19/03/2023
Καύσωνες και ψύξη με CO2
Λειτουργία σε 40°C εξωτερική θερμοκρασία
Η αλλαγή του βήματος
Το θεμελιώδες πρόβλημα είναι η πίεση του ψύκτη αερίου - ή η έλλειψή του. Το λογισμικό επιλογής συμπιεστή μας λέει ότι η βέλτιστη πίεση του ψύκτη αερίου σε τόσο ψηλά περιβάλλοντα πρέπει να είναι >96 bar. Λειτουργώντας σε αυτές τις πιέσεις παρέχει μια τεράστια βαθμιδωτή αλλαγή στην ικανότητα ενός υπερκρίσιμου συστήματος CO2.
Ωστόσο, υποπτεύομαι ότι τα περισσότερα συστήματα CO2 δεν λειτουργούν σε αυτή την ψηλή πίεση, γιατί, πρακτικά, είναι πολύ δύσκολο να επιτευχθεί. Για να αποφευχθούν οι διακοπές από τους εκλεκτές πίεσης και να διατηρηθεί η λειτουργία της εγκατάστασης (για όσο το δυνατόν περισσότερο), τα περισσότερα συστήματα είναι πιθανώς ρυθμισμένα με μέγιστη πίεση ψύκτη αερίου περίπου 85 bar ή μικρότερη. Δυστυχώς, αυτό είναι ακριβώς το αντίθετο από αυτό που πραγματικά πρέπει να συμβεί: οι πιέσεις του ψύκτη αερίου πρέπει να αυξηθούν.
Τα υπερκρίσιμα συστήματα σχεδιάζονται γενικά με ρυθμίσεις εκτόνωσης πίεσης 120 bar. Το EN378 υπαγορεύει ότι οι διακόπτες ψηλής πίεσης πρέπει να ενεργοποιούνται στα 108 bar. Αυτό παρέχει μόνο ένα μέγιστο χώρο κεφαλής (head pressure) 10 bar μεταξύ της βέλτιστης πίεσης εξόδου του ψύκτη αερίου και της επίφοβης διακοπής ψηλής πίεσης του συμπιεστή – απλώς δεν είναι αρκετό σε ακραίες συνθήκες.
Τα αποτελέσματα της χαμηλής πίεσης του ψύκτη αερίου απλώς ξεφεύγουν από τον έλεγχο - είναι λίγο σαν να προσπαθείς να σβήσεις τη φωτιά με βενζίνη.
Η μείωση της πίεσης του ψύκτη αερίου σε τέτοιες εξωτερικές θερμοκρασίες προκαλεί μη διαχειρίσιμες ποσότητες αερίου φλας (flash gas). Τελικά, όταν δημιουργείται πάρα πολύ αέριο φλας, αυτό μπορεί να προκαλέσει το MPV (βαλβίδα αερίου φλας δέκτη) να γίνει μικρότερη και ο δέκτης να φτάσει σε ψηλή πίεση.
Ακόμα κι αν το MPV μπορεί να αντεπεξέλθει, οι συμπιεστές είναι πολύ απασχολημένοι με την ανακύκλωση αερίου φλας (flash gas) και έχουν δραστικά μειωμένη πραγματική ικανότητα ψύξης. Τελικά η πίεση αναρρόφησης του συμπιεστή ανεβαίνει και κατά συνέπεια ο ρυθμός ροής μάζας CO2 αυξάνεται δραματικά πάνω από τις συνθήκες σχεδιασμού. Αυτό προκαλεί πολύ ψηλότερες πτώσεις πίεσης μέσω του διαχωριστή λαδιού και του ψύκτη αερίου και με τους διακόπτες HP να βρίσκονται στην πλευρά του συμπιεστή και το σημείο ρύθμισης πίεσης του ψύκτη αερίου να ελέγχεται στην έξοδο του, αυτή η πτώση πίεσης φέρνει εύκολα τους συμπιεστές πάνω από την πίεση λειτουργίας τους.
Αυτοί οι ψηλότεροι ρυθμοί ροής μάζας αυξάνουν επίσης τη ζήτηση ισχύος του συμπιεστή, έτσι οι διακόπτες κυκλώματος και οι εκκινητές κινητήρα συχνά διακόπτουν επίσης, ειδικά σε συνθήκες ζέστης - μια άλλη μορφή διακοπής όπου προκαλεί ενόχληση χειροκίνητης επαναφοράς.
Τι μας εμποδίζει, λοιπόν, να λειτουργούμε στη βέλτιστη ψηλή πίεση; Η απάντηση είναι οι βαλβίδες ψύκτη αερίου (HPV) και ο έλεγχος τους. Οι HPV πρέπει να είναι πολύ δυναμικές, ειδικά όταν εισέρχονται οι συμπιεστές. Εάν λειτουργείτε ήδη σε στάδια >90bar και ο συμπιεστής βρίσκεται σε λειτουργία, πολλοί αλγόριθμοι ελέγχου της HPV απλώς δεν ανταποκρίνονται με τον σωστό τρόπο για να ανοίξουν την HPV ο μέγιστο χώρο κεφαλής (head pressure) των 10 bar εξαφανίζεται σε μια στιγμή. Αυτό είναι το πραγματικό ζήτημα που πρέπει να αντιμετωπιστεί στις περισσότερες περιπτώσεις.
Η μετάβαση στα συστήματα των 130 bar θα ξεπεράσει αυτό το πρόβλημα, καθώς οι διακόπτες πίεσης έχουν ρυθμιστεί στα 117 bar, διασφαλίζοντας ότι η πίεση λειτουργίας του ψύκτη αερίου στα 100 bar είναι πολύ πιο πρακτικοί και, τελικά, αξιόπιστοι.
Παρατήρηση:
Δεν θα ήταν λογικότερο εφόσον αρκετές εταιρείας χρησιμοποιούν ψύκτη νερού (electric water chiller) για να υποβοηθηθεί το ψυκτικό σύστημα Transcritical ώστε να μπορεί να λειτουργήσει σε ψηλές εξωτερικές θερμοκρασίες να χρησιμοποιηθεί κλιμακωτό σύστημα CO2 (subcritical CO2); Το κλιμακωτό σύστημα CO2 δεν επηρεάζεται από τις ψηλές εξωτερικές θερμοκρασίες, είναι πιο απλό κα αξιόπιστο. Ιδιαίτερα ένα κλιμακωτό σύστημα CO2 πλημμυρισμένου τύπου θα μας δώσει καλύτερη ψυκτική απόδοση και περισσότερη εξοικονόμηση ενέργειας.
