Kontakt
Skontaktuj się z nami!

Felieton dla Czasopisma Ch&K: „Czas na ewaluację”

Kiedy patrzę wstecz widzę, że większość felietonów w naszym dziale poświęcaliśmy nowym technologiom – wszystkim nowościom, które kolejno pojawiają się w naszym branżowym „menu”. Teraz więc chwila na retrospekcję.  Chłodnictwo na R744 nie istnieje od dziś i część rozwiązań technicznych, akceptowalnych w przeszłości, nie powinno być już w użyciu, są też takie, które w naszym „menu” nie powinny się były pojawić nigdy.

Jako pierwsze do zapomnienia wymienię kaskadowe układy chłodnicze (F-gaz „na górze”, CO2 „na dole”). Systemy te nie są ani stabilne, ani oszczędne energetycznie – szczególnie, kiedy są wykonane zgodnie z przepisami, czyli z glikolem. Ze względu na skomplikowanie nie są też szczególnie tanie.

Kolejną pozycją, którą uprzejmie proszę wykreślić z „menu”, są agregaty bez sprężarki równoległej. W realnych warunkach pogodowych panujących w Polsce w ostatnich latach, brak sprężarki równoległej niweczy potencjał oszczędności energii transkrytycznego systemu CO2. Tymczasem inwestycja w dodatkową sprężarkę nie jest istotnym wydatkiem w skali całego systemu chłodniczego. Budowa instalacji w tego typu „oszczędnej” technologii w 2022 roku jest w moim przekonaniu czymś daleko nieracjonalnym. Jedyną sytuacją, w której można w ogóle rozważać brak sprężarki równoległej, jest taka gdy, powstaje system o mocy chłodniczej poniżej 50 kW.

Kolejny punkt: Gas coolery i obliczenia DT powyżej 3 K – tu też powinniśmy zmienić swoje podejście. Zwiększanie DT jest metodą na obniżanie gabarytu i ceny urządzenia. W końcowym momencie przetargu trudno jest więc nie ulec pokusie obniżenia ceny swojej oferty w ten sposób. Szczególnie kiedy obawiamy się, że konkurencja to właśnie zrobi. Jest jednak działanie na szkodę klienta, a w okresie gwarancyjnym – także, na swoje.

Do niniejszej listy powinienem także dopisać: gas coolery bez wentylatorów EC, gas coolery liczone „na mokro”, zbyt niskie standardy ciśnieniowe niektórych elementów instalacji, ogrzewanie posadzki mroźni energią elektryczną.

Drogie Koleżanki i Koledzy! Umówmy się, że te zabytki technologii odstawiamy do muzeum i nie rozgrywamy się nawzajem takimi trikami. Będzie to z korzyścią dla klienta, dla rynku i dla nas.

Maurycy Szwajkajzer

dla Czasopisma Chłodnictwo i Klimatyzacja

Felieton dla Czasopisma Ch&K: Czy sprężarka chłodnicza jest jak silnik samochodowy?

Często się mówi, że sprężarka chłodnicza pracuje podobnie do silnika spalinowego…tyle, że odwrotnie. Porównajmy zatem, w czym podobna jest sprężarka chłodnicza do typowego silnika samochodowego.

Jednym z podstawowych parametrów silnika spalinowego jest jego objętość skokowa. Jaką więc objętość mają stosowane przez nas sprężarki? Najmniejszy transkrytyczny Bitzer 2NSL-05K ma wydajność objętościową 1,33 m3/h, co daje objętość skokową jedynie 0,02 litra. Największa obecnie komercyjnie dostępna sprężarka – 6-cio cylindrowy Dorin ma wydajność objętościową 99,6m3/h i będzie miał objętość skokową 1,15 litra. Czyli na poziomie małego samochodu miejskiego. Pamiętam, że producent ten czasem odwoływał się do motoryzacyjnych inspiracji. Sprężarka ta ma moc 100 hp.

Mamy jednak też silniki sportowe – wysokoobrotowe i bardziej robocze, ciężarowe – niskoobrotowe. Różnica polega między innymi na proporcji szerokości tłoka do jego skoku. Im mniejszy skok, tym wyższe obroty, ale za to mniejszy moment. Z moich obserwacji wynika, że większość nowoczesnych transkrytycznych sprężarek na CO2 ma skok blisko dwa razy mniejszy niż średnicę.

Chcąc zatem potraktować analogicznie sprężarkę i napęd spalinowy, należałoby powiedzieć, że sprężarka jest czymś w rodzaju silnika w sportowym motocyklu: gdzieś pomiędzy skuterem, a sportową sześćsetką.

Ciekawe, czy właśnie tym inspirują się producenci?

Tego typu porównania można by snuć dalej i dalej, ale teraz zapraszam Czytelnika do zupełnie merytorycznej części naszego działu R744.

 

Maurycy Szwajkajzer

dla Czasopisma Chłodnictwo i Klimatyzacja

Felieton dla czasopisma Ch&K: Klimatyzacja na CO2

Chłodnictwo i klimatyzacja tylko dla osób spoza tych branż są tożsame. Fakt, obieg chłodniczy jest identyczny, ale przeznaczenie, uwarunkowania techniczne, wielkość rynku, stosowane mocie i zwyczaje biznesowe są od siebie równie daleko jak spawanie od gry na pianinie.

Chłodnictwo pracuje cały rok. Klimatyzacja już nie. Ten drobny fakt wpływa na opłacalność rozwiązań oszczędzających energię w sposób zasadniczy. Jest to szczególnie ważne w przypadku układów na R744, które to poniżej temperatury zewnętrznej około 25°C pracują w trybie podkrytycznym – bardzo, bardzo oszczędnym i nadkrytycznym – średnio oszczędnym, powyżej tej wartości. Z oczywistych względów klimatyzacja wymaga chłodu w wysokich temperaturach zewnętrznych – tych, które wymagają pracy nadkrytycznej lub są jej bliskie. Co pod względem technicznym musi się więc wydarzyć, aby chillery na CO2 były szerzej stosowane w klimatyzacji?

Przedstawiam moją opinię:

  1. Klimatyzacja w obiektach typu centra handlowe, biurowce, serwowanie  itd. musi pracować przez cały rok lub znaczną jego część. Do obliczeń opłacalności nie wolno więc przyjmować wyłącznie czasu, z temperaturą zewnętrzna powyżej 20°C. Duża część programów obliczeniowych jeszcze popełnia ten błąd.
  2. Należy poważnie rozważyć stosowanie hybrydowych wież adiabatycznych jako gascoolerów. Dzięki temu odniesieniem dla temperatury skraplania będzie termometr mokry, a nie suchy.
  3. Należy stosować edżektory odzyskujące energię rozprężania oraz układy zalane nie wymagające przegrzania w parownikach.

 

Jest to oczywiście tylko część elementów układanki wymaganej popularyzacji R744 w klimatyzacji. Tymczasem, po tak krótkim wstępie, zapraszam do lektury notatek w naszym dziale oraz informacji i artykułów zawartych w tym wydaniu. Warto wiedzieć więcej.

 

Maurycy Szwajkajzer

dla Czasopisma Chłodnictwo & Klimatyzacja

Nadchodzi era chłodnictwa na CO2 – wywiad dla Plast Echo

Z pras drukarskich zszedł już najnowszy numer czasopisma Plast Echo a w nim wywiad z Maurycym Szwajkajzer na temat efektywnego energetycznie chłodu.

Pełna treść poniżej.

 

W branży przetwórczej chłód najważniejszy nie jest, ale bez niego większość produktów z tworzywa sztucznego nie powstanie. Dlatego postanowiliśmy porozmawiać o oszczędnym energetycznie chłodnictwie z Maurycym Szwajkajzerem – inżynierem i właścicielem firmy zajmującej się nowoczesnym chłodnictwem na CO2.

 

Panie Maurycy, zacznijmy od konkretów. Ile procent energii można oszczędzić na chłodzie z chillerów?

Od 25 do ponad 45…

 

Hmm… chyba powinniśmy jednak porozmawiać o tym  bardziej szczegółowo, bo wartości o których pan mówi są znaczące i czytelnicy będą potrzebowali więcej informacji, aby zrozumieć skąd one się biorą. Może zacznijmy od podstaw. Dlaczego akurat w chłodnictwie szuka pan oszczędności?

 

Chłodnictwo jest obecne w większości otaczających nas produktów, tj. w branży spożywczej, farmaceutycznej, rolniczej… I oczywiście, także w przetwórstwie tworzyw sztucznych. Dokładnie pamiętam koniec drugiego roku studiów na Politechnice Warszawskiej, kiedy wybierałem specjalność. Czułem… a właściwie już wtedy wiedziałem, że chłód w formie klimatyzacji lub chłodu procesowego jest jednym z podstawowych mediów, które tworzą współczesny dobrobyt. Jest też pewna magia w tym, że możliwe jest odebranie ciepła z temperatury niższej i oddawanie go do temperatury wyższej. Po studiach pracowałem w kilku bardzo ciekawych firmach budujących instalacje chłodnicze, aż przyszedł moment, w którym uznałem, że muszę iść na swoje. Byłem nieco krnąbrnym pracownikiem i lubię trzymać wszystko w garści. W ten sposób jestem tu, gdzie jestem. Prowadzę firmę zajmującą się efektywnym energetycznie chłodnictwem. Czasem oznacza to hybrydowe wieże adiabatyczne, a czasem super efektywny chiller na CO2.

 

Hybrydowa wieża adiabatyczna, chiller. Czym różnią się te technologie?

 

Źródło chłodu musi być dopasowane do wymaganej temperatury. Do chłodzenia oleju stosuje się temperaturę około 25oC. Można ją oczywiście osiągnąć przy pomocy chillera, ale dużo taniej będzie zastosować popularny freecooling. Gdy temperatura powietrza przekracza okolice 20oC, sam przepływ powietrza to jednak za mało, aby utrzymać zadany parametr. Wtedy stosujemy chłodzenie adiabatyczne – z wykorzystaniem wody. Odpowiednio dobrane urządzenie pozwoli utrzymać założone 25oC bez zużywania energii na pracę chillera, zminimalizuje zużycie wody i nie będzie wymagało uzdatniania. Z drugiej strony do chłodzenia form zazwyczaj stosuje się temperaturę między 7oC a 15oC. Tego parametru nie uda się utrzymać przez cały rok chłodząc jedynie powietrzem zewnętrznym – freecooling. Należy więc zastosować chiller z obiegiem chłodniczym.

 

A czym różnią się chillery na CO2 od tych stosowanych obecnie? Nie jestem pewien czy branża przetwórstwa będzie chciała, aby na nich eksperymentować.

 

Technologia chłodnictwa na CO2 jest szeroko stosowana w handlu, przetwórstwie spożywczym i logistyce. Można powiedzieć, że w mocach chłodniczych od 20 kW do około 2 000 kW CO2 jest pierwszym wyborem – to technologia sprawdzona i doceniona. Uzyskiwane oszczędności energii są potwierdzone konkretnymi pomiarami. Zaprojektowałem i wykonałem dziesiątki takich systemów. Kiedy jestem w roli inżyniera projektu, częścią moich obowiązków jest potwierdzenie osiąganych parametrów. Urządzenia na CO2 pracują częściowo, w podobnym obiegu chłodniczym co chillery F-gazowe, jednak posiadają tryb nadrykrytyczny, a najlepsze z nich będą miały parowniki zalane.

 

O kwestiach technicznych pisał pan już na łamach naszego czasopisma.

 

Nawet dwa razy! Dziękuję przy tej okazji za udzielenie mi głosu. Konkretnych informacji udzieliłem szczególnie w artykule na temat kosztu chłodzenia szczotki z tworzywa sztucznego. Moje dzieci przynosiły przedmioty z „plastiku”, a ja je ważyłem na domowej wadze. Robiłem obliczenia, a na końcu wychodziły złotówki lub grosze.

 

Wracając do tematu. Mówi Pan, że jest to technologia obecna w innych branżach. Dlaczego więc w naszej – przetwórstwie tworzyw sztucznych – jeszcze tych urządzeń nie spotykamy? Uważa pan, że one się przyjmą?

 

Panie redaktorze, ja wiem, że się przyjmą… Opowiem może jakie były początki chłodnictwa na CO2 w branży handlowej – w supermarketach. Wtedy przepisy, które miały wycofać F-gazy były dopiero na horyzoncie. Nikt nie wierzył, że finalnie wejdą w życie. Energia elektryczna nie była droga. Słowo ekologia było uznawane za brzydkie, a o mnie w Internecie ktoś pisał, że jestem sponsorowany przez nieznane zagraniczne fundusze! Czas minął, przepisy stały się faktem, energia elektryczna podrożała, technologia zaczęła się bardzo opłacać, a ekologia jest miłym dodatkiem. Spójrzmy teraz na obecną kondycję branży przetwórstwa tworzyw sztucznych. Energia elektryczna jest droga, ale wiemy, że będzie jeszcze droższa. W parlamencie UE mówi się o ustawie F-gazowej II. Ekologia jest mile widziana, ale nikt nie będzie kładł na szalę swojej firmy dla niej. Istnieją… są znane i lubiane chillery F-gazowe. Chłód na CO2, także ten produkowany przez nowoczesne wieże adiabatyczne jest tańszy i koniec. Na początku będą się na niego decydowali innowatorzy i odważni przedsiębiorcy. Dzięki temu będą mieli przewagę konkurencyjną nad resztą branży. W ten sposób krok po kroku efektywne energetycznie chłodnictwo przekona do siebie także i ten sektor rynku.

 

A jakie są wady dotyczące tej technologii?

 

W tym momencie jest to przede wszystkim koszt inwestycyjny. Sam chiller na CO2 jest droższy w stosunku do podobnego urządzenia na F-gazy. W chwili gdy prowadzimy tę rozmowę, czyli w I połowie 2022 roku ta różnica wynosi około 1,6 razy. Moja praca polega więc na uzasadnieniu większego OPEX’u tytułem mniejszego CAPEX’u. Upraszczając, przekonuję branżę do większej inwestycji teraz, tytułem przyszłych oszczędności – na kosztach energii elektrycznej. Nie jest to łatwe zadanie, ale jak już wielokrotnie udowadniałem w swoich artykułach,  w tym również na łamach „Plast Echo”, obliczenia są bardzo precyzyjne, a doświadczenia innych branż potwierdzają, że także wiarygodne. Nie korzystam z prostego współczynnika COP, który podaje ilość wyprodukowanego chłodu przy zużyciu 1 kWh energii elektrycznej w jednym punkcie. Obliczam zużycie energii dla 8760 punktów w roku – dla każdej godziny dla konkretnej lokalizacji.

 

No dobrze, ale chłód w przetwórstwie tworzyw sztucznych to nie tylko chiller, prawda?

 

Naturalnie, że nie. Typowy układ będzie zawierał źródło chłodu, zespół pompowy pierwotny, zbiornik buforowy, który jest także sprzęgłem, zespół pompowy wtórny, rurociągi i ostatecznie zejścia do maszyn. Cała ta instalacja będzie bez zmian, bez względu na to, czy chiller jest F-gazowy czy na CO2. Te wszystkie elementy kosztują. I to słono! Efekt jest taki, że i owszem, sam chiller na CO2 jest znacznie droższy od istniejącej technologii, ale gdy staje się częścią całej instalacji, różnica staje się niewielka. (powt.)

 

Rozumiem. A jak ocenia pan sytuację dotyczącą właśnie tych elementów nie będących chillerami. Tych wszystkich zespołów pompowych, zbiorników, rurociągów?

 

To ciekawa kwestia. W swojej praktyce wykonałem wiele setek audytów chłodnictwa w obiektach przemysłowych i kilkanaście w zakładach przetwórstwa tworzyw sztucznych. Studiując taki obiekt, widzę jego piękną historię, która często zaczyna się od przysłowiowego „garażu” i człowieka z wizją. Fabryka rośnie tak jak pączkują grzyby. Powstają nowe pomieszczenia, dostawiane są kolejne maszyny i urządzenia, a układ chłodniczy jest modyfikowany i modyfikowany. W efekcie to, co było bardzo dobrym rozwiązaniem kiedyś, dziś po zbyt wielu modyfikacjach staje się energetycznym „potworkiem”. Zadaniem układów wodnych lub glikolowych jest transport chłodu, a tak naprawdę ciepła. Powinno to być realizowane z jak najmniejszą stratą temperatury, energii elektrycznej w pompach, itd. Wbrew pozorom dużo energii często marnuje się właśnie w niepoprawnie wysterowanych pompach, zbyt małych średnicach rurociągów, niepotrzebnych wymiennikach i różnego rodzaju dostawkach.

 

Transport chłodu, a tak naprawdę ciepła? Brzmi to intrygująco! Czy może pan to wyjaśnić?

 

Chłodzenie polega na odbieraniu ciepła od produktu lub oleju. Ciepło to, poprzez rurociągi wodne lub glikolowe, dociera do chillera, gdzie podnoszony jest parametr temperatury do poziomu, który pozwala je oddać do otoczenia cieplejszego niż woda w formie lub do chłodzenia oleju. W podnoszeniu temperatury drzemie kolejny potencjał – odzysk ciepła. Chillery na CO2 posiadają unikalną cechę. Wyposażone w odzysk ciepła mogą ogrzewać wodę nawet do temperatury ponad 90oC i to bez zwiększania zużycia energii elektrycznej! 1kWh ciepła z gazu to około 0,21 złotego. Czyli do oszczędności po stronie produkcji chłodu możemy z łatwością dodać oszczędność po stronie ciepła. Ciepła wykorzystywanego do ogrzewania budynku lub ciepłej wody użytkowej.

 

Zmniejszenie zużycia energii elektrycznej i gazu – w nim właśnie pan widzi wspomnianą wcześniej ekologię?

 

Też, ale także w samym czynniku, który jest zastosowany. Wyjaśnię to poprzez anegdotę. Załóżmy, że chcemy okrążyć Ziemię po równiku typowym niewielkim samochodem rodzinnym. 40 000 km x 0,2kgCO2/km = 8 000 kg CO2 wyemitowanego do atmosfery. Tę samą emisję CO2 do atmosfery uzyskamy wypuszczając 3,8 kilograma popularnego F-gazu r410A. 3,8 kilograma! Te substancje chemiczne są naprawdę szkodliwe! Klient stosujący w chłodnictwie CO2 o GWP 1 – kontra 2088 dla r410, może w firmie jeździć tylko największymi samochodami ze starymi silnikami V8, jego wszyscy pracownicy mogą jeździć takimi samochodami…  i nadal będzie bardziej ekologiczny niż sąsiad ze standardową produkcją chłodu. Obecnie jest to najbardziej ekologiczna technologia dostępna na rynku.

 

No dobrze. Skoro jak pan twierdzi, ta technologia się opłaca, jest gotowa do wdrożenia i jeszcze jest przyjazna dla środowiska – to chyba powinna dość szybko sama się przyjąć. Jakie widzi pan największe trudności w jej wdrożeniu?.

 

Wiele lat temu pisałem o fenomenie „Late Adopters”. Polega on na tym, że w czasie kiedy gospodarka jest w dobrej kondycji, firmy się bogacą. Na koncie pojawiają się fundusze zapasowe, inwestycyjne, itd. Jest naturalna tendencja do korzystania z tego dobra. Firma, która w momencie posiadania funduszy nie będzie inwestowała w zmniejszanie kosztów działania na przyszłość, z czasem zacznie tracić uzbierane zapasy, ponieważ konkurencja „innowacyjna” będzie oszczędzać więcej, obniżając koszty produkcji, koszty produktu, itd. W efekcie, kiedy wdrożenie technologii oszczędzających energię jest konieczne ze względu na ryzyko bycia „pod kreską”, pieniędzy na jej wdrożenie może już nie być. Jest to zjawisko, które powtarza się cyklicznie, tak jak cyklicznie gospodarka idzie w górę i w dół.

 

Jestem przekonany, że większość poruszonych w naszej rozmowie kwestii warto będzie w przyszłości rozwinąć. Jako absolutny laik w dziedzinie chłodnictwa liczę, że na łamach naszego czasopisma będziemy gościć teksty pana autorstwa wyjaśniające zawiłości technologii chłodzenia. 

 

Tak faktycznie lubię się rozgadać. Przecież to są ciekawe tematy!

Maurycy Szwajkajzer

dla Plast Echo maj 2022

Chillery do jednoczesnej produkcji ciepłej i zimnej wody dla przemysłu farmaceutycznego – artykuł dla czasopisma Świat Przemysłu Farmaceutycznego

 

W przemyśle farmaceutycznym w procesach produkcyjnych stosowany jest bardzo szeroki zakres temperatur. Mówimy o temperaturach od poziomu kriogenicznego, czyli – 196°C dla ciekłego azotu aż do wysokich temperatur do pasteryzacji lub sterylizacji. Co więcej temperatury te stosowane są często jednocześnie w procesach wytwarzania tych samych produktów, ale na jego innych etapach. Fakt ten daje unikalny potencjał o którym jest niniejszy artykuł. Mowa dokładnie o zmniejszeniu zużycia energii przy jednoczesnym zapewnieniu wymaganych temperatur na wysokim poziomie bezpieczeństwa. Co czytelnik zapewne już zauważył w swoim zakładzie produkcyjnym, wyżej opisany zakres temperatur jest wytwarzany różnymi metodami. Podobnie jak produkcja leków, związane z nią chłodzenie i ogrzewanie mogą być skomplikowane, dlatego w pierwszej kolejności postaram się uporządkować podstawową wiedzę.

Tabela poniżej przedstawia metody chłodzenia i ogrzewania w zależności od temperatur:

 

Można już zauważyć, że jak pod względem chłodzenia tak i ogrzewania są zakresy temperatur, w których stosowane mogą być urządzenia pracujące w tej samej technologii – mowa o urządzeniach sprężarkowych. Celowo unikam określenia chiller lub pompa ciepła, ponieważ w zależności od wykorzystanego medium to samo urządzenie będzie określane inaczej. Dla wyjaśnienia przedstawiam podstawowy schemat działania urządzenia chłodniczego.

 

 

Z punktu widzenia wykorzystania chłodu powyższy schemat przedstawia chiller lub od strony ciepła – pompę ciepła. W swojej esencji urządzenie chłodnicze odbiera energię od źródła ciepła w odpowiednio niskiej temperaturze, następnie podnosi parametr temperatury i oddaje je do górnego źródła – powietrza, wody itd. Oczywisty jest więc potencjał produkcji chłodu i ciepła jednocześnie. Sprężarkowe urządzenia chłodnicze pracujące w obiegu zamkniętym.

Można je podzielić wg wielu metod:
• Temperatur pracy (zamrażanie / chłodzenie / klimatyzacja),
• Sposobu działania (chłodzenie pomieszczeń / procesowe),
• Stosowanego czynnika (F-gazowe / CO2),
• Trybów pracy (chłodnicze / pompy ciepła / wielozadaniowe), itd.

Podstawową metodą podziału technologii chłodniczych jest stosowany czynnik. Dotychczas najczęściej spotykane są urządzenia pracujące na popularnych F-gazach takich jak r404a, r410, r134a itd. Czynniki te znacznie przyczyniają się do zwiększenia efektu cieplarnianego i obecnie są regulowane oraz wycofywane. Regulacje takie jak Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego 517/2014 zabrania stosowania czynników o GWP powyżej 2500. Pozostałe regulacje nakładają kontyngenty na import czynników, narzucają obowiązki CRO, certyfikacji personelu itd.

Chciałbym jednak pokreślić, że nie jestem zwolennikiem wycofywania technologii regulacjami prawnymi. Faktem jest także, że chłodnictwo F-gazowe zużywa niepotrzebnie dużo energii. Co za tym idzie, inne – nowe technologie są znacznie bardziej opłacalne pod względem finansowym.

W tym miejscu pojawiają się urządzenia na r744 – CO2. Systemy chłodnicze pracujące na tym czynniku są już bardzo popularne, lubiane i sprawdzone w takich branżach jak handel, przemysł spożywczy i magazyny logistyczne. Można śmiało powiedzieć, że są pierwszym wyborem.

Poniżej lista cech, których Klient może już dziś oczekiwać od najnowocześniejszych, najbardziej efektywnych energetycznie chillerów:

• Czynnik chłodniczy r744 (CO2)
• Praca w trybie transkrytycznym
• Parownik zalany
• Bardzo wysoki standard ciśnieniowy 80/120bar
• Gas coolery dobrane na DT 3K lub mniej
• Wysokotemperaturowy odzysk ciepła
• Dedykowany system sterowania ze zdalnym nadzorem

Jak wcześniej wspominałem urządzenia na CO2 posiadają bardzo znaczny potencjał produkcji lub odzysku ciepła. Czym on się różni od odzysku ciepła z F-gazów?

Ze względu na pracę transkrytyczną, po stronie oddawania ciepła chillery na r744 mogą ogrzać wodę nawet do temperatury +95°C, kontra około 55°C dla urządzeń F-gazowych. Kolejną metodą wg której można podzielić urządzenia chłodnicze są tryby pracy.

Możemy więc wyróżnić:
1. Chillery z lub bez odzysku ciepła
2. Pompy ciepła z lub bez odzysku chłodu
3. Urządzenia jednocześnie chłodzące i ogrzewające
4. Urządzenia, które mogą chłodzić, ogrzewać lub wykonywać
obie te czynności jednocześnie

Chiller będzie chłodził medium, a ciepło wyrzucał do otoczenia. Istnieje możliwość zastosowania odzysku ciepła. Ciepła jednak będzie tyle ile wyniknie to z produkcji chłodu. Nie będzie możliwe wymuszenie pracy w trybie „odzysku ciepła”.

Pompa ciepła produkuje gorące medium. Ciepło to pobiera z otoczenia w wymienniku powietrznym lub gruntowym. Niektóre pompy ciepła mają opcję „odzysku chłodu”, który będzie pracował podobnie jak odzysk ciepła. To znaczy nie będzie możliwości wymuszenia produkcji chłodu kiedy ciepło nie będzie wymagane.

Urządzenia chłodząco grzewcze są typowym przykładem systemu procesowego. W żadnym miejscu nie ma wymiany ciepła z otoczeniem. Ilość ciepła i chłodu są ściśle ze sobą powiązane i bilans energetyczny między nimi musi zawsze się zgadzać.

Ostatnią grupą najbardziej wyspecjalizowanych systemów są urządzenia, które w sposób dowolny mogą produkować chłód i ciepło bez względu na bilans energetyczny pomiędzy nimi. Urządzenia te posiadają wymiennik ciepła, który będzie oddawał nadmiar ciepła lub je pobierał z otoczenia.

Istnieje oczywisty potencjał zastosowania urządzeń dwufunkcyjnych we wszystkich procesach, które wymagają chłodu i ciepła jednocześnie takich jak osuszanie, pasteryzacja, itd. Ciepło dostępne w odzysku ciepła lub w pompie ciepła definiują dwa parametry:

• moc grzewcza w kilowatach [kW] – ilość dostępnego ciepła
• temperatura [0°C] bez względu na moc

Jak już wcześniej wspominałem urządzenia na CO2 mają znaczącą przewagę nad urządzeniami F-gazowymi pod względem potencjału ogrzewania bo możliwe jest osiągnięcie temperatury nawet 95°C przy bardzo niskim zużyciu energii. Muszę jednak zaznaczyć, że nie są to urządzenia uniwersalne jak w przypadku każdej instalacji istnieją ograniczenia w zakresie stosowania. Ograniczenia te wynikają bardziej ze względów ekonomicznych niż technicznych. To znaczy, że istnieją parametry ciepłej wody, które owszem można osiągnąć, ale będzie to nieopłacalne pod względem zużycia energii. Analizę ekonomiczną rozpoczniemy od porównania dwóch chillerów pracujących w tych samych warunkach opisanych poniżej:

• Woda 7/12°C
• Ciepło oddawane jest do otoczenia dla klimatu Poznania
• Moc chłodnicza 500 kW
• Obciążenie stałe 100%, 365 dni w roku
• Bez freecooling’u

System referencyjny (wykres niebieski):

• R407c, pracujący w bardzo dobrych parametrach (lepszych niż najczęściej spotykane)
• Temperatura skraplania minimum 28°C, DT 10K

System porównywany (wykres pomarańczowy):

• R744, pracujący w najczęściej spotykanych parametrach
• Temperatura skraplania minimum 16°C, DT 3K (czasem spotyka się lepsze parametry)

Wykres poniżej przedstawia zużycie energii przez rozpatrywane chillery w skali roku.

 

Jak widzimy różnica w zużyciu energii pomiędzy rozpatrywanymi urządzeniami jest znaczna i wynosi 44%. Wykres przedstawiający układ F-gazowy jest blisko płaski, ponieważ urządzenia F-gazowe mają ograniczenie pod względem możliwości pracy przy minimalnej temperaturze skraplania. W naszym wypadku przyjąłem wartość 28°C. Czyli chiller F-gazowy w zimę przy temperaturze zewnętrznej 0°C będzie pracował tak samo jak przy +18°C. Jest to bardzo dobry parametr, który w rzeczywistości niewiele urządzeń osiąga. Tymczasem chiller na CO2 będzie mógł zejść z temperaturą skraplania do +16°C.

Chiller na r407 przez rok zużyje 880 tys. kWh, a na CO2 491 tys. kWh. To oznacza, że bez względu na obecną lub przyszłą stawkę za energię elektryczną koszt eksploatacji urządzenia na CO2 będzie zawsze niższy.

Jak niniejsze porównanie będzie wyglądało dla urządzenia dwufunkcyjnego, czyli chłodzącego i ogrzewającego jednocześnie? Od obydwu systemów wymagamy wody o temperaturze 18/60°C.

Oznacza to, że w ciągu roku:

• Obydwa urządzenia wyprodukują: 4380 000 kWh chłodu w temperaturze 7/12°C
• Urządzenie F-gazowe wyprodukuje: 5 841 234 kWh ciepła i zużyje 1 461 tys. kWh energii elektrycznej
• Urządzenie na CO2 wyprodukuje: 5 311 113 kWh ciepła i zużyje 931 tys. kWh energii elektrycznej

Dla ceny 1kWh = 0,8 PLN koszt eksploatacji przedstawia się następująco:

• 1,522 mln PLN dla r407c
• 0,670 mln PLN dla r744

Wykres poniżej przedstawia zużycie energii porównywanych urządzeń w skali roku. Oszczędność energii na rzecz CO2 wynosi ponad 36%.


W ramach swojej praktyki jako konsultant i projektant instalacji chłodniczych oraz pomp ciepła, wykonałem setki, a nawet tysiące podobnych porównań. Uwzględniając koszty inwestycyjne, czas zwrotu urządzeń na CO2 wynosi od 1,5 roku do około 6 lat. Aby określić jaki będzie payback dla systemu, który może być zastosowany w zakładzie czytelnika należy wykonać indywidualne obliczenia.

Dotychczas pisałem o przewadze chłodnictwa na r744. Czytelnikowi należy się jednak także wiedza na temat jego ograniczeń, które są po stronie ciepłej. Ze względu na pracę w obiegu nadkrytycznym rozsądna maksymalna temperatura wejścia medium ogrzewanego nie powinna przekraczać około 30°C.

Podsumowując branża farmaceutyczna ze względu na swoją unikalną technologię produkcji posiada bardzo duży potencjał oszczędności energii poprzez mądre jej wykorzystanie. Jako mądre rozumiem wykorzystywanie już zużytej energii wielokrotnie bez wyrzucania jej do otoczenia w formie ciepła. Proponowane przeze mnie rozwiązania dają oszczędności dzięki zmniejszeniu zużycia energii bez względu na źródło jej pochodzenia. Jest to szczególnie ważne dla zakładów, które osiągnęły już swoje limity wielkości przyłączy elektrycznych lub gazowych. Istnieją przynajmniej dwie dostępne komercyjnie i sprawdzone technologie transformacji ciepła. Są one różne i pasują do różnych zastosowań. Mimo, iż widzę znaczny potencjał zastosowania urządzeń na CO2 należy mieć w pamięci granice ich zastosowań opisanych powyżej. Jeśli jednak Twój zakład może zastosować chłodnictwo na r744 to z dużą pewnością będzie to bardzo opłacalna inwestycja.

 

Cała treść czasopisma w linku poniżej

https://publuu.com/view/422/8191/page/18

 

dla Czasopisma Świat Przemysłu Farmaceutycznego 1/2022 Maurycy Szwajkajzer

Felieton dla czasopisma Ch&K: Wyobraźnia, przyszłość i ekologia

 

Wyobraźmy sobie chłodzone centrum logistyczne o powierzchni 1000 m2. Wymagana moc chłodnicza takiego typowego obiektu będzie wynosić około 250 kW. W wyniku nieszczelności i zużycia energii instalacja F-gazowa wyemituje do otoczenia średnio rocznie 550 ton CO2, a taka na R744 – o 280 ton mniej. 280 ton CO2 odpowiada przejechaniu 1 400 000 km typowym samochodem osobowym. Przykrywając cały dach rozpatrywanego obiektu fotowoltaiką wyprodukujemy rocznie bezemisyjnie około 190 000 kWh energii elektrycznej, unikając emisji do środowiska 161 ton CO2 do otoczenia.

Oznacza to, że chłodnictwo na R744 jest o ponad 70% bardziej eko niż fotowoltaika.

Inne „zielone” rozwiązania, które można zastosować w naszym wyobrażonym centrum logistycznym to kogeneracja, kostka pochłaniająca CO2, budki dla ptaków, elektryczne samochody, ograniczenie odpadów itp. Wszystkie bardzo słuszne i gorąco przeze mnie polecane ! Ale nadal żadne nie będzie miało takiego eko-impaktu jak instalacja R744.

Odpowiedzialny społecznie i racjonalny rynek powinien więc zrobić swoje – sam jednak tego nie zrobi.

Musimy sobie uświadomić, że nasza branża jest dla większości społeczeństwa mało znana, a rozmowa w towarzystwie o eko-chłodnictwie raczej nie gwarantuje sukcesu u płci przeciwnej. Mało mówi się o chłodnictwie w mediach, podczas komitetów CSR i eko-pogaduszek w telewizji śniadaniowej. Dla dobra naszej branży i środowiska należy to systematycznie zmieniać.

W wyobraźni widzę niedaleką przyszłość, w której nasze czasopismo leży na biurkach prezesów firm ze wszystkich branż, a moje koleżanki i koledzy rozmawiają o ekologii w chłodnictwie podczas luźnej rozmowy w mediach.

Metody na niższe rachunki za energię elektryczną – felieton dla czasopisma Ch&K

W oczach wielu klientów instalacje fotowoltaiczne lub kogeneracyjne pod względem finansowym są bardzo podobne do chłodnictwa na CO2. Zasada tego biznesu może być opisana jako wydatek inwestycyjny (CAPEX), który zmniejsza koszty eksploatacyjne (OPEX), dając po pewnym czasie zwrot kosztów (payback), a następnie realny zysk (net gain). Zasada tworzenia oszczędności dzięki wyżej opisanym technologiom jest jednak znacząco inna, a przez to podlega innym ryzykom związanym
z regulacjami prawnymi.

Instalacje kogeneracyjne lub fotowoltaiczne wytwarzają tańszą lub darmową energię. Ich ewentualne zastosowanie nie wpływa na ilość zużywanej energii przez zasilane przez nie urządzenia. Czyli chłodnictwo zasilane z sieci lub z kogeneracji nadal będzie miało to samo COP.

Z drugiej strony chłodnictwo na CO2 (w tym także chillery i pompy ciepła) dają znacząco mniejsze zużycie energii, bez względu na to skąd ona pochodzi lub ile kosztuje. Jest to więc uzyskanie tego samego efektu w skrajnie inny sposób.

W wyniku bardzo dużej i stale rosnącej liczby źródeł indywidualnego wytwarzanie energii, takich jak opisane powyżej, sieć elektroenergetyczna w Polsce staje się coraz trudniejsza do bilansowania. Prędzej czy później energatyka nałoży kaganiec na wolne wpuszczanie energii do sieci. W branżowej prasie już można przeczytać o coraz większych trudnościach z uzyskaniem warunków przyłączeniowych lub o ujemnych cenach energii.

Co z tego wynika?

Uważam, że w ciągu najbliższych lat energia wytwarzana we własnych mikroelektrowniach (PV lub kogeneracja) będzie musiała być zużywana we własnym zakresie (zakładu produkcyjnego lub klastra). Będzie to realizowane w trybie nadążanym lub z wykorzystaniem banków energii elektrycznej lub w jeszcze innych formach.

Wyżej opisane zjawisko energetyczne nie będzie miało jednak wpływu na możliwość stosowania bardzo efektywnego energetycznie chłodnictwa. Może być nawet impulsem do stosowania banków chłodu lub ciepła, które będą ładowane w momencie kiedy własna energia będzie dostępna i rozładowywane w pikach zapotrzebowania na chłód lub ciepło.

 

https://www.chlodnictwoiklimatyzacja.pl/