Optimering af varmgasafrimning i industrielle køleanlæg
I køleanlæg for lufttemperaturer under 5-8 °C vil fordampningstemperaturen, og dermed overfladetemperaturen på fordamperne, ligge under 0 °C, hvilket vil medføre rimdannelse på overfladerne. Periodevis afrimning af fordamperne er derfor nødvendig for, at anlægget kan levere den nødvendige ydelse. Varmgasafrimning er den fortrukne afrimningsmetode til store industrielle anlæg som f.eks. køletunneller. For at opnå en tilstrækkelig hurtig afrimning anvendes høj temperatur og tryk af den varme gas på kompressorens afgangsside, hvilket betyder, at mange anlæg kører med en relativ høj minimums kondenseringstemperatur. Dette medfører et betydeligt ekstra energiforbrug da lufttemperaturen i Danmark i store dele af året er lav nok til, at kondensatortrykket ville kunne sænkes yderligere. Projektet vil udnytte muligheden for at sænke det samlede anlægs energiforbrug betydeligt gennem dels optimering af fordamper-, system- og styringsdesign, og dels ved at indsætte en separat seriel kompressor således, at kun den nødvendige mængde varme gas hæves til den ønskede temperatur og tryk til afrimningen. Resten af anlægget tillades dermed drift med en lavere kondenseringstemperatur. Projektets resultater forventes at kunne spare 14 % af køleanlæggets årlige elforbrug.
Industrielle køleanlæg som bruger ammoniak som kølemiddel bliver tit brugt til at levere køling med en fordampertemperatur under 0 °C. Isen, som dannes på fordamperens overflade, bliver typisk fjernet ved hjælp af varmgasafrimning. Dette projekt har eksperimentelt og numerisk undersøgt to forskellige styringsmetoder for varmgasafriming.
Den første metode, trykstyringsmetoden, arbejder med et konstant fordampertryk under afrinmingscyklussen. Denne metode ophober kølemiddel i væskeform i starten af afrimningsprocessen og tillader en gasstrøm igennem fordamperen i hele arbejdsperioden. Den anden metode er baseret på at tappe flydende kølemiddel fra fordamperen i stedet. Dette mindsker trykgradienterne i opstartsfasen og minimerer varmgasforbruget efter isen er smeltet.
En eksperimentel undersøgelse er blevet gennemført, hvor man simulerede driften af en oversvømmet ammoniakfordamper samt det tilhørende varmgasafrimningssystem. Målingerne sætter tal på forskellene vedrørende energiforbrug i forhold til de to styringsmetoder og leverer værdifulde informationer med hensyn til at dimensionere afrimningssystemer.
De målte fordampertryk og kølemiddelflow er blevet brugt til at validere en dynamisk model af fordamperen samt ventiler og rør. Denne kalibrerede model kunne levere ny viden vedrørende indflydelsen af varmgastrykket på afrimningstiden og mængden af kølemiddel i fordamperen, som er meget lavere for den væskebaserede styring.
De selvregulerende egenskaber af væskestyringen har vist energibesparelser på 15% per afrimningscyklus sammenlignet med den trykstyrede afrimning. Besparelserne vokser når afrimningstiden forlænges fordi trykstyringsmetoder bruger mere energi, når isen er blevet fjernet. Når afrimningstiden forlænges til 30 min i stedet for 20 min, ligger energibesparelserne på 30% for den væskebarede styring.
Key figures
Kategori
Deltagere
| Partner | Tilskud | Eget bidrag |
|---|---|---|
| Teknologisk Institut | ||
| Danfoss A/S | ||
| JOHNSON CONTROLS DENMARK ApS | ||
| Claus Sørensen A/S | ||
| Ringsted Slagteri |
