Εξοικονόμηση ενέργειας σε υπάρχοντες ψυκτικούς θαλάμους

Λόγω των υψηλών τιμών στην ενέργεια είναι πολύ σημαντικό να βελτιωθεί η αποδοτικότητα των ψυκτικών εφαρμογών ώστε να μειωθεί η ηλεκτρική ενέργεια που καταναλώνουν. Υπάρχουν αρκετές μέθοδοι για να επιτευχθεί η χαμηλότερη δυνατή ηλεκτρική κατανάλωση από τα ψυκτικά μηχανήματα, θα συζητήσουμε τις πιο σημαντικές.

Κείμενο: Βασίλειος Μπουγάτσος

 

Απόδοση ψυκτικών μηχανήματων ανάλογη διαφοράς θερμοκρασίας συμπυκνώσεως/εξατμίσεως

Τα ψυκτικά μηχανήματα απορροφούν θερμότητα από θαλάμους με χαμηλή θερμοκρασία πχ. +2°C και την απορρίπτουν στο περιβάλλον που το καλοκαίρι μπορεί να έχει θερμοκρασία +38°C. Για να απορροφηθεί θερμότητα από θάλαμο θερμοκρασίας των +2°C θα πρέπει το ψυκτικό μέσον (freon, αμμωνία κτλ.) να έχει θερμοκρασία χαμηλότερη από +2°C, συνήθως -8°C.

Επίσης για να απορριφθεί η θερμότητα στο περιβάλλον θερμοκρασίας +38°C θα πρέπει το ψυκτικό μέσον να έχει θερμοκρασία συμπυκνώσεως υψηλότερη από τους +38°C, συνήθως έχει +48°C ή υψηλότερη.  Άρα ένα ψυκτικό μηχάνημα σχεδιάζεται για να λειτουργήσει με θερμοκρασία εξατμίσεως -8°C και θερμοκρασία συμπυκνώσεως +48°C, ήτοι διαφορά θερμοκρασίας συμπυκνώσεως/εξατμίσεως 56°C, (ΔΤ= 48 – (-8) = 56°C).

Όσο μεγαλύτερη είναι αυτή η διαφορά ΔΤ τόσο υψηλότερη είναι και η κατανάλωση του ψυκτικού μηχανήματος, αντίθετα όσο μικρότερη είναι η ΔΤ τόσο χαμηλώνει η κατανάλωση.

Κυμαινόμενη θερμοκρασία συμπυκνώσεως, μειώνεται η κατανάλωση σε κρύο περιβάλλον

Είναι μεγάλη χρονική περίοδος όπου η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι χαμηλότερη από +38°C, όπως λειτουργία χειμώνα ή νύχτα. Στις περιόδους αυτές η απόρριψη της θερμότητας στο περιβάλλον μπορεί να γίνει σε χαμηλότερη θερμοκρασία συμπυκνώσεως, πχ. με θερμοκρασία περιβάλλοντος κάτω από +15°C επιτυγχάνεται η συμπύκνωση του ψυκτικού ακόμα και με θερμοκρασία συμπυκνώσεως +25°C.

Αν επιτευχθεί αυτή η λειτουργία τότε η διαφορά θερμοκρασίας θα γίνει ΔΤ = 25 – (-8) = 33°C αντί για 56°C. Ήτοι με την χαμηλότερη θερμοκρασία συμπυκνώσεως το ψυκτικό μηχάνημα θα παρουσιάσει κατανάλωση ανάλογη του λόγου 33/56 = 0,59, ήτοι μείωση ηλεκτρικής καταναλώσεως κατά 41%. Άρα επιτυγχάνεται σοβαρή μείωση της ηλεκτρικής καταναλώσεως των ψυκτικών μηχανημάτων όταν είναι εφικτή η λειτουργία του ψυκτικού με χαμηλότερη θερμοκρασία συμπυκνώσεως.

Για να μπορεί όμως το ψυκτικό να λειτουργεί με ασφάλεια σε χαμηλότερη θερμοκρασία συμπυκνώσεως θα πρέπει να ικανοποιεί κάποια πρόσθετα δεδομένα όπως:

• Ο συμπιεστής να λειτουργεί με ασφάλεια στην χαμηλότερη θερμοκρασία συμπυκνώσεως. Θα πρέπει να ελεγχθούν τα όρια λειτουργίας των συμπιεστών.
• Το ψυκτικό μηχάνημα να λειτουργεί με ηλεκτρονικές εκτονωτικές βαλβίδες. Όταν μειώνεται η θερμοκρασία συμπυκνώσεως μειώνεται ανάλογα και η υψηλή πίεση του ψυκτικού, πρέπει να ανοίξουν αρκετά οι εκτονωτικές βαλβίδες για να περάσει στους εξατμιστές η κανονική ποσότητα ψυκτικού, αυτό το εξασφαλίζουν μόνο οι ηλεκτρονικές εκτονωτικές βαλβίδες.
• Να υπάρχει αυτοματισμός ρυθμίσεως θερμοκρασίας συμπυκνώσεως ψυκτικού. Αυτοματισμός με επεξεργαστή και με ανεμιστήρες συμπυκνωτή με κινητήρες EC ή με βήματα λειτουργίας.

Κυμαινόμενη θερμοκρασία εξατμίσεως, αυξάνει την απόδοση όταν μειώνεται η ζήτηση ψύξεως

Όταν οι θάλαμοι ζητούν μεγάλο φορτίο, πχ. όταν η θερμοκρασία των θαλάμων είναι υψηλότερη της επιθυμητής, τότε η θερμοκρασία εξατμίσεως του ψυκτικού μπορεί να είναι -8°C ώστε να ψυχθεί ο θάλαμος γρήγορα.

Όταν όμως η θερμοκρασία του θαλάμου πλησιάζει την επιθυμητή των +2°C τότε θα μπορούσε να αυξηθεί η θερμοκρασία εξατμίσεως ψυκτικού και να γίνει πχ. -2°C αντί για -8°. Αν η ψύξη των θαλάμων γίνεται με θερμοκρασία εξατμίσεως -2°C και θερμοκρασία συμπυκνώσεως +25°C τότε η διαφορά θερμοκρασίας συμπυκνώσεως/εξατμίσεως θα γίνει ΔΤ= 25 –(-2)= 27°C.

H λειτουργία του ψυκτικού μηχανήματος με ΔΤ=27°C αντί για λειτουργία με ΔΤ= 56°C του αρχικού παραδείγματος σημαίνει κατανάλωση αντίστοιχη του λόγου 27/56 = 0,48 ήτοι μείωση ηλεκτρικής καταναλώσεως κατά 52%.

Για να μπορεί όμως το ψυκτικό να αλλάζει θερμοκρασία εξατμίσεως θα πρέπει να ικανοποιεί κάποια πρόσθετα δεδομένα όπως:

• Επεξεργαστής που παρακολουθεί την ζήτηση ψύξεως.
• Επεξεργαστής λειτουργίας συμπιεστών, θα αλλάζει την θερμοκρασία αναρροφήσεως.

Ο αυτοματισμός των συμπιεστών να δέχεται σήμα από τον επεξεργαστή που παρακολουθεί την ζήτηση ψύξεως και να αλλάζει την θερμοκρασία αναρροφήσεως των συμπιεστών ώστε το ψυκτικό μηχάνημα να λειτουργήσει σε υψηλότερη θερμοκρασία εξατμίσεως ψυκτικού.

Σημειώνεται ότι η λειτουργία των εντός των θαλάμων αεροψυκτήρων με θερμοκρασία ψυκτικού μέσου -2°C μειώνει σημαντικά την ανάγκη για αποψύξεις των αεροψυκτήρων. Δεδομένου δε ότι οι αποψύξεις από μόνες τους δαπανούν το 20% της συνολικής καταναλώσεως της ψύξεως προκύπτει ότι η λειτουργία των θαλάμων με υψηλότερη θερμοκρασία ψυκτικού μέσου (εξατμίσεως) προσφέρει πρόσθετη εξοικονόμηση λόγω μειωμένων αποψύξεων.

Λειτουργία κάθε συμπιεστή σε υψηλό βήμα, άνω του 75% της ικανότητάς του

Οι συμπιεστές παρουσιάζουν χαμηλό βαθμό αποδόσεως όταν λειτουργούν σε χαμηλό βήμα, πχ όταν λειτουργούν στο 50% της ικανότητάς τους. Θα πρέπει το ψυκτικό μηχάνημα να έχει 2-4 συμπιεστές έτσι ώστε όταν η ζήτηση είναι μειωμένη τότε να λειτουργεί μικρότερος αριθμός συμπιεστών αλλά όποιος συμπιεστής λειτουργεί να φορτώνει άνω του 75% της ικανότητάς του.

Στην περίπτωση πολλαπλών συμπιεστών θα πρέπει να υπάρχει πρόγραμμα αυτοματισμού που να επιλέγει τον αριθμό των συμπιεστών καθώς και τα βήματα αυτών που θα λειτουργούν σε κάθε περίπτωση ζητήσεως ώστε να επιτυγχάνεται η σχετικά πλήρης φόρτιση των συμπιεστών.

Inverter στους συμπιεστές, αυξάνεται ο βαθμός  αποδόσεως σε μειωμένες στροφές

Σε περιπτώσεις όπου ένα ψυκτικό μηχάνημα δεν έχει πολλούς συμπιεστές όπως απαιτεί η διακύμανση στη ζήτηση ψύξεως τότε καλόν είναι να εφαρμόζεται η μείωση της ψυκτικής ικανότητας των συμπιεστών με μείωση των στροφών περιστροφής τους, πχ με χρήση inverter.

Όταν ένας συμπιεστής λειτουργεί στο 100% των στροφών του αλλά στο 50% του φορτίου του τότε έχει μεν την μισή ψυκτική ικανότητα αλλά απώλειες τριβών ίδιες με λειτουργία στο 100% της ικανότητάς του, άρα με στροφές 100% και βήμα φορτίου 50% παρουσιάζει πολύ χειρότερο βαθμό αποδόσεως. Στην περίπτωση αυτή η χρήση inverter για λειτουργία του συμπιεστή στο 50% των στροφών βελτιώνει τον βαθμό αποδόσεως.