AR010-Uspory

Transkript

AR010-Uspory

Obchodně technický seminář 2013
Úspory energie a ekologie – pohled JDK
V chladicích zařízeních
Ing. Jiří Křivský ml.
Čtvrtek 25.4.2013
Sportovní centrum v Nymburce
1
Důležité směry
-
Plovoucí kondenzační teplota
Vliv návrhu kondenzátoru
Podchlazování kapalného chladiva
Rekuperace tepla
Odtávání horkými parami
Volba kompresoru / zvolené chladivo
Řízení a regulace
Další důležité směry
2
-
Řízení kondenzačního tlaku v závislosti na nastaveném dt od teploty okolí
Refrigerant
Evaporating Temperature
Suction Superheat
Liquid subcooling
R407C
-5,0°C
10,0K
2,0K
Compressor Selected
ZR108KCE-TFD
Účinnost systému v závislosti na teplotě okolí
50
40
Kondenzační
teplota, °C
30
Teplota okolí, °C
Kondenzační teplota, °C
Chladicí výkon, kW
Příkon kompresoru, kW
COP
10
25
20,9
3,96
5,3
15
30
20
4,38
4,6
20
35
19
4,88
3,9
25
40
17,9
5,46
3,3
30
45
16,8
6,11
2,7
20
Příkon kompresoru,
kW
10
COP
0
0
10
20
30
40
Teplota okolí
S rostoucí teplotou okolí stoupá kondenzační teplota, klesá chladicí výkon a stoupá
příkon kompresoru
3
Diskuse
Proč nestačí pouze nastavit nízkou kondenzační teplotu,
proč používat plovoucí set kondenzačního tlaku v závislosti na
teplotě okolí?
4
Příklad:
Teplota okolí +30°C
Požadovaná kondenzační teplota, set = 25°C
Výsledek: ventilátory kondenzátoru poběží vždy naplno, a to i v
případě, že jednotka je v provozu jen na část celkového
chladicího výkonu (běží např. jen jeden kompresor z několika
nebo kompresor běží na snížený výkon), případně by mohlo
nastat, pokud by nebylo ošetřeno jinak, že ventilátory poběží, i
když bude jednotka stát.
Požadavky na systém by měli být smysluplné (nemá cenu chtít
po systému něco, čeho není schopen dosáhnout)
5
- Porovnání návrhu při dt=15K a dt=10K
Chladivo
Vypařovací teplota
Přehřátí na sání
Podchlazení kapaliny
R407C
-5,0°C
10,0K
2,0K
Typ kompresoru
ZR108KCE-TFD
6
Teplota okolí, °C
Kondenzační teplota, °C
Příkon kompresoru, kW
COP
10
25
20,9
3,96
5,3
15
30
20
4,38
4,6
dt=15K
20
35
19
4,88
3,9
25
40
17,9
5,46
3,3
30
45
16,8
6,11
2,7
10
25
20,9
3,96
5,3
15
25
20,9
3,96
5,3
dt=10K
20
30
20
4,38
4,6
25
35
19
4,88
3,9
30
40
17,9
5,46
3,3
Důsledky návrhu kondenzátoru s dt=15K místo dt=10K:
Teplota okolí, °C
Vyšší kondenzační teplota o, K
Nižší chladicí výkon o, kW
Vyšší příkon o, kW
Menší COP o, %
10
0
0
0
0
15
5
0,9
0,42
13,5
7
20
5
1
0,5
14,7
25
5
1,1
0,58
15,8
30
5
1,1
0,65
16,1
Zvýšení kondenzační teploty o 5K
znamená pokles COP o přibližně 15%
Systémy s podchlazováním chladiva
Na principu:
- Vnitřní výměna tepla
- Systém s kompresory EVI - vypařování části
kapaliny za účelem podchlazení zbytku kapaliny
- Podchlazování od teploty okolí (ze vzduchu), či
jiným nezávislým zdrojem
- Další systémy
8
Vnitřní výměna tepla
9
p=i2-i1, p´=i2´-i1´, q=i1-i4, q´=i1-i4´, qc=i2-i3, qc´=i2´-i3, di = i3-i3´=i1´-i1
te=-10, tc=+40, dtsh=7K, R404A
izoentropická účinnost = 0,773
bod
1
1´
2
2´
3
3´
4
4´
entalpie i teplota t
(kJ/kg)
(°C)
di (kJ/kg)
367,18
-3
15,87
383,05
14,17
405,68
59,49
425,58
76,31
259,18
39,66
15,87
243,31
29,66
259,18
-10,32
243,31
-10,34
tlak p
(bara)
4,31
18,15
měrný příkon
p,p´ (kJ/kg)
systém bez vnitřní výměny
systém s vnitřní výměnou
38,5
42,5
Přehřátí na sání 24,17K
Podchlazení kapaliny 10K
měrný chladicí
výkon q,q´
COP
(kJ/kg)
108
2,81
123,9
2,91
Vyšší
COP o:
3,9%
měrný
kondenzační
výkon qc,qc´
(kJ/kg)
Vyšší qc´
146,5
166,4
14%
10
te=-35, tc=+40, dtsh=7K, R404A
izoentropická účinnost =0,705
bod
1
1´
2
2´
3
3´
4
4´
entalpie i teplota t
(kJ/kg)
(°C)
di (kJ/kg)
352,41
-28
15,87
368,28
-8,82
424,25
75,17
447,6
95,65
259,18
39,66
15,87
243,31
29,66
259,18
-35,31
243,31
-35,37
měrný příkon
p,p´ (kJ/kg)
71,84
79,3
tlak p
(bara)
1,64
18,15
Přehřátí na sání 26,18K
Podchlazení kapaliny 10K
měrný chladicí
výkon q,q´
COP
(kJ/kg)
93,23
1,30
109,1
1,38
Vyšší
COP o:
6,0%
měrný
kondenzační
výkon qc,qc´
(kJ/kg)
Vyšší qc´
165,07
188,4
14%
Závěry:
- S nižší vypařovací teplotou roste význam vnitřní výměny
- Vnitřní výměna zvýší teplotu na výtlaku, což by se dalo využít při rekuperaci
- Upozornění – příliš vysoká teplota na výtlaku by mohla mít negativní vliv na olej, vynutí
- Zvýšení COP je za cenu nutnosti odvést více tepla v kondenzátoru
11
Ekonomizér – EVI systém
12
Průběh COP při různých kondenzačních teplotách
Porovnání kompresorů se systémem EVI a bez
COP kompresoru ZF40 při
tc=40°C
COP ZF40 při tc=20°C
5
5
4
4
3
20 KVE
2
20 K4E
1
-40
-20
0
3
2
40 KVE
1
40 K4E
0
-60
0
-60
COP
COP
6
20
-40
-20
0
20
COP ZF40 při tc=+55°C
COP
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
-60
55 KVE
55 K4E
-40
-20
0
20
14
Z grafů je vidět, že COP je
vždy vyšší u kompresorů se
systémem EVI
COP s EVI vyšší o
60%
COP s EVI vyšší o
50%
40%
30%
tc=20°C
20%
tc=40°C
tc=55°C
10%
0%
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
Vypařovací teplota, °C
Závěry:
- S nižší vypařovací teplotou roste význam EVI
- U mrazíren roste výhodnost EVI
- Vhodné také u TČ – s nižší teplotou okolí roste výhodnost EVI
- S vyšší kondenzační teplotou roste význam EVI
- Obor chlazení – v létě s vyššími teplotami okolí roste výhodnost EVI
- Obor vytápění – požadavek na vyšší tc zvyšuje výhodnost EVI
15
Rekuperace tepla
Možnosti rekuperace u chladicích zařízení
-
Teplo z přehřátých par
Celé kondenzační teplo
Teplo kapaliny
- Nejhodnotnější je teplo z přehřátých par, má nejvyšší tepelný
potenciál
- Pokud najdeme potřebu tepla, do kterého bychom mohli předat teplo
z kapaliny, získáme tím teplo pro danou potřebu a navíc zvýšíme
chladicí výkon a tím celkovou chladicí účinnost
16
Rekuperace tepla
Návrh výměníku pro využití tepla z přehřátých par
Pracovní podmínky
17
Rekuperace tepla
18
Rekuperace tepla
SINGLE PHASE - Design
Heat Exchanger : BX8Tx16
Fluid Side 1 :
Fluid Side 2 :
R404A (19,4 bar)
Water
Flow Type
Counter-Current
:
DUTY REQUIREMENTS
Heat load
Inlet temperature
Outlet temperature
Flow rate
Max. pressure drop
Thermal length
PLATE HEAT EXCHANGER
Total heat transfer area
Heat flux
Mean temperature difference
O.H.T.C. (available/required)
Pressure drop -total*
- in ports
Port diameter
Number of channels
Number of plates
Oversurfacing
Fouling factor
Reynolds number
Port velocity
Side 1
kW
°C
°C
kg/s |
m³/h
kPa
Side 2
4,413
70,00
48,00
0,1630
35,00
55,00
0,1919
50,0
1,57
50,0
1,43
Side 1
m²
kW/m²
K
W/m²,°C
kPa
kPa
mm
42,5
3,41
16,0
8
19
0,778
0,0360
16,0
7
16
33
0,228
%
m²,°C/kW
m/s
Side 2
0,322
13,7
13,98
1430/1080
39800
8,84
361
0,277
Pozn.:
- Výkon výměníku je
dán z velké míry na
straně chladiva
- Na straně vody
volíme vhodný
teplotní spád (1520K) a hledáme
výstupní teplotu
pokud možno co
nejvyšší
- Z chladicího výkonu
výkon rekuperace
tvoří: 4,413/17,7 =
25%
Typy:
-
Dvoutrubkový systém
Třítrubkový systém
S reverzací okruhu
S vracením do kapaliny
20
Dvoutrubkový systém
21
Třítrubkový systém s vracením do sání
22
Třítrubkový systém s vracením do kapaliny
23
S reverzací okruhu
24
-
-
Chladivo
- Ekologie (skleníkový efekt GWP, vliv na ozón ODP)
- Bezpečnost (toxicita, výbušnost)
- Cena chladiva
- Cena technologie
- COP
Počet výkonových stupňů / požadovaná regulace výkonu
Návratnost při porovnání ceny a provozních nákladů (pořizovací
cena, COP, náklady na servis, bezpečnost)
25
Porovnání COP kompresorů Copeland scroll ZR, ZB,ZF,
ZF EVI, pístových polohermetických kompresorů
Standard a Stream s chladivy R404A, R407C,R134a a
CO2
pro aplikaci chladírny a mrazírny
26
Pracovní podmínky: te=-10, tc=45, dtsc=4K, dtsh=10K
COP - kompresory scrol ZF, R404A
COP - kompresory scrol ZB, R404A
2,3
2,2
2,1
2
1,9
1,8
1,7
1,6
1,5
2,35
2,3
2,25
2,2
2,15
2,1
COP
2,05
2
1,95
1,9
1,85
1,8
Chladivo R404A, COP:
- ZB cca 2 až přes 2,1
- ZF cca 2 až 2,29
27
COP
28
Chladivo R404A, COP: Standard cca 1,9 až 2,2
D8SJ-450X
D8SJ-600X
D8SH-500X
D6SU-400X
D8SH-370X
D6SK-500X
D6ST-320X
D6SJ-400X
D6SH-350X
D6SL-250X
D4ST-200X
D4SJ-300X
D6SA-300X
D6SF-200X
D4SL-150X
D4SH-250X
D4SA-200X
D4SF-100X
D3SS-150X
D3SS-100X
D3SC-100X
D3SC-75X
D2SK-65X
D3SA-75X
D2SC-55X
D2SC-65X
D2SA-55X
D2SA-45X
DLL-40X
DLJ-30X
DLF-30X
DKSL-20X
DLE-20X
DKL-20X
DKSJ-15X
DKJ-10X
DKM-7X
COP - kompresory Copeland Standard, R404A
2,3
2,2
2,1
2
COP
1,9
1,8
1,7
COP – kompresory ZF KVE,
R404A
COP - kompresory Stream, R404A
2,36
2,34
2,32
2,3
2,28
2,26
2,24
2,22
2,2
COP
2,6
2,55
2,5
2,45
2,4
COP
COP - kompresory Copeland Stream, R407F
2,52
2,5
2,48
2,46
COP
2,44
2,42
2,4
29
-
R404A Stream 2,23 až 2,34
R404A ZF KVE 2,52 až 2,59
R407F Stream 2,41 až 2,5
COP - kompresory scrol ZR, R407C
2,4
2,3
2,2
2,1
2
1,9
1,8
COP
COP - kompresory Standard, R407C
2,5
2,45
2,4
2,35
2,3
2,25
2,2
2,15
2,1
COP
30
R407C ZR 1,9 až 2,28
R407C Standard 2,22 až 2,44
COP - kompresory ZF, R134a
COP - kompresory ZB, R134a
2,4
2,3
2,2
2,1
2
1,9
COP 1,8
1,7
2,2
2,15
2,1
2,05
2
1,95
1,9
1,85
1,8
1,75
1,7
COP
COP - kompresory ZF, R134a
2,65
2,6
2,55
2,5
2,45
2,4
2,35
2,3
COP
31
-
R134a ZB 1,95 až 2,17
R134a ZF 1,9 až 2,29
R134a ZF KVE 2,41 až 2,59
-
32
R134a Standard 1,9 až 2,2
D8SJ-450X
D8SJ-600X
D8SH-500X
D6SU-400X
D8SH-370X
D6SK-500X
D6ST-320X
D6SJ-400X
D6SH-350X
D6SL-250X
D4ST-200X
D4SJ-300X
D6SA-300X
D6SF-200X
D4SL-150X
D4SH-250X
D4SA-200X
D4SF-100X
D3SS-150X
D3SS-100X
D3SC-100X
D3SC-75X
D2SK-65X
D3SA-75X
D2SC-55X
D2SC-65X
D2SA-55X
D2SA-45X
DLL-40X
DLJ-30X
DLF-30X
DKSL-20X
DLE-20X
DKL-20X
DKSJ-15X
DKJ-10X
DKM-7X
COP - kompresory Standard, R134a
2,25
2,2
2,15
2,1
2,05
2
COP
1,95
1,9
1,85
1,8
COP - kompresory Stream, R134a
2,36
2,34
2,32
2,3
2,28
2,26
2,24
2,22
2,2
2,18
2,16
COP
-
R134a Stream 2,23 až 2,34
33
COP R744 (CO2) kompresory Stream,
te=-10
3,5
3
COP
2,5
2
4MTL-12X
1,5
4MTL-15X
1
4MTL-30X
0,5
0
60
70
80
90
100
Kondenzační/chladicí tlak (bar)
Při kondenzační teplotě 31°C, což odpovídá tlaku 72bar (kritický bod) je COP
cca 2,8 (R404A má při tc=31, te=-10 cca 3,2)
Při vyšších okolních teplotách se COP rychle zmenšuje, tlak 90bar odpovídá cca
kondenzační teplotě +45°C u normálních chladiv, za těchto podmínek je COP
cca 0,7, což je v porovnání s chladivy HFC velmi malé.
Při průměrné teplotě okolí v ČR cca 8°C však chladivo CO2 může fungovat, jeho
nasazení bude ale spíše z důvodů ekologických, případně politických a
legislativních, ne ekonomických. Konečný závěr ale vyžaduje hlubší zkoumání
34
Závěr porovnání COP pro vypařovací teplotu -10, kondenzační +45:
-
R404A ZB cca 2 až přes 2,1
R404A ZF cca 2 až 2,29
R404A Standard cca 1,9 až 2,2
R404A Stream 2,23 až 2,34
R404A ZF KVE 2,52 až 2,59
R407F Stream 2,41 až 2,5
R407C ZR 1,9 až 2,28
R407C Standard 2,22 až 2,44
R134a ZB 1,95 až 2,17
R134a ZF 1,9 až 2,29
R134a ZF KVE 2,41 až 2,59
R134a Standard 1,9 až 2,2
R134a Stream 2,23 až 2,34
R744 Stream 0,7
Závěr:
Všechny kompresory jsou si poměrně
dost vyrovnané, velmi dobrou
účinnost mají nově optimalizované
kompresory Copeland typu Stream a
kompresory ZF KVE s
podchlazováním chladiva
Pro chladivo R407C mají dobrou
účinnost kompresory Copeland
Standard
Adekvátní ke kompresorům Stream
od Copelandu jsou všechny nové
pístové polohermetické kompresory
Bitzer (řada ECOLINE)
Volbu chladiva je nutné udělat také s pohledem na pracovní obálku kompresoru
35
COP - kompresory ZF KVE, R404A
COP - kompresory ZF, R404A
0,95
0,9
0,85
0,8
0,75
0,7
COP
1,35
1,3
1,25
1,2
1,15
1,1
1,05
1
COP
COP - kompresory Stream, R404A
1,12
1,1
1,08
1,06
1,04
1,02
1
0,98
0,96
36
COP
-
R404A scroll ZF 0,82 až 0,93
R404A scroll ZF KVE 1,1 až 1,32
R404A Stream 1 až 1,11
-
R404A Standard 0,62 až 1,1
37
-
R404A scroll ZF 0,82 až 0,93
R404A scroll ZF KVE 1,1 až 1,32
R404A Stream 1 až 1,11
R404A Standard 0,62 až 1,1
Nejvyšší COP je s kompresory ZF KVE a Stream, některé
kompresory Standard ale také vykazují vysoké COP,
kompresory ZF mírně ztrácejí, nicméně mají výhodu v
nižších investičních nákladech
38
Použití regulátorů s funkcemi:
- Plovoucí kondenzační teplota
- Plovoucí vypařovací teplota
- Pulsování ventilátorů výparníku, když je dosažena požadovaná
teplota
- Noční režim
- Elektronický vstřikovací ventil s adaptivním přehřátím (co
nejmenším)
- Odtávání dle stavu výparníku
- Vypínání chlazení při otevřených dveří
39
Další důležité směry:
- řízení výkonu zařízení
- Kompresory scroll digital
- Řízení otáček frekvenčními měniči
- Nové motory EC – elektricky komutované, odpadá jalová část
- Monitorování zařízení za účelem optimalizace nastavení chladicího
zařízení
- Hospodárný provoz zařízení
- Neplýtvat energiemi – dveře s automatickým zavíráním
- Vypínání chlazení při otevřených dveřích
- Dveře vybavené tepelnou clonou (mechanická, vzduchová)
- Osvětlení s nízkou spotřebou
- Silnější izolace
- minimalizace tepelných zisků
40
Děkuji za pozornost
41

AR010-Uspory

Transkript

Podobné dokumenty

Účetní výkazy ZŠ a MŠ Tochovice

nlsd 122

MDE-3 2.160-2.600

ONDREJ BELICA_portfolio6.32 MB

Catalogo prodotti - COOL SERVIS s.r.o.

Arboretum Písek

enofrigo - Kronen.cz

1 A

termostato regolatore a contatto contact control thermostat