Kun käytetään hiilidioksidia (CO2) sekundäärisenä kylmäaineena.pdf
Transcription
Kun käytetään hiilidioksidia (CO2) sekundäärisenä kylmäaineena.pdf
Hiilidioksidin (CO2) käyttö kylmäaineena matalan lämpötilan sovelluksissa on viime vuosina kehittynyt nopeasti. Välilliset kylmälaitesovellukset, joissa käytetään sekundääristä jäähdytysainetta kuten vesipohjaisia jäähdytysnesteitä, ovat saavuttaneet maailmanlaajuista suosiota korkean ja matalan lämpötilan teollisuussovelluksissa samoin kuin kuluttajasovelluksissa (supermarketit). 20-24% energian säästöt kun kylmävarastojen jäähdytyksessä käytetään sekundäärisenä kylmäaineena CO2:sta vesipohjaisten jäähdytysnesteiden sijaan * Kuluttajasovellusten kehitys on seurausta ilmastonmuutoksen (ilmaston lämpenemisen) vaikutuksista, kun taas teollisuussovellukset ovat kehittyneet turvallisuusnäkökulman myötä (ammoniakkimäärän vähentäminen). Välillisten kylmäjärjestelmien selkeä haittapuoli on niiden huono energiatehokkuus. Ne toimivat yleensä pienemmällä imupaineella, koska kylmäaineen ja sekundäärisen kylmäaineen lämmönvaihtimissa on ylimääräinen lämpötilaero ja sekundääristen kylmäaineiden pumput kuluttavat merkittävän määrän energiaa. Näihin syihin perustuen CO2: sta on tullut ihanteellinen sekundäärinen jäähdytysneste. Kun ajatellaan kokoonpanoltaan tyypillistä CO2:a sekundäärisena jäähdytysnesteenä käyttävää matalan/keskilämpötilan järjestelmää, voidaan nostaa esille kolme pääkohtaa, joista koituu mahdollisia energiasäästöjä: 1. Pumppausenergian väheneminen 2. Imupaineen kasvu 3. Putkiston lämpöhäviöt 1. Pumppausenergian väheneminen Tarvittava mekaaninen pumppausenergia on sidottu kierrätettävän nesteen massan virtaukseen. Vesipohjaisia jäähdytysnesteitä käytettäessä massavirta on huomattavasti suurempi, sillä ainoastaan nesteen ominaislämpöä voidaan käyttää poistamaan lämpöä laitteista. Käytettäessä CO2:a käytetään latenttilämpöä, joka on ominaislämpöä CO2:a kierrättävät pumput tarvitsevat keskimäärin vain 10 % siitä energiasta, jota normaalit jäähdytysnesteet vaativat. huomattavasti korkeampi ja johtaa näin merkittävästi pienempään virtaukseen. Alla olevassa kaaviossa vertaillaan CO2:n ja joidenkin eniten käytettyjen jäähdytysnesteiden käyttöön tarvittavaa energiaa. Toinen tärkeä seikka on, että keskipakoispumppujen pumppausenergia siirtyy järjestelmään lisälämmön muodossa. Kylmälaitteen on pystyttävä poistamaan myös tämä lämpö, mikä puolestaan merkitsee ylimääräistä sähkönkulutusta. 2. Imupaineen kasvu Jos oletetaan, että sekä jäähdytysneste- että CO2-sovellukset käyttävät samanlaisia jäähdyttimiä, imupaineeseen vaikuttavat höyrystimien ja kaskadilämmönvaihtimien lämpötilaerot. Voidaan olettaa, että CO2:n lämpötila järjestelmässä on jotakuinkin vakio, sillä CO2 toimii höyrystyvänä jäähdytysnesteenä ja paineen laskulla on vain vähäisiä vaikutuksia lämpötilan kohoamiseen. Vesipohjaisten jäähdytysnesteiden sisään- ja ulostulon välillä on oltava lämpötilaero. Vakiojäähdytysnesteiden kohdalla tavallinen lämpötilaero on 4 K. Jos CO2:n lämpötila pidetään samana Kylmäaineet - SovelluksetK CO2 sekundäärisenä kylmäaineena Lämmönsiirtokerroin HTEF. Vertailu perustuu käytännön olosuhteisiin. kuin jäähdytysnesteellä keskimäärin, teoreettiseksi lopputulokseksi saadaan 2 K korkeampi höyrystymislämpötila. Käytännössä ero on suurempi, koska CO2:n sisäinen lämmönsiirtokerroin on huomattavasti korkeampi kuin jäähdytysnesteillä. Alla olevassa taulukossa on esitetty käytännön virtausolosuhteisiin eli lämmönsiirtotehoon (HTEF), perustuva vertailu. 3. Lämpöhäviöiden väheneminen Siirtohävikillä on merkittävä vaikutus laitteen energiankulutukseen, ja se voi vastata 5–15 % jäähdytyskuormasta. Lämmön siirtyminen putkiin edesauttaa hävikkiä merkittävästi. Tämä koskee erityisesti pumpattuja järjestelmiä, joissa sekä syöttö- että paluuputket ovat kylmiä ja vaativat eristystä. Suurempi halkaisija lisää luonnollisesti lämmön siirtymistä. Puhutaanpa sitten lämmön siirtymisestä tai putkistoeristys mukaan lukien, CO2 voittaa ehdottomasti kaikki muut jäähdytysnesteet ja HFC-kylmäaineet. Lisätietoja CO2:sta saat ottamalla yhteyttä Danfossin paikalliseen myyntikonttoriin tai tutustumalla verkkosivuihimme osoitteessa www.danfoss.fi/kylma. * Laskennassa käytettiin korkean lämpötilan (500 kW) ja keskilämpötilan (500 kW) kylmävarastoa. HYCOOL:ia käytettiin keskilämpötilan laitteissa ja propyleeniglykolia korkean lämpötilan laitteissa. Kun virtaavana nesteenä käytetään CO2:a, tulokseksi saadaan 20–24 %:n säästöt. Täydelliset vertailutiedot on saatavissa Danfossilta. 9