MEDIDAS EFICIENTES EN INSTALCIONES DE FRIO. CÁMARAS, GENERACIÓN DE FRÍO, RECUPERACIÓN DE CALOR. Robert Denk - KINARCA SAU
GENERACIÓN DE FRÍO EN CÁMARAS Mejora de eficiencia energética en cámaras frigoríficas: Aislamiento, puertas frigoríficas, tipo de obra civil. Antecámara refrigerada en cámaras de congelados. Evaporadores: su dimensionamiento, sistema de refrigeración, refrigerante.
GENERACION DE FRIO Temperatura aplicación Temperatura Agua fría + Leyenda: + relación directa, cuanto mas alta, mejor - relación contraria, cuanto mas baja, mejor + genera Evaporador Enfriamiento de aire Evaporador Enfriamiento de agua tipo de Aislamiento térmico tipo de mejora desescarchar superficie de intercambio Característica de Evaporador influye Transferencia de calor Control genera Temperatura de evaporación Presión de evaporación + influye Refrigerante influye influye Temperatura de condensación Tener la instalación sellada - sin fuga - Temperatura de aire para la condensación Transferencia de calor Temperatura ambiente influye genera Condensador + + Presión de condensación + Potencia absorbida del compresor sustituye Refrigeración por aire simple influye Torre de refrigeración genera tipo de tipo de Condensador por aire Condensador por agua Parte de genera Temperatura agua de la torre Aprovechable con mejora Ventiladores Limpieza de superficie de intercambio controla Recuperación de calor Control Velocidad de giro, Convertidor de frecuencia
Características de refrigerantes
Coeficiente de transferencia de calor COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR, R507 Título de vapor x Coeficiente de transferencia de calor evaporación y recalentamiento, R507, t0=0ºc
AERO-EVAPORADORES Inundado o expansión directa: Sistema inundado: Por bomba: Tasa de recirculación de refrigerante: 2 Presión de refrigerante liquido: la justa para superar la perdida de carga de la linea y del evaporador mismo. Por gravedad: en enfriamiento de termofluidos, en túneles de congelación,... Sistema expansión directa: Evaporador con conjunto batería y distribuidor adecuado, superficie amplia Regulación ajustada, expansión termostatica / electrónica, contemplar varios puntos de trabajo. Incorporar intercambiador interno, si puede ser cerca del evaporador (menos influencia, respuesta rápida para regulación) incorporar el intercambiador en la regulación, buscar estabilidad.
EVAPORACION SISTEMA BOMBA
EVAPORACION DIRECTA
EVAPORACION DX Aire Refrigerante T0 sin recalentamiento T0 con recalentamiento Superficie Temperatura en el evaporador con y sin recalentamiento en el evaporador
DETALLES, MEJORAS EN EL EVAPORADOR, INUNDADO POR BOMBA Evaporación aprox. -32ºC Temperatura aire: -25ºC Capacidad: 60kW Evaporador 1: 279m2 Separación de aletas: 12mm Caudal de aire: 38387m3/h Entrada/salida de aire: -24,0 (85,0%) -27,9 (96,5%) Evaporación: -32ºC COP Compresor: -32/+35ºC: 2,04 Evaporador 2: 349m2 Separación de aletas: 12mm Caudal de aire: 37913m3/h Entrada/salida de aire: -24,0 (85,0%) -27,9 (96,3%) Evaporación: -31ºC COP Compresor: -31/+35ºC: 2,12 Diferencia precio aprox entre los dos evaporadores: 17% - Diferencia precio en el total de la instalación? (...5%...) Incremento de la separación de intercambio: 25% Mejora en el COP: 3,9%
VH/Q0 en m3/(h x kw) Incremento del COP en % RELACION SUPERFICIE CONTRA VOLUMEN DESPLAZADO Y COP Superficie evaporador /Q0 en m2/ kw Superficie evaporador /Q0 en m2/ kw Cambio de volumen desplazado y COP Curvas basadas a 6K de sobrecalentamiento y 30ºC condensación expansión directa Refrigerante R507
Subir la temperatura de evaporación: - No solo mejora el rendimiento del compresor, - en el evaporador se reduce la escarcha menos desescarche necesario - menos diferencia entre temperatura de aire y evaporación- menos perdida de agua del producto almacenado. Incremento del COP en % RELACION SUPERFICIE EVAPORADOR Y COP Superficie del evaporador / Q0 en m2/kw
Coeficiente de transferencia de calor INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE AIRE EN EVAPORADORES Velocidad de aire m/s Coeficiente de transferencia de calor en función de la velocidad de aire
COP CON SUBENFRIADOR DE LIQUIDO RECALENTAMIENTOS: Incremento del COP en % 6K 8K 12K 16K TEMPERATURA DE CONDENSACIÓN EN ºC SUBENFRIAMIENTO/RECALENTAMIENTO DE LIQUIDO EN EL SUBENFRIADOR.
INTERCAMBIADOR INTERNO / SUBENFRIADOR EN INSTALACIONES AMONIACO. Refrigerantes aptos para subenfriamiento: HFCs, Refrigerantes con peso molecular alto. Amoniaco: poco peso molecular. Recalentamientos importantes significan más temperatura en la entrada al compresor significa - mas temperatura salida compresor y mas trabajo de compresión Pero intercambiadores pequeños si que permiten un incremento del COP con amoniaco. Recalentamiento/Subenfriamiento 6K. Incremento aprox. 3%
INTERCAMBIADOR INTERNO (SUBENFRIADOR DE LIQUIDO) Recalentamiento K Regulación del recalentamiento Recalentamiento en el evaporador TIEMPO EN Subenfriador de liquido R507. Expansión electrónica
RECUPERACION DE CALOR Energía disipada en instalaciones frigoríficas: Capacidad frigorífica y potencia absorbida de compresión. En congelados, COP=1,9 (aprox.) 1kW de frío => 1,53kW de condensación Temperatura de condensación, condensación evaporativa (28ºC 38ºC) - Aprovechamiento directo ==> Nivel de temperatura interesante - - Aprovechamiento con bomba de calor ==> Limite maquinaria (presiones) -
PUNTO CRITICO LIQUIDO SUBENFRIADO GAS SOBRECALENTADO CONDENSACION CO MP RE S IO N EXPANSION FLASH GAS EVAPORACION H.P.
RECUPERACION DIRECTA
EJEMPLO DE UN SISTEMA BOMBA DE CALOR 74ºC 12,7ºC, 22m3/h 68,3ºC, 22m3/h COPHP=QCond/P Q0=(COPHP-1)*P
BOMBA DE CALOR POR ABSORCION
RESUMEN GENERACION DE FRIO: TIPO REFRIGERANTE DIMENSIONAMIENTO EVAPORADORES TIPO DE EVAPORACIÓN EN CADA CASO OPTIMIZAR EL CONJUNTO CAMARA. REALIZAR ESTUDIO INVERSION / ARMORTIZACIÓN RECUPERACION DE CALOR: QUE NIVEL DE TEMPERATURA ES NECESARIO. CUANTO RECUPERACIÓN SE REQUIERE - RESUMEN ANUAL REALIZAR ESTUDIO INVERSION / ARMORTIZACIÓN
BIBLIOGRAFIA Dissertation, Dipl.-Ing. Alexander Tambovtsev, Dresden, Dezember 2007 ENERGIEEFFIZIENZ IN UNTERNEHMEN -Christiane Schmid USO DE SU SISTEMA DE REFRIGERACION INDUSTRIAL DE AMONIACO PARA GENERAR BOMBA DE CALOR Y AHORRAR ENERGIA EN SU PLANTA - VILTER INFORMACION TECNICA SOBRE EL DISEÑO Y ELECCION DE EVAPORADORES, GOEDHART 1995 Wärmepumpentechnik H. Halozan, Institut für Wärmetechnik. TU-Graz, 1997 Absorption chillers and heat pumps, K. E. Herold, Reinhard Radermacher, Sanford A. Klein