Miljøprojekt, 952 – VPC-anlæg - Naturlige kølemidler i mindre supermarkeder

VPC-anlæg - Naturlige kølemidler i mindre supermarkeder

9 Driftserfaringer

9.1 CO2 Fordampere
9.2 R1270 Kølemiddelfyldning
- 9.2.1 Fyldningsstørrelse
- 9.2.2 Påfyldning af kølemiddel
9.3 Olie og kulbrinter
- 9.3.1 Hermetisk varmepumpe med 300 g propan
- 9.3.2 Valg af kompressortype

9.1 CO₂ Fordampere

Der er kun positive erfaringer med fordampere til CO₂. På pumpecirkulerede fordampere er tilrimningen jævnere fordelt, og der er færre problemer med opblokninger.

På frostfordamperne har der ikke været problemer med returnering af olie gennem sugeledningen, men det dog indtrykket at der i lavlast perioder vil ophobe sig olie i fordamperen. Dette svarer til forholdet med traditionelle fordampere med R404A.

Der er nogle enkelte forhold, man bør være opmærksom på.

Ved pumpecirkulation er det ikke muligt at bestemme cirkulationstallet på fordamperne. Det er selvfølgelig muligt at måle, om der optræder overhedning ved fordamperafgangen, hvis man har mistanke om lav ydelse på en fordamper.

Det kunne eksempelvis skyldes, at fordamperen er placeret væsentligt højere end de øvrige fordampere, eller længere væk, således at der ikke er tilstrækkeligt pumpetryk til stede.

Men det er ikke muligt at konstatere om cirkulationstallet er 1 eller 3.

På kølestederne kan der, i modsætning til på froststederne, anvendes almindelige magnetventiler til regulering af ydelsen.

Ved flere parallelt monterede fordampere anbefales det, at anvende direkte virkende magnetventiler frem for servostyrede magnetventiler. De servostyrede ventiler er afhængige af et vist differenstryk over ventilen for at kunne åbne.

Det kan medføre, ved 3 eller flere parallelt monterede fordampere, at for 2 af fordamperene åbner magnetventilen korrekt, men når den tredje ventil skal åbne, er der ikke tilstrækkeligt differenstryk til rådighed på grund af flowet gennem de to andre fordampere.

Det kan være ret vanskeligt at finde denne fejl, da det kan være alle 3 fordampere, der på skift udviser fejlen, afhængig af reguleringsrækkefølgen. Denne kan være bestemt af tilfældige variationer i behovet.

9.2 R1270 Kølemiddelfyldning

9.2.1 Fyldningsstørrelse

Af det samlede volumen på fordamper og kondensator er ca. en tredjedel fyldt med kølemiddelvæske. Mængden af kølemiddel er størst i kondensatoren, dels på grund af større tæthed i gasfasen, og dels på grund af mængden af underkølet væske ved kondensatorafgangen. Mængden af kølemiddel i gasfasen i rør og andre komponenter er generelt meget mindre end i de væskefyldte dele.

I kompakte anlæg med pladevarmevekslere og korte rørtræk gælder derfor, som en god tilnærmelse, at kølemiddelfyldningen med R1270 i kg er en sjettedel af volumnet i fordamper og kondensator målt i liter, på grund af R1270's lave massefylde på ca. 0,48 kg/l.

9.2.2 Påfyldning af kølemiddel

Ved kompakte anlæg uden reciever kan følgende fremgangsmåde anvendes:

Påfyld lidt mindre kølemiddel end beregnet efter ovenstående fremgangsmåde (9.2.1).
Lad anlægget opnå (sommer) arbejdstemperatur. Fyld efter til skueglasset viser en jævn strøm af små bobler.
Mål underkølingen ved udgangen af kondensatoren. Fyld efter til underkølingen er ca. 2 °C. Større underkøling giver risiko for overfyldning.
Check overhedningen efter fordamperen. Juster om nødvendigt.
. Gentag procedure under punkt 3.

Underkølingen er mindst ved sommerdrift, og stiger lidt ved vinterdrift. Underkølingen skal måles med det korrekte flow over kondensatoren.

Hvis der måles ved lavere flow med lav tilgangstemperatur fra tørkøler for at opnå højere kondenseringstemperatur svarende til sommerdrift, bliver underkølingen for stor. Samtidig bliver fyldningen for stor, hvis der fyldes efter at kunne føde termoventilen i denne situation.

Hvis anlægget skal startes op ved lave udetemperaturer, sker det derfor nemmest med et manuelt bypass ved tørkøleren, så temperaturerne kan simuleres korrekt under opstart.

9.3 Olie og kulbrinter

Under projektet har vi været i kontakt med forskellige producenter af køleanlæg og især af varmepumper.

Der er flere af disse producenter, der uden kompressorproducenternes samtykke, har anvendt propan og i sjældnere tilfælde propylen i deres anlæg.

Der foreligger derfor en nogle uformelle erfaringer, som der redegøres for i det følgende.

9.3.1 Hermetisk varmepumpe med 300 g propan

Efter at have produceret adskillige hundrede af disse anlæg både med ester- og mineralolie, begyndte enkelte kunder at få problemer med ydelsen på deres anlæg.

Anlæggene blev returneret til producenten, der fandt ud af, at kondenseringstrykket lå langt over det normale.

Ved at skifte kølemiddelfyldningen forsvandt problemet. Først efter længere tids undersøgelser, der blandt andet omfattede opskæring af den hermetiske kompressor, kunne det konstateres, at problemet skyldtes, at kompressorens øverste krumtapleje viste tegn på meget høje temperaturer under drift.

Ved disse høje temperaturer krakkede noget af olien og/ eller kølemidlet til ikke-kondenserbare gasser. Lejets høje temperatur skyldtes, at hele væskefasen af kølemidlet lagde sig i olien i krumtaphuset under stilstand.

Ved opstart af kompressoren var opkogningen af olien så voldsom, at toplejet løb varmt, da det først efter længere tids drift fik olie. Problemerne viste sig først efter en lang tids brug med mange starter. Problemet opstod både med ester- og mineralolie.

Opkogningen af olien i startøjeblikket skyldes, at kølemiddelmængden var af samme størrelsesorden som oliemængden (vægt/vægt forhold). Problemet forsøges afhjulpet ved at montere et olievarmelegeme på kompressorerne.

9.3.2 Valg af kompressortype

En anden producent af større varmepumper har erfaringer med både scroll, hermetiske og semihermetiske kompressorer af flere forskellige fabrikater.

Producenten bruger nu udelukkende semihermetiske kompressorer til kulbrinte kølemidler på grund af denne kompressortypes større oliemængde i krumtaphuset.

Det skal bemærkes, at vi under vores testkørsler ikke har observeret problemer som følge af denne problematik, da olie/ kølemiddel forholdet vægt/ vægt på den anvendte kompressor er relativt højt ca. 4/ 1.

Selve vandringen af kølemiddel til kompressoren foregår meget hurtigt, når kompressoren stopper. Oliestanden under drift står cirka midt i skueglasset. Når kompressoren stopper, stiger oliestanden i løbet af få minutter til lidt over øverste kant af skueglasset.

Ved efterfølgende start bliver olien let mælkehvid og bobler kraftigere i det øverste niveau af olien, indtil oliestanden nærmer sig normalt driftsniveau.

Udover risikoen ved de tidligere beskrevne problemer, betyder det, at kompressoren ved opstart skal bruge længere tid på at koge kølemidlet ud af olien.

Det giver et tab af køleydelse ved hver opstart, da der går en vis tid, før maksimal køleydelse opnås. Ved en af testopstillingerne foretog vi målinger af dette med en masseflowmåler.

Ved varm kompressor går der i denne test 90 til 120 sekunder før optimal COP opnås efter et stop på blot 4 minutter.

Ved en belastning på 70 % (stop på 4 ud af 13 minutter i flere på hinanden følgende perioder) betyder det et merforbrug på 7 %.

Det skal dog bemærkes, at målingen i sig selv forværrer problemet på grund af den længere rørføring og det ekstra volumen i flowmåleren.

På en HFC kompressor vil der optræde et tilsvarende fænomen, men det forventes at være i mindre målestok.

Driftsperioderne har ikke været så lange, at de kan gøre det ud for simulering af en virkelig driftssituation. Dog har kompressoren kørt under meget ugunstige forhold med hyppige start/ stop, meget kold kompressor med dug eller rim på motor og krumtaphus. En efterfølgende olieanalyse har ikke vist tegn på unormalt slid.