Nowe wymagania dla urządzeń chłodniczych, związane z zakazem stosowania czynników chłodniczych nieprzyjaznych dla środowiska, postawiły przed producentami tych urządzeń nową gamę problemów dotyczących możliwości ich adaptacji do nowych wymagań lub zamiany na inne. Większość firm zaczęła stosować różne składniki freonów w produkowanych urządzeniach. Spowodowało to obniżenie wydajności chłodniczej tych urządzeń w stosunku do stosowanego dotychczas freonu R 22. Spadek wydajności wynosi nawet 30%, w zależności od urządzenia oraz zastosowanego alternatywnego czynnika chłodniczego.


Nowe rozwiązania
Firma Carrier, jako jedna z nielicznych, wychodząc naprzeciw wymaganiom rynku, zaprojektowała i wprowadziła do sprzedaży w 1996 roku nowy typoszereg urządzeń z nowym typem sprężarek śrubowych przystosowanych do pracy z nowym, ekologicznym czynnikiem chłodniczym R 134a. Wydajność ich jest równorzędna z urządzeniami pracującymi na freonie R 22, przy tej samej mocy elektrycznej, ale wykorzystującymi czynnik chłodniczy ekologiczny. W urządzeniach tych zastosowano jako roboczy czynnik chłodniczy R 134a, który jest przyjazny dla środowiska, tzn. nie niszczy warstwy ozonowej, a ponadto nie jest toksyczny ani wybuchowy, a także nie jest palny. Sprężarkę śrubową specjalnie zaprojektowano do tego czynnika. Śruba jest w kształcie helikoidalnym, wyciszona i gwarantująca długą żywotność (rys. 1).

Rys. 1. Pierwsza sprężarka śrubowa przeznaczona do pracy z czynnikiem R 134a
Współczynnik efektywności COP jest wyższy od innych, porównywalnych konstrukcji o 10% dla wytwornicy wody lodowej chłodzonej powietrzem i o 20% dla wytwornicy ze skraplaczem cieczowym (rys. 2).

Rys. 2. Współczynnik efektywności COP: a) wytwornica wody lodowej chłodzona powietrzem, b) wytwornica ze skraplaczem cieczowym
Nowa konstrukcja pozwoliła na zmniejszenie wymiarów urządzeń o 20-:-50% oraz masy o około 25%.

Wymagania ekologiczne

Zgodnie z umowami międzynarodowymi wykorzystanie freonu R 22 na świecie, w urządzeniach chłodniczych, ma zmaleć do roku 2010 do poziomu 35%. Po roku 2020 freon R 22 ma być zlikwidowany. W Europie przepisy są bardziej restrykcyjne i tak do roku 2004 freon R 22 ma być ograniczony do 25% i przedłużenie tego okresu będzie możliwe tylko w zastosowaniach do pomp ciepła. W 2010 roku nastąpi całkowite zakazanie produkcji urządzeń z tym freonem, a w 2015 roku nastąpi także wstrzymanie odzysku tego freonu (rys. 3).

Rys. 3. Ograniczenia wykorzystania freonu R 22 w urządzeniach chłodniczych według przepisów europejskich
Opis urządzenia
Dostępne są dwa typoszeregi urządzeń wytwarzających wodę lodową dla układów klimatyzacyjnych:
1. 30GX - ze skrapiaczem chłodzonym powietrzem; 16 modeli o wydajności chłodniczej 280-1210 kW;
2. 30HXC - ze skraplaczem chłodzonym cieczą; 17 modeli o wydajności chłodniczej 290-1330 kw.
W całym typoszeregu zastosowano sprężarki śrubowe zaprojektowane specjalnie do freonu R 134a. Urządzenie wymaga tylko z dwóch stron po jednym metrze miejsca na obsługę serwisową oraz dodatkowo z jednej strony miejsca na ewentualne wyprowadzenie rurek wymiennika, a z pozostałych stron po około 1,8 m. Osiągnięto obniżenie głośności pracy o około 9 dB dzięki zastosowaniu specjalnych wirników w wentylatorach skraplaczy (rys. 4).

Rys. 4. Obniżenie głośności pracy o 9 dB po zastosowaniu specjalnego wirnika
We wszystkich urządzeniach stosuje się co najmniej po dwie sprężarki i minimum dwa obwody chłodnicze, co daje możliwość naprawy lub wymiany elementów bez całkowitego wyłączenia agregatu z pracy. Ponadto "takie rozwiązanie poprawia sprawność energetyczną agregatu. Urządzenia te posiadają automatyczną regulację obniżenia wydajności chłodniczej przy wzroście ciśnienia czynnika chłodniczego w skrapiaczu. Przy jakiejkolwiek przyczynie powodującej wzrost ciśnienia w skraplaczu (zabrudzenie jego powierzchni lub ograniczenie przepływu powietrza) urządzenie redukuje swoją wydajność chłodniczą przy maksymalnym dopuszczalnym ciśnieniu, jednocześnie alarmując serwis. W takiej sytuacji nie następuje awaryjne wyłączenie urządzenia i istnieje możliwość przeprowadzenia naprawy agregatu przy jego ograniczonej wydajności (rys. 5).

Rys. 5. Działanie chillerów w przypadku wystąpienia awarii

System sterowania

Standardowym wyposażeniem obecnie produkowanych urządzeń jest system sterowania Pro-Dialog w wersji IV, dający możliwość sterowania, konfiguracji pracy urządzenia i odczytu wszelkich alarmów awaryjnych. System ten kontroluje pracę całego układu oraz czas pracy poszczególnych sprężarek. Sterowanie Pro-Dialog IV daje również sygnały sterujące pompami obiegu wody lodowej, jak również obiegu schładzania skraplacza (w wersji 30HXC). W opcji dostępne są również elementy wykonawcze do systemu sterowania pompami. System w standardzie umożliwia sterowanie dwoma urządzeniami w kaskadzie oraz pozwala na przekazywanie wiadomości do systemów BMS. Standardowym wyposażeniem jest również zegar czasu rzeczywistego, który umożliwia sterowanie pracą wytwornicy zgodnie z zadanym programem.
Wejścia zewnętrznego sygnału pozwalają na zdalną regulację zadanej temperatury wody lodowej oraz sterowanie wydajnością chłodniczą bez montażu dodatkowych modułów.
Urządzenie w wykonaniu standardowym posiada wiele elementów, które u innych producentów są dostępne za dopłatą, takie jak: zabezpieczenia antykorozyjne, tłumienie akustyczne, osłony wymienników oraz certyfikaty UDT obowiązujące w Polsce.
Dzięki zastosowaniu nowych rozwiązań, firma Carrier udostępnia bardzo nowoczesne urządzenie spełniające wymagania ekologiczne przy bardzo dobrych osiągach wydajności chłodniczych oraz nowoczesnym układzie sterowania.

dr inż. Wojciech MAZURKIEWICZ
Wydział Inżynierii Środowiska Politechniki Wrocławskiej

Źródło: