Pramoninis šaldymas

Šaldymo sistemos

Šaldymo sistemos yra technologijos, skirtos temperatūros sumažinimui, siekiant užtikrinti tinkamas sąlygas įvairioms pramonės šakoms, pavyzdžiui, maisto saugojimui, chemikalų gamybai ar klimato kontrolės sistemoms. Šios sistemos naudoja šaldymo medžiagas (dažnai šaltnešius), kurios išgaruodamos ir kondensuodamos šilumą, leidžia pasiekti norimą žemą temperatūrą.

Šaldymo sistemų tipai apima:

1. Kompresorinės šaldymo sistemos – dažniausiai naudojamos pramoniniuose ir komerciniuose objektuose. Jos naudoja kompresorių, kuris cirkuliuoja šaltnešį sistemoje.
2. Absorbcinės šaldymo sistemos – šios sistemos naudoja šilumą vietoj elektros energijos, todėl yra naudingos, kai reikia pasinaudoti atliekama šiluma (pvz., pramoninėse šilumos energijos gamybos sistemose).
3. Pielotinės šaldymo sistemos – skirtos mažoms patalpoms ir naudojamos specifinėse situacijose, pavyzdžiui, kai reikia kontroliuoti drėgmės lygį.

Efektyvios šaldymo sistemos gali žymiai prisidėti prie energijos taupymo ir optimizuoti energijos vartojimą. Pramonėje dažnai naudojamos aukštos kokybės, energiją taupančios sistemos, užtikrinančios stabilų ir ekonomišką šaldymo procesą.

Palyginkime amoniakines, freonines ir CO₂ šaldymo kompresorines sistemas pagal kelis pagrindinius aspektus: efektyvumą, aplinkosaugą, saugumą, kainą ir taikymo sritis.

1. Šaldymo agentas

• Amoniakas (NH₃):
  • Privalumai: Amoniakas yra natūralus šaldymo agentas, turintis puikias šilumos perdavimo savybes, dėl kurių amoniakinės sistemos yra labai efektyvios. Amoniakas neturi neigiamo poveikio ozono sluoksniui ir turi žemą šiltnamio efektą sukeliančių dujų (GWP) potencialą.
  • Trūkumai: Amoniakas yra toksiškas ir degus, todėl amoniakinių šaldymo sistemų įrengimas ir priežiūra reikalauja griežtų saugos priemonių.
• Freonas (pvz., R-134a, R-410A):
  • Privalumai: Freonai yra saugūs, mažai toksiški ir nesudegūs, todėl jų naudojimas dažnai nereikalauja tiek daug saugumo priemonių. Be to, freonai yra plačiai naudojami ir turi gerą prieinamumą.
  • Trūkumai: Kai kurie freonai turi didelį poveikį ozono sluoksniui (CFC, HCFC) ir didelį šiltnamio efektą sukeliančių dujų potencialą (GWP), todėl jie tapo mažiau populiarūs ir buvo pakeisti naujais šaldymo agentais (HFC, HFO), tačiau jie vis tiek turi poveikį aplinkai.
• CO₂ (R-744):
  • Privalumai: CO₂ yra natūralus, ekologiškas šaldymo agentas, neturintis poveikio ozono sluoksniui ir su labai mažu šiltnamio efektą sukeliančių dujų potencialu (GWP). Jis taip pat turi puikias šilumos perdavimo savybes, todėl CO₂ šaldymo sistemos yra efektyvios.
  • Trūkumai: CO₂ dirba aukštu slėgiu (iki 130 barų), todėl reikia naudoti specialius komponentus ir apsaugos priemones, kad būtų užtikrintas saugumas.

2. Efektyvumas

• Amoniakas: Amoniakinės šaldymo sistemos yra labai efektyvios, nes amoniakas turi puikių termofizinių savybių. Tai leidžia pasiekti aukštą COP (efektyvumo koeficientą) ir gerą šilumos perdavimą. Amoniaką dažnai naudoja didelėse pramoninėse šaldymo sistemose, kur reikalingas aukštas efektyvumas.
• Freonas: Freoninės sistemos paprastai yra mažiau efektyvios nei amoniakinės, tačiau freonai (ypač HFC ir HFO) turi gerą našumą mažose ir vidutinėse sistemose. Freonų sistemos dažnai naudojamos oro kondicionavimui ir mažesniuose komerciniuose prietaisuose.
• CO₂: CO₂ sistemos gali pasiekti aukštą efektyvumą, ypač esant žemoms temperatūroms. CO₂ naudojimas gali būti labai efektyvus, kai taikomos superkritinės sistemos, tačiau jos veikia esant aukštesniam slėgiui, todėl reikalauja specialių komponentų.

3. Saugumas

• Amoniakas: Amoniakas yra toksiškas ir degus, todėl sistemos su amoniaku turi būti suprojektuotos pagal griežtas saugos normas. Tai reiškia, kad reikia kruopščiai valdyti šilumos siurblius ir kompresorius, kad būtų užtikrinta darbuotojų sauga.
• Freonas: Freonai (ypač HFC) yra mažai toksiški ir nesudegūs, todėl jie laikomi saugesniais nei amoniakas. Tačiau kai kurie freonai turi aukštą GWP ir gali turėti ilgalaikį poveikį aplinkai.
• CO₂: CO₂ yra ekologiškas ir netoksiškas, tačiau dėl aukšto slėgio (iki 130 barų) reikia ypatingos atsargumo priemonių ir specialių komponentų, kad būtų išvengta avarijų.

4. Kaina

• Amoniakas: Amoniakinės šaldymo sistemos dažnai yra brangesnės pradiniuose etapuose dėl aukštų komponentų kainų ir saugos reikalavimų. Tačiau ilgalaikėje perspektyvoje jos gali pasiteisinti dėl didesnio efektyvumo ir mažesnių energijos sąnaudų.
• Freonas: Freoninės sistemos yra pigesnės ir paprastesnės įrengti nei amoniakinės sistemos, tačiau naudojant freonus su dideliu GWP ilgainiui gali kilti papildomų išlaidų dėl aplinkosaugos taisyklių ir kainų svyravimų.
• CO₂: CO₂ šaldymo sistemos turi didesnę pradinę kainą dėl aukšto slėgio komponentų ir specialių medžiagų naudojimo. Tačiau ilgalaikėje perspektyvoje, ypač esant griežtoms aplinkosaugos reikalavimams, CO₂ sistemos gali tapti pigesnės dėl mažesnių eksploatacijos sąnaudų ir mažo poveikio aplinkai.

5. Taikymo sritis

• Amoniakas: Dažniausiai naudojamas didelėse pramoninėse šaldymo sistemose, pavyzdžiui, maisto perdirbimo pramonėje, šaldymo sandėliuose, gamyklose ir kitose vietose, kur reikia didelės šaldymo galios.
• Freonas: Paprastai naudojamas mažose ir vidutinėse šaldymo sistemose, tokiuose kaip oro kondicionavimas, šaldytuvai, mažos komercinės šaldymo sistemos ir namų ūkių šaldytuvai.
• CO₂: CO₂ šaldymo sistemos dažnai naudojamos maisto perdirbimo pramonėje, mažmeninės prekybos šaldymo sistemose, šaldytuvuose, prekybos centruose ir kitose vietose, kur svarbus ekologiškumas ir efektyvumas.

6. Aplinkosaugos aspektai

• Amoniakas: Amoniakas neturi poveikio ozono sluoksniui ir turi labai mažą GWP, todėl laikomas ekologišku šaldymo agentu. Tačiau jo toksiškumas ir degumas kelia tam tikrą riziką, todėl reikalingos griežtos saugos priemonės.
• Freonas: Kai kurie freonai turi aukštą GWP ir prisideda prie šiltnamio efekto, tačiau šiuolaikiniai freonai, pavyzdžiui, R-134a, yra aplinkai draugiškesni. Dėl šios priežasties freonų naudojimas vis mažėja dėl griežtėjančių aplinkosaugos normų.
• CO₂: CO₂ yra natūralus ir ekologiškas šaldymo agentas, neturintis poveikio ozono sluoksniui ir su labai mažu GWP. Tai padeda mažinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisiją ir suteikia šaltnešiui didelį aplinkosaugos pranašumą.

Apibendrinimas:

• Amoniakinės šaldymo sistemos yra labai efektyvios ir ekologiškos, tačiau reikalauja griežtų saugos priemonių ir yra brangesnės dėl jų sudėtingumo ir saugumo reikalavimų.
• Freoninės šaldymo sistemos yra pigesnės ir lengviau įrengiamos, tačiau jų naudojimas susijęs su aplinkosaugos iššūkiais, susijusiais su šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisija.
• CO₂ šaldymo sistemos yra ekologiškos, efektyvios ir saugios, tačiau reikalauja aukštos kokybės komponentų ir papildomų atsargumo priemonių dėl aukšto slėgio.

Šaldymo sistemos

Šaldymo sistemų įtaka bendrosioms energijos sąnaudoms

Šaldymo sistemos yra vienos iš intensyviausių energijos vartotojų daugelyje pramonės įmonių, ypač maisto, chemijos, farmacijos ir kitose pramonės šakose, kuriose reikia griežtai reguliuoti temperatūrą. Dėl didelio energijos poreikio šaldymo įranga gali sudaryti reikšmingą dalį visų įmonės energijos sąnaudų – dažnai iki 30–50 %, priklausomai nuo sektoriaus specifikos ir gamybos proceso pobūdžio.

Pagrindiniai veiksniai, didinantys šaldymo sistemų energijos sąnaudas:

1. Didelė elektros galia: Šaldymo sistemos, ypač didelių įmonių, reikalauja didelės galios, nes kompresoriai ir kiti komponentai dirba ilgas darbo valandas, kad išlaikytų stabilų šaltį ar užtikrintų temperatūrą įvairiose proceso zonose.
2. Nuolatinis veikimas: Daugelyje gamybos įmonių šaldymo įranga veikia nenutrūkstamai, kad palaikytų produktų kokybę ir užtikrintų stabilų gamybos procesą. Toks nuolatinis veikimas padidina bendras elektros energijos sąnaudas.
3. Sistemų nuostoliai: Šaldymo sistemos susiduria su nuostoliais dėl šilumos praradimo per vamzdynus, kompresorių efektyvumo mažėjimo laikui bėgant ir kitų mechaninių faktorių. Dėl to energijos poreikis padidėja, o efektyvumas mažėja.

Šaldymo sistemų energijos sąnaudų optimizavimo galimybės:

1. Dažnio keitiklių naudojimas: Įdiegiant dažnio keitiklius kompresoriams, galima reguliuoti jų greitį pagal faktinį šaldymo poreikį. Tai leidžia sumažinti energijos sąnaudas, nes kompresoriai dirba efektyviau.
2. Šilumos atgavimas: Kompresoriai generuoja šilumą, kurią galima atgauti ir naudoti kitose įmonės srityse, pavyzdžiui, patalpų šildymui ar vandens pašildymui, taip sumažinant energijos sąnaudas kitoms reikmėms.
3. Reguliarus aptarnavimas ir priežiūra: Šaldymo sistemų efektyvumas ilgainiui mažėja dėl mechaninio nusidėvėjimo. Reguliari priežiūra, tokia kaip kompresorių, kondensatorių ir garintuvų patikra, filtrų valymas ir nuotėkių aptikimas, padeda palaikyti įrenginių efektyvumą ir sumažinti energijos sąnaudas.
4. Atsinaujinantys energijos šaltiniai: Naudojant atsinaujinančius energijos šaltinius, tokius kaip saulės ar vėjo energija, galima dalinai kompensuoti šaldymo sistemų energijos poreikį ir sumažinti įmonės priklausomybę nuo tradicinių energijos šaltinių.

Šaldymo sistemų įtaka įmonės veiklos efektyvumui

Energijos efektyvumo gerinimas šaldymo sistemose ne tik sumažina sąnaudas, bet ir padidina įmonės tvarumą bei pagerina aplinkosauginius rodiklius. Optimaliai veikiančios šaldymo sistemos leidžia sumažinti energijos suvartojimą, išlaikant stabilų gamybos procesą bei produkcijos kokybę.

Apibendrinimas: Efektyvus šaldymo sistemų valdymas ir optimizavimas yra esminiai siekiant kontroliuoti ir sumažinti įmonės bendrąsias energijos sąnaudas. Tinkamai prižiūrimos ir efektyviau valdomos šaldymo sistemos padeda įmonėms ne tik sumažinti išlaidas, bet ir siekti aukštesnių aplinkosaugos tikslų.

Pagrindiniai šaldymo sistemos duomenys, apibūdinantys jos panaudojimo efektyvumą

Šalčio poreikis, šilumos pritekėjimo šaltiniai, terminė šaldymo kamerų izoliacija:
–   optimalus šalčio poreikio apskaičiavimas;
– šilumos, pritekančios iš apšvietimo ir technologinės įrangos, kiekio patikrinimas, maksimalus sumažinimas;
– šaldytos produkcijos srautų patikrinimas, racionalus jų valdymas, šilumos pritekėjimų dėl oro kaitos sumažinimas;
– šaldymo kamerų pozicionavimo patikrinimas, tiesioginių saulės spindulių, krintančių į šaldymo kameros atitvarus, pašalinimas;
– šaldymo kameros termoizoliacijos patikrinimas (tikrinama, ar termoizoliacija nesudrėkusi ir ar nėra šalčio tiltų), optimalus termoizoliacinės medžiagos ir storio parinkimas.

Šaldymo sistema, komponavimas pagal temperatūrines grupes:
– bendras šaldymo sistemos ir jos naudojimo patikrinimas;
– šaldymo metodų efektyvumo palyginimas;
– šaldymo sistemos schemos sudarymas;
– atskirų vartotojų komponavimo pagal temperatūrines grupes patikrinimas, optimalus temperatūrinių grupių sudarymas.

Pagrindiniai šalčio gamybos įrenginių  panaudojimo efektyvumą apibudinantys duomenys

Šalčio gamybos įrenginys:
– šaldymo gamybos įrangos darbo režimų nustatymas;
– šaldymo agento ekologiškumo ir tinkamumo nustatytiems režimams patikrinimas;
– kompresorių COP apskaičiavimas, palyginimas su gamykliniais duomenimis ir analogais;
– šalčio poreikio pasiskirstymo laiko atžvilgiu nustatymas, jo subalansavimas komponuojant atitirpinimo ir „tuščius“ ciklus, apkrovimo grafikus;
– optimalios daugiakompresorinės sistemos panaudojimo galimybių įvertinimas ir efekto apskaičiavimas;
– virimo ir kondensacijos temperatūrų ir jų kitimo ribų patikrinimas;
– virimo ir kondensacijos temperatūrų optimizavimas;
– lanksčios šaldymo agento virimo ir kondensacijos temperatūros reguliavimo galimybių patikrinimas;
– perkaitinto garo, karšto garo ir skysto šaldymo agento temperatūrų nustatymas;
– šaldymo agento peršaldymo patikrinimas;
– ekonomaizerio patikrinimas, jo panaudojimo galimybių įvertinimas ir efekto apskaičiavimas;
– kondensatoriaus periodinis valymas nemechaninėmis priemonėmis;
– kondensacijos metodo patikrinimas, įvertinimas;
– galimybių panaudoti kondensacijos šilumą įvertinimas.

Kompresorinių sistemų įvertinimas

Daugiakompresorinių sistemų naudojimas
Daugiakompresorinių sistemų naudojimas suteikia galimybę sumažinti šaldymo gamybos įrangos galią iki 35% dėl šalčio galios pasiskirstymo ir subalansuoti šalčio gamybos įrenginio darbą.

Optimalus kompresorių kiekio daugiakompresorinėse sistemose parinkimas.
Šaldymo sistemos darbas neįsivaizduojamas be atitirpinimo arba „tuščių“ vartotojų darbo ciklų. Be to, skirtingų vartotojų apkrovimas tuo pačiu metu dažnai būna nevienodas. Todėl tolygiai išskirsčius atitirpinimo ir „tuščius“ ciklus ir įvertinus apkrovos netolygumą paros atžvilgiu, apskaičiuojamas galimai mažiausias vienu metu veikiančių vartotojų kiekis, atitinkamai bendra šalčio galia. Pagal tai parenkamas kompresorius. Kompresorių skaičių gausime bendrą šalčio galią padaliję iš apskaičiuotos galimai mažiausios. Dažniausiai naudojamos kompresorinės sistemos su 2–6 kompresoriais, nes didesnis kompresorių kiekis reikalauja papildomų investicijų daugiakompresorinės sistemos valdymo elementams.

Kompresoriai su našumo reguliavimu.

Kompresoriai su našumo reguliavimu, palyginti su reguliavimo pakopas atitinkančiais mažesniais kompresoriais, yra pigesni, tačiau jų šalčio galios ir naudojamos elektros energijos kitimas keičiant našumą neproporcingas. Pavyzdžiui, tokiam kompresoriui dirbant 25% šalčio galios režimu, elektros energijos sunaudojama apie 75% (tikslių duomenų nėra), todėl tokiu režimu dirbančio kompresoriaus COP labai žemas.
Rekomenduojama ten, kur įmanoma, vengti kompresorių su našumo reguliavimu, o juos naudoti tik tais atvejais, kai šalčio galios poreikio sumažėjimas labai retas.
Praktikoje tokie kompresoriai dažniausiai naudojami kondicionavimo arba skysčio aušinimo sistemose.

Perkaitintuvas, peršaldytuvas, ekonomaizeris, jų pritaikymas ir įtaka  energijos sąnaudoms

Perkaitintuvas.

Tai šilumokaitis iš garintuvo išeinantiems garams pašildyti skystu freonu, šiltu vandeniu ar kitomis medžiagomis. Dažnai kompresorių gamintojai rekomenduoja ne didesnę kaip +25ºC atsiurbiamų garų temperatūrą. Perkaitinimo laipsnį riboja dalinis kompresoriaus aušinimas atsiurbiamais garais. Ekonominis efektas skirtingiems šaldymo agentams yra nevienodas. Perkaitintuvas dažniausiai naudojamas apsaugoti kompresorius nuo darbo „šlapiais“ garais režimo, kai trumpas šaldymo sistemos vamzdynas ir naudojamas apsemiamas garintuvas. „Šlapias“ režimas pavojingiausias stūmokliniams kompresoriams.

Peršaldytuvas-ekonomaizeris

Peršaldytuvas-ekonomaizeris. Tai šilumokaitis skystam freonui atvėsinti. Gaunamas stabilesnis skystas freonas, geriau užpildantis garintuvą. Skystas freonas gali būti vėsinamas atsiurbiamais garais, droseliuojant dalį to paties skysto freono, arba šaltu vandeniu.
Naudojant ekonomaizerį šaldymo sistemos našumas padidėja iki 15% (naudojant aušinimą šaltu vandeniu – iki 20%).

Optimalios kondensacijos temperatūros nustatymas
Kompresorių našumas ir COP mažėja kylant suspaudimo laipsniui ir didėjant kondensacijos temperatūrai (kai T0 = const.). Tačiau pernelyg mažas skirtumas tarp aplinkos temperatūros ir kondensacijos reikalauja didesnio kondensatoriaus šilumos mainų paviršiaus ploto. Lietuvos sąlygomis skaičiuojamoji aplinkos temperatūra yra +30ºC, kadangi aukštesnė nei +30ºC temperatūra vidutiniškai būna 30–40 valandų per metus.

Daugelyje įmonių praktiškai yra daug  galimybių kur efektyviai galima  panaudoti kondensacijos šilumą. Pvz:

•  Vėdinimo sistemų oro pirminiam pašildymui.
• Karšto vandens ruošimo pirminiam pašildymui
• Garo ruošimo sistemų maitinimo vandens pirminiam pašildymui
• t.t.
• 

Vamzdynų izoliacija

Vamzdžiai, kuriuose yra šaltas šaltnešis (t. Y. Vamzdžiai tarp išsiplėtimo vožtuvo ir garintuvo), turi būti tinkamai izoliuoti, kad būtų sumažintas šilumos įsiskverbimas. Vamzdynų izoliacija turi būti reguliariai tikrinama, ar nėra įtrūkimų ar skilimo, ir prireikus pataisyti.  Apskaičiuota , kad  3% pagerinta vamzdynų izoliacijos  atsipirkimo laikotarpis yra trumpesnis nei dveji metai.

  Šilumos šaltinių mažinimas šaltose patalpose.

Šilumos šaltinių šaldymo patalpose, pvz., šviestuvų, krautuvų, variklių ir net darbuotojų, turėtų būti kuo mažiau, nes šaldymo sistema turi pašalinti papildomą šilumą, kurį jie gamina. Pavyzdžiui, apskaičiuota, kad iki 15% šaldymo apkrovos šaltoje saugykloje susidaro dėl garintuvo ventiliatorių šilumos ir, kad apšvietimo šiluma gali papildomai padidinti 10% šaldymo apkrovos.  Taigi šilumos gamybos įranga turėtų būti išjungta, kai to nereikia. Be to, jei įmanoma, į šalto sandėliavimo patalpą patekęs produktas turėtų būti kuo arčiau norimos  sandėliavimo šalčio temperatūros Keletas pramoninių atvejų tyrimų parodė, kad pieno gamybos įmonėse, kurios įgyvendino priemones, skirtas šilumos šaltinių mažinimui šaltose patalpose, atsipirkimo laikotarpis yra trumpesnis nei 6 mėnesiai .

Šilumos infiltracijos mažinimas per sienų atitvaras

Šiuo metu labai paplitusios „sumuštinio“ tipo izoliacinės plokštės, kai termoizoliacinė plokštė iš abiejų pusių padengiama dažniausiai metaline danga. Ši danga atlieka ir garo izoliacijos funkciją.
Per ilgametę praktiką nustatyta, kad Lietuvos klimato sąlygomis, įvertinant kapitalines ir eksploatacines išlaidas, tikslingiausia naudoti „sumuštinio“ tipo izoliacines plokštes su poliuretano termoizoliacija. Lentelėje pateikiamas optimalus rekomenduojamas izoliacinių plokščių storis esant skirtingai šaldymo kamerų temperatūrai:

Šaldymo įrenginių  šilumos apkrovų mažinimas.

Šaldymo sistemos kompresoriai prastai vėdinamose patalpose, apsuptoje šilto oro, bus karštesni nei būtina, o tai sumažins kompresorių patikimumą ir energijos vartojimo efektyvumą. Kompresoriaus zonos turi būti tinkamai vėdinamos, kad aplink kompresorių būtų leidžiama cirkuliuoti vėsiam orui. Panašiai, oro aušinamiems kondensatoriams reikalingas didelis vėsus aplinkos oro tiekimas, kad kondensatoriaus temperatūra būtų maža. Energijos vartojimo efektyvumo priemonės, skirtos pastato konstrukcijai, pvz., tinkamų izoliacijų ir atspindinčių stogų medžiagų naudojimas, gali padėti sumažinti kompresorių ir kondensatorių šiluminę apkrovą, kad jie galėtų efektyviau veikti.

Geoterminis aušinimas

Geoterminis aušinimas pasinaudoja požeminėmis temperatūromis, kurios išlieka vėsios ir pastovios ištisus metus. Geoterminės aušinimo sistemos cirkuliuoja vandenį po žeme per vamzdžių seriją, kur ją atšaldo aplinkinė žemė, o paskui ją pumpuoja atgal į paviršių. Kai įmanoma, tokios sistemos gali pakeisti arba papildyti esamas šaldymo sistemas, todėl sutaupoma daug energijos. „Gay Lea Foods“ valdomas nugriebto pieno miltelių gamykla naudoja požeminį vandens šulinį neužšąlančiam aušinimo vandeniui, grąžindamas visą vandenį atgal į žemę, nekeičiant vandens chemijos. Projektas sumažino energijos suvartojimą 35%, taigi per metus sutaupoma 180 000 dolerių (CIPEC 2009b).

Aušinimo bokštai.

Naudojant aušinimo bokšto vandenį vietoj atšaldyto vandens, galima sutaupyti daug energijos, o atsipirkimo laikotarpis yra trumpesnis nei 4 mėnesiai . Aušinimo bokšte cirkuliuojantis šiltas vanduo patenka į oro srautą, kuris išgaruoja dalį vandens.

Išgarinimo metu prarasta šiluma atvėsina likusį vandenį, kuris vėliau gali būti recirkuliuojamas kaip aušinimo terpė.  Siūlomos šias rekomendacijos dėl aušinimo bokštų naudojimo optimaliu vandens efektyvumu:

• Jei reikia, apsvarstykite galimybę naudoti rūgštinį apdorojimą (pvz., Sieros arba askorbo rūgštį). Rūgštys gali pagerinti vandens efektyvumą, kontroliuodamos skalę, sukurtą iš mineralinių nuosėdų.
• Įdėkite šoninio srauto filtravimo sistemą, kurią sudaro greitas smėlio filtras arba didelio efektyvumo kasetės filtras, kad išvalytumėte vandenį. Šios sistemos leidžia aušinimo bokštui veikti efektyviau, naudojant mažiau vandens ir cheminių medžiagų.

Apsvarstykite alternatyvias vandens valymo galimybes, pvz., Ozonaciją arba jonizaciją, kad sumažintumėte vandens ir cheminių medžiagų naudojimą.

Sumontuokite automatines cheminių medžiagų tiekimo sistemas didelėse aušinimo bokšto sistemose (virš 100 tonų).

Automatizuota tiekimo sistema turėtų kontroliuoti nuotėkį laidumu ir pridėti chemines medžiagas, pagrįstas makiažo vandens srautu. Automatizuotos chemijos tiekimo sistemos sumažina vandens ir chemijos naudojimą, tuo pačiu optimizuodamos skalę, koroziją ir biologinį augimą.

Sistemos siurbimo slėgio didinimas

Dviejų pakopų kompresorių sistemose paprastas būdas taupyti energiją yra didinti žemos pakopos kompresoriaus siurbimo slėgį ir temperatūrą, kai aplinkos temperatūra mažėja. Apskaičiuota, kad dviejų etapų sistemose, kai siurbimo temperatūra pakyla nuo -30 ° F iki -20 ° F , galima sutaupyti apie 8% energijos.

Reguliuojamo greičio pavaros (RGP) kompresorių varikliams

Reguliuojamas greitis gali būti naudojamas kartu su valdymo sistemomis, kad kompresorių apkrovos būtų geriau suderintos su sistemos aušinimo reikalavimais. Pramonės šaldymo konsorciumas praneša, kad kompresoriuose naudojami RGP, kurių dalis neviršija 95 proc. Apkrovos koeficiento, pasieks našumą, lygų fiksuoto greičio kompresoriui, tačiau mažesnius elektros energijos reikalavimus. Vis dėlto, esant beveik visai (t. Y. 100%) apkrovai, RGP yra maždaug 3% mažiau efektyvūs nei fiksuoto greičio pavaros dėl elektros energijos nuostolių, susijusių su RGP valdikliu. Todėl reguliuojamo greičio pavaros yra naudingiausios šaldymo sistemoms su dideliais skirtumais tarp reikalingų ir įdiegtų kondensatorių pajėgumų. Apskaičiuota vidutinė 10% šaldymo sistemos energijos sutaupyta naudojant RGP kompresoriuose.

Kompresoriaus atskyrimas atitirpinimui

Jei vienas didelės sistemos kompresorius gali būti skirtas veikti esant slėgiui, kuris reikalingas atitirpinimo ciklui, o kiti kompresoriai gali būti valdomi esant mažesniam sistemos slėgiui, todėl gaunamas energijos taupymas (dėl sumažinto kondensavimo slėgio) dažnai gali pateisinti kompresoriaus išlaidas. Naudojant ekonomizatorių su vienu etapu, žemos temperatūros kompresoriumi. Efektyviausias būdas naudoti žemos temperatūros šaldymo įrenginį yra naudoti dviejų pakopų kompresorių sistemą. Tačiau, jei įrenginys yra tik vieno etapo kompresorius, ekonomizatoriaus naudojimas yra efektyvus būdas pagerinti šaldymo įrenginio energijos vartojimo efektyvumą.

Išvalykite kondensatorius

Kondensatoriai turi būti reguliariai tikrinami dėl nešvarumų, ledo susidarymo ar prijungtų purkštukų, kurie gali sumažinti šilumos perdavimo greitį ir taip padidinti kondensacijos temperatūrą. Be to, vandens aušinamieji ir garinimo kondensatoriai turi būti laikomi be kieto vandens ar bakterijų kaupimosi, dėl kurių gali susidaryti užteršimas, skalavimas ir užsikimšimas, dėl kurio gali padidėti kondensacijos temperatūra. Apskritai, vieno laipsnio Celsijaus (1,8 laipsnio Fahrenheito) padidėjimas kondensacijos temperatūroje padidins eksploatacines išlaidas 2–4% . Netinkamai pažeisti kondensatoriai turi būti pakeisti kuo greičiau.

Automatinis kondensatorių valymas

Norint pašalinti kliūtis oro judėjimui  reikia periodiškai išvalyti garavimo kondensatorius, kurie gali sumažinti šaldymo sistemos efektyvumą didinant sistemos  slėgį ir trukdant kondensatoriaus šilumos perdavimui. Automatinės valymo sistemos gali padėti šaldymo sistemoms efektyviai veikti, užtikrinant reguliarų valymą. Automatinės valymo sistemos taip pat gali sumažinti šaldymo medžiagų nuostolius ir darbo sąnaudas, susijusias su rankiniu valymu.

 PVZ: Anksčiau bendrovė kas savaitę išvalė savo sistemą rankomis, o tai buvo daug laiko ir dažnai sukėlė šaltnešio nuostolius. Automatinė valymo sistema pasižymėjo kompiuterio valdikliais ir penkiais skirtingais šaldymo sistemos išpylimo taškais: po vieną kiekviename imtuvo gale, po vieną kiekviename iš dviejų kondensatorių lizdų ir vieną karštoje dujų linijoje. Bendrovė pranešė, kad automatinio valymo sistema sumažino 15% kompresorių energijos  sutaupė energijos. Paprastas atsipirkimo laikotarpis, įskaitant ir energijos, ir techninės priežiūros išlaidas, buvo 10 mėnesių

Sumažinti kondensatoriaus ventiliatoriaus naudojimą

Kartais kondensatoriaus ventiliatoriai veikia nepertraukiamai, net jei neveikia šaldymo sistemos kompresorius. Ši praktika neefektyviai naudoja energiją. Kai tik įmanoma, kondensatorių ventiliatorių veikimas turi būti prijungtas prie sistemos kompresorių veikimo, siekiant užtikrinti, kad ventiliatoriai veiktų tik tada, kai reikia. Sumažinti kondensavimo slėgį. Ši priemonė panaši į kompresorių kintamo slėgio kontrolę. Norint sumažinti energiją, reikalingą norint suspausti šaltnešį, kondensavimo slėgis ir temperatūra turėtų būti nustatyti kuo mažesni. Kondensavimo sistemose galima įdiegti kompiuterio valdiklius, kad būtų sumažintos kondensacinės temperatūros ir slėgis, pagrįstas drėgmės lemputės aplinkos temperatūromis, taip pat optimizuoti kondensatorių ventiliatorių ir vandens naudojimą. Sumažinus kondensacijos temperatūrą, galima sumažinti 2–3% kompresoriaus energijos suvartojimą kiekvienam temperatūros mažinimo laipsniui (1,8 laipsnio pagal Celsijų).

Ašinių kondensatorių ventiliatorių naudojimas

Oro aušinamiems ar garavimo kondensatoriams paprastai nereikia aukšto slėgio oro, todėl ašiniai ventiliatoriai puikiai tinka šiam naudojimui. Ašiniai ventiliatoriai gali sumažinti kompresoriaus ventiliatoriaus energijos suvartojimą iki 50%, palyginti su išcentriniais ventiliatoriais .

Reguliuojamo greičio pavaros (RGP) kondensatorių ventiliatoriuose

Šaldymo sistemose su dideliais skirtumais tarp sumontuotų ir veikiančių kondensacinių pajėgumų, naudojant RGP kondensatorių ventiliatoriuose, galima sutaupyti daug energijos, palyginti su fiksuotojo greičio kondensatorių ventiliatoriais. Tačiau prieš įdiegiant RGP, svarbu nustatyti, kokiu mastu galima kondensuoti slėgį. Sistemose, kuriose yra stabilus slėgio reguliatoriaus  veikimas, RGP gali sumažinti kondensatoriaus ventiliatoriaus energijos suvartojimą iki 40%, lyginant su fiksuoto greičio kondensatoriaus ventiliatoriumi įjungimo / išjungimo būdu.

Garintuvai

Pagrindinės priemonės, apibūdinantys jos panaudojimo garintuvų naudojimo efektyvumą

Garintuvas – tai šilumokaitis orui ar skysčiui aušinti.

Priemonės:
– garintuvo patikrinimas, jo efektyvumo nustatymas;
– virimo temperatūrų ir slėgių nustatymas, virimo ir šaldomos aplinkos temperatūrų skirtumo nustatymas;
– perkaitinimo garintuve nustatymas;
– slėgio kitimo garintuve analizė;
– atitirpinimo ir „tuščio“ režimo patikrinimas, optimizavimas;
– garintuvo periodinis valymas nemechaninėmis priemonėmis.

Garintuvai pagal šaldymo agento sąveiką su aušinamu paviršiumi būna apsemiami ir neapsemiami.
Apsemiamo garintuvo paviršiaus plotas, reikalingas perduoti tam pačiam šilumos kiekiui, yra mažesnis, tačiau jam būtina papildoma tepalo grąžinimo įranga ir kiti papildomi elementai, tuo tarpu neapsemiamo garintuvo pajungimo schema daug paprastesnė. Esminių skirtumų tarp jų kapitalinių ir eksploatacinių išlaidų nėra. Apsemiami garintuvai dažniau naudojami skysčiams aušinti.

Garintuvo efektyvumui įtaką daro:

• jo dydis
• jame esančio šaltnešio rūšis, greitis ir turbulencija
• tepalo kiekis šaltnešyje
• medžiaga, iš kurios gaminamas garintuvo blokas
• garintuvo ir jo aplinkos temperatūrų skirtumas
• aplinkos poveikis
• garintuvo paviršiaus būklė.

Garintuvo ventiliatorių valdymas šaltoje saugykloje

Dažnai galima palaikyti tinkamą temperatūrą šaltose patalpose be nuolat veikiančių garintuvo ventiliatorių. Jei įmanoma, garintuvo ventiliatorius galima išjungti arba reguliariai uždaryti, naudojant laikmačius arba kintamo greičio valdymo sistemas, kad taupytumėte elektros energiją, tačiau išlaikant tinkamas šalto laikymo temperatūras. Garintuvo ventiliatorių ciklą reikia atsargiai valdyti, kad išvengtumėte sluoksnio (ty šiltų ir vėsių oro sluoksnių šaltoje patalpoje) ir, kad solenoidai būtų tinkamai cikluojami (užtvindytiems ir recirkuliaciniams garintuvams).

Garintuvo paviršius

Garintuvo paviršius turi būti švarus. Joje neturi būti purumo, nešvarumų, plėvelės ar panašių medžiagų. Jei jis yra švarus, garintuvas greitai ir lengvai perduoda šilumą į šaltnešį. Priešingu atveju šie elementai veikia kaip izoliacija, o tai lėtina šilumos perdavimą.

Šaltis yra užšalę vandens garai. Jos snieguoti kristalai susidaro, kai vandens garai atsitrenkia į garintuvo paviršių temperatūros 0°C  (32 °F) ar žemiau, užšalęs vanduo tampa ledu. Ledas susidaro, kai šaltis ištirpsta vandenyje ir vanduo užšąla. Jei tai įvyksta dažnai, garintuvas greitai primena ledu apneštą įrenginį.

Kuo šaltesnis garintuvas, tuo daugiau vandens garų ištrauks iš oro. Visada stenkitės palaikyti kuo aukštesnę garintuvo temperatūrą, išlaikydami norimą kambario ar armatūros temperatūrą.

Tai reiškia, kad tarp įeinančio oro ir garintuvo turi būti išlaikomas minimalus arba žemas temperatūrų skirtumas (TD).

Reguliuojamo greičio pavaros (RGP) ant garintuvo ventiliatorių

Panašiai kaip ir kondensatorių ventiliatorių RGP, šaldymo sistemoms su per dideliu garintuvu, RGP įrengimas gali lemti didelį energijos taupymą, palyginti su fiksuotojo greičio ventiliatoriais. Tačiau RGP sąnaudų efektyvumas priklauso nuo valandų skaičiaus, kuriuo garintuvo ventiliatoriai gali būti eksploatuojami esant dalinėms apkrovoms. Analizuojant -20 ° Fahrenheit šaldiklį su septyniais garintuvais, naudoti ASD garintuvų ventiliatoriams esant 50% apkrovos santykiui, esant tokioms pačioms eksploatavimo sąlygoms, reikia 20% mažesnės galios nei fiksuoto greičio ventiliatoriai (IRC 2004c).

JAV DOE palaikė paprasto garintuvo ventiliatoriaus valdiklio, skirto vidutinės temperatūros (nuo -2 ° C iki 4 ° C), kūrimą, kuris leidžia keisti ventiliatoriaus greitį, todėl sumažėja garintuvo ir kompresorių energijos suvartojimas 30% iki 50% (US DOE 2001e). Reguliatorius reguliuoja garintuvo ventiliatorių variklių greitį, kad būtų geriau suderinti šaldymo ciklo aušinimo reikalavimai. JAV DOE apskaičiuoja tipišką vieno ar dviejų metų atsipirkimo laikotarpį.

Garintuvų atšildymas

Garintuvai turėtų būti atitirpinti tik tada, kai reikia, o ne pagal tvarkaraščius, kuriuose atšildymas vyksta nepriklausomai nuo poreikio. Geriausiai atitirpinimo ciklai turėtų būti grindžiami ritės slėgio rodmenimis, kai slėgio kritimo padidėjimas rodo, kad ant ritinių yra šalčio (kuris sumažina sistemos efektyvumą) ir kad būtina atšildyti (ISU 2005).

Ledo atitirpinimas

Atšildymo metodai gali būti įvairūs ir patobulinti. Norėdami išanalizuoti šių variacijų vertę ir pritaikymą, turite suprasti pagrindinių atitirpinimo metodų sąvokas. Šiame skyriuje aprašomi dažniausiai naudojami komercinių garintuvų atitirpinimo metodai. Tai taip pat apima veiksnius, į kuriuos technikas turi atsižvelgti, kad nustatytų metodą ar metodų variantus ar derinimus, tinkamiausius konkrečiam naudojimui.

Nėra nei tobulo, nei idealaus garintuvo atitirpinimo metodo, kuris galėtu būti taikomas bet kokio tipo įrenginiams. Tačiau tai nereiškia, kad kiekvienam įrenginiui reikalingas skirtingas atitirpinimas metodas. Jei charakteristikos ir sąlygos yra vienodos, skirtingose ​​sistemose gali būti naudojami panašūs atitirpinimo būdai ir įranga. Kita vertus, gali būti skirtumų įrangoje,  temperatūros nustatymuose arba šaldomuose produktuose. Gali būti daugybė darbo sąlygų, dėl kurių reiktų pakeisti atitirpinimo metodą.

Yra keli oro paveiktų garintuvų atitirpinimo būdai. Dažniausiai garintuvo temperatūra pakyla virš ledo tirpimo temperatūros (0 ° C). Šių metodų išimtys taip pat bus  tyrinėtas šiame skyriuje. Paprastai naudojami šie penki garintuvo atitirpinimo būdai:

• rankinis šalčio pašalinimas
• rankinis įrangos atšildymas
• ciklo atitirpinimas
• nustatytu laiku įjungtas atitirpinimas
• papildomas šilumos atitirpinimas.

Rankinis ledo apšalo pašalinimas

Garintuvai senose šaldymo sistemose paprastai buvo gaminami iš geležies vamzdžių. Jie buvo prijungti prie kondensacinių mazgų, kurie veikė nuolat. Šaltis kaupsis tol, kol nepakenks sistemos pajėgumui.

Vamzdžių ritės buvo nušveistos standžiu vieliniu šepečiu arba ledas buvo pašalintas skaldos plaktuku ar kitu kraštiniu įrankiu. Tai buvo lėtas ir brangus procesas. Tiesą sakant, šis neefektyvus atitirpinimo būdas vis dar yra aptinkamas kai kuriose ledų išpilstymo (mirkymo) spintelėse. Šiose spintelėse yra garintuvo ritės, pritvirtintos prie vidinio įdėklo. Jie padaro įdėklą antriniu garintuvo paviršiumi. Ant įdėklo kaupiantis šaltis turi būti nuplėštas. Įranga paprastai nėra išjungiama šio proceso metu. Nereikia nė sakyti, kad šis šalčio pašalinimo būdas paliko daug norimų rezultatų. Tolesni pramonės technologijos pokyčiai paskatino kitų metodų tyrimus ir plėtrą.

Rankinis išjungimas

Plokštės garintuvai yra suprojektuoti taip, kad būtų paveikti aplinkinio oro. Juos rasite kavinėse, kuriose maisto produktai rodomi tiesiai ant šaltų lėkštių. Jie naudojami pakavimo mašinose. Šie plokšteliniai garintuvai veikė esant aukštai TD ir žemesnei kaip 32 ° F. Laikui bėgant jie kaupia šalčio dangą. Paprastai ši įranga tiesiog išjungiama darbo dienos pabaigoje. Parodytas maistas perkeliamas į kitas laikymo vietas. Tada garintuvai sušyla iki aplinkos (aplinkos) temperatūros ir vyksta atitirpinimas.

Atšildymas šiltu oru

Kai kuriais atvejais šis šalinimo būdas buvo patenkintas. Tačiau buvo sukurta sudėtingesnė automatinė šaldymo įranga, kuriai reikėjo atitirpinimo būdų, kurie taip pat buvo automatiniai. Tuomet buvo patobulintas priverstinio oro garų vamzdis, skirtas vamzdžiams šaldyti. Dėl šios plėtros automatinis atitirpinimas buvo būtinas. Šaldymo pramonė atsakė į šį iššūkį. Jame buvo sukurtos atitirpinimo priemonės, kuriomis buvo naudojamas priverstinis oro garintuvas ir automatinis šalčio pašalinimas.

Atšildymas elektriniais tenais

Elektrinis atitirpinimas parodytas  paveiksle. Jis buvo ir yra populiarus nuo tada, kai buvo pristatytas daugiau nei prieš ketvirtį amžiaus. Šildytuvų gamintojai išsprendė problemas ir dabar gamina patikimus ir ilgaamžius šildytuvus. Metodas yra švarus ir tylus. Jis gali būti pagamintas daugelio tipų garintuvams valdyti. Tai būna nuo mažų šaldytų maisto komodų iki didelių daugiafunkcinių, žemos temperatūros ekranų. Vienetiniai aušintuvai turi šildytuvus, įmontuotus garintuve arba aplink jį. Dalis pasipriešinimo yra įmontuota į kanalizacijos indus ir kanalizacijos liniją. Tai apsaugo nuo užšalimo ir užtikrina tinkamą kanalizaciją.

Šis sprendimas geras, bet reikalauja nemažų elektros energijos sąnaudų tenų darbui.

Atvirkštinio ciklo dujų atitirpinimas

Atvirkštinio ciklo atitirpinimas yra toks pat senas kaip ir pats mechaninis šaldymas. Vožtuvų sistema yra išdėstyta taip, kad garintuvas veiktų kaip kondensatorius, o kondensatorius – kaip garintuvas. Ankstyvuose amoniako sandėlių įrenginiuose gamyklos operatorius galėjo rankiniu būdu apversti įvairius daugelio garintuvų skyrius. Tai davė labai patenkinamus rezultatus. Dabar elektra valdomi keturių krypčių vožtuvai gali užtikrinti atbulinę eigą. Jie taip pat gali būti valdomi su laiko laikrodžiu, kad atitirpinimas būtų automatinis tam tikrais intervalais. 1 ir 2 paveiksluose pavaizduoti normalūs ir atitirpinimo ciklai.

Didėjant prekybos centrams, didėjo atstumai nuo garintuvų iki kondensacinių mazgų.  Buvo sukurta tikroji atvirkštinio ciklo dujų atitirpinimo sistema. Tai sėkmingai veikė. Tai leido atviroms žemos temperatūros armatūroms maisto parduotuvėse turėti greito atitirpinimo garais pranašumą. Tačiau šioms sistemoms reikėjo specialiai pastatyto kondensacinio mazgo, kad būtų galima tvarkyti skysčio aušinimo skysčio dujas.

Laikui bėgant, vystėsi centriniai prekybos centrų šaldymo sistemos. Ši įranga patenkina visus arba didžiąją dalį visos maisto prekių parduotuvės šaldymo poreikių. Įvairūs armatūra yra išdėstyta ir vamzdynai panašiai kaip anksčiau minėti ankstyvieji sandėliai. Dėl išdėstymo atvirkštinio ciklo dujų atitirpinimas tapo labai praktiškas. Vienas ar keli garintuvai atitirpinami, o kiti toliau šaldo. Tai užtikrina nuolatinį šilumos tiekimą į atitirpinimo ritinius.

Iš esmės atitirpinimo garintuvo kondensuotas šaltnešis tiekiamas į šaldymo garintuvus.

Jie užtikrina būtiną „pakartotinio garintuvo“ veiksmą, kuris neleidžia skysčiams grįžti į kompresorių.

Optimizuotas oro srauto modelis

Šaldymo patalpose oro srauto modeliai dažnai nėra optimizuojami, todėl atsiranda temperatūros gradientai, negyvosios zonos ir šalutiniai srautai, kurie visi mažina šilumos perdavimo efektyvumą. Paprastas projektas oro srauto matavimui skirtinguose patalpos skyriuose gali apšviesti šias negyvas zonas ir aplinkinius srautus. Tada gali būti sumontuoti tarpikliai ir kiti oro srauto stiprikliai, kad būtų padidintas šilumos perdavimo efektyvumas. Sumontavus deflektorius ir sumažinus šaldytuvų lubas, galima sutaupyti iki 12% energijos.