Badanie śladu węglowego urządzenia chłodniczego
Ocena użytkowników: / 0
SłabyŚwietny 
Data dodania: 16.01.2018

W artykule opisano badania śladu węglowego (CF) układu chłodniczego. Przeprowadzono ocenę jego właściwości termodynamicznych. Na podstawie uzyskanych wyników wyznaczono ślad węglowy jednostopniowego sprężarkowego obiegu chłodniczego w zależności od zmiennych warunków pracy. Określono optymalne warunki modelowego urządzenia chłodniczego przy osiągnięciu możliwie najniższego współczynnika śladu węglowego. 

 

Ślad węglowy (Carbon Footprint) jest wskaźnikiem określającym wpływ na środowisko naturalne. Monitorowanie wytworzonego śladu węglowego pozwala oszacować stopień zanieczyszczenia środowiska wywołany działalnością antropogeniczną. Każdy proces jest źródłem emisji dwutlenku węgla. Branża chłodnicza pozostawia silny ślad środowiskowy, zatem działania w kierunku określenia i wskazania metod ograniczenia jego negatywnego wpływu są bardzo istotne. Natomiast wysoko energochłonne technologie przechowywania chłodniczego produktów rolnospożywczych nie były jak dotąd dostatecznie badane pod kątem określenia ich wpływu na środowisko naturalne.

 

W pierwszej części cyklu, w numerze 9/2017 Ch&K przedstawiona została charakterystyka wskaźników środowiskowych ze szczególnym uwzględnieniem śladu węglowego i energooszczędności urządzeń chłodniczych i klimatyzacyjnych.

 

Celem badawczym było określenie optymalnych warunków pracy jednostopniowego sprężarkowego obiegu chłodniczego, na przykładzie własnego układu modelowego, przy osiągnięciu możliwie najniższego współczynnika śladu węglowego.

 

 

Metodyka pracy

 

Badania obejmowały następujące etapy:

 

1. Określenie właściwości termodynamicznych obiegu chłodniczego i charakterystykę modelowej instalacji chłodniczej. Przystosowanie układów pomiarowych instalacji chłodniczej.

2. Badania termodynamicznych parametrów (m. in. temperatur i ciśnień przemian fazowych, temperatur płynów roboczych, natężeń przepływu płynów roboczych, obciążeń cieplnych, zużycia energii, wydajności chłodniczej).

3. Określenie wydajności chłodniczej i zużycia energii dla jednostopniowego sprężarkowego obiegu chłodniczego oraz zbadanie wpływu poszczególnych parametrów na wydajność chłodniczą i zużycie energii.

4. Wyznaczenie śladu węglowego dla zmiennych warunków pracy obiegu chłodniczego i określenie optymalnych warunków.

 

 

Stanowisko doświadczalne

 

Modelowy jednostopniowy sprężarkowy obieg chłodniczy został opracowany i skonstruowany, uwzględniając wydajność chłodniczą obiegu 1600 W, dla temperatur cieczy przepływającej przez parownik 12/7°C (odparowanie 2°C) i cieczy przepływającej przez skraplacz 15/25°C (skraplanie 30°C). Zastosowano 20% roztwór glikolu etylenowego w parowniku. Jego natężenie przepływu wynosiło 0,27 m3/h. W skraplaczu użyto wodę o natężeniu przepływu 0,158 m3/h. Instalacja modelowa jest przedstawiona na rysunku 1a. Oprócz elementów głównych, obieg został wyposażony w dodatkowe układy: pomocnicze, pomiarowe, regulacyjne i zabezpieczające. Zastosowane oznaczenia konkretnych urządzeń i ich skróty będą konsekwentnie używane w dalszych rozważaniach. W celu umożliwienia badania poszczególnych procesów termodynamicznych w warunkach kontrolowanych, zostały przeprowadzone konieczne modyfi kacje, będące opomiarowaniem istotnych punktów (rys. 1b). Na rysunku 2. przedstawiono schemat z zaznaczonymi punktami pomiarowymi.

 

 

2017 10 64 1

Rys. 1. a) Modelowa instalacja chłodnicza; b) opomiarowanie

 

 

2017 10 65 1

Rys. 2. Schemat stanowiska badawczego − modelowego układu chłodniczego z punktami pomiarowymi: elementy główne: PR – parownik (płytowy wymiennik ciepła chłodzony wodą i glikolem); SP – sprężarka hermetyczna; TZR – termostatyczny zawór rozprężny; SK – skraplacz (płytowy wymiennik ciepła chłodzony wodą); elementy pomocnicze: SEP – separator cieczy; ZC – zbiornik cieczy; F-O – fi ltr osuszacz; WZ – wziernik; ZE-M – zawór elektromagnetyczny; elementy regulacyjne: ZO – zawór odcinający; ZS – zawór serwisowy; TE – termostat sterujący; elementy obiegu glikolowego i wodnego: NP – naczynie wyrównawcze przeponowe; ZB – zbiornik; GE – grzałka elektryczna; PO – pompa; ZR – zawór regulacyjny; ZO – zawór odcinający

 

 

Badania parametrów termodynamicznych modelowego układu chłodniczego

 

Metodyka została opracowana na potrzeby realizacji zagadnienia badawczego z wykorzystaniem jednostopniowego sprężarkowego obiegu chłodniczego. Mierzono następujące wielkości: temperatury i ciśnienia przemian fazowych, temperatury płynów roboczych, natężenia przepływu płynów roboczych oraz obciążenia cieplne i zużycie energii poszczególnych elementów obiegu.

 

Dzięki zastosowanym modyfikacjom była możliwość wpływu na obciążenia cieplne skraplacza i parownika. Każdy cykl pomiarowy przeprowadzony został przy stałych parametrach obciążenia parownika (stałym strumieniu cieplnym odbieranym przez obieg chłodniczy w parowniku) i dla stałej wartości strumienia cieplnego oddawanego przez obieg chłodniczy w skraplaczu. Obciążenie cieplne parownika, oznaczone jako moc chłodnicza obiegu, kontrolowane było poprzez regulację napięcia grzałki obiegu glikolu i utrzymywane na stałym poziomie poboru mocy przez grzałkę dla każdego cyklu pomiarowego. Badania przeprowadzano w zakresie od 400 W do 1300 W mocy grzałki, dokonując pomiarów co 100 W. Obciążenie cieplne skraplacza, oznaczone jako moc chłodzenia skraplacza, kontrolowane było poprzez regulację natężenia przepływu wody chłodzącej i utrzymywane na stałym poziomie dla danego cyklu pomiarowego.

 

Badania przeprowadzano dla przepływów w zakresie od 1 l/min. do 6 l/min. co 1 l/min. Przeprowadzono 60 cykli pomiarowych, przy założeniu zmienności: mocy chłodniczej i przepływu wody chłodzącej skraplacz. Pomiary dla jednego cyklu rejestrowane były co 10 min. dla wszystkich punktów. Jeden cykl pomiarowy trwał 190 min., bo po tym czasie parametry termodynamiczne procesu były termicznie ustabilizowane i niezmienne w czasie. Kontrolowane parametry zostały opisane w tabeli 1.

 

 

2017 10 65 2

 

 

Rzeczywiste zapotrzebowanie na moc do napędu sprężarki wyznaczono za pomocą przyrzadów pomiarowych mierzących moc elektryczną pobieraną przez sprężarkę. Obciążenie cieplne parownika obiegu chłodniczego, określające strumień cieplny związany z mocą chłodniczą obiegu, zostało określone poprzez pomiar mocy elektrycznej pobieranej przez grzałkę obiegu glikolu.

 

W tabeli 2. zaprezentowano przykładowe wyniki mierzonych parametrów układu modelowego tylko dla jednego przykładowego cyklu − wartości obciążeń cieplnych skraplacza i parownika (400 W i 1 l/min.).

 

 

2017 10 66 1 1

 

 

 (...)

 

 

Podsumowanie

 

Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że optymalne warunki pracy modelowego układu chłodniczego to natężenie przepływu wody chłodzącej skraplacz 2 l/min. Dalsze zwiększanie tej wartości nie powoduje wzrostu wydajności chłodniczej i nie zwiększa efektywności energetycznej obiegu chłodniczego, a powoduje tylko dodatkowe zużycie wody. Wskaźnik energetyczny modelowej instalacji chłodniczej zmienia się, w zależności od wydajności chłodniczej, w zakresie 0,44 ÷ 1,35. Im większy strumień cieplny parownika tym mniejszy wskaźnik energetyczny. Energia pobierana przez sprężarkę wpływa na ślad węglowy obiegu chłodniczego. Wzrost wydajności chłodniczej obiegu powoduje zmniejszenie emisji CO2 w przeliczeniu na jednostkę „wyprodukowanego chłodu*.

 

Oszacowanie śladu węglowego pozwala określić ilość emitowanego dwutlenku węgla przez instalację chłodniczą. Wszechstronna ocena skutków środowiskowych instalacji powinna być kompleksową analizą uwzględniającą wszystkie oddziaływania na środowisko naturalne. Obniżenie emisji pośredniej dwutlenku węgla przez układy chłodnicze czy klimatyzacyjne powoduje jednocześnie ograniczenie kosztów eksploatacyjnych.

 

 

 

dr inż. Magdalena WRÓBEL-JĘDRZEJEWSKA
– Instytut Biotechnologii Przemysłu Rolno-
-Spożywczego im. prof. Wacława
Dąbrowskiego w Warszawie, Zakład
Technologii i Techniki Chłodnictwa w Łodzi,
Pracownia Chłodnictwa i Ochrony Środowiska 

 

mgr inż. Urszula STĘPLEWSKA
– Instytut Biotechnologii Przemysłu Rolno-
-Spożywczego im. prof. Wacława
Dąbrowskiego w Warszawie, Zakład
Technologii i Techniki Chłodnictwa w Łodzi,
Pracownia Chłodnictwa i Ochrony Środowiska

 

 

 

PODOBNE ARTYKUŁY:

POLECAMY WYDANIA SPECJALNE

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2017

  • Pompy ciepła 2015

  • Pompy ciepła 2016

  • Pompy ciepła 2017

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2015

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2016

  • Pompy ciepła 2014

  • Pompy ciepła 2012

  • Pompy ciepła 2013

  • Termografia w podczerwieni 2009

Reklama
  • omii

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.