POLITECHNIKA GDAN SKA WYDZIAŁ MECHANICZNY Seminarium z Chłodnictwa. TEMAT: Metody i techniki ograniczenia zużycia energii w konwencjonalnej technice chłodniczej Opracował : Maciej Jaskułka
Zużycie energii w świecie szybko rośnie, a zasoby paliw organicznych, z których jest ona pozyskiwana są ograniczone i szybko się wyczerpują. Oszczędności energii poszukuje się wszędzie: w przemyśle - w tym także w przemyśle rolno-spożywczym i dystrybucji żywności poprzez łańcuch chłodniczy - w gospodarce komunalnej, transporcie, w gospodarstwach domowych i zimnych dziedzinach. Problematyce oszczędzania energii w chłodnictwie, klimatyzacji i pompach ciepła wiele uwagi stale poświecą Międzynarodowy Instytut Chłodnictwa (MICH) w Paryżu oraz Międzynarodowy Instytut Chłodnictwa Amoniakalnego (MICHA) w Waszyngtonie. Duże ożywienie w tej dziedzinie można było ob-serwować na kilku ostatnich Międzynarodowych Kongresach Chłodnictwa, na wielu sesjach roboczych MICH oraz MICHA, a także w specjalistycznych publikacjach poświęconych temu zagadnieniu w Polsce i na świecie,większość z tych publikacji zawiera załączony wykaz literatury. Przyczyny zainteresowania oszczędnością energii Problem ograniczenia zużycia energii nie dotyczy tylko chłodnictwa ale całej energetyki na świecie, oto podstawowe przyczyny minimalizowania zużywania energii : Szybki wzrost zużycia energii elektrycznej na świecie Ograniczona liczba zasobów paliw organicznych Ochrona środowiska Poszukiwanie oszczędności Bezpieczeństwo energetyczne Oszczędnością energii chłodnictwie Łańcuch chłodniczy pochłania duże ilości energii, a zwłaszcza energii elektrycznej. Zużycie to rozkłada się niejednakowo na poszczególne jego ogniwa, bowiem każde z tych ogniw wymaga innej wyspecjalizowanej chłodni - zarówno co do typu, wielkości oraz funkcji techniki chłodniczej i klimatyzacyjnej.
Przyczyny : Ogólna walka o zmniejszenie kosztów zużycia energii elektrycznej na świecie Duże zużycie energii el. przez łańcuch chłodniczy (10 20 % całkowitego zużycia kraju) Wzrastający popyt na chłód oraz konserwację żywności Duże koszty eksploatacyjne urządzeń Poszerzający się rynek chłodniczy(kraje trzeciego świata) Zużycie energii w przemyśle spożywczym
Lp Sektor chłodnictwa Liczba urządzeń i instalacji w użytku Świat 1 Chłodziarki domowe 1.5xlO9 2 Chłodziarki handlowe Supermarkety (o powierzchni powyżej 500 m2) 477000 Chłodnictwo przemysłowe 3 Chłodnie 350xl06m3 4 Klimatyzacja (systemy powietrzne) 340 xlo6 5 Klimatyzacja (systemy wody lodowej) l.lxlo6 Transport chłodniczy 6 Kontenery okrętowe 850000 7 Chłodniowce (statki powyżej 280 m3) 1 250 statków 8 Wagony chłodzone 80 000 9 Transport drogowy - samochody chlodnie 1150000 10 Statki handlowe 30 000 statków 11 Tankowce LNG/LPG 255 12 Klimatyzacja samochodowa Samochody pasażerskie, pojazdy handlowe i busy Samochody indywidualne (z klimatyzacją) 450xl06 13 Pompy ciepła z tego : powietrzne pompy ciepła ~30-40% 130 xlo6
Tabela 1. Wskaźniki zużycia energii przez lodówki z zamrażarką lub bez Tabela 2. Wskaźniki zużycia energii przez zamrażarki Zainteresowanie chłodnictwem Jakie były przyczyny szybkiego rozpowszechnienia chłodnictwa : utrwalanie, przechowywanie i transport łatwo psujących się artykułów spożywczych pozwala zachować produkty w pierwotnym stanie świeżości, bez zmiany smaku, koloru, czy zawartości witamin Konserwacja żywności to różne sposoby przetwarzania i przechowywania żywności, których celem jest wydłużenie jej trwałości Utrzymanie komfortu cieplnego pomieszczeń a także c.w.u
Podstawowe cele techniki i technologii chłodniczej Racjonalne korzystanie i wykorzystywanie : surowców naturalnych i energetycznych Ludzkiej wiedzy Doświadczenia Zdolności twórczych człowieka Źródła oszczędności energii w chłodnictwie przemysłowym, handlowym, i domowym Oszczędności energii w poszczególnych ogniwach łańcucha chłodniczego należy poszukiwać w : 1. Technika Chłodnie Urządzenia chłodnicze 2. Technologia chłodnicza Schładzanie zamrażanie Przechowywanie żywności 3. Eksploatacje chłodni i obsługujących je urządzeń chłodniczych
Zastosowanie chłodnictwa Niektóre obszary zastosowań techniki chłodniczej Temperatura [ C] Obszar zastosowań -10 do 25 produkcja i przechowywanie żywności transport chłodniczy urządzenia klimatyzacyjne (ochładzanie i osuszanie powietrza) pompy ciepła obiekty sportowe (sztuczne lodowiska, skocznie) -50 do -10 zamrażanie żywności dla przechowalnictwa liofilizacja skraplanie propanu i butanu -180 do -50 produkcja suchego lodu kriobiologia i kriomedycyna (przechowywanie tkanek, operacji mózgu) -270 do -180 skraplanie powietrza, tlenu argonu, neonu, wodoru, helu lotnictwo i kosmonautyka kriofizyka ok. -273 zero absolutne badania fizyczne (budowa materii)
Założenia podczas produkcji, montażu i eksploatacji urządzeń chłodniczych Minimalizacja kosztów inwestycyjnych Maksymalizacja wytwarzania zimna kosztem najmniejszego zużycia energii Efektywnego wykorzystania wytworzonego zimna Bezpieczeństwo dla zdrowia i życia człowieka Niezawodność urządzeń czy maszyn podczas eksploatacji Oszczędność energii a zatem i pieniędzy podczas ich pracy Najważniejsze źródła, metody i środki oszczędności energii w chłodnictwie Minimalizacja obciążenia cieplnego pomieszczeń chłodniczych Maksymalizowanie temperatury parowania Maksymalizacja sprawności energetycznej urządzenia chłodniczego Rezygnacja ze stosowania lub ograniczone stosowanie niskich temperatur Wybór i stosowanie alternatywnych urządzeń chłodniczych, umożliwiających wykorzystanie do ich napędu odpadowej energii cieplnej. Wykorzystywanie ciepła skraplania
Kontrolowanie urządzeń chłodniczych SYSTEMY INSPEKCYJNE : nieprawidłowe napełnienie urządzenia czynnikiem bądź ubytek czynnika w instalacji; przeszacowanie osiągów urządzenia przez producenta; niedoszacowanie mocy elektrycznej pobieranej przez wszystkie elementy układu (sprężarki, pompy, wentylatory, itp.); przeszacowanie osiągów wymienników ciepła przez producenta; niepoprawne parametry przyjęte przy obliczaniu wydajności układu lub jego elementów; praca urządzenia w warunkach odbiegających od optymalnych; zła obsługa, np. praca urządzenia z niesprawnymi lub uszkodzonymi elementami; Etykietowanie urządzeńi klasy efektywności energetycznej Wskaźniki efektywności energetycznej i klasy efektywności energetycznej dla zamrażarek i lodówek
Etykietowanie urządzeńi klasy efektywności energetycznej Etykietowanie urządzeń i klasy efektywności energetycznej Etykieta energetyczna powinna zawierać następujące informacje: nazwa producenta lub znak towarowy, identyfikator modelu dostarczony przez producenta, klasa efektywności energetycznej, Ecolabel, oznakowanie ekologiczne (jeśli zostało przyznane urządzeniu), zużycie energii, inne dane charakterystyczne dla rodzaju urządzenia: dla urządzeń chłodniczych: pojemność części chłodzącej (dla świeżej żywności), pojemność części zamrażającej, ocena komory mrożącej (za pomocą gwiazdek), poziom hałasu (opcjonalnie),
ŚWIADECTWO CHARAKTERYSTYKI ENERGETYCZNEJ Certyfikacji, czyli sporządzeniu świadectwa charakterystyki energetycznej, nie podlegają budynki: * podlegające ochronie na podstawie przepisów o ochronie zabytków i opiece nad zabytkami; * używane jako miejsca kultu i do działalności religijnej; * przeznaczone do użytkowania w czasie nie dłuższym niż 2 lata; * niemieszkalne służących gospodarce rolnej; * przemysłowe i gospodarcze o zapotrzebowaniu na energię nie większym niż 50 kwh/(m2*rok); * mieszkalne przeznaczone do użytkowania nie dłużej niż 4 miesiące w roku; wolno stojące o powierzchni użytkowej poniżej 50m2
Wnioski końcowe : Zużycie energii w łańcuchu chłodniczym kształtuje się inaczej w poszczególnych krajach. I tak na przykład w państwach Unii Europejskiej łańcuch chłodniczy po chlania - w stosunku do ogólnego zużycia krajowego od około 10% (Niemcy) do około 20% (Holandia) energii, z czego prawie 80% przypada na urządzenia chłodnicze, handlowe, domowe i chłodnicze środki transportowe. W związku z tym największe możliwości oszczędza nia energii tkwią - wbrew pozorom - nie w chłodnictwie przemysłowym, lecz w handlowym i domowym, w konsekwencji tego - nowe rozwiązania tych urządzeń stają się obecnie jednym z tematów priorytetowych. Literatura TCHK 2/1999 www.wikipedia.pl www.chlodnictwoiklimatyzacja.pl 7/2008 Inteligentna energia poradnik dla wytwórców, dystrybutorów i dostawców urządzeń AGT i RTV www.ozee.kape.gov.pl www.klimatyzacja.pl www.budnet.pl