ZUT W SZCZECINIE WYDZIAŁ TECHNIKI MORSKIEJ I TRANSPORTU Katedra Klimatyzacji i Transportu Chłodniczego Dobór urządzenie chłodniczego Bogusław Zakrzewski 1
Założenia 1. Przeznaczenie instalacji chłodniczej 2. Temperatura dolnego źródła ciepła i górnego 3. Czynnik chłodniczy, program solkane 4. Wydajność i efektywność urządzenia chłodniczego 5. Utylizacja ciepła skraplania 6. Efektywność energetyczna COP COPpc 7. Aspekt środowiskowy TEWI
Podstawowe składowe instalacji chłodniczej 1. Sprężarka chłodnicza 2. Dolne źródło ciepła - parowacz 3. Górne źródło ciepła - skraplacz 4. Urządzenie rozprężne 5. Dodatkowe wymienniki ciepła 6. Inne elementy obiegu chłodniczego 7. Elementy armatury 8. Elementy zabezpieczające i sterujące
Sprężarki chłodnicze
Sprężarki tłokowe
Sprężarki spiralne
Sprężarki spiralne
Sprężarki spiralne
Dobór sprężarki chłodniczej 1. Temperatura parowania czynnika chłodniczego - to 2. Temperatura par czynnika na ssaniu sprężarki - tss 3. Temperatura skraplania czynnika chłodniczego - tk 4. Czynnik chłodniczy w obiegu 5. Warunki pracy sprężarki
Parowniki chłodnice powietrza
Parowniki chłodnice powietrza
Parowniki do chłodzenia wody
Dobór parownika 1. Powierzchnia wymiany ciepła 2. Różnica między temperaturą parowania i temperaturą obiektu chłodzonego 3. Konstrukcja parownika 4. Rodzaj czynnika chłodniczy w obiegu chłodniczym 5. Warunki pracy parownika
Skraplacz chłodzony powietrzem
Skraplacz chłodzony wodą
Dobór skraplacza Wymagany strumień objętościowy V czynnika chłodzącego skraplacz oblicza się z wzoru: gdzie: t WA - temperatura czynnika chłodzącego na powrocie w o C t WE - temperatura czynnika chłodzącego na zasilaniu w o C W współczynnik charakteryzujący właściwości czynnika chłodzącego (przy 30 o C)
Dobór skraplacza 1. Powierzchnia wymiany ciepła 2. Różnica między temperaturą skraplania i temperaturą czynnika ogrzewanego 3. Konstrukcja skraplacza (przeciwprądowy, współprądowy) 4. Rodzaj czynnika chłodniczy w obiegu chłodniczym 5. Warunki pracy oraz utrzymanie powierzchni wymiany ciepła
Urządzenia rozprężne 1. Rozprężarka 2. Rurka kapilarna 3. Termostatyczny zawór rozprężny 4. Elektroniczny zawór rozprężny
Urządzenia rozprężne Termostatyczny zawór rozprężny Elektroniczny zawór rozprężny
Dodatkowe wymienniki ciepła 1. Wymiennik regeneracyjny 2. Osuszacz par czynnika chłodniczego 3. Dochładzacz
Inne elementy w obiegu chłodniczym 1. Filtr odwadniacz (odwilżacz) czynnika chłodniczego 2. Wzierniki 3. Zbiornik czynnika chłodniczego 4. Odolejacz 5. Kompensatory (elementy tłumiące drgania) 6. Ogrzewanie miski olejowej 7. Odprowadzanie skroplin
Elementy zabezpieczające 1. Wyłączniki temperaturowe termostaty lub termistory (czujniki półprzewodnikowe) 2. Wyłączniki ciśnieniowe presostaty - presostat niskiego ciśnienia - presostat wysokiego ciśnienia - presostat różnicowy różnicowy wyłącznik ciśnienia oleju
Czynniki chłodnicze Czynniki chłodnicze można podzielić również ze względu na przynależność do grupy związków o różnej szkodliwości dla środowiska naturalnego: CFC (Chlorofluorocarbon) chlorofluorowęglowodory wysokie ODP zakaz stosowania od 1996 roku HCFC (Hydrochlorofluorocarbom) wodorochlorofluorowęglowodory stosowane do 2015 roku (R22) również wysoki ODP ale niższy niż u CFC HFC (Hydrofluorocarbon) wodorofluorowęglowodory ODP = 0, jednak duże wartości wskaźnika GWP (R134a) HBFC (Hydrobromofluorocarbon) wodorbromofluorowęglowodory (R12B1, R12B2) FC (fluorocarbon) fluorowęglowodory ODP =0 (R218, RC318) HC (hydrocarbon) węglowodory ODP =0 ( propan R 290, izobutan R 600a) Najszerszy podział i opis czynników chłodniczych zawiera norma ISO 817
Ocena czynnika chłodniczego ODP (Ozone Depletion Potential) - potencjał niszczenia ozonu odniesiony do czynnika R11, dla którego przyjęto ODP =1 GWP (Global Warming Potential) - globalny potencjał efektu cieplarnianego odniesiony do dwutlenku węgla CO 2, dla którego GWP =1 HGWP (Halocarbon Global Warming) potencjał zdolności tworzenia efektu cieplarnianego odniesiony do R11, dla którego HGWP =1 TEWI (Total Equivalent Warming Impact) całkowity równoważnik efektu cieplarnianego
Ocena czynnika chłodniczego Tab.1. Wskaźniki ekologiczne najczęściej stosowanych cieczy roboczych w pompach ciepła Czynnik chłodniczy Wskaźniki ekologiczne oznaczenia grupa GWP ODP R 134a HFC 1200 0 R 407C HFC 1600 0 R 404A HFC 3260 0 R 410A HFC 1890 0
Wpływ czynnika chłodniczego na charakterystyki energetyczne 1. Rodzaj obiegu chłodniczego 2. Jednostkowa wydajność chłodnicza 3. Jednostkowa praca sprężania 4. Temperatura końca sprężania 5. Zdolność tworzenia mieszaniny z olejem chłodniczym
Wpływ na środowisko TEWI TEWI I TEWI II TEWI III TEWI I ( GWP L n) składowa uwzględniająca wpływ strat nieszczelności TEWI TEWI II GWP m ( 1 ) składowa uwzględniająca wpływ strat odzysku n III E an rec składowa uwzględniająca wpływ zużycia energii, GWP - globalny potencjał ocieplenia, odniesiony do, L - roczne straty czynnika przez nieszczelności, [kg], [%], n - czas eksploatacji urządzenia, [lata], m - wielkość napełnienia czynnikiem, [kg], α rec - stopień odzysku/uzdatniania, (0 1), β - wskaźnik emisji podczas produkcji energii, [kg/kwh], E an - roczne zużycie energii [kwh].
Emisja CO 2 1200 1100 1000 okres grzewczy (220/365 dni) 10 lat 900 TEWI x 10 3 800 700 600 500 400 300 200 100 0 R 404A R 407C R 410A R 600a Wartość wskaźnika TEWI dla instalacji wodnej pompy ciepła pracującej z różnymi czynnikami chłodniczymi
Udział procentowy składowych TEWI 100.00% 90.00% 80.00% GWP*L*n GWP*m*(1-α) β*n*e 70.00% 60.00% 50.00% 40.00% 30.00% 20.00% 10.00% 0.00% R 404A R 407C R 410A R 600a Udział poszczególnych składowych wskaźnika TEWI dla wodnej pompy ciepła pracującej z różnymi czynnikami chłodniczymi: R 404A, R 407C, R 410A i R 600a
Efektywność energetyczna Sposoby określania efektywności energetycznej: 1. Określenie konkretnego zakresu temperatury dolnego i górnego źródła i przypisanie odpowiednio stałej wartości ε bądź SPF 2. Określenie współczynnik ε lub SPF na podstawie tylko i wyłącznie osiągów urządzenia chłodniczego 3. Efektywność energetyczna wyznaczona eksperymentalnie
Główne czynniki wpływające na efektywność pompy ciepła 1. Parametry górnego i dolnego źródła : T k, T o 2. Różnica temperatur w dolnym i górnym źródle 3. Realizowany obieg lewobieżny (mokry, suchy, przegrzany, z regeneracją) 4. Czynnik chłodniczy krążący w obiegu 31
Wpływ regeneracji ciepła i dochłodzenia na efektywność obiegu chłodniczego 32
Agregaty chłodnicze