1. No category

Hiilidioksidin (CO2) käyttö kylmäaineena matalan lämpötilan sovelluksissa on viime vuosina kehittynyt nopeasti. Välilliset kylmälaitesovellukset, joissa käytetään sekundääristä jäähdytysainetta kuten vesipohjaisia jäähdytysnesteitä, ovat saavuttaneet maailmanlaajuista suosiota korkean ja matalan lämpötilan teollisuussovelluksissa samoin kuin kuluttajasovelluksissa (supermarketit).
20-24%
energian säästöt
kun kylmävarastojen
jäähdytyksessä käytetään
sekundäärisenä
kylmäaineena CO2:sta
vesipohjaisten
jäähdytysnesteiden
sijaan *
Kuluttajasovellusten kehitys on seurausta ilmastonmuutoksen (ilmaston lämpenemisen) vaikutuksista, kun taas
teollisuussovellukset ovat kehittyneet turvallisuusnäkökulman myötä (ammoniakkimäärän vähentäminen). Välillisten
kylmäjärjestelmien selkeä haittapuoli on niiden huono
energiatehokkuus. Ne toimivat yleensä pienemmällä
imupaineella, koska kylmäaineen ja sekundäärisen kylmäaineen lämmönvaihtimissa on ylimääräinen lämpötilaero ja
sekundääristen kylmäaineiden pumput kuluttavat merkittävän määrän energiaa.
Näihin syihin perustuen CO2: sta on tullut ihanteellinen
sekundäärinen jäähdytysneste.
Kun ajatellaan kokoonpanoltaan tyypillistä CO2:a sekundäärisena jäähdytysnesteenä käyttävää matalan/keskilämpötilan järjestelmää, voidaan nostaa esille kolme pääkohtaa,
joista koituu mahdollisia energiasäästöjä:
1. Pumppausenergian väheneminen
2. Imupaineen kasvu
3. Putkiston lämpöhäviöt
1. Pumppausenergian väheneminen
Tarvittava mekaaninen pumppausenergia on sidottu
kierrätettävän nesteen massan virtaukseen. Vesipohjaisia
jäähdytysnesteitä käytettäessä massavirta on huomattavasti suurempi, sillä ainoastaan nesteen ominaislämpöä
voidaan käyttää poistamaan lämpöä laitteista. Käytettäessä
CO2:a käytetään latenttilämpöä, joka on ominaislämpöä
CO2:a kierrättävät pumput tarvitsevat keskimäärin vain 10 % siitä energiasta,
jota normaalit jäähdytysnesteet vaativat.
huomattavasti korkeampi ja johtaa näin merkittävästi
pienempään virtaukseen. Alla olevassa kaaviossa vertaillaan CO2:n ja joidenkin eniten käytettyjen jäähdytysnesteiden käyttöön tarvittavaa energiaa. Toinen tärkeä seikka on,
että keskipakoispumppujen pumppausenergia siirtyy
järjestelmään lisälämmön muodossa. Kylmälaitteen on
pystyttävä poistamaan myös tämä lämpö, mikä puolestaan
merkitsee ylimääräistä sähkönkulutusta.
2. Imupaineen kasvu
Jos oletetaan, että sekä jäähdytysneste- että CO2-sovellukset käyttävät samanlaisia jäähdyttimiä, imupaineeseen
vaikuttavat höyrystimien ja kaskadilämmönvaihtimien
lämpötilaerot. Voidaan olettaa, että CO2:n lämpötila
järjestelmässä on jotakuinkin vakio, sillä CO2 toimii höyrystyvänä jäähdytysnesteenä ja paineen laskulla on vain
vähäisiä vaikutuksia lämpötilan kohoamiseen. Vesipohjaisten jäähdytysnesteiden sisään- ja ulostulon välillä on oltava
lämpötilaero. Vakiojäähdytysnesteiden kohdalla tavallinen
lämpötilaero on 4 K. Jos CO2:n lämpötila pidetään samana
Kylmäaineet - SovelluksetK
CO2 sekundäärisenä kylmäaineena
Lämmönsiirtokerroin HTEF. Vertailu perustuu käytännön olosuhteisiin.
kuin jäähdytysnesteellä keskimäärin, teoreettiseksi
lopputulokseksi saadaan 2 K korkeampi höyrystymislämpötila. Käytännössä ero on suurempi, koska CO2:n sisäinen
lämmönsiirtokerroin on huomattavasti korkeampi kuin
jäähdytysnesteillä. Alla olevassa taulukossa on esitetty
käytännön virtausolosuhteisiin eli lämmönsiirtotehoon
(HTEF), perustuva vertailu.
3. Lämpöhäviöiden väheneminen
Siirtohävikillä on merkittävä vaikutus laitteen energiankulutukseen, ja se voi vastata 5–15 % jäähdytyskuormasta.
Lämmön siirtyminen putkiin edesauttaa hävikkiä merkittävästi. Tämä koskee erityisesti pumpattuja järjestelmiä,
joissa sekä syöttö- että paluuputket ovat kylmiä ja vaativat
eristystä. Suurempi halkaisija lisää luonnollisesti lämmön
siirtymistä. Puhutaanpa sitten lämmön siirtymisestä tai
putkistoeristys mukaan lukien, CO2 voittaa ehdottomasti
kaikki muut jäähdytysnesteet ja HFC-kylmäaineet.
Lisätietoja CO2:sta saat ottamalla yhteyttä Danfossin paikalliseen myyntikonttoriin tai tutustumalla verkkosivuihimme osoitteessa www.danfoss.fi/kylma.
* Laskennassa käytettiin korkean lämpötilan (500 kW) ja keskilämpötilan (500 kW) kylmävarastoa. HYCOOL:ia käytettiin keskilämpötilan laitteissa ja
propyleeniglykolia korkean lämpötilan laitteissa. Kun virtaavana nesteenä käytetään CO2:a, tulokseksi saadaan 20–24 %:n säästöt. Täydelliset vertailutiedot
on saatavissa Danfossilta.
9