CLIMATIZACIÓN y REFRIGERACIÓN JOSE LUIS URIBE-ECHEBARRIA JAVIER MARTINEZ DE ILARDUYA ANARTZ ITURRIOTZ LEIRE LONBIDE INTXAUSTI
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- Irene Caballero Campos
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1 JOSE LUIS URIBE-ECHEBARRIA JAVIER MARTINEZ DE ILARDUYA ANARTZ ITURRIOTZ LEIRE LONBIDE INTXAUSTI
2 OBJETIVO DEL PROYECTO Facilitar a Instaladores y Mantenedores, así como Proyectistas y Distribuidores de gases refrigerantes una herramienta eficiente para poder elegir el refrigerante más adecuado a sus necesidades, debido a la gran cantidad de nuevos gases que han aparecido en el mercado. Este proyecto se engloba dentro del programa TKgune del Gobierno Vasco.
3 QUÉ ES TKGUNE? Una red formada por centros de FP, tanto públicos como privados, que pone a disposición de las empresas toda su infraestructura y conocimiento acumulado. Una Red de Innovación, Transferencia de Tecnología y Desarrollo Competitivo para el desarrollo de dinámicas de innovación y mejora continua de los procesos y productos clave de las PYMEs. Se ofrecen servicios tecnológicos profesionales para las PYMEs Se articula en cinco ENTORNOS ESTRATÉGICOS
4 QUÉ SERVICIOS OFRECEMOS? Apoyo a la innovación Gestión de ayudas, Creatividad, Planes de Innovación Formación avanzada Servicios técnicos de Formación a medida de empresa Servicios a medida de la empresa innovación y mejora
5 CARACTERÍSTICAS DE LA INSTALACIÓN
6 DATOS OBTENIDOS DE LA INSTALACIÓN T de evaporación (aspiración) T de condensador (descarga) T del líquido condensado T ambiente T interior cámara P de alta (descarga) P de baja (aspiración) Consumo del compresor Consumo energético Generar fuga y comprobación del funcionamiento de la instalación Peso de gas real EQUPOS DE MEDIDA Sondas de T, P Registrador de datos: CLIMACHECK AKM (Danfoss) Contador de energía: CIRCUTOR MOD. AR 6
7 COP. Capacidad frigorífica. Tª de descarga. Análisis del deslizamiento. CLIMATIZACIÓN y CONCLUSIONES OBTENIDAS DE LA INSTALACIÓN Variación en la regulación del sistema de expansión respecto al R44A y al R134A. Carga de gas usada (kg). Consumo eléctrico en kwh. Cálculo del TEWI
8 R 452 A CLIMATIZACIÓN y TEMPERATURA REFRIGERANTE GASES REFRIGERANTES COMPROBADOS REFRIGERANTE Los gases refrigerantes testados en este ensayo se han probado en media (-5 / º C) y baja temperatura (-25/-2 º C) y han sido los siguientes: DE TRABAJO MEDIA TEMPERATURA MEDIA TEMPERATURA BAJA TEMPERATURA DE REFERENCIA R 44 A R 134 A R 44 A A COMPARAR R 47 F R 438 A R 442 A R 434 A R 422 D R 45 A R 1234 YF R 1234 ZE R 513 A R 434 A R 422 D R 449 A R 448 A R 442 A R 453 A R 434 A
9 R453A ,835 33,28 4,2 1, ,714 CLIMATIZACIÓN y TABLA DE DATOS DE CARACTERÍSTICAS DE LOS REFRIGERANTES Los valores de PCA(GWP) son los que aparecen en el AR3, versión III del IPCC CARACTERISTICAS GASES PCA Cargas TEWI ODP (GWP) Precio /kg Impuesto/kg Deslizamiento (ºC) (Kgs) (Kgs CO 2 ) R134A 13 6,6 26 1, ,961 R45A ,11 1,94,79 1, ,11 R1234ze 7 29,33, ,629 R1234yf 4 155, ,869 R422D ,79 52,46 4,5 1, ,847 R434A (M Tª) ,1 62,62 1,5 1, ,535 R513A ,8 11,44 1, ,265 R44A (M Tª) ,69 75,68,7 1, ,729 R47F 175 8,61 34,1 6,4 1, ,666 R438A ,5 43,3 4 1, ,964 R442A (M Tª) ,94 35,86 4,6 1, ,577 R44A (B Tª) ,69 75,68,7 1, ,9 R442A (B Tª) ,94 35,86 4,6 1, ,33 R448A 13 17, , ,583 R449A ,25 26,15 6 1, ,79 R434A (B Tª) ,1 62,62 1,5 1, ,84 R452A ,9 41,34 3 1, ,583
10 CARACTERÍSTICAS DE LOS REFRIGERANTES PCA (GWP)
11 CARACTERÍSTICAS DE LOS REFRIGERANTES ,56 PRECIO /kg ,6 16,11 29,33 13,79 15,1 24,8 7,69 8,61 13,5 9,94 7,69 9,94 17,24 16,25 15,1 23,9 13,835
12 CARACTERÍSTICAS DE LOS REFRIGERANTES IMPUESTO /kg 8 75,68 75, ,62 62, , ,1 43,3 35,86 35, ,15 41,34 33, ,94 11,44
13 CARACTERÍSTICAS DE LOS REFRIGERANTES DESLIZAMIENTO (ºC) 7 6, ,5 4,6 4,6 4, ,5 1,5 1,79,7,7
14 CARACTERÍSTICAS DE LOS REFRIGERANTES CARGAS (Kg) 1,8 1,73 1,6 1,52 1,5 1,5 1,52 1,4 1,2 1 1,3,89 1 1,3 1,5 1,2 1,25 1,2 1,2 1,25 1,2 1,12 1,13,8,6,4,2
15 CARACTERÍSTICAS DE LOS REFRIGERANTES TEWI
16 CONSUMO ENERGÉTICO DIARIO DE LOS GASES CONSUMO DE ENERGIA Kwh/día 25 Carga térmica de 1 W ,86 12,15 11,42 12,31 12,27 14,2 13,47 19,91 2,53 2,7 21,2 15,8 15,58 Carga térmica de 2 W Carga térmica de 5 W 14,58 13,88 14,24 13,88 13,23 1 5
17 GRÁFICAS CORRESPONDIENTES AL REFRIGERANTE R 134A EN MEDIA Tª Temp Ent Sec Frío ( C) 1-1 Presión Baja Ref (Bar(g)) 2 Presión Alta Ref (Bar(g)) 11 6
18 GRÁFICAS CORRESPONDIENTES AL REFRIGERANTE R 134A EN MEDIA Tª Recalentamiento (K) 1 Subenfr Total (K) 2-2 Apertura Válvula Exp. (%) 1
19 MEDIA TEMPERATURA CAMARA R134A Comportamientos de un ciclo de funcionamiento de los gases refrigerantes. 5-5 R45A 5-5 R1234yf 5-5 R513A 5-5 R434A 5-5 R422D
20 MEDIA TEMPERATURA CAMARA 1 Comportamientos de un ciclo de funcionamiento de los gases refrigerantes. 5 R1234ze 5 R1234ze c/regulación -5-5
21 MEDIA TEMPERATURA CAMARA 1 C O M P A R A T I V A R134A Media Temperatura Carga Térmica 1w R134A R45A R1234ze R1234yf R513A R422D R434A TªCam(ºC),55,74 3,62,85 1,14 1,6 1,56 LP(Bar),84,71,53 1,6 1,11 2,3 2,5 TªEv(ºC) -12,5-1,43-8,87-11,89-11,33-14,6-13,99 TEC(ºC) 4,73 4,75 7,32 3,54 4,77 2,85 1,43 Rec(ºC) 16,78 14,96 16,19 15,44 16,5 15,62 14,4 HP(Bar) 8,32 7,79 6,89 8,3 8,51 14,64 13,75 TªCond(ºC) 36,85 39,43 41,15 35,36 35,53 38,98 36,82 TªEntVE(ºC) 35,2 37,61 38,4 34,25 32,93 37,9 31,82 Subenf(ºC) 1,66 1,5 3,11 1,1 2,6,66 3,6 TSC(ºC) 67,3 66,52 63,11 57,56 57,8 66,13 6,18 R Isoent 71,48 65,24 7,21 63,1 77,37 65,98 69,44 P.Elec (Kw),67,63,59,7,72,98,98 COP 3,6 2,72 2,98 2,72 3,48 2,29 2,67 Cap Frig(Kw) 2,6 1,72 1,75 1,91 2,49 2,25 2,62 Cap Frig(%) 1, 83,5 84,95 92,72 12,87 19,22 127,18 Relac. Compr. 5,7 5,14 5,16 4,38 4,51 5,16 4,84 V.Exp % 36,53 41,81 39,98 65,1 5,69 6,24 63,13 Dens.Asp.(Kg/m3) 9,44 7,5 7,5 12,5 11,1 15,4 16,5 Dens.Liq.a 25ºC(Kg/m3) 126, 1175,1 1293, 192, 1185,5 115, 196, Carga Refr. (Kgs) 1,3 1,73,89 1, 1,1 1,3 1,52 Valor de Referencia Valor Inferior Valor Superior
22 MEDIA TEMPERATURA CAMARA 1 Condiciones del Ensayo : Carga térmica calefactor 1w Ciclo calefactor 5 (ON)-1 (OFF) Tª Exterior 25-27ºC ALTA Y BAJA PRESIÓN DEL R134A Y SUS SUSTITUTOS 16, 14,64 13,75 R134A 14, R45A 12, 1, 8, 6, 4, 2,,84,71,53 1,6 2,3 2,5 1,11 8,32 7,79 6,89 8,3 8,51 R1234ze R1234yf R422D R434A R513A, LP(Bar) HP(Bar)
23 MEDIA TEMPERATURA CAMARA 1 Tª CARACTERÍSTICAS DEL R134A Y SUS SUSTITUTOS 7, 6, 67,3 66,52 63,11 57,56 66,13 6,18 57,8 R134A 5, 4, 39,43 36,85 41,15 38,98 35,36 36,82 35,53 R45A R1234ze R1234yf 3, R422D 2, R434A R513A 1,, TªCond(ºC) Tª Desc.(ºC)
24 MEDIA TEMPERATURA CAMARA 1 VARIACIÓN DE LA CAPACIDAD FRIGORÍFICA (KW) DEL R134 A Y SUS SUSTITUTOS 14, 127,18 12,87 R134A 12, 1, 8, 1, 83,5 84,95 92,72 19,22 R45A R1234ze R1234yf R422D 6, R434A 4, R513A 2,, Cap Frig(%)
25 MEDIA TEMPERATURA CAMARA 1 POTENCIA ELECTRICA(KW) DEL R134A Y SUS SUSTITUTOS,98,98 1,,9,8,7,67,63,59,7,72 R134A R45A R1234ze,6 R1234yf,5 R422D,4,3,2 R434A R513A,1, P.Elec
26 MEDIA TEMPERATURA CAMARA 1 APERTURA VALV. EXP. (%) DEL R 134 A Y SUS SUSTITUTOS 7, 6, 5, 36,53 41,81 39,98 55, 6,24 63,13 5,69 R134A R45A R1234ze 4, R1234yf 3, R422D 2, R434A 1, R513A, V.Exp %
27 MEDIA TEMPERATURA CAMARA 1 COP DEL R 134 A Y SUS SUSTITUTOS 3,48 3,5 3, 2,5 3,6 2,72 2,98 2,72 2,29 2,67 R134A R45A R1234ze 2, R422D 1,5 R434A 1, R513A,5 R513A, COP
28 MEDIA TEMPERATURA CAMARA 2 Comportamiento de un ciclo de funcionamiento de los gases testados en la cámara 2 5 R44 A 5 R442A EXPANSIÓN REGULADA -5-5
29 MEDIA TEMPERATURA CAMARA 2 Comportamiento de un ciclo de funcionamiento de los gases testados en la cámara 2. 5 R44 A -5 5 R422D EXPANSIÓN REGULADA 5 R434A EXPANSIÓN REGULADA -5-5
30 Valor de Referencia Valor Inferior Valor Superior MEDIA TEMPERATURA CAMARA 2 C O M P A R A T I V A R 44A Media Temperatura Carga Térmica 2w R44A R47F R438A R442A R422D R434A TªCam(ºC) 1,6 1,47 4,74 1,75 4,2 2,24 LP(Bar) 2,53 2,14 2,3 2,23 2,14 2,46 TªEv(ºC) -15,73-15,99-12,54-15, TEC(ºC) -1,13 3,19 5,75 3,55 2,8-4,85 Rec(ºC) 14,38 17,1 16,46 16,82 15,98 9,1 HP(Bar) 15, 15,26 13,98 15,43 13,8 14,46 TªCond(ºC) 34,71 35,58 38,13 35,7 34,6 36,72 TªEntVE(ºC) 33,76 33,1 36,7 32,8 32,6 33,81 Subenf(ºC),78,19,,49 1,11,97 TSC(ºC) 64,64 77,32 7,76 74,53 59,34 56,75 R Isoent 64,99 77,68 73,96 8,25 77,98 79,23 P.Elec 1,1 1,7 1, 1,1,96 1,6 COP 2,4 2,9 2,82 3,2 2,89 2,94 Cap Frig(Kw) 2,63 3,12 2,82 3,33 2,76 3,24 Cap Frig(%) 1, 118,63 17,22 126,62 14,9 123,2 R Comp 4,53 5,18 4,94 5,9 4,48 4,47 V.Exp % 68,3 41,4 52,67 43,28 67,12 75,5 Dens.Asp.(Kg/m3) 18,2 12, 12,5 1, 23,1 16,8 Dens.Liq.a 25ºC(Kg/m3) 148, 1117, 114, 118, Carga Refr. (Kgs) 1,5 1,2 1,21 1,2 1,52 1,3
31 16, 14, 12, 1, 8, Condiciones del ensayo: CLIMATIZACIÓN y MEDIA TEMPERATURA CAMARA 2 Carga térmica calefactor 2w Ciclo calefactor 5 (ON)-1 (OFF) Tª Exterior 25-27ºC ALTA Y BAJA PRESIÓN DEL R 44 A Y SUS SUSTITUTOS 15, 15,26 15,43 13,98 13,8 14,46 R44A R47F R438A R442A 6, 4, 2,53 2,14 2,3 2,23 2,14 2,46 R422D R434A 2,, LP(Bar) HP(Bar)
32 MEDIA TEMPERATURA CAMARA 2 Tª CARACTERÍSTICAS DEL R44 A Y SUS SUSTITUTOS 8, 7, 6, 77,32 74,53 7,76 64,64 59,34 56,75 R44A R47F R438A 5, 4, 38,13 34,71 35,58 35,7 36,72 34,6 R442A R422D 3, R434A 2, 1,, TªCond(ºC) TªDesc. (ºC)
33 MEDIA TEMPERATURA CAMARA 2 VARIACIÓN DE LA CAPACIDAD FRIGORÍFICA (KW) DEL R44 A Y SUS SUSTITUTOS 14, 118,63 17,22 126,62 14,9 123,2 R44A 12, 1, 1, R47F R438A R442A 8, R422D 6, R434A 4, 2,, Cap Frig(%)
34 MEDIA TEMPERATURA CAMARA 2 POTENCIA ELECTRICA(KW) DEL R44 A Y SUS SUSTITUTOS 1,1 1,1 1,7 1,1 1,6 R44A R47F 1,5 1, R438A 1,,95,9,96 R442A R422D R434A,85 P.Elec
35 MEDIA TEMPERATURA CAMARA 2 APERTURA VALV. EXP. (%) DEL R 44 A Y SUS SUSTITUTOS 75,5 8, 68,3 67,12 R44A 7, 6, 5, 41,4 52,67 43,28 R47F R438A R442A 4, R422D 3, R434A 2, 1,, V.Exp %
36 MEDIA TEMPERATURA CAMARA 2 COP DEL R 44 A Y SUS SUSTITUTOS 3,5 2,9 2,82 3,2 2,89 2,94 3, 2,5 2, 1,5 1,,5 2,4 R44A R47F R438A R442A R422D R434A, COP
37 Valor de Referencia Valor Inferior Valor Superior BAJA TEMPERATURA CAMARA 1 Y CAMARA 2 C O M P A R A T I V A R44A Baja Temperatura Carga Térmica 5w B.Tª. R44A R434A R442A R448A R449A R452A R453A TªCam(ºC) -19,38-19,3-19, -18,24-18,66-19,69-18,9 LP(Bar),97,76,62,58,5,69,79 TªEv(ºC) -3,8-3,97-32,8-31,91-33,31-33,2-24,55 TEC(ºC) -4,4-7,32-5,52-1,74-2,24-5,66-2,21 Rec(ºC) 26,15 22,79 24,26 28,51 29,47 28,3 2,5 HP(Bar) 13,97 12,67 13,8 13,94 12,37 12,49 11,35 TªCond(ºC) 32,7 3,58 31,7 33,16 29,38 32,77 31,48 TªEntVE(ºC) 29,84 28,86 28,78 27,31 25,2 26,67 28,3 Subenf(ºC) 2,4,99,44 3,38 -,27 -,59,61 TSC(ºC) 67,68 59,71 66,64 63,13 6,84 57,87 56,35 R Isoent 82, 83,7 8, P.Elec,83,72,74,69,66,71,77 COP 2,23 2,3 2,66 Cap Frig(Kw) 1,85 1,66 2,5 Cap Frig(%) 1, 89,73 11,81 R. Comp 7,6 7,77 9,14 9,46 8,91 7,98 6,9 V.Exp % 23,61 28,22 16,42 16,38 16,45 25,62 26,32 Dens.Asp.(Kg/m3) 8,33 7,7 6,25 4,5 5, 9,9 7,14 Dens.Liq.a 25ºC(Kg/m3) 148, 118, 196, 192,3 1139, 1148,8 1136, Carga Refr. (Kgs) 1,5 1,52 1,2 1,25 1,2 1,12 1,13
38 BAJA TEMPERATURA CAMARA 1 Y CAMARA 2 Comportamiento de un ciclo de funcionamiento de los gases testados tanto en la cámara 1 y en la cámara R44A -15 R452A R434A -15 R453A
39 BAJA TEMPERATURA CAMARA 1 Y CAMARA 2 Comportamiento de un ciclo de funcionamiento de los gases testados con orificio de tobera inferior y regulación en la válvula de expansión. -15 R449A R442A EXPANSIÓN REGULADA R448A EXPANSIÓN REGULADA -15 R442A -15 R448A
40 BAJA TEMPERATURA CAMARA 1 Y CAMARA 2 Comportamiento de un ciclo de funcionamiento de los gases testados que alcanzan una temperatura de -25ºC con ajuste de tobera y regulación en la válvula de expansión. R44A Tª Set -25ºC R452A Tª Set -25ºC R442A Tª set -25ºC R453A Tª Set -25ºC
41 BAJA TEMPERATURA CAMARA 1 Y CAMARA 2 Condiciones del ensayo: Carga térmica calefactor 5w Ciclo calefactor 5 (ON)-1 (OFF) Tª Exterior 25-27ºC ALTA Y BAJA PRESIÓN DEL R44 A Y SUS SUSTITUTOS EN BAJA Tª 14, 12, 1, 8, 6, 4, 2,,97,76,62,58,5,79,69 13,97 13,813,94 12,67 12,37 12,49 11,35 R44A R434A R442A R448A R449A R453A R452A, LP(Bar) HP(Bar)
42 7, 6, 5, BAJA TEMPERATURA CAMARA 1 Y CAMARA 2 Tª CARACTERÍSTICAS DEL R44 A Y SUS SUSTITUTOS EN BAJA Tª 67,68 66,64 63,13 59,71 6,84 56,3557,87 R44A R434A R442A 4, 3, 2, 1, 32,73,5831,733,16 31,4832,77 29,38 R448A R449A R453A R452A, TªCond(ºC) Tª Desc.(ºC)
43 BAJA TEMPERATURA CAMARA 1 Y CAMARA 2 APERT.VALV.EXP.(%) DEL R44 A Y SUS SUSTITUTOS EN BAJA Tª 3, 23,61 28,22 26,32 25,62 R44A R434A 25, 2, 16,42 16,38 16,45 R442A R448A 15, R449A 1, 5, R453A R452A, V.Exp %
44 BAJA TEMPERATURA CAMARA 1 Y CAMARA 2 POTENCIA ELÉCTRICA DEL R44 A Y SUS SUSTITUTOS EN BAJA Tª,9,8,7,6,83,72,74,69,66,77,71 R44A R434A R442A R448A,5 R449A,4,3,2 R453A R452A,1, P.Elec
45 CONCLUSIONES Los gráficos de ciclo se han realizado de forma general para todos los gases de cada grupo, variando solamente la programación de los parámetros específicos de cada uno, sin variar toberas ni valores de recalentamientos. En los casos que sí se han producido ajustes, se indica en el título del mismo. El resultado de los diferentes ensayos realizados, comparado con el comportamiento del de referencia en cada caso, se puede observar en los gráficos de ciclo, en los cuales se muestra la capacidad de la instalación para vencer la carga térmica aportada en cada caso.
46 CONCLUSIONES Las tablas que se adjuntan, en las que se indican los valores alcanzados por cada uno de los refrigerantes ensayados, nos aportan una información útil para hacer una estimación previa y aproximada del rendimiento de la instalación. En concreto relacionando el caudal de refrigerante, producción frigorífica específica y/o apertura de válvula. Como complemento en la ayuda al instalador a la hora de elegir entre un refrigerante u otro, además de la información de los diferentes rendimientos frigoríficos, se adjunta la referente a los precios e impuestos de cada uno de ellos, con el fin de aportar otro tipo de criterios, en este caso económicos y medioambientales.
47 CONCLUSIONES Las sucesivas fugas y recargas de refrigerante no han supuesto cambios relevantes de funcionamiento en los diferentes ensayos realizados. En relación a la configuración del sistema de expansión, se ha probado a programar los parámetros de otros refrigerantes (R22,R47A) en algunos de los ensayados con el fin de comprobar si se producían mejoras o funcionamientos mas estables, no produciéndose esta mejora en ninguno de los casos.
48 CONCLUSIONES Media Tª : Por lo general no se han precisado ajustes especiales del sistema de expansión una vez configurado el control electrónico para cada tipo de refrigerante. Baja Tª : En este caso, en todos los gases sustitutos sí se precisa un ajuste específico del sistema de expansión en lo referente a tamaño de toberas y valores de recalentamiento, en relación a la configuración del refrigerante de referencia. Para realizar cualquier retrofit por lo menos hay que realizar ajustes en los elementos (válvula de expansión ) y en los casos más adversos habrá que cambiar alguno de los elementos de la instalación. En Baja Temperatura no todos los gases comprobados llegan a alcanzar - 25ºC en las condiciones establecidas.
49 CONCLUSIONES Así mismo, se han producido situaciones con recalentamientos muy bajos. En concreto con el R453A el recalentamiento era muy bajo, incluso con riesgo de entrada de líquido en la aspiración del compresor. En este caso se actuó sobre el tamaño del orificio (menor) y el recalentamiento (mayor), eliminándose la problemática descrita anteriormente y consiguiendo un funcionamiento correcto en la instalación dándose la situación contraria, por ejemplo, en el R452 A. Otra prueba realizada, ha consistido en el cambio de las llamadas Ctes. de Antoine, que son diferentes y únicas para cada gas y con ellas se puede adaptar el funcionamiento del control electrónico de válvula de expansión a las características específicas de cada refrigerante.
50 Para ampliación de información y/o información más detallada ponerse en contacto con: JOSE LUIS URIBE-ECHEBARRIA LEIRE LONBIDE
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