Boulevard. HansenBurr Rige, Illinois USA. Materiały reklamowe 5. GEA Grasso spółka. Materiały reklamowe Hajduk T. Bonca Z.: Gazy nie skraplające się w urządzeniu chłodniczym. Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna Forum Mleczarskie za ZTCH 22