| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Anvendelse af naturlige kølemidler i supermarkeder

2. Naturlige kølemidler i Fakta Beder

2.1 Anlægsprincip

Anlægget, som er opstillet i Fakta Beder, er opbygget som et kaskadeanlæg. Ved det høje temperaturniveau anvendes propan (-14/25°C), mens kuldioxid anvendes ved det lave temperaturniveau (-32/-10°C). De to kølemidler varmeveksler i kaskadeveksleren, hvor propan ved tørekspansion fordamper, og CO₂ kondenserer. CO₂ anvendes direkte i supermarkedets frostmøbler og frostrum, mens propan varmeveksler til et indirekte system med glykol.

Glykolen pumpes i et lukket system frem til kølemøbler og kølerum.

Se her!

Figur 3:
Principskitse af CO2/propananlægget i Fakta Beder

Der anvendes sugegaskølede semihermetiske kompressorer til både propan og CO₂. Propankompressorerne er udstyret med oliepumpe, mens CO₂-kompressoren er stænksmurt.

Selve køleanlægget er opbygget på et stativ (kompressor-rack), hvor kompressorer, kaskadeveksler, brinekøler, brinepumper, ventiler og beholder er monteret. Aggregatet er opstillet i et separat maskinrum, hvorfra rør og slanger forbinder møblerne til anlægget. Komponenterne indeholdende propan er bygget ind i en ventileret kasse.

2.2 Propananlægget

Propananlægget arbejder med to fordampere: én kaskadeveksler og én brinekøler. Kaskadeveksleren og brinekøleren er begge pladevarmevekslere. På begge vekslere anvendes elektroniske ekspansionsventiler til indsprøjtning af kølemiddel. Anlægget er endvidere bygget uden olieudskiller. Der anvendes en mineralolie, som er fuld blandbar med propan, således at olie returnerer til kompressorerne fra anlægget. Ensartet olieniveau mellem kompressorerne sikres vha. monterede udligningsrør.

Den interne varmeveksler (pladevarmeveksler) sikrer underkøling af propanvæsken før ekspansionsventilerne samt overhedning af sugegassen til kompressoren. Kompression med propan giver meget lave trykgastemperaturer, og kompressoren vil derfor uden en intern veksler blive relativ kold med stor opløselighed af kølemiddel i olien til følge. Dette kan formindske oliens smøreevne og forøge oliemængden transporteret fra kompressoren til anlægget.

Kompressoren er endvidere leveret med relativt stor elvarmelegeme til oliesumpen under stilstand.

Endeligt har anlægget monteret tørrefilter og smudsfilter i væskeledningen, men er uden receiver.

2.3 CO₂-anlægget

Kaskadeveksleren fungerer som CO₂-anlæggets kondensator, hvor CO₂ kondenserer op imod fordampende propan. Kondensatet underkøles ikke yderligere. Herefter cirkulerer væsken til fordamperne placeret i butikkens frostmøbler og rum. Som indsprøjtningsventiler anvendes pulsbredde modulerende ventiler, hvor en overhedning på 8K opretholdes. Gassen suges herefter tilbage til kompressoren. Anlægget har ikke monteret olieudskiller.

Den mængde olie, der kommer ud i anlægget, vil pga. god opløselighed med kølemidlet (esterolie/CO₂) og relativt høje gashastigheder blive transporteret med kølemidlet tilbage til kompressoren.

Kompressoren er leveret med elvarmelegeme til oliesumpen under stilstand. Endeligt har anlægget monteret tørrefilter og smudsfilter i væskeledningen.

2.4 Møbler og varmevekslere

Alle de anvendte møbler er standardmøbler, hvor fordamperne er tilpasset kølemidlet (brine/CO₂). Varmevekslerne til brine findes allerede på markedet. I dette tilfælde har ECO leveret luftkølerne til Arnegs mælkefront og kølerum, hvor propylenglykol anvendes som brine. Arneg har leveret varmevekslerne til brine, som ligger i gondolerne. På frostsiden er der ikke umiddelbart leverandører på markedet af fordampere, og i dette tilfælde har Teknologisk Institut designet fordampere, der så er produceret af ECO. Dette gælder for både fordamperne til frostrummene og fordamperne til de to frostgondoler. Alle fordamperne til CO₂ er lavet som traditionelle fin-coils med 3/8" kobberrør og aluminiumslameller.

Tabel 1:
Oversigt over møbler og rum

Køle- og frostrummene er forsynet med individuelle vekslere. For alle vekslere styres tilførslen af kølemiddel af pulsbredde modulerede ventiler fra Danfoss. Ventilen til indsprøjtning af CO₂ anvender en periodetid på 6 sek., mens den til brine anvender en periodetid på 6 min.

2.5 Dimensionering af kompressor

Ovenstående tabel viser, at kuldeydelse på hhv. køl og frost er vurderet til 21 og 10 kW. Anlægget dimensioneres nu til ca. 21 kW på køl og 10 kW på frost.

For dimensionering af køleanlæg anvendes oplysninger eller beregninger af kuldeydelsen. Endvidere skal temperaturniveauet kendes. I en butik med salg af ferske (kølede) og frosne fødevarer arbejdes der ved to forskellige temperaturniveauer. I køleområdet anvendes temperaturer mellem +1 og +3°C, mens der i frostområdet anvendes temperaturer mellem –25 og –18°C.

For at kunne opnå disse lufttemperaturer skal køleanlægget for køleområdet arbejde ved ca. –14°C og frostdelen omkring –32°C.

Se her!

Figur 4 :
Beregning af det totale anlæg med aktuelle CO₂-kompressor

Samlet skal propankompressorerne kunne leverere 32 kW. I Bitzers katalog er det kun muligt at finde oplysninger for kompressoren med diverse syntetiske kølemidler. R22 kommer nærmest propan, og derfor kan oplysningerne for R22 anvendes, og ved omregning kan kapacitet og effektforbrug for propan findes.

Der vælges 2 stk. Bitzer 4T – 8.2

Samlet giver denne konstellation en kuldeydelse på ca. 33.6 kW. Anlægget vil blive bygget med intern varmeveksler, hvilket øger kapaciteten til ca. 34.6 kW. Kompressoren til frost er bestemt, og den som er tilgængelig dvs. Bitzer X2KC på ca. 10 kW.

2.5.1 Summerede oplysninger

Nedenstående tabel summerer oplysningerne:

2.6 Kølemidlerne

Propan er en lugtfri og ugiftig gas. Imidlertid er propan en eksplosionsfarlig gas med nedre- og øvre eksplosionsgrænser på 2,1-9,5 % v/v (0,038-0,171 kg/m³). Den automatiske antændelsestemperatur ligger på 470°C. Gassen er tungere end luft, og den vil derfor lægge sig ved laveste niveau.

CO₂ er ligeledes lugtfri og ugiftig, men gassen kan være farlig for mennesker ved højere koncentrationer end 0,5% v/v (5000 ppm). Gassen er tungere end luft, og man skal være opmærksom på, at ekspansion af væske til tryk er lavere end 5,18 bar (-56,6°C – trippelpunkt) danner fast fase (tøris). CO₂ er endvidere kendetegnet ved meget høje mætningstryk. Ved 25°C ligger det tilhørende mætningstryk på 64,4 bar. Endeligt skal man være opmærksom på CO₂’s lave kritiske temperatur og tryk ved 31°C og 73,8 bar, hvilket indebærer, at kredsproces med CO₂ bliver transkritisk ved højere temperaturer.

2.6.2 Brine

Der anvendes teknisk propylenglykol Dowcal N. Koncentrationen er 40% wt., hvilket sikrer et frysepunkt på –21°C.