WARSZTATY CHŁODNICZE WĘGLOWODORY

WARSZTATY CHŁODNICZE WĘGLOWODORY dr inż. Andrzej Grzebielec, Politechnika Warszawska

WĘGLOWODORY (HC) JAKO CZYNNIKI CHŁODNICZE R290 propan R600a izobutan R1270 propylen (propen) R170 etan Wszystkie wymienione węglowodory należą do grupy bezpieczeństwa A3 czyli palny i nietoksyczny Dla wszystkich wymienionych GWP=3

CZY WĘGLOWODORY SĄ AKTUALNIE UŻYWANE JAKO CZYNNIKI CHŁODNICZE? R600a Pierwszy z węglowodorów stosowany na szeroką skalę w małych urządzeniach handlowych. Wprowadzony w latach 90-tych XX wieku w chłodziarkach domowych. W chwili obecnej na terenie Unii Europejskiej w ponad 98% nowych chłodziarek stowany jest właśnie izobutan.

CZY WĘGLOWODORY SĄ AKTUALNIE UŻYWANE JAKO CZYNNIKI CHŁODNICZE? R290 Propan jako czynnik roboczy, stosowany był prawie od początków chłodnictwa. Wyparty w mniejszych instalacjach przez czynniki syntetyczne cały czas był stosowany z powodzeniem, w dużych instalacjach przemysłowych. W chwili obecnej spotykany jako czynnik roboczy w wodnych systemach klimatyzacji i chillerach wody lodowej. Większość producentów sprężarek chłodniczych posiada w swojej ofercie także sprężarki dedykowane specjalnie dla propanu.

CZY WĘGLOWODORY SĄ AKTUALNIE UŻYWANE JAKO CZYNNIKI CHŁODNICZE? R1270 Propen, jest konkurencją głownie dla propanu w rozwiązaniach średnio i niskotemperaturowych, z tendencją ku niższej temperaturze

CZY WĘGLOWODORY SĄ AKTUALNIE UŻYWANE JAKO CZYNNIKI CHŁODNICZE? R170 Etan jest powszechnie stosowanym czynnikiem w dolnej kaskadzie w instalacjach przemysłowych do wytwarzania LNG. Spotyka się go także w urządzeniach medycznych do uzyskiwania temperatury na poziomie -100 C.

ZAKRES STOSOWALNOŚCI WĘGLOWODORÓW R600a R290 R1270 R170 +40-10 +10-40 +10-40 -50-100

WĘGLOWODORY A OLEJE? Wszystkie wymienione węglowodory dobrze współpracują z następującymi olejami: oleje mineralne (MO) oleje polialfaolefinowe (PAO) oleje poliestowe (POE)

JAK PROJEKTOWAĆ INSTALACJE Z WĘGLOWODORAMI? Małe urządzenia i instalacje projektuje się z zasadą maksymalnego napełnienia czynnikiem roboczym. Maksymalne napełnienie zależy od: położenia instalacji (nad czy pod poziomem gruntu) dostępność chłodzonych pomieszczeń (dostęp ogólny, czy dostęp ograniczony) rodzaj urządzenia (bezpośrednie odparowanie/ czynnik pośredni)

JAK PROJEKTOWAĆ INSTALACJE Z WĘGLOWODORAMI? Istnieje potoczna opinia, że urządzenia o napełnieniu do 150g mogą być umiejscowione wszędzie. Trzeba jednak pamiętać, że dyrektywy ATEX tego nie regulują, i każde zastosowanie powinno być sprawdzone zgodnie z procedurami. Jednak dla tak małych napełnień zazwyczaj pomieszczenia, gdzie znajdują się urządzenia są wystarczająco duże aby nie przekroczyć dolnej granicy wybuchowości.

JAK OBLICZYĆ LIMIT NAPEŁNIENIA? Dla instalacji związanych z komfortem cieplnym maksymalne napełnienie wylicza się zgodnie ze wzorem M=2,5 x LFL 1,25 0,5 x h x A M maksymalne napełnienie kg/m3 LFL dolna granica wybuchowości, kg/m3 h wysokość, m (0,6-jednostka podłogowa, 1,0 jednostka okienna; 1,8 jednostka ścienna; 2,2 jednostka sufitowa) A powierzchnia podłogi, m2

JAK OBLICZYĆ LIMIT NAPEŁNIENIA - PRZYKŁAD? Dla instalacji związanych z komfortem cieplnym. Układ typu split napełniony R290. Pokój o wymiarach 9 x 5,5. M=2,5 x LFL 1,25 0,5 x h x A LFL = 0,038 kg/m3 M = 0,65 kg (napełnienie R290 na tym poziomie to moc chłodnicza około 5-7 kw)

JAK OBLICZYĆ LIMIT NAPEŁNIENIA? Dla instalacji nie związanych z komfortem cieplnym (chłodnie, mroźnie, chłodzenie innych technicznych przestrzeni) należy obliczyć dwa limity napełnienia: pierwszy wynikający z tak zwanej praktycznej granicy stężenia drugi wynikający z całkowitego maksymalnego napełnienia do ustalenia limitu napełnienia, należy wybrać mniejszy z tych dwóch.

JAK OBLICZYĆ LIMIT NAPEŁNIENIA? Praktyczna granica stężenia: R600a R290 R1270 R170 0,011 kg/m3 0,008 kg/m3 0,008 kg/m3 0,008 kg/m3 Aby obliczyć limit napełnienia należy pomnożyć objętość chłodzonego powietrza przez praktyczną granicę stężenia

JAK OBLICZYĆ LIMIT NAPEŁNIENIA systemy bezpośr.? Powierzchnia chłodzona Wszystkie powierzchnie Ogólnodostępne Ogólnodostępna Czasowo dostępna Gdzie system jest ulokowany Instalacje ulokowane pod ziemią Cały system ponad powierzchnią gruntu, sprężarka i zbiornik na zewnątrz budynku lub w maszynowni Cały system ponad powierzchnią gruntu, sprężarka i zbiornik na zewnątrz budynku lub w niedostępnej maszynowni Cały system ponad powierzchnią gruntu, sprężarka i zbiornik na zewnątrz budynku lub w maszynowni Maksymalne napełnienie HC 1 kg 1,5 kg 5 kg 2,5 kg

JAK OBLICZYĆ LIMIT NAPEŁNIENIA systemy bezpośr.? Powierzchnia chłodzona Czasowo dostępna Dostępna tylko uprawnionemu personelowi Dostępna tylko uprawnionemu personelowi Gdzie system jest ulokowany Cały system ponad powierzchnią gruntu, sprężarka i zbiornik na zewnątrz budynku lub w niedostępnej maszynowni Cały system ponad powierzchnią gruntu, sprężarka i zbiornik na zewnątrz budynku lub w maszynowni Cały system ponad powierzchnią gruntu, sprężarka i zbiornik na zewnątrz budynku lub w niedostępnej maszynowni Maksymalne napełnienie HC 2,5 kg 10 kg 25 kg

JAK OBLICZYĆ LIMIT NAPEŁNIENIA systemy pośr.? Powierzchnia chłodzona Wszystkie powierzchnie Ogólnodostępne Ogólnodostępna Czasowo dostępna Gdzie system jest ulokowany Instalacje ulokowane pod ziemią Cały system ponad powierzchnią gruntu, sprężarka i zbiornik na zewnątrz budynku lub w maszynowni Cały system ponad powierzchnią gruntu, sprężarka i zbiornik na zewnątrz budynku lub w niedostępnej maszynowni Cały system ponad powierzchnią gruntu, sprężarka i zbiornik na zewnątrz budynku lub w maszynowni Maksymalne napełnienie HC 1 kg 1,5 kg 5 kg 2,5 kg

JAK OBLICZYĆ LIMIT NAPEŁNIENIA systemy pośr.? Powierzchnia chłodzona Czasowo dostępna Dostępna tylko uprawnionemu personelowi Dostępna tylko uprawnionemu personelowi Gdzie system jest ulokowany Cały system ponad powierzchnią gruntu, sprężarka i zbiornik na zewnątrz budynku lub w niedostępnej maszynowni Cały system ponad powierzchnią gruntu, sprężarka i zbiornik na zewnątrz budynku lub w maszynowni Cały system ponad powierzchnią gruntu, sprężarka i zbiornik na zewnątrz budynku lub w niedostępnej maszynowni Maksymalne napełnienie HC 10 kg 25 kg Bez ograniczeń

POWIERZCHNIE CHŁODZONE Powierzchnia chłodzona Ogólnodostępna Czasowo dostępna Dostępna tylko uprawnionem u personelowi Miejsce gdzie Ludzie mogą spać. Liczba ludzi nie jest kontrolowana Tylko określona liczba ludzi może przebywać Przebywają ludzie z odpowiednim prawem dostępu Przykłady: Szpitale, więzienia, teatry, supermarkety, restauracje Laboratoria, biura, zakłądy produkcyjne Chłodnie, niepubliczne części supermarketów, czyste części hal produkcyjnych

DALSZE WYMAGANIA PODCZAS BUDOWY URZĄDZEŃ Z WĘGLOWODORAMI nie powinno się stosować połączeń skręcanych wszystkie powinny być lutowane; elementy automatyki powinny być beziskrowe (jeżeli nie jest to możliwe muszą być w obudowie gazoszczelnej); w pomieszczeniu, w którym znajduje się maszynownia oraz w przestrzeni chłodzonej, należy zidentyfikować źródła zapłonu i je wyeliminować lub zabezpieczyć obudową gazoszczelną. zaleca się używać jedynie sprężarek hermetycznych i półhermetycznych.

DALSZE WYMAGANIA PODCZAS BUDOWY URZĄDZEŃ Z WĘGLOWODORAMI jeśli maszynownia jest niewystarczających wymiarów system wentylacji mechanicznej powinien być na tyle sprawny, aby nie doszło przy wycieku do przekroczenia dolnej granicy wybuchowości w takim wypadku powinien być także zamontowany detektor wycieku

SERWISOWANIE INSTALACJI Z HC serwisanci powinni być wyposażeni w ręczne detektory palnych gazów; podczas napełniania/dopełniania instalacji powinna być zapewniona wentylacja mechaniczna (jeśli operacja wykonywana jest w pomieszczeniu); podczas opróżniania instalacji należy pamiętać, aby pompa próżniowa znajdowała się na zewnątrz budynku, lub aby była umiejscowiona w dobrze wentylowanym miejscu.

SERWISOWANIE INSTALACJI Z HC podczas lutowania, instalacja powinna być napełniona azotem. podczas wszystkich operacji serwisowych w zasięgu ręki powinna się znajdować gaśnica proszkowa lub CO2

PYTANIA? DYŻUR EKSPERTA ZAPRASZAMY NA STANOWISKO 149