Co trzeba wiedzieć o układach chłodniczych Komory chłodnicze. Cz.2.
Ocena użytkowników: / 22
SłabyŚwietny 
Data dodania: 07.09.2014

„Chłodnie – część 2” to kolejny artykuł z cyklu „Co trzeba wiedzieć o układach chłodniczych” opartego na wielu uzupełniających się modułach szkoleniowych firmy Danfoss do samodzielnej nauki z komputerem, przeznaczonych zarówno dla osób początkujących, jak i dla fachowców w dziedzinie chłodnictwa.

 

2014-08-24-1

 

Budowa chłodni

Przy projektowaniu chłodni należy brać pod uwagę różne czynniki, między innymi grubość izolacji ścian. W przypadku głębokiego mrożenia zwykle stosuje się grubszą warstwę izolacyjną. Ważnym aspektem jest współczynnik izolacji ścian. Jeśli temperatura w chłodni jest niższa niż 0°C – w szczególności w mroźniach – konieczna jest instalacja grzałek futryn drzwiowych, aby zapobiec przymarznięciu drzwi. Ponadto, aby uniknąć przemarzania podłogi w mroźniach i chłodniach zapewniających temperaturę pomieszczenia poniżej 0°C, należy zainstalować system ogrzewania podłogowego.

W chłodni powinna być również zagwarantowana pewna wymiana powietrza. Jej wielkość należy dobrać w zależności od specyfiki pomieszczenia oraz przechowywanych produktów, tak aby nowe powietrze w chłodni nie musiało być znów niepotrzebnie schładzane, z czym wiązałoby się marnowanie energii. Bardzo ważnym jest, aby zapewnić nadmiarowy zawór ciśnieniowy w układzie wentylacji lub zawór upustowy do wyrównywania ciśnień między chłodnią a powietrzem otoczenia (dwukierunkowe zewnętrzne wyrównywanie ciśnień). Jeśli ciśnienie w chłodni nie będzie wyrównywane, znajdujące się w niej powietrze zmniejszy objętość w wyniku schładzania, wywołując podciśnienie. Zjawisko to może doprowadzić nawet do zawalenia się ścian i stropu chłodni.

Wchodzenie do chłodni i wychodzenie z niej sprzyja niepożądanej dużej wymianie powietrza. W skrajnych przypadkach wymiana powietrza sprawia, że instalacja chłodnicza nie jest w stanie utrzymać temperatury w chłodni, a o dodatkowych kosztach zużycia energii nie trzeba nawet wspominać. Jeśli nie można uniknąć częstego wchodzenia do chłodni, warto stosować kurtyny paskowe lub śluzy powietrzne.

Zgodnie z normą ISO 27000 przepisy przewidują obowiązek instalacji urządzenia alarmowego w chłodniach o pojemności ponad 10 m3 – do których może wejść człowiek. Alarm musi być sygnalizowany wizualnie i dźwiękowo. Nawet w przypadku mniejszych chłodni należy umożliwić przebywającym wewnątrz osobom swobodne wychodzenie – oznacza to, że nawet jeśli chłodnia jest zamykana od zewnątrz, musi być również możliwe otwarcie jej od środka.

 

2014-08-25-1

Rys. 1. Konstrukcja chłodni

 

Rodzaje systemów chłodniczy dla chłodni

Istnieje wiele rozwiązań układów chłodniczych dla chłodni, jednak w przypadku małych komór najczęściej stosuje się urządzenia typu monoblok. Takie urządzenie zawiera sprężarkę, parownik i skraplacz w jednej obudowie. Stosuje się je przede wszystkim w chłodniach o pojemności poniżej 30 m3 i z tylko jedną strefą temperatury. Urządzenie typu monoblok można zainstalować na chłodni lub obok niej. Każdy zestaw monoblok zawiera jedną sprężarkę, jeden skraplacz i jeden parownik.

Chłodnie mogą działać również z zewnętrznym agregatem skraplającym. Taki układ obejmuje agregat skraplający połączony z parownikiem rurociągami. Parownik jest zwykle instalowany na stropie chłodni i wyposażony w jeden lub więcej wentylatorów zapewniających obieg powietrza w chłodni. Ten rodzaj chłodni nadaje się do użytku w budynkach i na zewnątrz. Chłodnie z zewnętrznym agregatem skraplającym składają się z jednej sprężarki, jednego skraplacza i jednego parownika. Dla chłodni tego rodzaju przykładowym rozwiązaniem jest np. agregat skraplający OPTYMA PLUS™.

W przypadków dużych obiektów np.: supermarkety i centra magazynowe, instalowane są scentralizowane układy chłodnicze z kilkoma sprężarkami zamontowanymi w formie układu sprężarek. Układy te mogą być zlokalizowane oddzielnie od samych chłodni i podłączone z poszczególnymi chłodniami przez rurociągi. Do sterowania zaworami elektromagnetycznymi można używać regulatorów chłodniczych umożliwiających oddzielne dostosowanie pracy każdego parownika. Układ z agregatem wielosprężarkowym składa się z kilku sprężarek, jednego skraplacza, chłodni o różnych temperaturach parowania i zwykle kilku szaf lub gablot chłodniczych.

 

2014-08-25-2

Rys. 2. Przykładowa komora chłodnicza – zdj. KLIMORS

 

Funkcja regulacji temperatury

Funkcję regulacji temperatury realizuje przede wszystkim regulator chłodzenia w chłodni. Regulator chłodniczy zawsze wymaga co najmniej jednego czujnika do regulacji w wersji standardowej. Czujnik mierzy temperaturę pomieszczenia do użytku w normalnej chłodni. Z tego powodu czujnik zwykle jest umieszczony tak, aby mierzyć temperaturę powietrza zwrotnego kierowanego do parownika. Wynik jest wyświetlany i przetwarzany przez regulator chłodniczy jako wartość rzeczywista. Jest ona zawsze porównywana z nastawą regulatora. Nastawa może zostać dowolnie określona w regulatorze. Oprócz niej może również zostać wyznaczona różnica (histereza). Suma nastawy i różnicy stanowi górną wartość przełączania, natomiast sama nastawa jest dolną wartością przełączania regulacji temperatury. Po osiągnięciu górnej wartości przełączania uruchamiane jest chłodzenie (sprężarka lub zawór elektromagnetyczny), a kiedy temperatura spadnie do wartości nastawy, jest ono ponownie wyłączane. W ten sposób temperatura pomieszczenia jest stale utrzymywana w tym samym zakresie. Tę funkcję regulacji temperatury można traktować jako najważniejszą podstawową funkcję regulatora chłodzenia.

 

2014-08-25-3

Rys. 3. Przykładowe rozwiązania źródła chłodu w zależności od wielkości komory

 

Strefy chłodni

Warunki, jakie muszą być zapewnione w chłodni, zależą od rodzaju przechowywanych w niej produktów. Temperatura wymagana w chłodni może też zależeć od oczekiwanego okresu przechowywania, a także od tego, czy ma w niej być umieszczony świeży produkt, który później zostanie zamrożony.

Najczęściej spotykanymi komorami chłodniczymi i zamrażalniczymi są chłodnie. Temperatura parowania w takich chłodniach wynosi od -10°C do 0°C. Typ zastosowanej regulacji zależy od rodzaju przechowywanego produktu i żądanej jakości.

Rodzaj chłodni/mroźni (MBP/LBP) i jej pojemność dobiera się często w oparciu o ogólne stosowane zasady, wykonując uproszczone obliczenie zysków ciepła przez ściany, a w konsekwencji wyznaczenie wydajności chłodniczej. To obliczenie wystarcza w większości przypadków. Zyski ciepła są związane z temperaturą pomieszczenia, powierzchnią ścian i wymianą powietrza. Dokładniejszy wynik można uzyskać, uwzględniając w obliczeniach cechy żywności i analizując wszystkie obciążenia cieplne. Każdy z tych aspektów powinien być indywidualnie uwzględniony w obliczeniach dotyczących mroźni i chłodni.

 

2014-08-26-1

Rys. 4a,b. Przykładowy kompaktowy i lekki elektroniczny zawór rozprężny ETS 6 oraz tradycyjne termostatyczne zawory rozprężne typu T2/TE 2 przeznaczone do wtrysku ciekłego czynnika do parownika w systemach chłodniczych i klimatyzacyjnych

 

Termostatyczne lub elektroniczne zawory rozprężne

W przypadku chłodni można wykorzystać proste układy chłodnicze. Są one niedrogie i nieskomplikowane, mają jednak pewne wady, np. istnieje ryzyko wyschnięcia produktów przechowywanych bez opakowania lub przykrycia. Termostatyczne zawory rozprężne instaluje się jako zawory wtryskowe w większości chłodni. Osoby poszukujące lepszego rozwiązania mogą skorzystać z zalet elektronicznego regulatora przegrzania.

W celu zapewnienia pracy z optymalną wydajnością, parownik powinien być zawsze wypełniony czynnikiem chłodniczym. Nawet w razie dużych wahań wydajności (tzn. przy częściowym obciążeniu) możliwe jest dokładne odmierzenie ilości czynnika chłodniczego jaki powinien być dozowany. W tym celu informacja o bieżącym przegrzaniu w parowniku jest szybko przesyłana do elektronicznego regulatora przy użyciu przetwornika ciśnienia i bardzo czułego czujnika temperatury. Regulator może więc użyć tych pomiarów do osiągnięcia idealnie małego przegrzania.

Ten adaptacyjny układ regulacji dozowania czynnika chłodniczego zapewnia optymalne wykorzystanie parownika, a tym samym najwyższe wartości ciśnienia parowania możliwe do uzyskana w konkretnej instalacji. Dla użytkownika nie oznacza to jednak wyłącznie obniżenia rachunków za energię elektryczną. Dzięki mniejszej różnicy między temperaturą parowania a temperaturą pomieszczenia zmniejsza się osuszanie powietrza w pomieszczeniu, a zarazem wysuszanie chłodzonych towarów. Przykładowo, przy tej samej konfiguracji warzywa umieszczone w chłodni z parownikiem z regulacją opartą na elektronicznym zaworze rozprężnym zachowują atrakcyjny wygląd i nadają się do sprzedaży przez dłuższy okres, niż gdyby użyto termostatycznych zaworów rozprężnych. Co więcej, chłodzone towary mniej wysychają. Jeśli parametry parownika są nieco za małe, większy parownik umożliwi dalszą poprawę warunków, zapewniając wyższą temperaturę parowania i mniejsze osuszanie.

 

2014-08-26-2

Rys. 5. Odtajanie zapobiega nadmiernemu osadzaniu się szronu na powierzchniach chłodniczych oraz przyczynia się do poprawy wydajności chłodnicy powietrza

 

Odtajanie

Jeśli temperatura chłodnicy powietrza wynosi 0°C lub mniej, na powierzchni chłodnicy powietrza wystąpi szron. Szron osadzający się na parowniku może przybierać różne formy, np. śniegu (sypki śnieg lub płatki śniegu), stałego lodu lub dowolną postać pośrednią. Szron tworzy się na skutek obecności wody pochodzącej z towarów oraz wilgoci w powietrzu atmosferycznym (przepływającym przez chłodnicę powietrza).

Proces odtajania polega na usunięciu szronu osadzonego na powierzchni parownika. Odtajanie może być realizowane przez doprowadzenie ciepła wytworzonego z energii elektrycznej, gorącego gazu po stronie wysokiego ciśnienia, ciepłego powietrza spoza chłodni, ciepłej wody lub kombinowanych czynników grzewczych. Odtajanie zapobiega nadmiernemu osadzaniu się szronu na powierzchniach chłodniczych, co sprzyja dobrej wymianie ciepła oraz optymalnej pracy instalacji. Ponadto regularne odtajanie likwiduje przeszkody dla obiegu powietrza oraz przyczynia się do poprawy wydajności chłodnicy powietrza.

Częstość i czas odtajania zależy m.in. od rodzaju przechowywanych produktów i ilości zawartej w nich wilgoci, a także od wielkości wymiany i wilgotności powietrza. Ważne jest, ile razy dziennie otwierane są drzwi do chłodni lub ktoś do niej wchodzi. Chłodnica musi być poddawana procesowi odtajania tak często, jak jest to konieczne, a przede wszystkim we właściwym czasie. Zbyt krótki czas odtajania, w trakcie którego nie stopniał cały lód, spowoduje osadzenie się jeszcze większej ilości lodu.

Rodzaj odtajania ma tak samo duże znaczenie jak czas jego trwania i częstotliwość. Powszechnie stosuje się trzy metody odtajania: obieg powietrza (rozmrażanie w chłodni), elektryczne i gorącym gazem. Odtajanie naturalne (obieg powietrza) przy użyciu powietrza jest możliwe, jeśli temperatura w chłodni jest wyższa niż +4°C. Chłodzenie chłodni jest zatrzymywane, ale wentylator nadal pracuje. Ten proces może wymagać więcej czasu niż pozostałe metody odtajania, ale można go przyspieszyć przez zwiększenie temperatury. Proces ten jest korzystny pod względem zużycia energii, ponieważ nie jest tworzone dodatkowe ciepło, które musiałoby później zostać znów usunięte z chłodni.

Odtajanie elektryczne jest najpopularniejszą, a jednocześnie prostą metodą odtajania chłodni. Wystarczy zainstalować chłodnicę powietrza z grzałkami elektrycznymi i podłączyć ją przewodami elektrycznymi. Z punktu widzenia zużycia energii ta metoda odtajania jest droższa, ponieważ pochłania dużo energii. Z drugiej jednak strony odtajaniem elektrycznym łatwo się steruje i bywa ono często jedynym realnym sposobem odtajania wymiennika. Odtajanie może zostać uruchomione na podstawie wskazania zegara czasu rzeczywistego, odstępów czasu lub ręcznie oraz zakończone po osiągnięciu zadanej temperatury lub po upływie określonego czasu.

Trzecia metoda odtajania — odtajanie gorącym gazem — polega na skierowaniu do tego procesu gazu z wysokociśnieniowej strony instalacji chłodniczej. Uzyskujemy w tym przypadku dużą oszczędność energii jednak, odtajanie gorącym gazem to stosunkowo skomplikowana metoda stosowana głównie w dużych układach z kilkoma parownikami. Parowniki mogą pracować w tym samym czasie co przeznaczona do odtajania chłodnica powietrza, a więc odtajanie następuje naprzemiennie. W porównaniu z dwiema wcześniej opisanymi metodami do odtajania gorącym gazem potrzeba więcej zaworów oraz bardziej złożonego układu regulacji. Przy odtajaniu gorącym gazem zaleca się, aby w celu ochrony sprężarki instalacja zawierała separator cieczy. Ponadto przed wysokim ciśnieniem ssania chroni sprężarkę regulator ciśnienia. Alternatywą wobec odtajania gorącym gazem jest odtajanie zimnym gazem. Polega ono na pobraniu czynnika chłodniczego pod wysokim ciśnieniem od strony ssawnej zbiornika cieczy, a nie bezpośrednio z rurociągu gorącego gazu.

Jednakże istotna jest nie tylko metoda odtajania — koszty energii można obniżyć, pomijając operację odtajania, szczególnie jeśli nie jest potrzebna. Ogromną korzyść pod względem zużycia energii daje już pomijanie co piątego odtajania. Bardzo ważne jest, aby układ był objęty odtajaniem tylko w zaprogramowanym czasie. Jeśli tak nie jest, odtajanie można rozpoczynać w niekorzystnym momencie (np. podczas oczekiwania na dostawę towaru). Na wysokość rachunku może również pozytywnie wpłynąć sam montaż regulatora chłodniczego z funkcją odtajania wg potrzeb.

 

2014-08-27-1

Rys. 6. Schemat układu regulacji temperatury w komorze

 

Podsumowanie

Przy projektowaniu, montażu i eksploatacji chłodni trzeba uwzględnić pewne aspekty, które omówiliśmy w dwóch artykułach z cyklu „Co trzeba wiedzieć o układach chłodniczych”. Dbałość przy przekazywaniu do eksploatacji i regularna konserwacja pozwalają zapewnić płynną pracę układu i uniknąć marnowania energii. Korzyści pod względem zużycia energii można także uzyskać w istniejących układach, instalując elektroniczne zawory rozprężne i regulatory chłodnicze z funkcją odtajania wg potrzeb.

 

Stephann BACHMANN
Doradca Techniczny
Danfoss Niemcy

 

 

POLECAMY WYDANIA SPECJALNE

  • Pompy ciepła 2023-2024

  • Pompy ciepła 2021-2022

  • Pompy ciepła 2022-2023

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2021

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2022

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2023

  • Pompy ciepła 2020-2021

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2020

  • Pompy ciepła 2019-2020

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2019

Katalog firm chłodnictwo, klimatyzacja, wentylacja

CHŁODNICTWO: Agregaty (chillery) chłodzone powietrzem, Agregaty (chillery) chłodzone wodą, Agregaty absorpcyjne, Agregaty skraplające, Aparatura kontrolno-pomiarowa, Chłodnice, Chłodnictwo w transporcie, Chłodziwa i nośniki ciepła, Czynniki chłodnicze, Dry-coolery, Drzwi chłodnicze (okucia, akcesoria), Elementy rozprężające, Filtry - osuszacze czynnika chłodniczego, Komory chłodnicze i zamrażalnicze, Kontenery chłodnicze, Maszyny do produkcji lodu (płatkarki, kostkarki), Materiały termoizolacyjne, Meble chłodnicze i zamrażalnicze, Monobloki chłodnicze, Odolejacze, separtory, Oleje sprężarkowe, Płyty warstwowe, Pompy cyrkulacyjne, Silniki, Siłowniki, Sprężarki chłodnicze, Tunele mroźnicze (kriogeniczne), Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Urządzenia rozmrażające, Wieże chłodnicze, Wyłączniki i przekaźniki czasowe, Wymienniki ciepła (parowacze, skraplacze), Wymienniki płytowe, Zasobniki chłodu, Zawory, Zespoły spręzarkowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

KLIMATYZACJA i WENTYLACJA: Aparatura kontrolno-pomiarowa, Aparaty grzewczo-wentylacyjne, Centrale klimatyzacyjne monoblokowe, Centrale klimatyzacyjne rooftop, Centrale klimatyzacyjne sekcyjne, Chłodnice/nagrzewnice kanałowe, Czerpnie i wyrzutnie, Filtry powietrza, Kanały wentylacyjne, Klapy ppoż. (oddymiające, odcinające), Klimakonwektory, Klimatyzacja samochodowa, Klimatyzatory kompaktowe (przenośne, okienne), Klimatyzatory split, Klimatytory multi splity, Kolektory słoneczne, Kratki, nawiewniki, dysze, Kurtyny powietrzne, Materiały termoizolacyjne, Nasady kominowe, wywietrzniki, Nawilżacze (parowe, zraszające, ultradźwiękowe, komory zraszania), Oczyszczacze powietrza, Odciągi miejscowe, Okapy kuchenne, Osuszacze powietrza, Pompy ciepła, Pompy cyrkulacyjne, Przepustnice, Rekuperatory i regeneratory do odzysku ciepła, Siłowniki, Stropy, belki chłodząco-grzejące, Systemy Super Multi, Szafy klimatyzacji precyzyjnej, Tłumiki hałasu, Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Wentylatory dachowe, Wentylatory oddymiające, przeciwwybuchowe, chemoodporne, Wentylatory osiowe, Wentylatory promieniowe, Wentylatory strumieniowe (oddymiające), Wymienniki gruntowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

MATERIAŁY, NARZĘDZIA, PRZYRZĄDY, AKCESORIA: Izolacje akustyczne, termiczne, Materiały i przyrządy lutownicze i spawalnicze, Materiały uszczelniające, Narzędzia, Rury, kształtki, akcesoria, Urzadzenia i środki czyszczące, Urządzenia do inspekcji i czyszczenia systemów wentylacyjno-klimatyzacyjnych, Urządzenia do usuwania i napełniania instalacji chłodniczych; recyklingu czynników chłodniczych, Wibroizolacje, Zamocowania i tłumiki drgań.

INNE: Zrzeszenia i organizacje, Oprogramowanie komputerowe, Portale internetowe, Targi, wystawy, szkolenia.