správy 8/2011

Slovenského zväzu pre chladiacu a klimatizačnú techniku Zväz je členom CO CHKT, SOPK, SPPK, ZSVTS, AREA, EHPA

Z konferencie na hoteli Átrium v Tatrách, šport, ocenenia, tombola, pani porucha na konferencii.

Vzdelávacia komisia EHPA, certifikácia v Portugalsku, plán na rok 2011, inzercie u nás najlacnejšie.

V technických novinách SZCHKT nájdete informácie o prírodnom chladive CO2, výber z podkladov na základy chladenia s CO2 na výučbu tzv e-learningom, základné poznatky o podkritickom a nadkritickom obehu s chladivom CO2, ...

Adr

esa

reda

kcie

: SZ

CH

KT

, 900

41

Rov

inka

. Tel

./fax

: 02

4564

6971

, e-m

ail:

zvaz

chkt

@is

tern

et.s

k, h

ttp://

ww

w.s

zchk

t.org

December 8/2011

Obnovte si certifikát do 31. januára 2012

Z OBSAHU

Správy8/2011 Strana2


OBSAH

Informácie Goedhardt 1

Aquatherm Nitra 2

Obsah 3

Sinop Alfa 4

Obnovte si certifikát 5

Podujatia Zväzu 5

Konferencia v Tatrách 6

Šport na konferencii 7

Prednášatelia sú stále vzácnejší 8

Sprievodné podujatia konferencie 9

Servisná sekcia zasadala na konferencii 10

Spoločenský program, Pani porucha a tombola 12

Články

Radovan Ruman, Jaro Šustek Základy chladenia s CO2 14

DTN 26

Slovklima 27

Peter Tomlein Podkritický a nadkritický chladiaci obeh s CO2 24

Informácie Vzdelávacia komisia EHPA 40

Vzdelávanie, skúšky a certifikácia v Portugalsku 42

Vzdelávacie stredisko APIEF 43

Skúšky v Centerme 44

Alfaco informuje 139 49

RK Slovakia 50

Tittl 51

Danfoss 52

Zoznam inzercií Kontakt:

Goedhardt Bohemia SZ CHKT

Aquatherm Hlavná 325

Sinop Alfa Nezabudnite si obnoviť certifikát 900 41 Rovinka

DTN Oznámte údaje za rok 2011 na

Slovklima www.szchkt.org Tel: 02 45646971

RK Slovakia do 31. januára Fax: 02 45980094

Tittl [email protected]

Danfoss www.szchkt.org


NEVÁHAJTE A CERTIFIKUJTE SA EŠTE V DECEMBRI! V januári už riešime obnovenie platnosti certifikátov!!!

Obnovenie certifikátu v roku 2012 je zdarma! Podľa článku 5 odsek 4 spoločnosti nakladajúce s chladivom musia mať odpovedajúcu

odbornú spôsobilosť od 4.7.2009. To znamená, že Tí živnostníci FO a tiež PO, ktorí

certifikáciu firmy ešte nemajú, tak jednoznačne už tretí rok porušujú európske Nariadenia a náš Zákon.

Tento stav je historicky archivovaný a kedykoľvek kontrolovateľný s možnosťou pokuty od SIŽP 5 rokov dozadu.

Osoby s osvedčením, nezamestnané v certifikovanej organizácii, si budú musieť osvedčenie obnoviť absolvovaním nového školenia a skúšky.

Zamestnancom certifikovaných firiem sa osvedčenie bude automaticky predlžovať.

Obnovenie certifikátu do 31. januára 2012 je jednoduché! Kliknete na www.szchkt.org vpravo dole na oznamovanie údajov, zapíšte Vaše:

IČ a heslo a oznámte údaje za rok 2011. Certifikát sa Vám automaticky obnoví. Certifikované firmy si môžu certifikát vytlačiť a budú opäť zverejnené na stránke www.cochkt.sk

Pripravujeme školenia pozri www.szchkt.org Školenia s oznámením údajov do 31. januára 2012 podľa zákona 286/2009 Z.z. sme

pripravili: 11-12.1. 2012 v Rovinke školenie kategórie I, II, III, IV na HFCs chladivá 13.1. 2012 v Rovinke skúšky na HFCs chladivá 13.1. 2012 Rovinka - školenie leaklog, kontrola detektorov, tlakomerov, vývev,

oznamovanie, certifikácia, tvorba web stránky, ... (možný presun na 14.1.)

Pripravujeme seminár

Počas výstavy Aquatherm Nitra

SZ CHKT organizuje na výstave Aquatherm seminár 9.2.2012 s názvom:

Povinnosti výrobcov, dovozcov, exportérov, servisných organizácii a prevádzkovateľov zariadení s fluórovanými skleníkovými plynmi podľa zákona

Odporúčame servisným organizáciám upozorniť a pozvať na seminár svojich zákazníkov! Vstup voľný!

PONUKA Zväz ako jeden z odborných garantov na výstave:

CLIMATHERM BRATISLAVA v dňoch 27.3.-31.3. 2012

má k dispozícii vlastný stánok. Vzhľadom na to, že výstavné plochy sú pomerne drahé a TČ nie sú zatiaľ v predaji vo väčších množstvách, ponúkame záujemcom možnosť zakúpiť si menšiu výstavnú plochu 4-10 m2, ktorá by samostatne nebola dostatočná, ale ako spoločná výstavná plocha (3 a viac firiem) by prezentáciu TČ zvýraznila. Svoj záujem oznámte emailom na [email protected]. PT


Konferencia 2011 vo Vysokých Tatrách Hotel Átrium 17-18.10.2011

V novom prostredí s novým s dvojdňovým programom sme rokovali o našich odborných a právnych problémoch v príjemnom prostredí hotela Átrium s viacerými konferenčnými sálami, wellnes centrom, bowlingom, a súťažili sme i v kolobežkách, klobúkovom tanci a podobne. Tešíme sa, že konferencia bola úspešná, pretože chladiari nesklamali a prišli. Celkom viac ako 170 účastníkov to potvrdilo. Páčil sa im aj výber miesta konferencie vo Vysokých Tatrách. Prekrásne počasie poskytlo úchvatnú scenériu.

Ďakujeme sponzorom a vystavovateľom Konferenciu sponzorovali spoločnosti Danfoss zlatý sponzor, ďalej Alfaco, Carrier, Daikin, Pastorkalt a Tittl. Vystavovali spoločnosti Echoz rekuperace, K-Test, Nostreti SK, JDK Slovakia, Sinop Alfa, Slovpoligon, SZ CHKT, Honeywell, Gea Goedhart.

Konferenčná sála bola prvý i druhý deň plná. Lektori Zväzu a prednášatelia z firiem diskutovali k vybraným problémom nariadení o F plynoch a chladiaceho okruhu. PT

Prezident Zväzu pán Ladislav Nagy otvoril konferenciu a prednášal ku ekonomickým otázkam zabezpečenia servisu. Svojím vystúpením zaujala Ing. Iveta Galovičová zo SIŽP rozborom o vykonaných inšpekciách.


Šport na konferencii Hotel Átrium 17-18.10.2011

Popri každej konferencii organizujem našu športovú olympiádu. Máme už za sebou hokejový, futbalový, volejbalový, tenisový, plavecký, stolnotenisový, motokárový, lezecký, biliardový turnaj. Vo Vysokých Tatrách sme súťažili na kolobežkách a mali sme súťaž v kolkoch. Je dobré, že sa do pohybových aktivít chladiari zapájajú a vieme si tak písať aj našu športovú históriu.

Na kolobežkách súťažili 11 odvážlivci s výslednými časmi od 3´50´´ do 5 minút.

Na kolkovom turnaji súťažilo sedem troj členných družstiev. Každý súťažiaci mal 10

hodov. Najlepší výsledok bol 303 kolkov zhodili chladiari z Liberca. PT


Prednášatelia sú stále vzácnejší V časoch, keď študijný odbor na STU zanikol, Stredé odborné školy technické v Novom Meste n/V, Zlatých Moravciach a Hurbanove nemajú žiakov, TSÚ v Piešťanoch neprijíma nových technikov atď sú prednášatelia z nezávislých organizácií vzácnosťou. O odbornú úroveň sa musíme starať a mali by sme byť zväčšej miery sebestační. Hľadať skúsených odborníkov, schopných a ochotných prezentovať svoje znalosti, to je naša trvalá úloha.

Róbert baxa, Ivan Kaluža, František Rabatín, Juraj Forgács, Jozef Löffler

Dušan Kiseľ, Kristián Ludas, Klement Horák, Zdeněk Ehrlich, Patrik Zapletal

Jozef Pirohár, Ján Kráľ, Václav Havelský, Libor Novák Jozef Sedliak

Zbyněk Čejka, Luděk Pospíšil, Zdeněk Čejka, Emanuel Godál, Josef Slováček. PT


Sprievodné podujatia konferencie SV IIR – Slovenský výbor pre spoluprácu s IIR pravidelne zasadá na našej

konferencii. Vedie ho Prof. Václav Havelský, PhD. Spolupráca s IIR prináša odborné, vedecké poznatky pre našu branžu a je preto veľmi dôležitá. Stretávajú sa tu odborníci nízkych i vysokých teplôt od kryogeniky, po klimatizáciu i tepelné čerpadlá. V rámci tejto spolupráce organizuje náš Zväz konferenciu Compressors najbližšie v roku 2013.

Leaklog, tvorba web stránok, mapa firiem Kontroly detektorov, tlakomerov a vývev

Ako zvyčajne nezabudli sme ani na odborné sprievodné podujatia. Pomohli sme záujemcom vytvoriť si vlastné web stránky, dostať sa na mapu firiem. Skontrolovali sme tlakomery, vývevy a detektory úniku chladív. Venovali sme sa tvorbe záznamníkov v Leaklogu podľa Nariadení ES. Ukázané boli nové možnosti leaklogu pre okruhy s viacerými kompresormi, pre prácu na firemnom serveri a pre tvorbu montážnych listov.

Účastníci na diskusnom fóre o leaklogu sa zoznámili s jeho novými možnosťami. Tí, čo

mali záujem si mohli vytvoriť vlastnú internetovú stránku, dostať sa na mapu firiem.

Výstavka firiem pred konferenčnou sálou bola počas kávových prestávok plná

Celkom 13 vystavovateľov ponúkalo, literatúru, komponenty, výrobky,

meracie prístroje, clony, ... PT


Servisná sekcia zasadala na konferencii Viedol ju jej predseda Ivan Kaluža. Možnosti recyklácie, regenerácie, zneškodnenia

a náhrad chladív popísal Mgr. Miroslav Serečun a potom sa už rozbehla bohatá odborná diskusia, v ktorej sa skonštatovalo, že prechod z R22 na nové chladivá nám nerobí problém a v tomto procese náhrady R22 metódou drop in zatiaľ nezohrávajú dominantnú úlohu. Sú pomerne drahé a je potrebné počítať so zníženým chladiacim výkonom od cca 10 až do 20 %.

Nadlimitné a podlimitné úniky Najskôr odstrániť netesnosť a potom doplniť chladivo. To platilo v technických

normách a servisnej praxi vždy. Teraz je však toto pravidlo povýšené na zákon. Nadlimitné úniky umožňujú pokutovať prevádzkovateľov, ak nezabezpečia dostatočnými opatreniami, aby sa nadlimitný únik na zistenom mieste úniku nezopakoval.

Kontrola tesnosti po oprave netesnosti a doplnení chladiva do jedného mesiaca Ak sa po oprave opäť zistí únik, opraví sa, chladivo sa doplní a vykoná sa kontrola

úniku do jedného mesiaca a to až dovtedy, kým okruh nebude tesný. Tento mesačný cyklus sa musí dodržať, inak hrozí pokuta a je vlastne motiváciou pre prevádzkovateľa, aby neodstránený, respektíve úmyselne ponechaný únik certifikovanou firmou nestrpel.

Je povinnosť pri kontrole úniku zisť aj miesto úniku? Áno. Vždy, ak okruh vykazuje prejavy úniku chladiva. Aj v tomto prípade platí, že

to, čo doteraz sme vnímali ako štandardný postup daný technickými normami je povýšené na zákon. Konkrétne cez Nariadenie EP a R č. 1516/2007/ES. V tomto Nariadení sú popísané postupy priameho i nepriameho zisťovania úniku. Ak sa nepriamym spôsobom zistí, že chladiaci okruh má únik, musí sa priamou metódou zistiť miesto úniku.

Sekciu viedol jej predseda Ivan Kaluža. Prednáša Mgr. Miroslav Serečun

Podmienky na nepriame zisťovanie úniku

Diskutovali sa z hľadiska možnosti zabezpečenia nominálnych prevádzkových podmienok chladiaceho okruhu a následného zmerania prehriatia, podchladenia. Zabezpečiť 100 % výkon kompresora po dobu minimálne 10-15 minút, nemusí byť jednoduché. Diskutujúci uviedli prípady, kedy sa to podarilo, ale boli aj takí, ktorí tvrdili, že nie vždy sa to dá. Je to dobrý námet na odborné príspevky na budúco ročnú konferenciu. Z diskusie bolo zrejmé, že medzi nami sú odborníci, ktorí budú vedieť zaujať odborné stanovisko, riešenie pre rôzne situáci v praxi. Táto téma súvisí aj s hodnotením energetickej efektívnosti chladiaceho okruhu a je preto pre nás dôležitá. PT


Pani Porucha a tombola Na pani poruchu sa vždy tešíme. Vieme oceniť odvahu a schopnosti tých, ktorí prídu svoje, či iné skúsenosti pri servise či montáži predstaviť nám všetkým. Tentokrát to bolo o skúsenostiach zo skúšok. Štepán Stojanov nás pobavil humorným popisom a obrázkami prejavov povahovo rôznych účastníkov skúšok. Spolu s pánom Rabatínom sme spomenuli na zašlé časy vývoja chladničiek v Calexe. Pán Baxa nás uviedol do situácie pri rekonštrukcii čpavkového výrobníka ľadu v hydinárskom závode. František Rabatín, Štepán Stojanov i Róbert Baxa získali takmer vyrovnaný počet cukríkov, no miska sa nakoniec prevážila v prospech príhody pána Baxu o upchatom sacom potrubí s úmyselne natlčeným dreveným kolíkom počas čiastkovej rekonštrukcie.

Pani poruchu moderoval pán Barabáš alias strýko Izidor, ktorý s chladiarmi drží od čias Calexu. František Rabatín, Štepán Stojanov, Róbert Baxa si získali sympatie účastníkov

Voľby Pani poruchy.

Strýko Izidor a pán Nagy hodnotia volieb. Napravo odovzdanie ceny pánovi Baxovi. PT


Tombola Po pani poruche nasledovala tombola. Hlavnú cenu do tomboly bytovú klimatizáciu

venovala spoločnosť Sinop Alfa. Ďalšie ceny venovali firmy Danfoss, Alfaco, Daikin, Carrier, Honeywell, Pastorkalt a SZ CHKT.

Výhercom pánovi Ľubomírovi Tóthovi, Milošovi Mosnáčkovi, Petrovi Valentovi,

Vladimírovi Sollárovi, Milošovi Babulovi ceny odovzdáva prezident Zväzu Ladislav Nagy

Hlavná cena bytová klimatizácia Sošky a ceny za príhody

Hlavnú cenu bytovú klimatizáciu od firmy Sinop odovzdali pánovi Martinovi Mokrošovi strýko Izidor a Ladislav Nagy. Napravo mezi strýkom Izidorom a pánom Nagyom páni

František Rabatín, Róbert Baxa, Štepán Stojanov so soškami symbolizujúce Pani Poruchu. Ďakujeme im za skvelé príhody a tešíme sa na tie ďalšie o rok. PT


Spoločenský program Zabavili nás zbojníčky.

Hru na Fujaru si skúsili aj chladiari

Kolky vyhrali chladiari z Liberca. Za kolobežky si ceny prevzali Lajsek, Sill a Zapletal.

Do finále klobúkového tanca sa dostali Fridrich Sill a Pavol Schiffer

Celoživotnú prácu Milana Škorca vyzdvihol pri príležitosti jeho 60-tych narodenín Ing. Jozef Dodok. Milanovi zablahoželali aj zbojníčky. PT


CHLADIACA A KLIMATIZAČNÁ TECHNIKA Výber zo zahraničnej tlače pre vnútornú potrebu Zväzu

Technické noviny 8/2011

Vydáva: SZ CHKT, SOPK 90041 Rovinka Tel./fax: 02/45646971

OBSAH Ing. Radovan Ruman a Ing. Jaroslav Šustek: Základy chladenia s CO2 14Doc. Ing. Peter Tomlein, PhD.: Podkritický a nadkritický chladiaci obeh s CO2 24

Predseda redakčnej rady časopisu Správy: Prof. Ing. Václav Havelský, PhD., Námestie Slobody 17, Slovenská technická univerzita, katedra tepelnej techniky, 832 31 Bratislava, tel/fax: 02/52961725

ZÁKLADY CHLADENIA S CO2 Výber z kurzu Star Learning Solutions

Preložili Ing. Radovan Ruman a Ing. Jaroslav Šustek, UTE, SjF STU Bratislava

Zameranie témy Predstaviť rôzne druhy chladiacich systémov s CO2, ich jedinečné návrhové činitele,

hlavné komponenty a ich funkciu. Vysvetliť ako plniť, vypustiť a odčerpať tieto systémy, a vysvetliť problémy týkajúce sa zdravia a bezpečnosti spojené s týmito činnosťami.

Cieľ témy Po skončení tohto modulu budú poslucháči schopní:

rozpoznať niektoré z rôznych typov chladiacich systémov s CO2, ich komponenty a ich funkciu.

vymenovať návrhové činitele použiteľné pre chladiace systémy používajúce CO2.

vysvetliť ako sú vykonávané skúšky tesnosti a pevnostné skúšky chladiacich systémov s CO2.

opísať ako naplniť a vypustiť CO2 systémy a opísať problémy bezpečnosti a zdravia spojené s týmito procesmi.

vysvetliť ako sa môže dostať vlhkosť do CO2 systémov a opatrenia, ktoré môžu byť použité aby sa tomu zabránilo.


opísať niektoré úlohy údržby špecifické pre chladiace systémy s CO2.

vysvetliť ako odčerpať kvapalné CO2 z chladiaceho systému pri dodržaní bezpečnosti a zdravia v súvislosti s týmto procesom.

Predpokladom pre zvládnutie štúdia

Je potrebné ovládať učebné moduly: parný kompresorový obeh.

tlak a meranie tlaku.

základy chladenia s CO2.

Čo je CO2?

Oxid uhličitý je chemická zlúčenina, ktorá sa skladá z jedného atómu uhlíka a dvoch atómov kyslíka. Oxid uhličitý je často označovaný ako CO2 a jeho označenie ako chladiva je R744. Ak budeme v toto module hovoriť o oxide uhličitom budeme používať skratku CO2.

CO2

CO2 vzniká pri spaľovaní a biologických procesoch, vrátane rozkladu organického

materiálu, kvasením a trávením. CO2 reaguje s vodou (H2O) zo vzduchu za vzniku kyseliny uhličitej (H2CO3), ktorá

koroduje kovy, rozleptáva vápenec a mramor. CO2 je nehorľavé, ani nepodporuje horenie. Vzduch s obsahom oxidu uhličitého

viac ako 10% uhasí otvorený plameň. Vzduch, ktorý obsahuje viac ako 10% CO2 môže byť pri nadýchaní život ohrozujúci.

Plynné CO2 je 1,5 krát ťažšie ako vzduch, takže ak sa uvoľní do ovzdušia bude sa koncentrovať v malých výškach.

Tuhá fáza oxidu uhličitého sa nazýva suchý ľad a pri atmosférickom tlaku má teplotu -78,5 °C (-109,3 °F). Plynný alebo kvapalný oxid uhličitý skladovaný pod tlakom, bude pri rýchlom poklese tlaku tvoriť suchý ľad pomocou samoschladzovacieho procesu.

Výhody CO2

Po pohľade na výzvy, ktorým čelíme pri použití CO2, pozrime sa teraz na jeho výhody. Veľký chladiaci výkon - CO2 má väčší chladiaci výkon pre danú veľkosť

kompresora v porovnaní s inými chladivami, napríklad má až 6 krát väčší výkon ako R404A.

Investičné náklady – Investičné náklady sú porovnateľné s inými systémami, ale CO2 systémy majú nižšie prevádzkové náklady. Samotné chladivo taktiež nie je drahé a ďalej sa znižujú aj náklady na údržbu.


Prenos tepla – CO2 má lepšie vlastnosti prenosu tepla ako mnoho chladív, čo umožňuje výparníku pracovať pri vyššej teplote, napríklad to umožňuje výparníku s CO2 prevádzku pri vyššej teplote než podobnému výparníku s R404A.

Objemová chladivosť - CO2 má veľkú objemovú chladivosť, v dôsledku vysokej hustoty pár, v porovnaní s inými chladivami. To znamená, že kompresor a ďalšie časti môžu byť menšie, ak je použité chladivo CO2.

Tlakové straty - CO2 systémy, na rozdiel od iných chladiacich systémov, sú menej citlivé na tlakové straty v potrubí.

Nariadenia pre F-plyny - CO2 nie je F-plyn, z čoho vyplýva, že zákonné požiadavky a s nimi súvisiace náklady (poplatky) pre testovanie únikov nie sú požadované.

Vypúšťanie – CO2 ako prírodné chladivo, ak je to potrebné, môže byť vypustené priamo do atmosféry s nulovým ODP.


Vplyv na životné prostredie

CO2 je šetrné k životnému prostrediu a zdá sa, že bude volené ako chladivo, aspoň čo sa týka veľkých supermarketov.

Otázka

Pri použití vysokého obsahu vlhkosti, môže CO2 v chladiacich systémoch spôsobiť problém. Zo zoznamu nižšie vyberte, ktorá trieda kvality CO2 je doporučená pre systémy s presným ovládaním?

a) Priemyselná akosť CO2 s obsahom vlhkosti 50 ppm. b) Kryogénne CO2 s obsahom vlhkosti 20 ppm. c) Chladivová akosť CO2 s obsahom vlhkosti 5 ppm. d) Vedecká akosť CO2 s obsahom vlhkosti medzi 3 a 5 ppm.

Odpoveď Mala by byť použitá chladivová trieda akosti alebo ďalšie čistejšie akosti CO2

s obsahom vlhkosti menej ako 20 ppm.

Údržba systému Počas údržby by servisní technici mali vždy dávať pozor na nahromadenú kvapalinu

a paru v systéme. Uzatváracie ventily by mali byť na CO2 chladiacich systémoch utesnené. Chladivo CO2 sa nezachytáva.

CO2 by malo byť vypúšťané voľne do atmosféry. Ak to nie je fyzicky možné, potom MUSÍ byť koncentrácia CO2 pary počas vypúšťania neustále sledovaná.

Len oprávnení servisní technici, vyškolení v zaobchádzaní s chladivami, pracujúci metódami schválenými vyhlásením a hodnotením rizík by mali vykonať servis a údržbu na všetkých chladiacich zariadeniach.


Pri vykonávaní akejkoľvek formy údržby, by si servisní technici vždy mali byť vedomí príznakov spôsobených hromadením pár CO2 v pracovnom prostredí.

Symptómy spôsobené koncentráciou pár CO2 Nadmerná koncentrácia pár CO2 môže spôsobiť problémy, aj keď je v miestnosti veľa kyslíka vo vzduchu. Príznaky, na ktoré treba dávať pozor u seba i ostatných, sú:

sťažené dýchanie.

závraty alebo pocit opitosti.

necitlivosť.


Von na čerstvý vzduch! Pociťované účinky budú závisieť od rýchlosti rastu koncentrácie pár CO2. Ak budete

mať niekedy pochybnosti, mali by ste sa urýchlene dostať von na čerstvý vzduch!

Lekárska pomoc Ak si u kohokoľvek myslíte, že trpí následkami vystavenia riziku, mali by ste ho zobrať

na čerstvý vzduch, aby mal možnosť zotaviť sa. Ak sa nezotaví do 5 minút, mala by byť vyhľadaná ďalšia lekárska pomoc.

CO2 chladiace systémy Vynikajúca účinnosť a vlastnosti z hľadiska environmentálneho spojené s CO2

poskytujú chladiacim systémom s použitím CO2 skutočné výhody nad ostatnými druhmi chladiacich systémov.

Obrázok Transkritický chladiaci okruh s CO2


Premenlivý prietok chladiva s priamou expanziou na chladenie a mrazenie

Tento typ chladiaceho systému je často používaný v maloobchodných aplikáciách, kde sú potrebné rôzne prevádzkové teploty na chladenie alebo mrazenie. Princíp systému:

Vo vysokotlakej časti systému nastáva kompresia pary s priamou expanziou, nachádza sa tu kompresor, expanzný ventil a výmenník tepla (vysokotlaký výparník/CO2 kondenzátor).

Vysokoteplotný CO2 systém je nestabilný sekundárny cirkulačný systém (is a pumped Volatile Secondary system), kvapalné CO2 je čerpané zo zberača do výparníka. Vo výparníku sa časť CO2 odparí absorbovaním latentného tepla, kvapalná a plynná časť sa potom vrátia do zberača. CO2 následne prúdi do výmenníku tepla, kde ochladzovaním z vysokotlakovej časti okruhu kondenzuje. Kvapalné chladivo sa vracia do zberača a cyklus sa opakuje. Kondenzačná teplota CO2 (-7°C) je daná výkonom vysokotlakej strany systému.

CO2 by mohlo byť použité tiež ako chladivo pri nízkych teplotách (low temperature Volatile Secondary) v chladiarňach alebo mraziarňach.

Popis nízkoteplotnej a vysokoteplotnej časti okruhu

1, Nízkoteplotná časť

Nízkoteplotný systém pracuje paralelne s vysokotlakým (Volatile) sekundárnym systémom, s priamou expanziou CO2 s kaskádnym kompresorom pre nízkotlaký systém.

Kvapalné CO2 je privádzané zo zberača pri teplote -7 ° C pri tlaku 28,8 bar a potrubím vedené do expanzného ventilu, kde je teplota znížená na -32°C a tlak znížený na 13,3 bar (typické pre mraziace potravinové systémy).

Vo výparníku sa odparí všetka tekutina a prehriata CO2 para vstupuje do CO2 kompresora, kde sa jeho tlak sa zvýši na 28,8 bar. CO2 para, ktorá opúšťa kompresor, je prehriata nad teplotu nasýtenia -7 ° C.

Prehriata para potom vstúpi do výmenníka tepla, kde potom kondenzuje pri ochladzovaní z vysokotlakej strany systému. Potom sa vracia do zberača a cyklus sa opakuje. 2, Vysokoteplotná časť

Vysokoteplotný CO2 systém prečerpáva (is a pumped Volatile Secondary system), kvapalné CO2 zo zberača do výparníka.

Vo výparníku sa časť CO2 odparí absorbovaním latentného tepla, kvapalná a plynná časť sa potom vrátia do zberača. CO2 následne prúdi do výmenníku tepla, kde ochladzovaním z vysokotlakovej časti okruhu kondenzuje.

Kvapalné chladivo sa vracia do zberača a cyklus sa opakuje. Kondenzačná teplota CO2 (-7°C) je daná výkonom vysokotlakej strany systému.


Schéma systému

Komponenty: 1, Vysokotlaký kompresor (High compressor) Vo vysokoteplotnom stupni kompresor zvýši tlak chladiva. V procese kompresie sa pary chladiva stláčajú a zvyšuje sa ich teplota nasýtenia. Chladivo následne vstupuje do kondenzátora.


2, Kondenzátor Keď vstupuje chladivo do kondenzátora, je vo forme prehriatej pary s vysokou teplotou a tlakom. Pri podkritickom obehu kondenzačná teplota je vyššia ako teplota vzduchu hnaného ventilátorom cez kondenzátor. To spôsobí, že chladivo kondenzuje a rozptýli zhromaždené teplo do vonkajšieho vzduchu. Chladivo následne prechádza do expanzného ventilu.

3, Expanzný ventil Ventil reguluje tok chladiva do výmenníka tepla. Ak máme požiadavku na väčší prietok, ventil sa otvára, aby sa do výmenníka tepla dostávalo viac chladiva. Akonáhle je požiadavka na väčší prietok splnená, ventil znižuje veľkosť prietoku. Chladivo následne vstupuje do výmenníka tepla.

4, Výmenník tepla Väčšinou používame doskový výmenník tepla, okrem toho sa ale môžu použiť aj iné druhy, ako napríklad kotlový alebo rúrkový. Výmenník tepla je navrhnutý tak, aby zabezpečil efektívny prenos tepla z jednej tekutiny do druhej. Výmenník tepla sa skladá z mnohých tenkých, mierne oddelených dosiek, ktoré majú veľké plochy, medzí ktorými pretekajú látky tak, aby sa zabezpečil efektívny prenos tepla. Takéto usporiadanie môže byť účinnejšie, ako použitie kotlového alebo rúrkového výmenníka tepla. Vysokotlaké pary chladiva vstupujú naspäť do kompresora. 5, CO2 kompresor CO2 kompresor stláča pary chladiva, aby sa zvýšil ich tlak. Pary opúšťajúce kompresor sú prehriate nad teplotu nasýtenia -7°C. Prehriate pary produkované kompresorom vstupujú potom do výmenníka tepla, kde ochladzovaním z vysokotlakovej časti okruhu kondenzujú.


6, Zberač

Zberač funguje ako úložisko pre chladivo, jeho primárnou funkciou je ale oddeľovať pary a kvapalinu a zabezpečiť tak, že iba kvapalné chladivo bude vstupovať do CO2 čerpadla. Kvapalné CO2 je potom čerpané zo zberača do výparníka cez regulačný ventil. 7, CO2 čerpadlo CO2 čerpadlo čerpá kvapalné CO2 zo zberača a vypúšťa ho pri vyššom diferenciálom tlaku. Chladivo je potom čerpané cez regulačný ventil do výparníka.

8, Regulačný ventil

Regulačný ventil upravuje prietok chladiva do výparníkov. Chladivo potom prechádza do výparníka.

9, Výparník bez EV

Chladivo je vpúšťané do výparníka cez regulačný ventil. Vo výparníku sa časť CO2 odparí absorbovaním latentného tepla a tekutina na vyparovanie je dodávaná čerpadlom, ale vo väčšom množstve ako je potrebné (asi 4 krát viac). Kvapalina a CO2 pary sa vracajú do zberača.


10, Expanzný ventil

Kvapalné CO2 je privádzané zo zberača a vedené potrubím do expanzného ventilu, kde dochádza k zníženiu tlaku a teploty. Ak máme požiadavku na väčší prietok, ventil sa otvára, aby sa do výparníka dostávalo viac chladiva. Akonáhle je požiadavka na väčší prietok splnená, ventil znižuje veľkosť prietoku. Chladivo prechádza do výparníka s priamu expanziou (DX výparník).

11, DX výparník

Chladivo je vpúšťané do DX výparníka cez expanzný ventil. Vo výparníku sa odparí všetka kvapalina, pričom vzniká prehriata para. Prehriate CO2 pary vstupujú do CO2 kompresora.

PODKRITICKÝ A NADKRITICKÝ CHLADIACI OKRUH S CO2

Peter Tomlein, SZ CHKT Rovinka (výber)

V Európe sa stále zvyšuje dôraz na dodržovanie podmienok Kyótskeho protokalu. CO2 má nulový vplyv na poškodzovanie ozónovej vrstvy a vplyv chladiva CO2 používaného v priemyselných a distribučných chladiacich zariadeniach je z hľadiska globálneho otepľovania zanedbateľný. V Európe je zreteľný trend odklonu od HFC chladív zatiaľ najmä v supermarketoch.


HFC chladivá sú stále používané, ale pod dohľadom nariadení a zákonov. Vyššie ceny týchto chladív, významne posilňujú posun smerom k používaniu prírodných chladív. Prírodné chladivá ako CO2, uhľovodíky, amoniak, ktoré nemajú žiadny negatívny vplyv na životné prostredie a nie sú, ani nebudú zaťažené „ekologickými daňami“, sú stále častejšie považované za dlhodobé riešenie problematiky chladív v Nemecku, Luxembursku, Dánsku a iných európskych krajinách. CO2 je vysokotlaké chladivo, preto bežné distribučné chladiace zariadenie je

konštruované ako kaskádny systém s CO2 alebo s iným chladivom vo vysokotlakom stupni kaskády. Čisté uhľovodíky alebo amoniak môžu byť tiež chladivom vo vysokotlakom stupni kaskády. Obvykle však nie sú používané v distribučných chladiacich zariadeniach supermarketov. Chladiace okruhy s CO2 sú ďalej používané v TČ na prípravu TV, mobilnej klimatizácii, komerčnom chladení a podobne.

OXID UHLIČITÝ

Oxid uhličitý (CO2) nie je novým chladivom. Bol v podstate znovuobjavený začiatkom 90' tých rokov na Nórskej Univerzite (NTNU). Použitie oxidu uhličitého ako chladiva v minulosti trvalo takmer storočie. Jeho aplikácie postupne klesali a upustilo sa od nich v strede 50-tych rokov, kedy sa výrazne rozšírili CFC chladivá, ktoré boli efektívnejšie, stabilnejšie a bezpečnejšie. Ďalej sú zhrnuté fyzikálne vlastnosti oxidu uhličitého a hodnotené jeho zvláštnosti pri používaní ako chladiva. ASHRAE označenie CO2 ako chladiva je "R744". Vlastnosti

R744 je látka s mnohorakým využitím, používaná v mnohých procesoch a aplikáciách – z dôvodov najmä jej výhodných charakteristických vlastností ako sú: reakčnosť, inertnosť a chlad (väčšinou využívaný pri priamom kontaktnom chladení). Bežné použitia zahŕňajú spotrebu ako suroviny pre výrobu rôznych chemikálií; hasivo; sýtenie nápojov; zmrazovanie jedál, chladenie mäsa pred mletím; chladenie počas prepravy skaziteľných potravín, údržbu, čistenie povrchov apod.

R744 je prítomný v atmosfére s koncentráciou asi 380 ppm. Vzduch obsahuje asi 4% oxidu uhličitého. Pri normálnych atmosférických podmienkach, je to plyn. R744 je nezapáchajúci pri nízkych koncentráciách ľahko toxický a ľahko dráždivý, s kyslou chuťou.

Je široko dostupný v priemyselných procesoch. V kombinácii s vodou na vzduchu tvorí kyselinu uhľovodíkovú, ktorá je korozívna na kovy, vápenec a mramor.

R744 nehorí a nepodporuje horenie. Vzduch s oxidom uhličitým s obsahom viac ako 10% uhasí otvorený plameň. Dýchanie vzduchu s obsahom viac ako 10 % R744 môže ohrozovať život. To odpovedá uvoľneniu asi 24 kg R744 v priestore 4 m širokom, 10 m dlhom a 3 m vysokom.

Plynný R744 je 1,5 krát ťažší ako vzduch. Preto, pri uvoľnení do vzduchu sa koncentruje pri zemi. R744 tvorí "suchý ľad" pri -78.4ºC. Jeden kg suchého ľadu má chladiaci výkon 2 kg obyčajného ľadu. Plynný alebo kvapalný oxid uhličitý, skladovaný pod tlakom, vytvorí suchý ľad pri uvoľnení do atmosféry, alebo chladiacom procese s prudkým poklesom tlaku pod 5 barov.


Obrázky 1 a 2 ukazujú termodynamické vlastnosti R744. Porovnaním s inými bežne používanými chladivami, jeho kritický bod je pri veľmi nízkej teplote 31°C a vysokom tlaku 74 barov. Tieto odlišnosti majú významný vplyv na parametre chladiaceho obehu s R744.

Obrázok 1 : Fázový diagram – vzťah tlaku a teploty R744 (Danfoss) Pod tlakom 5,2 bar, pevná a plynná fáza R744 môžu spoločne existovať pri nízkych teplotách. Táto vlastnosť je úplne odlišná od vlastností bežných chladív, a má dôležitý vplyv na prevádzku, údržbu a opravy chladiaceho obehu s R744. Obrázok 2 porovnáva prevádzkové vyparovacie tlaky R744 s chladivami R410A a R404A. Je zreteľne vidieť, že R744 sa vyparuje pri výrazne vyšších tlakoch ako bežné chladivá.

Obrázok 2 : Porovnanie vyparovacích tlakov R744 (najvyšší), R410A a R404A

Entalpia

Teplota

Tlak


Obrázok 3 : R744 Mollierov p-h diagram s podkritickým a nadkritickým chladiacim obehom s chladivom R744 Efekt chladenia a čerpania tepla

Môže byť dosiahnutý viacerými spôsobmi. Parný kompresorový okruh je základným ťahúňom chladiarenského priemyslu už viac ako storočie. Obrázky 4a.b ukazuje funkciu a komponenty kompresorového chladiaceho obehu

Obrázok 4a : Funkcia chladiaceho kompresorového obehu

Kritický bod


Obrázok 4b : Komponenty chladiaceho kompresorového obehu

Termodynamický chladiaci obeh pozostáva Z kompresie pár chladiva (nazývaného tiež "pracovná látka"), nasleduje

skvapalňovanie pri vysokom tlaku, počas ktorého chladivo odovzdá teplo do chladiacej látky, väčšinou vody alebo vzduchu. Vzduch alebo voda sú ohrievané v tomto procese a tento efekt je využívaný tepelnými čerpadlami.

Po skvapalnení, tlak chladiva je znížený prechodom cez expanzný ventil. Výsledkom je zmes kvapaliny a pary, ktorá potom sa vyparuje pri nízkom tlaku s odoberaním tepla z ochladzovaného média, látky a tým sa vyrába chladiaci efekt, ktorý je využívaný pre chladenie. Pary sú potom opäť stláčané a tým sa okruh uzatvára. Sub(pod)-kritický chladiaci obeh

V bežnom "podkritickom" obehu, v ktorom sa používajú chladivá HFCs, skvapalňovanie nastáva po úrovňou kritickej teploty chladiva a preto sa tento chladiaci obeh nazýva "pod-kritický". Nad kritickou teplotou už kvapalina nemôže existovať. Podkritický obeh si vyžaduje, aby kritická teplota chladiva bola vyššia ako teplota, pri ktorej chladivo odovzdáva teplo do chladiacej – ohrievanej látky. Chladivo kondenzuje pri kondenzačnom tlaku, ktorý je pod úrovňou kritického tlaku chladiva. V tomto obehu kondenzačná teplota a kondenzačný tlak si navzájom odpovedajú a tento unikátny vzťah medzi kondenzačnou teplotou a tlakom závisí od fyzikálnych vlastností chladiva.

Trans(nad)-kritický chladiaci obeh

V "nad-kritickom" obehu, chladenie plynu nastáva nad kritickou teplotou a kritickým tlakom. Vyparovanie nastáva pri teplote a tlaku pod kritickým tlakom a teplotou.

Väčšinou sa v chladiacich obehoch využívajú chladivá (okrem R744) v podkritickom režime.


Porovnanie podkritického a nadkritického chladiaceho cyklu Nadkritický a podkritický chladiaci obeh

Tabuľka 1 sumarizuje hlavné rozdiely medzi obvyklým podkritickým (subkritickým) obehom a nadkritickým (transkritickým) obehom R744. Hlavné rozdiely sú v prevádzkových tlakoch a to ako počas prevádzky tak pri odstavení a v spôsoboch regulácie vysokého tlaku a prietoku chladiva. Tabuľka 1 : Hlavné rozdiely medzi nadkritickým a podkritickým cyklom s R744 (CO2) a HFCs Parameter Podkritický HFC a CO2 Nadkritický CO2 Vysokotlaká strana – výmenník na odvod tepla

Kondenzátor – pary kondenzujú pri konštantnej teplote

Chladič plynu – prudko sa znižuje teplota plynného CO2

Výtlačný tlak HFCs : od 10 do 40 barov od 90 do 130 barovSací tlak HFCs : od 2 do 9 barov od 25 do 50 barov Výtlačná teplota chladiva

Zvyčajne menej ako 95°C do 140°C

Riadenie expanzného ventilu

Expanzný ventil riadený podľa prehriatia

Zvyčajne podľa veľkosti vysokého tlaku plynného CO2

Riadenie vysokého tlaku (nezahŕňa bezpečnostné ovládanie vypnutia)

Tlak je daný kondenzačnou teplotou – zvyčajne max do 40 barov. Môže byť riadený v závislosti od teploty chladiacej látky

Vyžaduje sa jeho riadenie - do 130 barov

Stav chladiva pri odstavení

Čiastočne kvapalný a čiastočne parný

Plyn (nadkritický) nad 31°C teploty okolia; zmes kvapaliny a pary pod 31°C. Môže prejsť do pevného stavu pri tlaku pod P<6 barov !

Tlak v zariadení po odstavení (T okolia >31°C)

Tlak zmesi kvapalného a plynného chladiva odpovedá vonkajšej teplote max do 40 barov

Minimálne 74 barov – môže byť vyšší v závislosti od veľkosti náplne a teploty okolia.

Porovnanie podkritického chladiaceho obehu

Jeden z najdôležitejších parametrov pre chladivo je jeho kritický bod, v ktorom už nie je možné rozlíšiť pary od kvapaliny. Nad ním už nie je možná kondenzácia zmenou teploty pri rovnakom tlaku. Chladivu v tomto stave sa preto hovorí plyn a nie pary, ktoré sú spojené s možnosťou kondenzovať. Tento kritický bod je definovaný kritickým tlakom a kritickou teplotou, ktoré sú charakteristické pre dané chladivo.


Obrázok 5 : Porovnanie podkritických obehov s chladivom R744 a R134a. Pre zadané rovnaké teplotné podmienky sa s chladivom R744 dosiahne COP 6,42 a chladivo R134a podobne ako R717 dosiahne COP 8,9 Tradičné chladivá

Boli vyvíjané tak, aby mohli kondenzovať pri teplote dostupného chladiaceho média najmä vody a vzduchu. To si vyžaduje, aby kritická teplota bola dostatočne nad teplotou chladiaceho média, typicky v rozsahu 80-110°C. Pre takúto inštaláciu, kondenzačný tlak bude závisieť najmä od nasledujúcich parametrov:

Prietoku a teploty ochladzujúcej vody alebo vzduchu;

Náplne chladiva v systéme a veľkosti kondenzátora.

V podkritických obehoch prietok chladiva je riadený expanzným ventilom (napríklad kapilárnou rúrkou, termostatickým expanzným ventilom, elektronickým expanzným ventilom). Expanzné ventily riadia zaplavenie výparníka kvapalným chladivom podľa veľkosti prehriatia na výstupe z výparníka alebo na saní kompresora a zaisťujú, aby kvapalné chladivo nepreniklo von z výparníka. V krátkosti povedané, tepelné čerpadlá s "tradičnými" chladivami, ako sú HFCs chladivá pracujú pri:

kondenzačných tlakoch, ktoré závisia od prietoku a teploty chladiaceho média a od veľkosti náplne chladiva. Kondenzačný tlak je podstatne nižší ako kritická tlak chladiva. R410A je chladivom, ktoré pracuje s najvyšším prevádzkovým tlakom – s horným obmedzením asi 40 barov.

Prietok chladiva je regulovaný expanzným ventilom tak, aby nepreniklo kvapalné chladivo do sania kompresora. Prehriatie za výparníkom je riadiacim parametrom pre otváranie a zatváranie ventilu.

Porovnanie nadkritického chladiaceho obehu

Pri porovnaní transkritického obehu tepelného čerpadla s CO2 a konvenčného

podkritického kompresorového obehu s chladivom R134a pre ohrev vody z 10 na 60°C má kompresný pomer pre transkritický obeh pri pomere tlakov 90/34,8 hodnotu 2,58 v porovnaní s kompresným pomerom 5,69 pri pomere tlakov 16,5/2,9 pre konvenčný kompresorový obeh (teda viac ako dvojnásobný kompresný pomer) pričom obidva systémy pracujú pri rovnakej výparnej teplote 0°C a nízkoteplotným zdrojom tepla je podzemná voda o teplote 6 až 14°C. Z uvedeného výrazne nižšieho kompresného pomeru


transkritického obehu s CO2 vyplýva aj výrazne vyššia hodnota COP (asi 4,6) v porovnaní s konvenčným kompresorovým obehom s R 134a (asi 2,8) 2.

Obrázok 6 : Nadkritický obeh s R744 Tepelné čerpadlo s R744 : nadkritický obeh

Ako už bolo spomenuté, kritická teplota pre chladivo R744 je 31°C. Ak okolitý vzduch používaný na chladenie pár chladiva je dostupný napríklad pri teplote 35°C, potom nebude možné pary chladiva R744 skondenzovať. Chladivo vytlačené kompresorom bude chladené "nadkriticky" pretože tento proces chladenia bude prebiehať pri tlaku vyššom ako kritickom (74 barov). Takýto obeh je znázornený na Mollierovom p-h diagrame na obrázku 6.

Na tomto obehu R744 sa vyparuje pri 30 baroch a pary sú stlačené na tlak 120 barov. Po kompresii chladivo dosahuje teplotu 120°C. Následne je chladené v "chladiči plynu", expandované do výparníka a obeh sa tak uzatvára. Hlavné znaky nadkritického obehu sú:

Obeh pracuje pri výrazne vyšších tlakoch ako iné chladivá v podkritickom obehu a to typicky medzi 30 barmi (na strane výparníka) a 130 barmi (na strane chladiva plynu);

Vysoký tlak už neodpovedá teplote chladiva, respektíve chladiaceho média a jeho prietoku;

Preto vzniká potreba ovládať, regulovať vysoký tlak;

Chladivo pod vysokým tlakom "nekondenzuje" je chladené ako nadkritické médium, plyn;

Vo väčšine prípadov, prietok chladiva nie je založený na hodnote prehriatia na saní kompresora.

čím väčšia je náplň chladiva sústredená na vysokotlakej strane, tým vyšší bude tlak. Optimálny tlak pri nadkritickom cykle

Pri podkritickom cykle kondenzačný tlak odpovedá kondenzačnej teplote, ktorá je funkciou veľkosti kondenzátora, veľkosti prietoku chladiaceho média a jeho teploty.

Chladenie pár nad kritickým bodom


Pre nadkritický obeh, tlak v chladiči plynu nie je funkciou teploty R744, pretože neexistuje vzťah medzi tlakom a teplotou nad kritickým bodom. To znamená, že systém môže pracovať pri rôznych hodnotách vysokého tlaku ktorého veľkosť je treba riadiť, ovládať. Chladenie plynu nad kritickým bodom

Tlak v chladiči plynu je kontrolovaný, udržiavaný na nastavenej hodnote tak, aby chladiaci obeh pracoval v optimálnych podmienkach s čo najvyššou energetickou efektívnosťou.

Energetická efektívnosť je definovaná ako pomer získanej užitočnej energie a energie vloženej na jej získanie. Pri využití tepla z chladiča plynu, energetická efektívnosť, alebo výkonové číslo sa vypočíta podľa vzťahu:

COPý PríkonkW

Obrázok 7a : Nadkritický chladiaci obeh v p-h diagrame Obrázok 7b : Výkon, COP, práca kompresora v závislosti od výtlačného tlaku v nadkritickom obehu

Obrázok 7a ukazuje nadkritický obeh prevádzkovaný na danej hodnote vysokého tlaku. Pritejto hodnote tlaku obeh si vyžaduje vstup tepla q na výparníku a prácu kompresora w. Odovzdané teplo na strane chladiča plynu je q+w. Za týchto podmienok, chladivo R744 vystupujúce z chladiča dosiahne teplotu T. Ak tento obeh pracuje pri rôznych hodnotách vysokého tlaku a konštantnej teplote T, merný chladiaci výkon q a tiež práca kompresora w sa budú meniť, a tým tiež sa mení aj hodnota COP.

Obrázok 7b ukazuje zmenu COP keď sa vysoký tlak mení. Na obrázku je vidieť, že existuje hodnota tlaku (optimálny tlak), pre ktorú je COP najvyššie. To je tiež vidieť z obrázka 8, kde zvýšením vysokého tlaku sa zvýšil chladiaci výkon viac ako sa zvýšila práca kompresora. COP sa tak zvýšilo.

Entalpia

Tlak


Obrázok 8: Transkritický obeh s rôznymi hodnotami vysokého tlaku

Pre energeticky efektívne zariadenia sa využíva riadenie vysokého tlaku počas prevádzky odpovedajúco dosahovanej teplote na konci chladiča vo vzťahu ku teplote chladiaceho média. Niektoré okruhy používajú aj jednoduchšie spôsoby expanzie cez kapilárnu rúrku, alebo iné spôsoby umožňujúce prevádzku pri konštantnom vysokom tlaku. Pravidlom palca, sa určí optimálny tlak približne pomocou nasledujúcej rovnice:

P opt 2.6 T exit 8

kde Popt je vyjadrený v baroch a Texit je teplota R744 v °C na výstupe z chladiča. Ak vyžadovaná teplota na výstupe z chladiča má byť 45°C, potom vysoký odpovedajúci tlak má byť asi 125 barov. Táto rovnica je platná pre teploty na výstupe z chladiča medzi 38 a 53°C. Záver: Je potrebné si uvedomiť, že pokiaľ energetická efektívnosť podkritického obehu sa dosahuje znižovaním kondenzačného tlaku, pri nadkritickom obehu to môže byť aj zvyšovaním respektíve riadením vysokého tlaku počas prevádzky odpovedajúco dosahovanej teplote na konci chladiča vo vzťahu ku teplote chladiaceho média.

COP jednostupňového tepelného čerpadla s CO2

Hlavné faktory ktoré určujú COP pre jednostupňový obeh tepelného čerpadla sú:

Výparná teplota (te) Celková izoentropická účinnosť kompresora (is) Stredná teplota počas odvodu tepla (tm), ktorá je určená:

- tlakom na vysokotlakej strane ( pgc)

Tla

k

20 bar

Entalpia


- výstupnou teplotou CO2 z chladiča plynu (tH-out) Možné znovu získanie expanznej energie:

- expandér alebo ejektor

Nasledujúci obrázok znázorňuje jednostupňový obeh tepelného čerpadla s CO2 v diagrame tlak-entalpia (p-h). Napríklad, výparná teplota (te) je 0 °C a vysokotlaký plyn CO2 pri 95 bar je chladený zo 100 °C (2) na 40 °C (3) v chladiči plynu. V dôsledku relatívne vysokej výstupnej teplote CO2 z chladiča plynu (tH-out) je COP relatívne malý (2.7). Ak je výstupná teplota CO2 znížená na napríklad 25 °C (3´) alebo 10 °C (3´´) ďalším odvodom tepla pri nižšej teplote, COP sa zvýši o 25% (3.4) resp. 55%. Tieto hodnoty COP odpovedajú asi 63%, 70% a 76% tnej úspore v porovnaní s elektrickým vykurovacím systémom.

Obr.9 Príklad – jednostupňový obeh tepelného čerpadla s CO2 znázornený v log p – h diagrame pri poklese výstupnej teploty CO2 (tH-out) z chladiča plynu ( stavy 3, 3´, 3´´).

Pretože výstupná teplota plynu z kompresora (2) je relatívne vysoká (80 °C), tepelné čerpadlá s CO2 môžu zabezpečiť relatívne vysokoteplotné požiadavky ohrevu, napr. ohrev vody na 60 až 90 °C a priestorové vykurovanie vysokoteplotnými radiátormi (70 -90°C). Avšak pre dosiahnutie vysokej hodnoty COP pre CO2 systémy tepelných čerpadiel je podstatné, aby užitočné teplo bolo odovzdávané v širokom teplotnom rozmedzí, čo znamená veľké rozdiely entalpie pre CO2 v chladiči plynu (h2-3) s relatívne nízkou teplotou CO2 (tH-out) pre škrtením/expanziou.

Vysoká hodnota COP pre jednostupňový obeh tepelného čerpadla s CO2 bez znovu získania expanznej energie pomocou ejektora alebo expandéra môže byť dosiahnutá len ak výstupná teplota CO2 z chladiča plynu je relatívne nízka. To vyžaduje relatívne nízku vstupnú teplotu pre sekundárnu tekutinu (vodu alebo vzduch) v chladiči plynu.


Ak je obeh tepelného čerpadla s CO2 používaný len pre ohrev domácej teplej vody (DHW) je najnižšia možná výstupná teplota CO2 z chladiča plynu rovnaká ako vstupná teplota vody do nádrže teplej vody, alebo vodovodného potrubia (napájača) (teplota mestskej vody).

Pri teplote DHW 60°C je optimálny tlak v chladiči plynu pre tepelné čerpadlá pre ohrev vody 90 bar. Na obr. 9 je výpočtová hodnota COP asi 3,8 ak predpokladáme vstupnú teplotu vody do vodnej nádrže alebo vodovodného potrubia 5°C pri teplotnom rozdiele tA = 2 K. Nízky teplotný rozdiel vyžaduje optimalizáciu návrhu chladiča plynu. Optimálne hodnoty tlaku a teploty v chladiči plynu sú diskutované („Obrázok 7b : Výkon, COP, práca kompresora v závislosti od výtlačného tlaku v nadkritickom obehu„).

Vyššia vstupná teplota vody do chladiča plynu znamená nižšiu hodnotu COP. Príklad – keď vstupná teplota stúpne z 5 na 20 °C, COP klesne na asi 3,4, to je o 11% nižšia hodnota a 4 % tné zníženie úspory energie. Teda návrh zásobnej nádrže DWH má veľký význam pre minimalizovanie miešania horúcej a studenej vody ako aj prestupu tepla vedením vnútri nádrže

Vyššia teplota teplej vody znamená nižší COP. Príklad – Keď teplota DHW stúpne zo 60 na 70 °C, COP klesne z 3,8 na asi 3,55 teda zníženie o 7% a 2% tné zníženie úspory energie pri tlaku 100 bar v chladiči plynu.

Ak je tepelné čerpadlo s CO2 použité len pre priestorové vykurovanie je najnižšia možná teplota CO2 na výstupe z chladiča plynu rovná vratnej teplote vodného distribučného systému alebo vstupnej teplote vzduchu do miestnosti. Hoci optimálny tlak na vysokotlakej strane bude nižší ako pre systém horúcej vody, hodnota COP bude klesať v dôsledku relatívne vysokej výstupnej teplote CO2 a s miernym rozdielom entalpie v chladiči plynu.

Príklad – pri vratnej teplote priestorového vykurovania 30°C, teplotnom rozdiele 2K a optimálnom tlaku na vysokotlakej strane 85 bar je výpočtový COP asi 2,95. Hodnota COP pre tepelné čerpadlo s CO2 dodávajúce teplo nízkoteplotnému vykurovaciemu systému je o 20 až 30 % nižšia ako pre systém tepelného čerpadla používajúci konvenčné pracovné látky.

Vyššia vratná teplota vo vodnom vykurovacom systéme znamená nižšiu hodnotu COP. Príklad – pri vratnej teplote 40°C klesne hodnota COP z asi 2,95 na 2,15 ( - 27%) pri uvažovaní optimálneho tlaku v chladiči plynu 90 bar. Preto tepelné čerpadlá s CO2 dosahujú veľmi nízku hodnotu COP ak len dodávajú teplo do konvenčného vysokoteplotného distribučného systému, napríklad radiátorového systému ( 80/60°C).

Pokračovanie v učebných textoch v roku 2012.

Literatúra: Havelský, V. Tomlein, P. : Prírodné chladivá. Učebné texty SZCHKT, 2010 Kolektív: Trendy v chladiacej technike. IIR 2006 Sherpa project: Transcritical R744 HP, Techniciam Manual 7/62. Cetiat, oktober 2007 Jorgen Bargsteen Moller, Co2 chladí supermarkety. Nov3/2006, SZCHKT Rovinka Jan Blaha: CO2 v domácom chladení. Nov4/2004, SZCHKT Rovinka Petr Chmel: Priemyselné chladenie s CO2. Nov8/2004 SZCHKT Rovinka


Príklady chladiacich okruhov s CO2 v komerčnom chladení

Obrázok 10 Schéma kaskádneho chladiaceho zariadenia s chladivami R404A pre kaskádny okruh s vyššími teplotami a CO2 pre kaskádny okruh s nižšími teplotami vrátane použitých elektronických a mechanických regulačných prístrojov Danfoss. Stredné teploty sa zabezpečujú cirkuláciou kvapalného chladiva čerpadlom o teplote – 6 °C a nízke teploty asi -20°C priamou expanziou EEV

Obrázok 11 Kaskádny systém R404A a R744 je pre stredné teploty a nízke teploty.

Všetky obehy sú podkritické (subkritické)


Obrázok 12 Kaskádny systém s R744 je pre stredné teploty a nízke teploty. Obeh je nadkritický (transkritický) pre vyššie teploty a podkritický pre nižšie teploty.

O

kol

ie

žltá

S

troj

ovň

a žl

tá a

mod

rá

S

kla

d

mod

ra a

še

dá

MT – stredné chladiace teploty asi – 6 °C , LT – nízke teploty asi – 20 °C Obrázok 13 Systém so ZKJ booster chladenia a mrazenia len s CO2. Priebeh podkritického a nadkritického obehu je očíslovaný, vyznačený v p-h diagrame


Vzdelávacia komisia EHPA 19.9.2011 v Lisabone

Podmienky pre rokovanie vzdelávacej komisie zabezpečili organizácie APIRAC (združenie 400 firiem pre chladiacu, klimatizačnú, vetraciu techniku a tepelné čerpadlá), APIEF (vzdelávacia organizácia) a Centerme (agentúra pre energiu) poverená skúškami podľa Nariadenia č. 303/2008/ES. Certifikáty pre osoby i firmy sú štátne podľa katalógu profesií s pevne stanovenými kritériami.

APIRAC sleduje záujmy chladiarov, zastupuje ich na domácej i európskej úrovni. Vzdelávanie je organizované cez samostatnú organizáciu APIEF rovnako ako skúšky cez Centerme. Tento systém je kompatibilný s požiadavkou norme EN ISO 17024, podľa ktorej sa riadi aj certifikácia inštalatérov EUCERT.HP. Tento systém zastrešuje EHPA a snaží sa ho presadiť v rámci Smernice 2009/28/ES. Táto snaha nie je jednoduchá, pretože uvedená smernica zastrešuje aj inštalatérov pre solárne kolektory, fotovoltiku, biopalivá, biomasu, kde nároky sú nižšie, respektíve doposiaľ neboli spracované.

Požiadavky EUCERT.HP sa tak javia náročnejšie Prispôsobenie sa EUCERT.HP požiadavkám je cesta späť. Je preto rozumnejšie ísť

cestou modulov kombinujúcich schopnosť inštalovať a navrhovať tepelné čerpadlá. Učebnica EHPA na TČ by sa tak rozdelila na časti pre:

projektantov 3,4,5,7,8,9,10,13 a časti

inštalatérov 3,4,5,6,7,8,9,1,11,12,13. Učebnica rovnaká, ale z dôrazom na úroveň znalostí, ktoré sú označené ako nutné,

dôležité a nepovinné.

Stretnutie otvoril generálny tajomník APIRAC Nuno Roque, vedľa sekretárka Sofia

Sequeira. Vedľa sedia prezident APIRAC a José Ribeiro ktorý reprezentuje APIRAC v európskych združeniach EHPA a AREA

Situácia vo vzdelávaní a certifikácii v rámci EUCERT.HP

Ukazuje sa, že nie všetci, ktorí majú záujem o vzdelávanie sa zaujímajú o skúšky a certifikáciu, ktorá znamená ďalšie nie malé výdavky (u nás zdarma). Budúcnosť vedie smerom tiež k e-learningu respektíve ku kombinácii e-learningu s školením teoretickým, praktickým a skúškou teoretickou a praktickou. PT


Štruktúra vzdelávania v rámci EHPA EHPA sa musí pripraviť na novú situáciu, kedy popri EUCERT.HP budú vznikať nové vzdelávacie programy akreditované podľa Smernice 2009/28/ES. Keďže Smernica nedefinuje rozsah školenia v hodinách, dňoch, definuje však rozsah znalostí a požiadavku na praktické školenie a skúšky. Slovenská právna úprava definuje tiež požiadavky na minimálne vzdelanie.

Dá sa tak očakávať v rámci EU variabilnosť riešení, v ktorých bude pevne zabudovaná požiadavka na minimálne jeden deň na praktické cvičenie a skúšku. Dá sa očakávať modulové riešenie pre vzdelávanie inštalatérov TČ, v ktorom praktická časť bude povinná a teoretické časti v kombinácii s e-learningom voliteľné podľa vzdelania (kúrenár, chladiar, elektrikár,...). Takéto riešenie však zvýši cenu za jednotlivé moduly, ktoré budú menej početne navštevované.

EHPA má už 2 ponuky na vytvorenie e-learningu v rámci programu Leonardo z KTH zo Stockholmu. Oba európske projekty sa už riešia a hľadajú si podmienky na uplatnenie.

Jan Lhoest predpokladá kontrolu dokladov o vzdelaní a praxi pred skúškou, respektíve pred certifikáciou. Certifikát vydá nezávislá organizácia.

Vpredu tajomník EHPA Thomas Novak. Prednáša Jan Lhoest z Belgicka, ktorý v minulosti

ako energetický manažér v rôznych funkciách, teraz ako projektový manažér pre vzdelávanie a certifikáciu v rámci projektu ENOVER pre implementáciu Smernice OZE,

znalý 5 jazykov sa uchádzal o funkciu predsedu vzdelávacej komisie na nadchádzajúce dva roky.

Účastníci zasadania z európskych krajín sa snažia presadiť do praxe jednak vzdelávací

a certifikačný systém EUCERT.HP na ktorý vytvorila európsku databázu certifikovaných inštalatérov a štítkovanie kvality TČ. PT


Vzdelávanie, skúšky a certifikácia podľa Nariadenia č. 842/2006/ES v Portugalsku

V Lisabone sa nachádza školiace pracovisko APIEF a skúšobné, certifikačné pracovisko Centerme na jednej ulici oproti sebe. Obe pracoviská majú vlastné technické vybavenie na praktické cvičenia a skúšky. Školiace pracovisko má vlastné priestory pre výučbu. V jednom kurze je cca 16 účastníkov, ktorí sa striedajú na praktickej a teoretickej časti. Vedia simulovať elektrické poruchy zlým zapojením, poruchy chladiaceho okruhu zlým nastavením regulačných prístrojov, tlakovými prekážkami v jednotlivých častiach potrubia, blokovaním prietoku vzduchu cez výmenníky a podobne. Školenie trvá 5 dní (42 hodín) a stojí asi 800 Euro. Školenie však nie je povinné pre všetkých. Mnohí ním už v minulosti prešli a získali potrebnú kvalifikáciu a môžu sa tak prihlásiť priamo na skúšky.

Praktické cvičenia prebieha na 8 pracoviskách vybavených na cvičenia pri elektrickom

zapojení, vákuovaní, odbere, plnení chladiva, skúšok tesnosti, ...

Detail jedného pracoviska s majstrami výcviku. Napravo pracovisko na montáž rúrok,

rezanie, spájkovanie a tlakové skúšky pevnosti a tesnosti. PT


Školiace pracovisko APIEF Okrem už uvedených 8 modulov na praktické cvičenia s chladiacim okruhom,

školiace pracovisko disponuje chladiacim okruhom so skleneným výparníkom i kondenzátorom umožňuje sledovať prietok pár a kvapaliny. Medzi nimi je zberač s možnosťou sledovania zmeny výšky hladiny chladiva. Merané sú tlaky, teploty.

Chladiaci okruh so skleneným výparníkom i kondenzátorom umožňuje sledovať prietok

pár a kvapaliny

Panel znázorňujúci elektrické zapojenie chladiaceho okruhu, meranie všetkých

elektrických parametrov s možnosťou simulácie porúch na chladiacom i elektrickom okruhu má už viac ako 30 rokov. Stále ho však používajú. PT


Centerme skúšky Skúšky prebiehajú nezávisle oproti školiacemu pracovisku, ktoré má celkom 6

pracovísk na skúšky v odbere, plnení chladiva, oleja, vákuovanie, tlakové skúšky, spájkovanie, meranie teplôt, tlakov a výpočet prehriatia a podchladenia. Skúška stojí 350 Euro. Počet účastníkov je osem, ktorí postupne prechádzajú všetkými pracoviskami s hodnotením zaznamenávaným do výsledného protokolu zo skúšky spolu s výsledkom testu na počítači. Podľa vyjadrení skúšobných komisárov je vcelku bežné, že dvaja z ôsmych účastníkov skúšky nespravia.

Štyri pracoviská napravo na skúšky v odbere, plnení chladiva, oleja, vákuovanie meranie

teplôt, tlakov a výpočet prehriatia a podchladenia.

Účastníci a komisári práve prebiehajúcich skúšok. PT


Skúška v Centerme testom na počítači

Učebňa s počítačmi. Server je vo vedľajšej miestnosti. Otázky sú tak strážené.

Dizajn otázky a štyroch možných odpovedí. Posuv šípkami na otázku dopredu a dozadu.

Počítačový test trvá 40 minút na 40 otázok. Z toho 28 musí byť správnych. Celkom 350

otázok nie je zverejnených. To znamená, že uchádzač otázku číta na teste po prvý krát. PT


Skúšky spájkovania a prípravy rúrok

Pracovisko prípravy rúrok a spájkovania s odvetrávaním

Príprava rúrok k montáži a ku spájkovaniu. Rúrka a protokol zo skúšky sa archivujú


Skúšky odberu a plnenia chladiva


Skúšky vákuovania

Dve pracoviská na vákuovanie chladiacich okruhov

Naľavo nepriame zisťovanie únikov meraním tlakov, teplôt prístrojom Mastercool


ALFACO informuje ..(139)

TANDEMOVÉ SESTAVY COPELAND S KOMPRESORY SKROL ZH Výrobce chladivových kompresorů prověřil některé tandemové kombinace chladivových hermetických kompresorů skrol ZH, které jsou určeny především pro tepelná čerpadla. Tandemy jsou dvojice kompresorů propojených vzájemně tak, že se navenek chovají jako jeden kompresor, případně s regulací výkonu. Copeland prověřil dvojice stejných kompresorů, takže je regulace výkonu možná jako dvoustupňová 0-50-100%. Výchozí hermetický skrol kompresor je pro propojení do dvojice již z výroby připraven - je osazen kontrolním otvorem pro hladinoznak maziva, který se v tandemu využívá pro propojení dolní části kompresorů, v které se mazivo shromažďuje. Tandemový kompresor je rozlišen od běžného ve svém označení koncovkou -424 v běžném provedení a v provedení s nástřikem par chladiva do pracovního prostoru kompresorů (EVI) koncovkou -426. V tabulce je přehled v současnosti ověřených kombinací kompresorů skrol řady ZH.

Tandemové sestavy výrobce kompresorů Copeland nevyrábí - podklady slouží jako doporučení pro výrobce tepelných čerpadel. Skládáním kompresorů ZH do dvojic se rozšiřuje pole působnosti kompresorů jednak do vyšších výkonů a jednak do zařízení s regulací výkonu stupňovitého charakteru. U tepelného čerpadla voda - voda je tak při jmenovitých podmínkách možno dosáhnout topný výkon s chladivem R407C 90 kW. Způsoby propojení kompresorů se mírně liší podle velikosti tandemu - viz obrázek.

tandemy ZHT 30 až 52 a ZHT18KVE tandemy ZHT 60 až 90 a tandemy ZHT 112 až 22M a ZHT 26 a 36 KVE ZHT 48 až 96 KVE

správy 8/2011

Documents