Оцініть l; ефективність виробництва холодильної техніки - Energie Plus Le Site

Оцініть ефективність холодильного виробництва

Ефективність холодильного виробництва

Індекс ефективності: КС

З аналізу термодинамічної роботи холодильної машини ми визначаємо її енергоефективність. Це співвідношення між кількістю тепла, що поглинається випарником, і загальною кількістю електричної енергії, що поглинається установкою, головним чином компресором, а також допоміжним обладнанням (вентилятори, насоси для циркуляції води тощо)

оцініть

Теоретична ефективність холодильної машини.

На схемі відображається енергетичний баланс холодильної машини: вся енергія, уловлена ​​вибурником (II) у будівлі, плюс енергія, яка використовується компресором (I), повинна конденсатором відводитися у зовнішнє повітря (I + II).

Отже, холодильна установка буде енергоефективною, якщо їй потрібно мало електричної енергії від компресора, щоб досягти охолоджувальної потужності, що надається випарнику.

Давайте застосуємо це до кондиціонера:

Оцінка ефективності охолодження пристрою означає встановлення взаємозв'язку між енергією охолодження, що подається, та електричною енергією, що поглинається компресором.

Яке значення КС досягти ?

Значення, рекомендовані стандартом ARI, наведені в таблиці нижче.

З повітряним охолодженням

- До 10 кВт-год
- більше 10 кВт-год

Вода охолоджується

Установки для виробництва поршневої охолодженої води

З повітряним охолодженням

- До 100 кВт-год
- Більше 100 кВт-год

Вода охолоджується

- До 10 кВт-год
- більше 10 кВт-год

З повітряним охолодженням

Вода охолоджується

- До 800 кВт-год
- Більше 800 кВт-год

Відцентрові установки для охолодження води

З повітряним охолодженням

- До 800 кВт-год
- Більше 800 кВт-год

Вода охолоджується

- До 800 кВт-год
- Більше 800 кВт-год

Оцінка за номінальними умовами завдяки каталогам

Апріорі каталог виробника дозволяє оцінити цю ситуацію за номінальних умов.

- ефективність охолодження, коефіцієнт корисної дії або коефіцієнт ефективності COP холоду

потужність охолодження/вхідна потужність = 3,6 кВт/1,5 кВт = 2,4

- коефіцієнт енергоефективності, E.E.R

потужність охолодження/поглинана потужність = 12,3 Btu/h/1,5 кВт = 8,2

А якщо ви хочете використовувати пристрій в режимі опалення:

- коефіцієнт продуктивності на конденсаторі, COPchaud

теплотворна здатність/поглинена потужність = 4,1 кВт/1,3 кВт = 3,2

Примітки.
1. Не плутайте COPfroid і COPchaud! Гаряча КС - це співвідношення теплової енергії, що подається до конденсатора, та електричної енергії, необхідної компресору (цей термін походить від оцінки ефективності теплового насоса). Поки холодний КС починається від тепла, що уловлюється у випарнику. Плутанина нерідка, корисно при порівнянні продуктивності машин у документації виробників перевірити, що стоїть за назвою COP.

2. Також варто переживати загальна ефективність холодильної машини встановлений, тобто співвідношення між виробництвом холоду та всім споживанням електроенергії, включаючи вентилятори на обмінниках, насосах, градирнях та ін. Холодильна машина з чудовою ефективністю, розміщена на даху багатоповерхового будинку, ефективність може різко впасти, якщо машину помістити в льох, а конденсатор охолодити через повітропровід, що проходить через підлоги! Тоді споживання вентилятора буде значним у кінцевому балансі.

У книзі "Енергетична діагностика промислових холодильних установок" (ADEME + EDF) пропонується оптимальний COP компресора 4,8 для швидкості 13 °/7 °. Цей коефіцієнт коефіцієнта знижується до 3,9, якщо враховувати всю систему (витрата допоміжних речовин), і до 3,7, якщо швидкість стає 11 °/5 ° (6% зниження ефективності після зниження на 2 ° C у випарнику).

3. Механічна енергія вентиляторів і насосів розпадається на тепло. Отже, не тільки COP погіршується внаслідок споживання електроенергії допоміжними пристроями, але й зменшується наявна охолоджуюча здатність.

4. За відсутності конкретних заходів може бути прийнято значення COPfroid 4 (це значення обрано BBRI як частина розробки майбутнього Фламандського регламенту EPR для оцінки споживання холодильної машини.). До цієї вартості додається загальне споживання 8 [МДж/м².рік] на споживання насосів, пов’язаних із системою охолодження (тобто 2,2 [кВт-год/м2. Рік]). Це значення зменшується вдвічі, якщо до насосів застосовується регулювання швидкості.

Приклад застосування

Сьогодні освітлення офісів 10000 м² генерує електричну потужність 125 кВт (з розрахунку 12,5 Вт/м2), але вимагає додаткових 31 кВт, якщо теплове навантаження освітлення забирається установкою кондиціонера на основі КС з 4.

Зверніть увагу, що гвинтові компресори генерують коефіцієнти коефіцієнта перевищення, що перевищують 5 або 6, але цей коефіцієнт, як правило, встановлюється для дуже сприятливих зовнішніх умов і не включає споживання вентиляторів, градирні тощо.

Як оцінити енергоефективність машини, що працює ?

Процедура складна, її слід визнати. Але для більшої частини установок з повітряним охолодженням можна наблизити Delta T ° теплообмінників і вивести КС установки. Точності достатньо для виявлення аномалій під час установки.

Вимірювання будуть проводитися протягом "стабільного" часу, зовнішня температура становить від 20 до 30 ° C, оскільки установка повинна бути добре зарядженою, компресор повинен працювати на повній швидкості, всі вентилятори постійно працюють.

  • температура повітря, що втягується конденсатором Ta (в ° C), і температура повітря на виході з конденсатора Ts (якомога ближче до виходу, щоб запобігти змішуванню цього повітря з навколишнім повітрям),
  • температура повітря, що втягується випарником, і температура повітря, що подається випарником,
  • за допомогою анемометра швидкість повітря, що протікає через кожну з батарей (в м/с),
  • з кВт-год-метром, енергія, що поглинається компресором лише Qa (в кВт-год), і, можливо, енергія, поглинута всією установкою Qt в кВт-год,
  • час роботи компресора t (у годинах),
  • передня поверхня конденсатора S, тобто поверхня повітрозабірника (в м²).

Потім обчислюємо:

Потужність конденсатора = S x v x 1,2 x (Ts - ta) [кВт]

Коефіцієнт 1,2 - це об’ємна теплота повітря (1,2 кДж/м³.К), і, можливо, доведеться коригувати відповідно до температури.

Поглинана потужність = Qa/т [кВт]

Загальна потужність = Qt/т [кВт]

Потім потужність випарника, EE (холодний COP) і гарячий COP потім легко розраховуються.

Нарешті, тиск всмоктування та нагнітання компресора вимірюється манометром (запитайте у інженера-холодильника).

Знаючи холодоагент, ми можемо вивести з термодинамічних таблиць температуру випаровування T0 [в ° C] і конденсації Tc [в ° C]. На основі цих вимірювань можна визначити робочу точку пристрою та перевірити його адекватність на основі даних виробника та даних проектувальника установки.

Цей метод має точність менше 10%, залежно від точності вимірювань. На майбутнє важливо відзначити вимірювання та отримані результати для подальшої перевірки та контролю за ходом роботи обладнання.

Насправді враховується не стільки абсолютна точність вимірювань, скільки можливість порівняння значень від одного вимірювання до іншого та виявлення дрейфу, зазору у клапанах, ... Втручання у час виробника дозволяє серйозна економія.

Річний баланс енергії

Якщо точкова оцінка коефіцієнта коефіцієнта коефіцієнта корисної дії холодильної машини вже не проста, то проведення річного енергетичного балансу пристрою дійсно є складним.

Це споживає енергію ?

  • компресор Cc,
  • постійні допоміжні засоби Cp (вентилятори, насоси тощо),
  • непостійні допоміжні речовини Cnp (резистори картера тощо),
  • можливе розморожування Cd (зауважте, що це також збільшує вимоги до охолодження, виробляючи тепло у випарнику, яке має бути компенсовано додатковою роботою компресора в холодному циклі),
  • втрати в мережі, що збільшують вимоги до охолодження, отже, час роботи компресора (споживання, інтегроване в куб. см).

Загальне річне споживання установки становить:

C = cc + Cp + Cnp + Cd (кВт-год)

Дуже мінливі умови експлуатації

Для оцінки цих споживань недостатньо, на жаль, помножити потужність споживачів на час їх роботи ...

Насправді потужність компресора залежить від його умов використання, а отже і від фактичних потреб у охолодженні протягом сезону. Будь-яка потреба в холоді відповідає робочим умовам установки (температура випаровування, температура конденсації), і все ускладнюється, коли теплоносій конденсатора не має постійної температури протягом усього сезону (що майже завжди буває).

Тому для визначення енергоспоживання установки необхідно інтегрувати протягом року потужності, що поглинаються при кожній робочій швидкості всіх елементів, що споживають енергію. Для цього ми повинні визначити варіацію потреб у охолодженні та кількість годин, що відповідає кожній з його потреб; вони будуть специфічні для кожної установки. Тому розрахунок складний ...

На практиці це електричний лічильник, який може сумарне споживання, та історія цифрового регулятора, який може налагодити роботу протягом сезону.

Однак візьмемо приклад холодильної установки, тепловий баланс якої описаний у роботі Дж. Берньє («Маршрут інженера-холодильника», опублікованій PYC-Éditions): аналіз цікавий для візуалізації походження споживання інсталяція.

Таблиця нижче ілюструє розрахунок споживання для цієї фіктивної установки. Наприклад, установка працювала 400 годин при 6 кВт холоду з температурою конденсації 40 ° C.

BF - Вимоги до охолодження (кВт)

Загальна тривалість годин

Тривалість годин конденсації 50 °

Тривалість годин конденсації 40 °

Тривалість годин конденсації 30 °

Приклад розподілу протягом року потреб охолодження
та час роботи на кожній швидкості (у годинах).

Зверніть увагу, що кількість годин у другому рядку відповідає загальній кількості 8 760 годин або одного року. Рядки 3, 4 і 5 показують розподіл цих годин відповідно до робочої швидкості компресора, що є функцією зовнішньої температури.

Ми збираємось поставити компресор у ситуацію і таким чином визначити його часткове споживання при кожній робочій швидкості. Приймається температура випаровування постійною - 10 ° C.

Витрата компресора

Потужність охолодження та потужність компресора змінюються залежно від температури випаровування та конденсації. Малюнок нижче ілюструє ці варіації для нашого прикладу. Потужність охолодження при екстремальних швидкостях - 10/+ 50 ° C становить 11 кВт. (Зверніть увагу, що використані криві відповідають фактичним умовам перегріву та переохолодження, а не номінальним умовам, вказаним виробником).

Тепер повернімось до нашої таблиці частот, яку ми заповнимо:

  • потужність, що поглинається на кожній швидкості,
  • норма експлуатації (відсоток годинної роботи),
  • кількість годин роботи.

Однак майте на увазі, що при низьких робочих швидкостях ефективність охолодження буквально падає. Це нормально, воно повинно охоплювати не тільки НЧ, але і нагрівання контуру, який після кожного відключення повністю нагрівається.

Приклад ослаблення виробництва охолодження на основі
коефіцієнт використання компресора (ефективність холодного виробництва RPF).

Таким чином, досліджена установка повинна забезпечувати потужність охолодження 1 кВт протягом 50 годин, коли конденсація відбувається при 40 ° C. Наведений малюнок передбачає охолодження з цією швидкістю 13,2 кВт. Потужність роботи складе 1 кВт/13,2 кВт, або 7,5%. Але при такій швидкості навантаження ефективність виробництва охолодження становить 80%. Так що фактичний час роботи складе:

50 годин х 1 кВт/(0,80 х 13,2 кВт) = 5 годин

Загалом, кількість годин роботи компресора hc при кожній частковій роботі дорівнює:

hc = nh x BF/(RPF x Qo)

  • hc, кількість годин роботи компресора
  • NH, кількість годин використання
  • BF, потреба в холоді
  • RPF, ефективність виробництва охолодження
  • Qo, охолоджуюча потужність, доступна у випарнику

Загальна річна витрата компресора дорівнює сумі всіх часткових витрат при різних швидкостях.