Rzeczywiste dane: Zwiększona wydajność w instalacjach CO2 z dochładzaczem Alchemist

W tym artykule MITA Cooling Technologies zamierza udostępnić rzeczywiste dane operacyjne z instalacji CO2 w cyklu transkrytycznym, w której zastosowano Alchemist.

Alchemist to adiabatyczna dochładzacz CO2 (patent MITA 17194148.7) zaprojektowany i sprzedawany przez MITA, produkt, który łatwo mieści się za chłodnicą gazu w dowolnym transkrytycznym systemie CO2, zwykle w chłodnictwie komercyjnym.

Napisane studium przypadku ma na celu przedstawienie znaczących korzyści płynących z opatentowanej subchłodnicy Alchemist w zakresie:

• Zmniejszenie zużycia energii,
• zmniejszenie ciśnienia w obwodzie.

Cechy rośliny

Miejsce instalacji (punkt sprzedaży): prowincja Vicenza (Włochy).

Maksymalna moc projektowa linii TN punktu sprzedaży: 164 kW.

Centralna instalacja chłodnicza składająca się z:

• nie. 4 sprężarki Dorin, model CD 300 H, z których jedna jest wyposażona w falownik,
• nr 1 sprężarka Dorin, model CD 300 H, wyposażona w falownik i używana do sprężania równoległego,
• nr 1 Alchemist dochładzacz model 4000 SR.

Zebrane dane

Korzystając z najgorętszego sezonu w roku, latem 2022 r. zarejestrowano dane z punktu sprzedaży, sześć dni testów z automatycznymi przyrządami do wykrywania od 1 w nocy w poniedziałek do północy w sobotę.

Alchemist był automatycznie włączany i wyłączany, aby obserwować różnice między następującymi danymi pomiarowymi:

• temperatura na wylocie czynnika chłodniczego,
• ciśnienie robocze,
• temperatura parowania,
• całkowite zużycie energii elektrycznej przez instalację chłodniczą (w tym wentylatory chłodnicy gazowej i Alchemist),
• zużycie wody przez Alchemist.

Na podstawie tych danych uzyskano:

• energii dostarczanej przez system,
• trend COP całej elektrowni, w tym zużycie chłodnicy gazu i wentylatorów Alchemist.

Analizowany tydzień był bardzo gorący, z maksymalnymi temperaturami wynoszącymi 35°C lub więcej:

Działanie Alchemist przynosi ogromną korzyść w postaci obniżenia temperatury wylotowej czynnika chłodniczego.

Poniższy wykres wyraźnie pokazuje ostrą różnicę w temperaturze, gdy Alchemist pracuje i gdy jest wyłączony.

Strzałki wskazują czas, w którym Alchemist jest włączony i wyłączony.

Na tym etapie nawilżanie było celowo włączone przez cały czas, właśnie po to, aby lepiej podkreślić pozytywne efekty.

Następnie zidentyfikowaliśmy średnią temperatur wylotowych czynnika chłodniczego w ciągu sześciu dni testowych, a następnie ustaliliśmy, że działanie Alchemist spowodowało spadek temperatury wylotowej czynnika chłodniczego o 8°C.

Scenariusz ten pozwala zatem na zwiększenie „efektu opłacalności”, zużycie sprężarki jest niższe, ponieważ ciśnienie robocze jest zmniejszone:

Ciśnienie jest regulowane zgodnie z niebieską krzywą pokazaną na poniższym wykresie: każda temperatura wyjściowa odpowiada optymalnemu ciśnieniu. Im niższa temperatura, tym niższe ciśnienie.

Można zauważyć, że ciśnienie robocze jest zawsze znacznie niższe, gdy działa Alchemist.

Warunek ten pozwala systemowi pracować w cyklu transkrytycznym prawie przez cały czas (powyżej 73,5 bara), z wyjątkiem bardzo krótkiego okresu (koniec dnia w piątek), tuż przed wyłączeniem Alchemist.

Średni „zysk” w ciągu tygodnia wynosi około 6,4 bara, więc następuje wzrost wydajności systemu.

Najważniejszym aspektem, nad którym należy się zastanowić, jest ogólny pobór mocy, w tym wentylatory chłodnicy gazu i Alchemist.

Poniższy wykres pokazuje gwałtowny wzrost zużycia energii, związany z pracą sprężarek, gdy Alchemist jest wyłączony.

W ciągu trzech dni oszczędności wyniosły ponad 1100 kWh, czyli około 27%, przy zużyciu wody wynoszącym 3,8 m3.

Należy podkreślić, że bardziej prawidłowa wartość oszczędności, w normalnych warunkach, może wynosić około 22%, przy zużyciu wody około 3,2 m3 z następujących powodów:

• dni środa i czwartek, kiedy Alchemist został dezaktywowany, były szczególnie ciepłe w porównaniu do poniedziałku i wtorku,
• Ogólnie rzecz biorąc, warto dezaktywować Alchemist przy wilgotności względnej powyżej 75%.

Wydedukowane dane

Na podstawie temperatury wylotowej czynnika chłodniczego i ciśnienia roboczego, znając również ciśnienie parowania czynnika chłodniczego (kolejny zmierzony punkt danych), za pomocą wzorów wielomianowych dostarczonych przez Dorin można również uzyskać całkowitą dostarczoną energię i trend COP systemu:

Gdy Alchemist jest włączony, współczynnik COP zawsze wynosi powyżej 2,2, natomiast gdy Alchemist jest wyłączony, współczynnik COP spada do wartości znacznie poniżej 2 w ciągu dnia w najgorętszych godzinach:

Alchemist włączony: średni COP 2,54 (bardzo wysoka wartość, biorąc pod uwagę średnią temperaturę 30,6°C).

Alchemist wyłączony: średni COP 1,90 (średnia temperatura tylko o dwie dziesiąte stopnia wyższa).

Wnioski

Test przeprowadzony w szczególnie gorące lato 2022 roku pokazuje, jak Alchemist umożliwia znaczne zmniejszenie zużycia energii elektrycznej przy wyjątkowo niskim zużyciu wody.

Alchemist zmniejsza również zużycie podczas pracy w cyklu podkrytycznym, dlatego jego stosowanie jest zalecane we wszystkich systemach CO2, niezależnie od tego, gdzie są zainstalowane.