[ Zamknij ]

Nowe zasady dotyczące cookies
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia Państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów na stronie Polityka Prywatności.


rejestracja

eurammon: Ekologiczne czynniki chłodnicze

Opublikowano: 10.11.2010

image

Naturalne czynniki chłodnicze

Wobec stale rosnących cen nośników energii na pierwszy plan wysuwają się konieczne oszczędności związane z energochłonnością urządzeń. Jednocześnie istotną kwestią są sprawy powiązane z ochroną środowiska naturalnego – niszczeniem warstwy ozonowej i pogłębianiem się efektu cieplarnianego.
Zagadnienia te powodują, że coraz większą popularnością cieszą się naturalne czynniki chłodnicze, takie jak amoniak, dwutlenek węgla i węglowodory. Mają one dobre parametry fizyczne, dobre właściwości termodynamiczne i wysoką stabilność chemiczną. Są ponadto wydajne, niedrogie i dostępne w dużych ilościach. Ich minimalny wpływ na środowisko oraz możliwość łatwego usunięcia pod koniec okresu przydatności do użycia sprawiają, że stają się one konkurencją dla tradycyjnych, syntetycznych czynników chłodniczych, głównie tych zawierających chlor czyli HCFC.

Dobór czynnika, syntetyk czy naturalny?

Przy doborze czynnika chłodniczego do instalacji rozpatruje się trzy podstawowe kryteria: lokalizacja systemu, wymagania obsługi i aspekty środowiskowe. Największy wpływ na efektywność ma koncepcja technicznego rozwiązania procesu, ponieważ decydujący wpływ na zużycie energii ma rodzaj i własności chłodzonego środowiska. Jednak na przykładzie nowo zrealizowanych inwestycji okazuje się, że zastosowanie czynników naturalnych może podnieść efektywność procesu, przy jednoczesnym przyjaznym efekcie środowiskowym. Natomiast popularne czynniki HCFC mają wysoki wskaźnik tworzenia efektu cieplarnianego, co wobec często spotykanych problemów ze szczelnością instalacji i przeciekami, jest niekorzystne dla otoczenia.

Regulacje prawne

Stosowanie naturalnych czynników chłodniczych bądź innych chemicznych zamienników (np. 1234yf) czynników HCFC, będzie już wkrótce wymagane w krajach UE. Od 2010 można będzie wykorzystywać czynniki HCFC wyłącznie z odzysku, a od 2015 ich stosowanie będzie całkowicie zakazane.

Amoniak – ekologia i efektywność

W porównaniu do reszty czynników chłodniczych amoniak jest bezkonkurencyjny jeśli chodzi o wpływ na środowisko. Jego wskaźniki GWP (Global Warming Protection) oraz ODP (Ozone Depletion Potential), określające wpływ na powstawanie efektu cieplarnianego oraz na niszczenie warstwy ozonowej wynoszą 0. Także wskaźnik TEWI (Total Equivalent Warming Impact) jest korzystniejszy niż dla innych czynników. Amoniak jest też idealny dla celów przemysłowych w temperaturach poniżej -35C.
Jednak główną przyczyną, dzięki której amoniak jest wykorzystywany na równi z czynnikami syntetycznymi są jego znakomite własności termodynamiczne zapewniające wysoką efektywność.  Obecnie najpopularniejsze jest stosowanie NH3 w instalacjach przemysłowych (o mocy ponad 500 kW), które jest wysoce efektywne zarówno pod względem energetycznym jak i kapitałowym. Jednak coraz częściej stosuję się ten czynnik także w mniejszych instalacjach o mocy poniżej 500 kW, a nawet 100 kW. W małych systemach ziębniczych ogranicza się ilość amoniaku w instalacji poprzez stosowanie systemów dwustopniowych lub czynników pośredniczących. W najmniejszych instalacjach o mocy poniżej 100 kW gdzie możliwe jest zastosowanie mniejszej ilości wymienników ciepła wykorzystuje się sprężarki hermetyczne i półhermetyczne.

Zalety amoniaku wykorzystywane są obecnie w wielu instalacjach, gdzie dotychczas stosowano czynniki syntetyczne. Znajduje on zastosowanie w nowych instalacjach chłodniczych na lotniskach (Londyn, Dusseldorf, Zurich), które opierają się na analizach bezpieczeństwa wykazujących, że ryzyko zatrucia pasażerów jest takie samo jak dla czynników syntetycznych. Także z tego względu NH3 stosuje się w kompleksach wystawienniczych, biurowcach czy też bankach gdzie instaluje się energooszczędne amoniakalne systemy klimatyzacyjne. Stosuje się także instalacje amoniakalne z glikolem jako czynnikiem pośredniczącym – wykorzystywane na lodowiskach oraz m.in. krytym parku narciarskim w Dubaju.

Węglowodory – „łatwopalna” oszczędność

Jako czynnik chłodniczy stosuje się także węglowodory – takie jak propan, butan czy propen. Posiadają one bardzo dobre własności termodynamiczne polepszające efektywność instalacji chłodniczych i klimatyzacyjnych. Ich wysoka temperatura krytyczna oraz łatwość jaką mieszają się z tradycyjnie stosowanymi olejami chłodniczymi to ich największe zalety. Istotne są także korzystne dla środowiska wskaźniki GWP=3 i ODP=0. Wadą tych czynników jest ich łatwopalność. Wobec tego niezbędne jest stosowanie specjalnych technik zabezpieczania instalacji w zakresie szczelności i zabezpieczeń przeciwwybuchowych. Obecnie stosowane techniki zabezpieczeń w pełni spełniają wymagania bezpieczeństwa w kwestii eksploatacji i są powszechnie dostępne, wobec czego problem łatwopalności nie jest przeszkodą w stosowaniu węglowodorów jako czynników chłodniczych.

Stosowanie węglowodorów pozwala zredukować koszty zużycia energii nawet o kilkadziesiąt procent. Przykładowo, stosowanie propanu (odpowiedni do wykorzystania w średnich temperaturach) zamiast freonu R22 w centralach klimatyzacyjnych umożliwia zredukowanie kosztów zużycia energii nawet do 30%. Także przeprowadzane doświadczenia na zamrażarkach do lodów, pozwalają na 9% oszczędność energii w porównaniu z freonem 404A. Podobnie sytuacja wygląda ze stosowaniem Butanu, często stosowanym jako czynnik obiegowy w chłodziarkach domowych i małych instalacjach wykorzystywanych w przemyśle. Stosowanie butanu w chłodziarkach i zamrażarkach, w porównaniu do np. freonu R134a, pozwala na zredukowanie zużycia energii o prawie 30%. Widoczny efekt oszczędności sprawia że coraz więcej firm stosuje węglowodory w nowo instalowanych systemach chłodniczych.

Napełnianie urządzeń węglowodorem jest w Europie ograniczone jedynie do 150 g. Ta ustalona arbitralnie graniczna wartość powinna być jednak rozpatrywana indywidualnie dla każdej instalacji, pod względem panujących warunków i lokalizacji. Przykładowo urządzenia znajdujące się w dużych, dobrze wentylowanych pomieszczeniach, bądź na otwartej przestrzeni (np. dachy) powinny mieć ustalony większy limit napełnienia. Zarówno w Europie jak i w USA w najbliższych latach, dzięki prowadzonym programom badawczym, krytyczny stosunek oraz ograniczenia co do substancji niebezpiecznych stosowanych w instalacjach (a takimi są węglowodory), powinien ulec znaczącej zmianie. Oczywiście na korzyść węglowodorów jako czynnika chłodniczego.

Dwutlenek węgla – przyszłość dla klimatu umiarkowanego

Efektywność systemów wykorzystujących CO2 zależy w dużej mierze od temperatury otoczenia. Sprawność jest największa w przypadku pracy w obszarach podkrytycznych. W obszarach trans- i nadkrytycznych (dla temperatur powyżej +31,2 C) instalacje napełniane dwutlenkiem węgla są zwykle mniej efektywne niż tradycyjne instalacje z czynnikami syntetycznymi. Jednakże poprzez odpowiednią optymalizację warunków pracy, także podczas pracy w warunkach nadkrytycznych możliwe jest uzyskanie pożądanych efektów. Szczególnie rozpatrując ten problem w kontekście całorocznym, systemy z CO2 pracujące w klimacie umiarkowanym, ze względu na długą pracę w warunkach podkrytycznych, są zdecydowanie energooszczędne.

Dwutlenek węgla jest przydatny nie tylko w urządzeniach chłodniczych ale też w systemach odzysku ciepła oraz pompach ciepła. Popularne stają się też systemy kaskadowe wykorzystujące amoniak i CO2 – wykorzystywane m. in. w browarach. W ostatnich latach systemy chłodnicze bazujące na dwutlenku węgla cieszą się coraz większym zainteresowaniem. Przyczyniają się do tego w dużej mierze przepisy istniejące w niektórych krajach, wspierające czynniki naturalne. W Holandii stosowane są znaczne ulgi podatkowe dla systemów z CO2, a systemy oparte na czynnikach syntetycznych są dodatkowo opodatkowane. Także w tym przypadku prace badawcze wykazują oszczędność energetyczną w porównaniu ze stosowaniem czynników tradycyjnych. Stosowanie CO2 pozwala na mniejsze zużycie energii o około 20 – 30% w porównaniu dostosowanego w chłodziarkach R134a.

Woda – najłatwiej dostępny czynnik chłodniczy

Woda jest łatwo dostępna, a jej właściwości chłodnicze – oczywiste ochłodzenie poprzez odparowanie, co łatwo zaobserwować w organizmie ludzkim podczas pocenia - wydają się łatwe do wykorzystania w procesach przemysłowych. Jednakże sprawa nie jest prosta. Aby osiągnąć odpowiedni efekt chłodniczy należy zapewnić przepływ ogromnych ilości pary wodnej oraz wykorzystania sprężarek powietrznych. Stosuje się skomplikowane, wrażliwe na zmiany obciążenia i pracujące optymalnie w wąskich warunkach pracy, wielostopniowe sprężarki osiowe lub promieniowe połączone w sekcje. Niezbędna jest także doskonała szczelność instalacji ponieważ system pracuje w dużym podciśnieniu.
Warunki dla instalacji chłodniczych bazujących na wodzie są dość rygorystyczne, ale jednocześnie kuszące ze względu na sporą oszczędność energii dla np. chłodnic cieczowych – 25% w porównaniu z freonem R134a.

Powietrze – kosztowne ale szybkie

Systemy wykorzystujące zamknięte obiegi powietrza stosowane są dla niskich temperatur - poniżej -50C, w przypadkach gdzie konieczne jest szybkie schłodzenie przy niskich nakładach energetycznych. Tego typu instalacje powietrze są jednak dużo droższe w porównaniu do innych czynników. Niezbędne jest stosowanie specjalnych uszczelnień, oraz skomplikowanych systemów sprężarka - rozprężarka, w celu osiągnięcia  wymaganej gęstości natężenia. Zdecydowaną zaletą systemów powietrznych jest możliwość budowania małych i bardzo zwartych urządzeń, co wykorzystuje się głównie do skraplania gazów w cysternach, gdzie przestrzeń jest bardzo ograniczona.

Ekologia w parze z ekonomią

Naturalne czynniki chłodnicze posiadają szereg wartych uwagi zalet. Niska cena, łatwa dostępność, możliwość stosowania w prawie każdym rodzaju chłodnictwa, a z drugiej strony brak niekorzystnego wpływu na środowisko (niskie współczynniki tworzenia efektu cieplarnianego) sprawiają, że na prawdę warto zainteresować się nad ich zastosowaniem. Najbardziej istotna jest ich wysoka efektywność energetyczna powodująca kilkudziesięcioprocentowe oszczędności w porównaniu z czynnikami syntetycznymi. Obecnie około 15% światowego zużycia energii poświęcone jest na wytwarzanie efektu chłodniczego. Natomiast zużycie energii do napędu systemów chłodniczych i instalacyjnych odpowiada za 80% całkowitego potencjału tworzenia efektu cieplarnianego wynikającego ze stosowania tych instalacji. Warto więc podjąć działania zmniejszające zużycie energii w cyklu pracy urządzeń chłodniczych – spowoduje to wymierne korzyści dla środowiska, ale przede wszystkim obniży koszty operacyjne dla użytkowników. (MZ)



KONTAKT wyślij zapytanie ofertowe

eurammon

E-mail: karin.jahn@eurammon.com

Tel: +49 (0)69 6603 1277
Fax: +49 (0)69 6603 2276
Adres:
Lyoner Strasse 18
Niemcy Frankfurt

Air Products: Czynniki chłodnicze - Chłód w cenie

Katalog firm

  • Chemours

    The Chemours Company (NYSE: CC) poprzez dziedzinę nauki, jaką jest chemia, st…
    Chemours
  • Centralny Ośrodek Chłodnictwa COCH

    Badania naukowe i atestacyjne urządzeń chłodniczych, samochodów chłodn…
    Centralny Ośrodek Chłodnictwa COCH
  • Popularna

    PHU Popularna - Fachowe doradztwo techniczne PHU Popularna specjalizuje si…
    Popularna

Co na forum