Instalacje chłodnicze w supermarkecie

Transkrypt

1 Instalacje chłodnicze w supermarkecie Bartosz NOWACKI Instalacje chłodnicze w sklepach spożywczych były, są i zawsze będą. Zbyt wiele produktów wymaga przechowywania w warunkach chłodniczych, jak i mroźniczych, by można było zrezygnować z chłodnictwa. Jak jednak to chłodnictwo wygląda? Czy do każdego sklepu należy podchodzić podobnie? Co jest ważne dla sklepu? Na co zwrócić uwagę? Jakie rozwiązania zastosować? I jaka jest specyfika instalacji chłodniczych dla supermarketów? Najprościej jest odpowiedzieć, że instalacja musi być dobrana optymalnie dla potrzeb sklepu. Łatwo powiedzieć, dużo trudniej to zrobić Najprościej jest odpowiedzieć, że instalacja musi być dobrana optymalnie dla potrzeb sklepu. Łatwo powiedzieć, dużo trudniej to zrobić. Bardzo ważnym elementem instalacji chłodniczej są koszty, zarówno inwestycyjne, jak i eksploatacyjne. Drugim ważnym elementem jest bezpieczeństwo pracy instalacji. Trzecim jest jakoś produktów. Jak to osiągnąć i gdzie znajduje się nasze optimum? Bo przecież wiadomo, że nie można wykonać taniej instalacji, o minimalnych kosztach eksploatacyjnych, która będzie nie tylko gwarantowała wysokie bezpieczeństwo przechowywania, jak i wysoką jakość produktu. Więc po kolei. Pierwszą czynnością, którą musimy wykonać, to projekt instalacji chłodniczej. A by tego dokonać, należy określić punkty, z których musimy odprowadzić ciepło. Głównym punktami są oczywiście meble chłodnicze, a dodatkowymi, uzależnionymi od wielkości sklepu, komory chłodnicze. Dodatkowo dochodzi nam układ klimatyzacji sali sprzedaży. Pojedyncze meble chłodnicze z własnym agregatem Meble chłodnicze mogą być dostarczone z własnymi agregatami (rys. 1.). Jest to na pewno wygodne rozwiązanie, które nie tylko gwarantuje szybkie ustawienie mebli i ich włączenie, ale też prostą zmianę aranżacji sklepu. Tym bardziej, że spora część mebli z własnymi agregatami ma też rozwiązany problem odprowadzenia skroplin przez wewnętrzne zbiorniki na wodę z systemem jej odparowywania. Kolejną zaletą jest łatwość rozbudowy takiego systemu po prostu doku- 64 4/2016

2 dach bezpośrednich, tym bardziej, że układy pośrednie są też układami z centralnym układem chłodzenia. Meble przystosowane do centralnego układu chłodniczego są tańsze w zakupie, choć nie zawsze różnica w cenie pokrywa koszty centralnego agregatu wraz z kosztami dodatkowego orurowania, a i często też dodatkowego okablowania. Dochodzą nam też koszty wykonania odprowadzenia skroplin z poszczególnych mebli, bo w przypadku mebli bez własnego agregatu raczej nie spotyka się układów do odparowania skroplin. Jeśli nawet takie układy odparowania skroplin zostaną zastosowane, to zwiększają one koszty eksploatacyjne, bo są oparte na grzałkach elektrycznych, a nie na cieple odpadowym, jak to ma miejsce w meblach z własnymi agregatami. No dobrze, ale gdzie w takim razie oszczędności? Czy nie lepiej byłoby nawet w przypadku sklepów wielkopowierzchniowych stosować mebli z własnymi agregatami? Nie, gdyż centralny układ skraplający pozwala na znacznie lepszą regulację wydajności układu i dostosowanie aktualnej wydajności do aktualnych potrzeb. Dokładność regulacji wydajności zwiększa się przez zastosowanie płynnej regulacji wydajności dla jednej ze sprężarek z zespołu sprężarkowego. W przypadku mebli z własnym agregatem pracują one w systemie załącz wyłącz. Jak temperatura wzrośnie, załącza się cały agregat i pracuje ze swoją całą wydajnością, pobierając też pełny pobór prądu. I to nie zależnie od aktualnego obciążenia cieplnego mebla. Jak będzie ono wysokie, to nie jest to problem, bo agregat i tak będzie pracował pełny czas. Ale jak będzie ono niepujemy kolejny mebel w ramach potrzeb, ustawiamy w dowolnym miejscu sklepu według potrzeb (uwzględniając oczywiście wymagania techniczne danego mebla), podłączamy pod zasilanie elektryczne i gotowe. W przypadku małych sklepów jest to rozwiązanie najczęściej stosowane, pozwalające na sukcesywne inwestowanie, tani remodeling sklepu oraz elastyczne uzupełnianie wyposażenia sklepu w miarę rosnących potrzeb. Trzeba też pamiętać, że część mebli chłodniczych jest do takich sklepów dostarczana przez dostawców i producentów artykułów spożywczych, typu napoje czy lody. Pozwala to na dalsze oszczędności inwestycyjne w tego typu sklepach. Minusy? są, i to nie małe. Głównym minusem są koszty eksploatacyjne. Każdy mebel to jeden agregat skraplający na sali sprzedaży, oddający ciepło bezpośrednio na tę salę. Powoduje to, że na sali sprzedaży znacznie podnosi się temperatura powietrza. Zimą to zaleta, bo ogranicza się koszty ogrzewania sklepu, ale w małych powierzchniowo sklepach, z dużą ilością mebli chłodniczych czasem nawet zimą ilość tak dostarczonego ciepła jest zbyt duża w stosunku do potrzeb. Wysoka temperatura na sklepie to w najlepszym wypadku zwiększony pobór prądu przez agregaty, ze względu na wyższą temperaturę skraplania i wyższe straty ciepła przez same meble. W najgorszym wypadku może dojść do sytuacji, gdzie temperatura otoczenia nie pozwoli na utrzymanie właściwych parametrów wewnątrz mebli chłodniczych nawet w przypadku ich ciągłej pracy. Rozwiązaniem jest klimatyzacja sklepu, która pozwoli na odprowadzenie nadmiaru ciepła na zewnątrz. Trzeba jednak pamiętać, by przy kalkulacji wydajności układu klimatyzacji pamiętać o doliczeniu ciepła produkowanego przez urządzenia chłodnicze będące na sali sprzedaży, co znacznie zwiększa wydajność klimatyzacji. Wzrost wydajności klimatyzacji to również wzrost kosztów eksploatacji układów chłodniczych w sklepie, a jej montaż to koszt inwestycyjny. Zwiększone koszty eksploatacji przy pojedynczych meblach z własnymi agregatami to nie tylko dodatkowe źródła ciepła. To też ograniczenia w odzyskiwaniu energii cieplnej z układów chłodniczych. O ile zimą, o czym już wspomniałem, ciepło z agregatów skutecznie nam dogrzewa salę sprzedaży, o tyle latem nie jest w żaden sposób wykorzystywane. Można by wprawdzie zainstalować do każdego agregatu układ odzysku ciepła, ale koszty takiego rozwiązania znacznie przekroczył by możliwe zyski i nie było by możliwości na szybki zwrot tej inwestycji, nawet doliczając do zysków obniżenie kosztów pracy układu klimatyzacji. W przypadku mebli z własnymi agregatami rzadko się też stosuje układy chłodnicze pozwalające na ograniczenie ich energochłonności przez choćby zastosowanie rozprężnych zaworów silnikowych lub elektronicznych lub płynnej regulacji wydajności sprężarki. Koszty takich rozwiązań dla pojedynczych i małych agregatów sprężarkowych powodują, że cena mebla wzrasta w sposób znaczący. Meble chłodnicze w centralnym układzie chłodniczym Inaczej to wygląda w przypadku mebli chłodniczych przystosowanych do centralnego układu chłodniczego (rys. 2.). Tutaj nie ma żadnego problemu z układami odzysku ciepła, czy też z rozwiązaniami pozwalającymi na redukcję kosztów eksploatacji. Dostarczone meble nie są wyposażone w agregat skraplający, a jedynie w parownik z zaworem rozprężnym, czasem też w dodatkowe elementy automatyki powiązane z pracą parownika. Meble są przystosowane do podłączenia do centralnego układu chłodniczego po stronie ciekłego czynnika i po stronie ssania. Oczywiście jeśli mówimy o układach z bezpośrednim odparowaniem, a nie układach pośrednich, gdzie meble są przystosowane do zasilania cieczą nisko krzepliwą typu roztwory glikolu lub solanki, a wymiennik ciepła nie jest już wyposażony w zawór rozprężny. O samych układach pośrednich w marketach powiem jednak nieco później, na razie pozostańmy przy ukła- Rys. 1. Regał chłodniczy z własnym agregatem skraplającym Rys. 2. Regał chłodniczy bez własnego agregatu do podłączenia pod centralną instalację chłodniczą 20 lat dla branży 65

3 Rys. 3. Zasada działania termostatycznego zaworu rozprężnego Rys. 4. Przekrój termostatycznego zaworu rozprężnego z wyrównaniem wewnętrznym i zewnętrznym wielkie, agregat popracuje chwilę, by wyłączyć się na jakiś czas, po czym ponownie się załączy. A taka praca nie dosyć, że jest energochłonna, to jeszcze prowadzi do szybszego zużycia się sprężarki. Jeśli dodatkowo nie mamy kontrolowanego czasu minimalnego pracy i postoju sprężarki, do jej uszkodzenia mamy już bardzo krótką drogę. W układach centralnych ten problem już nie występuje. Jeśli nawet dany mebel ma niewielkie obciążenie cieplne, to i tak zespół sprężarkowy dostosowuje obciążenie do całości instalacji, a nie pojedynczego mebla. Im więcej stopni regulacji, tym dokładniejsze dostosowanie wydajności do zapotrzebowania. Ilość startów i zatrzymań poszczególnych sprężarek jest ograniczona do minimum, a płynna regulacja jednej ze sprężarek pozwala na jeszcze dalsze ograniczenie załączania i wyłączania pozostałych sprężarek. Rys. 5. Miejsce podłączenia wyrównania zewnętrznego i czujnika termopary termostatycznego zaworu rozprężnego Elementy rozprężne zastosowane w meblach Skoro jesteśmy już na etapie omawiania ograniczenia kosztów eksploatacji instalacji chłodniczych, nie sposób nie wspomnieć o elementach rozprężnych. W meblach chłodniczych z własnym agregatem najczęściej możemy spotkać się z kapilarą lub, w zależności od wielkości mebla, termostatycznym zaworem rozprężnym (rys. 3.). Są to jednak już fabrycznie zamontowane elementy i my nic z tym najczęściej nie robimy. Raz to koszty, a dwa to gwarancja na mebel. W meblach do układów z bezpośrednim odparowaniem mogą być zamontowane termostatyczne zawory rozprężne, jak i inne typy zaworów rozprężnych, w zależności od wymagań kupującego. Co jest ważne, nie ma to znaczącego wpływu na koszt samych mebli, jednak zastosowanie innych zaworów rozprężnych niż zawory termostatyczne powoduje, że wzrasta koszt całej instalacji. Ale zaletą jest to, że równocześnie mamy możliwości obniżenia kosztów eksploatacji instalacji, szczególnie w okresie od jesieni do wiosny. A to ważny argument, tym bardziej, że są to znaczące oszczędności, szybko zwracające zwiększone koszty inwestycji. Ale po kolei. Zacznijmy od termostatycznych zaworów rozprężnych. Rozróżniamy dwa typy termostatycznych zaworów rozprężnych: z wyrównaniem wewnętrznym i zewnętrznym (rys. 4.). Czym się różnią? Jedną rurką przyłączeniową. Zawory z zewnętrznym wyrównaniem mają oprócz przyłącza zasilania ciekłym czynnikiem i wyjścia na parownik dodatkowe podejście, najczęściej pod rurkę ø6 mm (lub calową 1/4 ). Służy ono do pomiaru ciśnienia czynnika chłodniczego za parownikiem. Jeżeli tego podejścia zawór nie ma, to mamy do czynienia z termostatycznym zaworem rozprężnym z wyrównaniem wewnętrznym. Mierzy on ciśnienie parowania zaraz za dyszą rozprężającą za pomocą wewnętrznego kanalika. Przy małych obciążeniach cieplnych, powiedzmy do około 2000 W, możemy stosować zawory z wewnętrznym wyrównaniem. Jest to dobre rozwiązanie szczególnie dla czynnika R134a. Dla czynników typu R404A, R507 czy R407C zalecam jednak zawsze stosowanie zaworów z wyrównaniem zewnętrznym. Praca zaworu z wyrównaniem zewnętrznym zawsze jest dokładniejsza niż zaworu z wyrównaniem wewnętrznym. Pamiętajmy, że nie ma termostatycznych zaworów rozprężnych bez wyrównania. Pamiętajmy też, że gdy montujemy zawór z wyrównaniem zewnętrznym zawsze należy wyrównanie podłączyć pod rurociąg ssawny. Zaślepienie tego wyjścia jest niedopuszczalne, a mimo wszystko nie raz się z tym spotkałem, oglądając instalacje wykonane nawet przez znane firmy z wieloletnimi tradycjami i posiadającymi wybitnych specjalistów. Jak już wspomniałem, termostatyczny zawór rozprężny posiada czujniki. Jednym z nich jest już wspomniane wyrównanie zewnętrzne. Gdzie je podłączamy? Zawsze za parownikiem i zawsze za czujnikiem temperatury zaworu rozprężnego (rys. 5.). Możemy podłączyć wyrównanie zaraz za czujnikiem temperatury, jeszcze przed syfonem i takie rozwiązanie jest najlepszym punktem podłączenia wyrównania. Możemy również wykonać podłączenie wyrównania ciśnienia za syfonem, wykonując podłączenie albo w górną część górnego syfonu, albo już w główny kolektor ssawny. Nie wolno podłączać wyrównania do pionowych odcinków rurociągów, szczególnie między syfonami. No i przyłącze wyrównania ciśnienia musi być podłączone przed jakimkolwiek innym elementem automatyki zamontowanym za parownikiem, np. filtrem ssawnym lub zaworem 66 4/2016

4 stałego ciśnienia parowania. Wyrównanie podłączamy od góry rurociągu ssawnego, by mierzyć bezpośrednio ciśnienie panujące w rurociągu, bez zniekształcenia go o zakłócenia wywołane ciekłym czynnikiem czy też olejem zalegającym w dolnej części rurociągu. Wspomniałem już o drugim czujniku, jaki ma termostatyczny zawór rozprężny. O ile wyrównanie zewnętrzne nie zawsze występuje, o tyle czujnik termostatyczny zawsze. Mierzy on temperaturę czynnika zaraz za parownikiem. Umieszczamy go zawsze jak najbliżej wyjścia z parownika, na poziomym odcinku rury. Musimy zwrócić uwagę, by czujnik na całej długości dolegał do rurociągu (rys. 6.). Bardzo ważny jest też punkt montażu czujnika na obwodzie rury. Montujemy go, patrząc na przekrój rury, w połowie wysokości rury lub lekko poniżej połowy, czyli na godzinie 3~4 lub 8~9 (rys. 7.). Nie wolno montować czujnika w dolnej lub górnej części rury. W górnej części porusza się przegrzany gaz, a w dolnej części zalega ciekły czynnik, który jeszcze nie odparował. Z tego powodu dolna część rury będzie chłodniejsza, a górna cieplejsza. Nam jednak zależy na pomiarze temperatury przepływającego czynnika na wyjściu z parownika, a jego właściwa temperatura jest właśnie w połowie wysokości rurociągu. Pamiętajmy jednak, że czasem możemy się spotkać przy urządzeniach seryjnych z montażem czujnika termostatycznego właśnie w dolnej lub górnej części rury. Takie ułożenie może wynikać ze specjalnej aplikacji pracy danego urządzenia, ale raczej nie spotkamy się jednak z takim rozwiązaniem w meblach chłodniczych. Jeśli mebel chłodniczy jest dostarczony z termostatycznym zaworem rozprężnym, nie tylko sam zawór jest już zamontowany, ale i czujniki tego zaworu są prawidłowo zamontowane. Ważne jest też to, że termostatyczny zawór rozprężny jest przewidziany do konkretnego typu czynnika chłodniczego, Rys. 6. Sposób przylegania czujnika termopary termostatycznego zaworu rozprężnego lub czujnika temperatury a zmiana czynnika będzie powodowała bezwzględną konieczność wymiany całego zaworu rozprężnego. Zamiast termostatycznego zaworu rozprężnego możemy się spotkać na instalacjach chłodniczych obsługujących sklepy z zaworem rozprężnym silnikowym (rys. 8.) lub zaworem rozprężnym impulsowym (rys. 9.), zwanym też elektronicznym. Czym się charakteryzują? Dużo większą dokładnością od termostatycznych zaworów rozprężnych, szerokim zakresem regulacji (10% ~ 100% dla zaworów impulsowych i 0% ~ 100% dla zaworów silnikowych) oraz możliwością osiągnięcia dużo mniejszego przegrzania niż dla termostatycznego zaworu rozprężnego. Zawory tego typu są zawsze sterowanie przez sterowniki elektroniczne. Zawór może być sterowany na podstawie pomiaru ciśnienia i temperatury za parownikiem (rys. 10.) lub na podstawie pomiaru temperatury za i przed parownikiem (rys. 11.). W pierwszym przypad- Prenumerata roczna 155 zł prenumerata@euro-media.pl, , 20 lat dla branży 67

5 Rys. 7. Położenie czujnika termopary termostatycznego zaworu rozprężnego lub czujnika temperatury Rys. 8. Zasada działania rozprężnego zaworu silnikowego Możemy podłączyć wyrówna nie zaraz za czujnikiem temperatury, jeszcze przed syfonem i takie rozwiązanie jest najlepszym punktem podłączenia ku pomiar jest analogiczny jak dla termostatycznego zaworu rozprężnego z zewnętrznym wyrównaniem, gdzie role wyrównania spełnia przetwornik ciśnienia, a czujnika elementu termostatycznego czujnik temperatury. Sposób montażu przetwornika ciśnienia jest identyczny jak dla wyrównania przy zaworze termostatycznym, a sposób montażu czujnika temperatury jest identyczny jak czujnika elementu termostatycznego. Przypadek, gdy zawór jest sterowany przez dwa czujniki temperatury, możemy przyrównać do termostatycznego zaworu rozprężnego z wewnętrznym wyrównaniem. Czujnik temperatury przed parownikiem spełnia rolę wyrównania wewnętrznego, a jego montaż na obwodzie rury jest identyczny, jak dla czujnika za parownikiem. Oczywiście czujnik temperatury za parownikiem montujemy również w tym przypadku dokładnie tak samo, jak czujnik elementu termostatycznego. I podobnie jak to miało miejsce w przypadku termostatycznych zaworów rozprężnych, tak i tu dużo dokładniejszą pracę zaworu uzyskamy przy sterowaniu na podstawie pomiaru temperatury i ciśnienia za parownikiem (czyli analogia do zaworu z zewnętrznym wyrównaniem). Zawór impulsowy a silnikowy Czym się różnią zawory impulsowe od zaworów silnikowych? Opisanie zasady działania, zalet i wad tych zaworów, jaki i dokładne ich porównanie, to temat na oddzielny artykuł, ale w formie skrótowej parę słów należy temu poświęcić. Zacznijmy opis od zaworów termostatycznych. Są to zawory mechaniczne, z wbudowaną dyszą o zmiennej wielkości przepływu. Element termostatyczny, na podstawie pomiaru temperatury za parownikiem, zwiększa lub zmniejsza otwarcie dyszy, co powoduje zwiększenie lub zmniejszenie ilości wtryskiwanego czynnika do parownika. Im większe przegrzanie, a więc wyższa temperatura czynnika za parownikiem, tym więcej czynnika jest przepuszczane przez zawór rozprężny. Pomiar ciśnienia, wewnętrzny lub zewnętrzny, jest korektą otwarcia zaworu. Im większe ciśnienie, a więc wyższa temperatura parowania, tym mniejsze otwarcie zaworu. Te dwa parametry wpływają więc na otwieranie i zamykanie zaworu. Ponieważ elementem bezpośrednio działającym na otwarcie zaworu jest membrana elementu termostatycznego, elastycznie i płynnie wyginająca się pod wpływem działania dwóch ciśnień, praca zaworu jest płynna. Ze względu na niewielkie ugięcie membrany, budowę dyszy, jak i charakterystykę zaworu, zakres regulacji jest niewielki, ale za to w całym swym zakresie płynny. Pod względem energetycznym możemy powiedzieć, że efekt regulacji otrzymujemy taki sam, jak byśmy regulowali natężenie światła lampy, nakrywając ją różnej grubości materiałami efekt ściemnienia w pomieszczeniu uzyskamy, ale oszczędności energii nie. Również efekt minimalnego przegrzania nie jest efektywny i najczęściej uzyskujemy przegrzanie na poziomie od 7 do 10 K. Zawory impulsowe to rodzaj zaworów elektromagnetycznych. Mają w sobie wbudowaną stałą dyszę, a ich działanie opiera się na impulsowym otwieraniu i zamykaniu (rys. 12.). Więc tak naprawdę zawór impulsowy albo jest całkowicie zamknięty, albo całkowicie otwarty. Jednak duża częstotliwość cykli otwarcia i zamknięcia, oraz odpowiednie dopasowanie czasu zamknięcia i czasu otwarcia zaworu daje nam efekt płynnej regulacji. Jeden cykl pracy zaworu to najczęściej 3 6 sekund, a czas otwarcia zaworu w jednym cyklu w stosunku do całego cyklu daje nam procentową aktualną wydajność zaworu. Zawory tego typu dają efekt płynnej regulacji tylko w dłuższym czasie obserwacji i jest to efekt średniej z cyklów otwarcia i zamknięcia zaworu. Ich pracę możemy porównać do bardzo szybkiego zapalania i gaszenia światła w pomieszczeniu, co w efekcie da nam nie tylko średnią jasność na zakładanym poziomie, ale też da nam efekt oszczędności energii elektrycznej. Efekt oszczędności dochodzi w skali roku do poziomu 25%. Wynika on nie tylko z dokładnego sterowania ilością przepływającego czynnika, ale też z możliwością obniżenia ciśnienia skraplania do bardzo niskiego poziomu, nie osiągalnego dla prawidłowej pracy termostatycznych zaworów rozprężnych. Przegrzanie osiągane na zaworach impulsowych jest również niższe niż dla zaworów termostatycznych. Przegrzanie na poziomie 3 6 K nie stanowi większego problemu. Jego kolejna zaletą jest to, że przy stosowaniu zaworów impulsowych nie stosujemy już dodatkowo zaworów elektromagnetycznych, a zamknięcie następuje automatycznie i całkowicie zaraz po odcięciu zasilania cewki zaworu impulsowego. Ze względu na impulsowe dostarczanie czynnika do parownika, zawsze w maksymalnej ilości, czynnik w rurociągu cieczowym albo porusza się z pełną prędkością, albo stoi. Równocześnie typoszereg zaworów impulsowych jest dużo mniejszy od zaworów termostatycznych, co jest rekompensowane ich dużym zakresem regulacji. Dlatego też zawory są dobierane zawsze jako przewymiarowane, i to nawet mogą być przewymiarowane o 30 50%, a nie są dobierane dokładnie do wydajności parownika. W efekcie też rurociąg cieczowy dla tych zaworów jest dobierany inaczej nie liczymy go dla danego obciążenia cieplnego, ale dla danej wielkości zaworu. Robimy tak, by zapewnić odpowiednią ilość czynnika chłodniczego w momencie pełnego otwarcia zaworu impulsowego. 68 4/2016

6 Rys. 9. Zasada działania rozprężnego zaworu impulsowego Dobór rurociągów najlepiej zlecić dostawcy zaworów impulsowych. Zawory silnikowe nie wymagają innej średnicy rurociągów, niż jest to wymagane dla zaworów termostatycznych. Wynika to z bardzo podobnej zasady działania. Zawór silnikowy posiada dyszę o zmiennej przepustowości (rys. 13.). Zmiana otwarcia dyszy jest realizowana jednak nie przez ugięcie membrany, lecz za pomocą silnika krokowego sterowanego sterownikiem elektronicznym. Dzięki temu uzyskujemy nie tylko w pełni płynną regulację, ale też w pełnym zakresie wydajności, zaczynając od 0%, a kończąc na 100% wydajności znamionowej. W efekcie uzyskujemy płynną pracę zaworu porównywalną do ściemniacza oświetlenia. Efekt energetyczny też jest widoczny, bo w skali roku możemy uzyskać oszczędności na poziomie nawet 30%. Jeżeli chodzi o przegrzane, utrzymanie go na poziomie nawet 2 K jest jak najbardziej realne i osiągalne, i co jest ważne, jest możliwe do utrzymania w konkretnej wartości nastawy. Typoszereg zaworów silnikowych jest jeszcze bardziej okrojony od zaworów impulsowych, jednak całkowicie płynna praca w pełnym zakresie nie stanowi żadnego problemu. Płynny i ciągły przepływ czynnika, dokładnie dobrany do aktualnego obciążenia powoduje, że nie musimy martwić się o przekrój rurociągu cieczowego. W przypadku zaworów silnikowych nie musimy również stosować zaworów elektromagnetycznych, odcinających parownik po osiągnięciu temperatury lub w czasie odszraniania, bo zawór zostanie zamknięty na ten czas przez sterownik. Jest jednak jedno małe ale odcięcie parownika w momencie zaniku zasilania. Zawór silnikowy, jeżeli nie ma dodatkowego zasilania, pozostanie w takim położeniu, w jakim nastąpiło odcięcie zasilania. Z tego względu musimy stosować sterowniki z dodatkowym, rezerwowym zasilaniem lub też są stosowane dodatkowe zawory elektromagnetyczne przed zaworami silnikowymi. Musimy jednak pamiętać, że zawory te powinny być zawsze otwarte, gdy jest zasilanie. Ze względu na charakterystykę pracy zaworu silnikowego i jego stopniowe otwieranie w trakcie uruchomienia chłodzenia nie może dojść do sytuacji, że zawór elektromagnetyczny otwiera się równocześnie z rozpoczęciem otwarcia zaworu silnikowego. Musimy też pamiętać, że czas otwarcia i zamknięcia zaworu silnikowego nie jest natychmiastowy i potrzeba chwilę czasu, by nastąpiło całkowite zamkniecie zaworu np. po osiągnięciu temperatury. Dodatkowy elektrozawór powinien zamknąć się tylko w przypadku zaniku zasilania. Obecnie termostatyczne zawory rozprężne są cały czas stosowane ze względu na niższy koszt inwestycji, wynikający nie tylko ze względu na niższy koszt samych zaworów, ale przede wszystkim ze względu na niższy koszt sterowania. Zawory elek- Ponad 200 wydañ 20 lat dla branzy. 20 lat dla branży 69

7 Rys. 10. Układ sterowania zaworu impulsowego lub silnikowego na podstawie pomiaru temperatur i ciśnienia za parownikiem troniczne już od dawna są wypierane przez zawory silnikowe. Wynika to zarówno z ich charakterystyki pracy, jak i zwiększonych kosztów instalacji chłodniczej, wynikającej z konieczności stosowania większych średnic rurociągów. Elastyczne dostosowanie się do obciążenia cieplnego i znaczne obniżenie ciśnienia skraplania to twarde zalety zaworów zarówno impulsowych, jak i silnikowych. Trzeba jednak pamiętać, że efekt obniżonego ciśnienia skraplania można osiągnąć tylko w przypadku, gdy na całej instalacji są zastosowane zawory impulsowe lub silnikowe. Na jednej instalacji mogą występować oba typy tych zaworów, nie koliduje to w żaden sposób z pracą instalacji i obniżeniem ciśnienia skraplania. Ale zastosowanie choć jednego rozprężnego zaworu termostatycznego powoduje, że musimy podnieść ciśnienie skraplania dla całej instalacji. Dlatego w przypadku stosowania zaworów impulsowych i/lub silnikowych powinniśmy je zastosować na całej instalacji chłodniczej, nie tylko na meblach, ale i na chłodnicach komór chłodniczych. Kolejną zaletą zarówno zaworów impulsowych, jak i silnikowych, jest możliwość pracy na niskim prze- Rys. 11. Układ sterowania zaworu impulsowego lub silnikowego na podstawie pomiaru temperatur i ciśnienia za parownikiem 70 4/2016

8 grzaniu. A niskie przegrzanie to wyższa wilgotność powietrza w meblu lub komorze. A im wyższa wilgotność powietrza, to tym mniejsza osuszka nie zapakowanego towaru, a im mniejsza osuszka, to nie tylko mniejsze ubytki wagowe, ale i dużo lepszy wygląd sprzedawanego produktu. A w sklepie wygląd i ekspozycja to bardzo ważny element, wpływający bezpośrednio na sprzedaż. Dużą zaletą zaworów elektronicznych i silnikowych jest też ich uniwersalność pod względem zastosowanych czynników chłodniczych. Wprawdzie wielkość zaworów dobiera się pod konkretny czynnik, ale zmiana czynnika nie zawsze wiąże się z wymianą zaworu. Jeśli zmiana czynnika wymaga zmniejszenia zaworu, nie musimy tego w ogóle robić, szczególnie dla zaworów silnikowych one dostosują się bez problemów w pełnym zakresie pracy po prostu nie będą się otwierać na maksymalną wydajność. Impulsowe zawory również dostosują się do tego, jednak chwilowy przepływ czynnika chłodniczego będzie zgodny z maksymalną wydajnością zaworu, a redukcja wydajności będzie realizowana krótszym czasem otwarcia. W przypadku konieczności zastosowania zaworu z większym przepływem w przypadku zaworów impulsowych można zmienić dyszę na większą (jeśli oczywiście pozwala na to typoszereg zaworów). W przypadku zaworu silnikowych najczęściej będziemy musieli zmienić cały zawór. Zastosowanie choć jednego rozprężnego zaworu termostatycznego powoduje, że musimy podnieść ciśnienie skraplania dla całej instalacji Rys. 12. Przekrój rozprężnego zaworu elektronicznego (impulsowego) Wady zaworów impulsowych i silnikowych Wadą zaworów impulsowych jest ich sposób otwarcia otwierają się od razu na 100% wydajności, co może spowodować zalanie sprężarek ciekłym czynnikiem. Wynika to z opóźnienia zwiększenia wydajności zespołu sprężarkowego, by ten nie reagował na wzrost ciśnienia w rurociągu ssawnym zbyt gwałtownie, co może powodować załączanie i wyłączanie się gwałtowne sprężarek. W przypadku zaworów silnikowych otwarcie następuje płynnie i to od wartości 0%, co pozwala na bieżące dostosowywanie się wydajności zespołu sprężarkowego. Dodatkowo, gdy z jakiegoś powodu ciśnienie ssania zacznie wzrastać, zawór silnikowy przestanie się otwierać, co eliminuje praktycznie możliwość zalania sprężarek ciekłym czynnikiem. Wadą zaworów silnikowych to dokładność działania. Tak, należy to zaliczyć do wad, bo jeszcze sporej ilości instalatorów sprawia to bardzo duże problemy, przez co nie tylko praca zaworów silnikowych nie jest optymalna, ale i bardzo często można spotkać się ze słowami instalatorów i projektantów, że jednak zawory impulsowe są lepsze. Jednak płynność działania, szybkie reakcje na zmieniające się warunki cieplne, zachowanie ciągłości strugi czynnika, stopniowe otwieranie adekwatne do obciążenia i możliwości agregatu sprężarkowego, jak i też płynne zamykanie dokładnie dopasowane do obciążenia cieplnego powoduje, że to właśnie te zawory sprawuję się rewelacyjnie w instalacjach chłodniczych. A prawdziwe wady? Najczęściej koszt sterowników kontrolujących ich działanie jest wyższy niż sterowników od zaworów impulsowych, choć różnice nie u wszystkich producentów sterowników istnieją. No i zamykanie ich w przypadku zaniku napięcia o ile w nowych instalacjach baterie czy akumulatory zasilania awaryjnego spełniają swą rolę, o tyle wraz z czasem użytkowania instalacji zapomina się o kontroli tych elementów. Dlatego też ja zalecam zamiast dodatkowego zasilania awaryjnego (lub niezależnie od niego) stosowanie dodatkowych zaworów elektromagnetycznych. * * * W następnym artykule omówię odzysk ciepła z mebli chłodniczych, bezpieczeństwo utrzymania jakości produktów w przypadku awarii oraz wpływ wentylacji i oświetlenia na temperaturę w meblach chłodniczych. Rys. 13. Przekrój rozprężnego zaworu silnikowego O AUTORZE Bartosz NOWACKI PPHU ReBaNo, Ekspert z ramienia Krajowej Izby Gospodarczej Chłodnictwa i Klimatyzacji oraz Rzeczoznawca z ramienia Krajowej Izby Rzeczoznawców Chłodnictwa, Klimatyzacji i Pomp Ciepła 20 lat dla branży 71