Energibevidst Projektering af Køleinstallationer til luftkølede køle- og frostrum

Transkript

1 Foreningen af Rådgivende Ingeniører F.R.I Energibevidst Projektering af Køleinstallationer til luftkølede køle- og frostrum Vejledning December PGHQQHYHMOHGQLQJ Vejledningen er udarbejdet under Energistyrelsens Rammeprogram for Energibevidst Projektering. Det faglige indhold er udarbejdet af Foreningen af Rådgivende Ingeniører (F.R.I) med bistand fra Teknologisk Institut, Tano Food Consult A/S, York Køleteknik ApS og Danmarks Tekniske Universitet. Kontaktpersoner: Max Elgaard, F.R.I, tlf , Svenn Hansen, Teknologisk Institut, Køle- og Varmepumpeteknik, tlf , Jan Andersen, Tano Food Consult A/S, tlf , Jørgen Marcussen, York Køleteknik ApS, tlf , Bjarne Rasmussen, Danmarks Tekniske Universitet, Institut for Energiteknik, tlf , Vejledningen kan, som det øvrige informationsmateriale fra Rammeprogrammet, downloades på

2 2,QGKROGVIRUWHJQHOVH 6LGH )RURUG«««««««««««««««««««3ODQO JQLQJRUJDQLVHULQJRJRYHURUGQHW DQDO\VH««««««««««««««««««(QHUJLP VLJHRJ NRQRPLVNHIRUKROG««««%HKRYVDQDO\VH««««««««««««««6\VWHPXGIRUPQLQJ««««««««««««'HWDLOSURMHNWHULQJPHGYDOJDIN OHPLGOHURJ KRYHGNRPSRQHQWHU««««««««««««5HJXOHULQJVP VVLJHIRUKROG««««««««0RQWDJHIRUKROG««««««««««««««,QGUHJXOHULQJ«««««««««««««««2YHUYnJQLQJGULIWRJYHGOLJHKROG««««««5HIHUHQFHU««««««««««««««««

3 3 )RURUG Vejledningen for Energibevidst Projektering af luftkølede køleog frostrum er et værktøj, der kan anvendes til analyse og optimering af køleanlægs energi- og totaløkonomiske forhold. Værktøjet er opbygget således, at det naturligt kan indgå i projekteringsarbejdet på linie med øvrige aktiviteter i projekteringsfasen ved anlægsudvidelse eller etablering af nye køleanlæg til køle- og frostrum. Vejledningen gennemgår de væsentligste faktorer af betydning for køleanlæggets energiforbrug og beskriver, hvor det i et projekteringsforløb er hensigtsmæssigt at anvende ressourcer til optimering af køleanlæggets energi- og totaløkonomiske forhold. S Q V 9HMOHGQLQJHQVDIVQLW Vejledningen er opdelt i afsnit svarende til følgende faser for et projektforløb: - Projektplanlægning, organisering og overordnet analyse - Energimæssige og økonomiske forhold - Behovsanalyse - Systemudformning - Detailprojektering med valg af kølemidler og hovedkomponenter - Reguleringsmæssige forhold - Montageforhold - Indregulering - Overvågning, drift og vedligehold I hvert afsnit er de forhold beskrevet, der bør vurderes i forbindelse med Energibevidst Projektering af køle- og frostrum. Til understøttelse af beregningstunge dele af et projekteringsforløb er der til vejledningen udviklet en serie af generelle beregningsprogrammer, der vil kunne anvendes til størsteparten af køleanlægstyper til køle- og frostrum. %HUHJQLQJVSURJUDPPHUQH Der er udviklet følgende programmer: - Beregning af kuldebehov ud fra data for rum samt anvendelse - Gruppering af kuldebehov - ud fra beregnede kuldebehov og temperaturniveauer for de enkelte køle- og frostrum - Beregning af årsenergiforbrug - ud fra beregnede totale kuldebehov, temperaturniveauer og valgt anlægstype - Økonomisk oversigt - ud fra beregnet årsenergiforbrug Til hver af disse faser hører et (eller flere) beregningsprogrammer. Programmerne er "kædet sammen", så de udveksler information (beregningsresultater) ved hjælp af datafiler. I vejledningens eksempler på anvendelse af beregningsprogrammer er gennemgående benyttet anlægsdata fra 2 cases.

4 4 *HQQHPJnHQGHFDVHV Alle input- og datafiler tilhørende eksemplerne installeres automatisk sammen med programmerne, og det er således muligt at øve brugen af programmerne ved gennemgang af de udvalgte eksempler i sin helhed. Case 1: AM Transport A/S Et distributionscenter for fødevarer ved navn AM Transport A/S på Lundvej i Horsens. Centret omfatter en køleterminal på ca m², et kølerum på ca. 135 m², en frostterminal på ca. 450 m² samt et frosthøjlager på ca m². Case 2: Danish Crown En påtænkt udvidelse af et udligningskølerum på svineslagteriet Danish Crown på Gammel Ringvej i Esbjerg, hvori kødkroppene får en ensartet temperatur inden opskæring. Kapaciteten for rummet ønskes hævet til svin. I relation til vejledningen skal det omtales, at en frivillig kvalitetssikringsordning inden for kølebranchen kaldet Kølebranchens Kvalitetssikringsordning er under etablering. Fundamentet for ordningen er udarbejdet; d.v.s. vedtægter, krav til grundlag, anlægsdesign og dimensionering, beregningsværktøjer, kvalitetssikringssystem m.m., og der er gennemført kurser med afsluttende prøve og kursusbevis. Med udgangen af år 2000 forventes ordningen at være fuldt funktionsdygtig og operationel med ca. 50 kølefirmaer fordelt over hele landet som medlemmer. Kravene til KKO-anlæg (anlæg, der opfylder kravene i Kølebranchens Kvalitetssikringsordning) dækker principielt alle faser i systemets livscyklus fra idéstadie til skrotning, herunder specielt forhold vedrørende anlægsdesign, dimensionering og drift. Ordningen overordnede mål er: NRQRPL - at minimere anlæggets samlede levetidsomkostninger: anskaffelsespris og driftsudgifter. (QHUJL - at minimere anlæggets energiforbrug og udnytte kondenseringsvarmen. 0LOM - at minimere miljøbelastningen fra anlægget. Hensigten er at levere ansvarlige køleanlæg kendetegnet ved højere kvalitet, lavere driftsudgifter, større driftssikkerhed, længere levetid og bedre service. $IJU QVQLQJRJPHWRGHEHVNULYHOVH Målgruppen for projekteringsvejledningen er primært personer, der projekterer køleanlæg, hvad enten de er rådgivere eller ansatte i udførende virksomheder eller hos leverandører. Samtidig er den udformet således, at den også skulle kunne være anvendelig for personer uden detaljeret kendskab til køleanlæg. Projekteringsvejledningen er et værktøj, der kan medvirke til at overvinde barrierer såsom manglende viden om muligheder, forceret projektering samt projektering som vi plejer. Den er udformet således, at alle væsentlige energi- og økonomiske forhold vedrørende køleinstallationer for luftkølede køle- eller frostrum belyses. Vejledningen dækker anlægstyper, man normalt bør forholde sig til i forbindelse med projektering/etablering af nye køleanlæg eller af større ændringer (udvidelser) på bestående installa-

5 tioner. Forskellige anlægstypers fordele og ulemper er beskrevet med henblik på at vælge den type, som først bør vurderes for et teknisk og totaløkonomisk optimalt anlæg. 0HWRGHIRU(QHUJLEHYLGVW3URMHNWHULQJ Den overordnede metode for Energibevidst Projektering er beskrevet i F.R.I. s rammeprogram for Energibevidst Projektering /1/. I hovedtræk omhandler metoden følgende: - at afdække det aktuelle kølebehov og sikre, at køleanlæggets dimensionerende faktorer er tilpasset til dette - at undersøge realistiske alternative tekniske løsninger, som kan opfylde det/de aktuelle behov, og vælge den mest realistiske model til et køleanlæg - at sikre, at det tilbudte/leverede køleanlæg kan opfylde de opstillede krav til køleanlæggets totaløkonomi - at de ressourcer, der anvendes til energieffektivisering, afpasses relevante besparelsesmuligheder - at udføre energigranskning på projektet )RUEHKROGRYHUIRUEUXJDIYHMOHGQLQJRJEHUHJ QLQJVSURJUDPPHU Ved udarbejdelsen af vejledning og tilhørende beregningsprogrammer er det tilstræbt at gøre materialet så anvendeligt, brugervenligt og fejlfrit som muligt. Projektgruppen modtager gerne tilbagemeldinger om anvendelse af materialet og vil specielt gerne kontaktes i tilfælde af problemer. Materialet er målrettet typiske installationer til luftkølede køleog frostrum, og der kan derfor forekomme særlige krav eller specielle forhold, som ikke er omtalt eller beskrevet. Det anbefales, at brugere uden særlig køleteknisk viden og indsigt benytter kvalificerede rådgivere til at vurdere, om anvendelsen af materialet er forsvarlig til et aktuelt tilfælde. $QVYDUVIRUKROG Projektgruppen bag udarbejdelsen af materialet, projektgranskeren, FRI eller Energistyrelsen kan ikke pådrages juridisk ansvar for ethvert tab (såsom driftstab, avancetab eller andet indirekte tab) eller for følgevirkninger af eksempelvis forkert anvendelse, fejlfortolkning, o.lign. af såvel vejledning som beregningsprogrammer. Det er således brugerens ansvar, at der foreligger en kompetent vurdering af beregningsresultater m.m., inden disse finder anvendelse. Man kan eksempelvis kontakte medlemmer af Autoriserede Kølefirmaers Brancheforening eller af Foreningen af Rådgivende Ingeniører. 5

6 6 3ODQO JQLQJRUJDQLVHULQJRJRYHURUGQHWDQDO\VH Energibevidst Projektering af luftkølede køle- og frostrum begynder i planlægningen og organiseringen af indsatsen. For at sikre en effektiv indsats med henblik på optimering af energimæssige aspekter i planlægningsfasen er det nødvendigt, at formål og mål for indsatsen defineres, og at hver enkel deltagers rolle samt ressourcer dertil fastlægges. 2YHURUGQHGHPnO er at sikre: - at relevante energiaspekter inddrages fra planlægningsfasen - at energigranskning planlægges - at relevante ressourcer til energigranskning defineres I planlægningsfasen bør de første overordnede energimæssige og totaløkonomiske overvejelser foretages. Ved hjælp af nøgletal i senere afsnit og af vejledningens beregningsprogrammer fastlægges en foreløbig anlægsstørrelse. På basis heraf kan ressourcebehov tilpasses energigranskning af det nye køleanlægs samlede investering, årlige energiforbrug, samt det energibesparelsespotentiale, der forventes realiseret gennem Energibevidst Projektering. Ved energigranskningen er det hensigtsmæssigt at have kontakt til relevante leverandører med henblik på at skaffe supplerende oplysninger om energimæssige og økonomiske forhold for alternative anlægskomponenter og anlægstyper til brug for en overordnet analyse af totaløkonomien. Erfaringsmæssigt bør en ekstra projekteringsindsats til energigranskning ikke overstige værdien af et halvt års besparelse. I Metoderapporten for Energibevidst Projektering /2/ er bl.a. flg. håndregel anført: Der kan bruges 1 time ekstra på energioptimering og granskning for hver kr. i forventet årlig energiudgift. +HQVLJWVP VVLJRSGHOLQJ Det kan være hensigtsmæssigt at opdele indsatsen i delopgaver, som eksempelvis: - Hvorledes minimeres kølebehovet? - Hvordan energioptimeres det samlede køleanlæg? - Hvorledes integreres køleanlægs disponibel overskudsvarme bedst i forhold til øvrige energitekniske anlæg? Det er vigtigt, at de enkelte indsatser defineres nøje og koordineres i forhold til den samlede indsats for Energibevidst Projektering. Supplerende information og detaljer herom kan findes i Metoderapporten for Energibevidst Projektering /2/.

7 7 8GEXGVIRUP Det overordnede mål uanset udbudsform - er at sikre, at bygherren får et køleanlæg, der opfylder stillede krav til funktion, kvalitet, pris, energiforbrug, etc. Primært anvendes flg. udbudsformer: Detailudbud, Funktionsudbud og Totalleverance. I Metoderapporten for Energibevidst Projektering /2/ er de forskellige udbudsformer beskrevet nærmere. Ved udbud af køleanlæg skal bygherren sikre, at tilbudte køleanlæg er sammenlignelige med hensyn til funktion, kvalitet, omfang samt energimæssige forhold. 2PIDQJDIOHYHUDQG URSO\VQLQJHULWLOEXG Uafhængig af udbudsform bør leverandøren mindst oplyse flg.: - Fordampningstemperatur i fordampere - Sugetryk ved kompressorer - Kondenseringstryk ved kompressorer - Kompressorers akseleffekter - Effektoptag for alle elmotorer ved fuldlast og relevante dellastsituationer - Trykgastemperaturer - Disponibel overskudsvarme - Køleanlæggets forventede samlede energiforbrug over en given driftsperiode (QHUJLJUDQVNQLQJ Energigranskning er defineret som en systematisk, sammenhængende og dokumenteret gennemgang af et projekt for at vurdere projektets energieffektivitet ved de forventede driftsforhold og for at foreslå yderligere forbedringer af energiforholdene. En energigranskers organisatoriske placering afhænger af udbudsformen, men er typisk placeret i en stabsfunktion. Se mere i Metoderapporten for Energibevidst Projektering /2/. Ved GHWDLOWLOEXGplanlægges projektet fuldt og helt hos virksomheden og/eller dennes rådgiver. Energigranskeren refererer her direkte til projektlederen, og der er ingen modstridende interesser på det energimæssige område mellem virksomhed og rådgiver. Ved IXQNWLRQVXGEXGforegår planlægning og overordnet specifikation hos virksomheden og dennes rådgiver, mens detailprojektering af køleanlægget foregår hos leverandørerne. Her kan der være interessemodsætning mellem virksomhed og leverandøren, der helst vil levere det billigst mulige køleanlæg, som opfylder kontrakten. Projektledelsen må sikre, at leverandøren projekterer i henhold til virksomhedens overordnede energimæssige retningslinier, og energigranskeren skal både granske

8 8 overordnede krav hos bygherre og detailprojektering hos leverandører. Ved WRWDOOHYHUDQFH sker planlægning og detailprojektering hos totalleverandøren og dennes underleverandør ud fra overordnede krav. Der kan også her være interessemodsætninger svarende til dem som under funktionsudbud. Energigranskeren skal både granske overordnede krav hos bygherre og detailprojektering hos totalleverandør og dennes underleverandører. Energigranskerens rolle og omfang af granskning skal fastlægges tidligt i projektet. Indsatsen skal fastlægges i hele projektforløbet lige fra planlægningsfase til aflevering og idriftsætning af køleanlæg. Energigranskningen varierer gennem projektets faser og afhænger af udbudsformen og projektets partnere. Energigranskning er især vigtig i projektets allerførste faser, hvor energigranskeren har størst mulighed for påvirkning. Indsatsen er derfor størst i starten af et projektforløb. 2PUnGHUIRUHQHUJLJUDQVNQLQJ Områder som en energigransker bør være opmærksom på i et typisk projektforløb: 3ODQO JQLQJVIDVHQ Er der opstillet de nødvendige retningslinier for energiindsatsen? Er de stillede proceskrav, temperaturkrav optimeret findes der alternative løsningsmuligheder? 6NLWVHSURMHNW Er valgt anlægsudformning af køleanlægget energiteknisk optimalt? (decentralt, centralt, ettrin, totrin, etc.). Er de valgte temperaturparametre optimale? (fordampningstemperatur, kondenseringstemperatur m.m.). Udnyttes overskudsvarmen? Er der foretaget en miljøsortering? 'HWDLOSURMHNW Endelige valgte driftsforhold på køleanlæg vurderes på dybere grundlag. Anvendes energirigtige elmotorer? Kan ventilatorer forbedres? Er trykfald acceptable? Er komponenter placeret korrekt? Kan påtænkt styrings- og reguleringskoncept opfylde stillede energikrav? Er komponenter optimalt belastet? 8GEXGWLOEXG Opfylder tilbudt køleanlæg stillede krav med henblik på energioptimering set ud fra en totaløkonomisk betragtning? (WDEOHULQJ Følges overordnede krav med henblik på udførelse og placering af komponenter? $IOHYHULQJ Er nødvendig dokumentation til stede? Er anlæggets ydelse/energiforbrug målt og opfyldes stillede krav?

9 9 (QHUJLP VVLJHRJ NRQRPLVNHIRUKROG Når et nyt køleanlæg i dag skal etableres, vælges ofte et billigt anlæg med høje energiudgifter, primært fordi der alene fokuseres på investeringen. På længere sigt kan en billig løsning vise sig at være den dyreste. Det er derfor hensigtsmæssigt, at bygherren altid inddrager køleanlæggets totaløkonomi i sin vurdering som en væsentlig parameter i beslutningsgrundlaget. 7RWDO NRQRPL Simpel beregning af totalomkostninger: 7RWDORPNRVWQLQJHU,QYHVWHULQJcUOLJHGULIWVRPNRVWQLQJHU[%HUHJQLQJVSHULRGH hvor Årlige driftsomkostninger = Energiomkostninger + Omkostninger til Service og Vedligeholdelse (NVHPSOHU Figurerne illustrerer fordelingen af omkostninger for to forskellige køleanlæg over deres forventede levetidsperiode: El 50% Vedligehold 5% Investering 45% Typisk fordeling af omkostninger over 10 år for et køleanlæg til supermarked med både frost og køl, der er i drift året rundt. Kuldeydelse 160 kw, 4 kompressorer på i alt 75 kw Kilde: Projekt Værktøjskassen, Køleanlæg /8/ El 40% Vedligehold 30% Typisk fordeling af omkostninger over 10 år til et køleanlæg til køle- og frostrum. Kilde: Energibesparelser i Frysehuse, Danske Køledage 1998 /9/. Investering 30% Omkostningsfordelingen for et køleanlægs totaløkonomi varierer meget afhængig af anlægstype og driftsbetingelser. Foranstående eksempler illustrerer vigtigheden af totaløkonomisk sammenligning. Energimæssige aspekter bør indgå i en samlet vurdering af et køleanlæg, idet der ofte vil være penge at spare ved at investere i energieffektive anlæg. Overordnet set har relativt få faktorer afgørende indflydelse på et køleanlægs samlede energiforbrug.

10 10 3ULP ULQGIO\GHOVHSnHWN OHDQO JVVDPOHGHHQHUJLIRUEUXJ.XOGHEHKRYHW Bør gøres så lille som muligt. Energibesparelsen er stort set proportional med reduktionen af kuldebehovet, samtidig vil anlægsinvesteringen være lavere pga. det mindre kuldebehov. )RUGDPSQLQJVWHPSHUDWXUHQ Bør vælges så høj som muligt. For hver C fordampningstemperaturen hæves, reduceres køleanlæggets energiforbrug. Eksempelvis vil reduktionen i kompressorens effektoptag være ca. 3,5 % for hver C, fordampningstemperaturen hæves ved et ammoniakbaseret køleanlæg med driftsparametrene 10/+35 C..RQGHQVHULQJVWHPSHUDWXUHQ Bør holdes så lav som muligt. For hver C kondenseringstemperaturen sænkes, reduceres køleanlæggets energiforbrug. Eksempelvis vil reduktionen i kompressorens effektoptag være ca. 2,4% for hver C, kondenseringstemperaturen sænkes ved et ammoniakbaseret køleanlæg med driftsparametrene 10/+35 C. 6HNXQG ULQGIO\GHOVHSnHWN OHDQO JVVDPOHGHHQHUJLIRUEUXJ Sekundært kan energieffektivisering opnås ved at anvende energieffektive anlægstyper og komponenter. $QO JVW\SHRJNRPSRQHQWHU Bør vælges specifikt tilpasset de aktuelle driftsforhold og brugskrav således, at anlægget er driftsmæssigt velafbalanceret og derved energiøkonomisk. Eksempler på dette er decentrale eller centrale anlæg, ettrinseller totrinsanlæg, valg af kølemiddeltype, etc. 8GQ\WWHOVHDINRQGHQVHULQJVYDUPH Udnytte eventuelle muligheder for varmegenvinding til andre processer og formål. (QHUJLVWU PPH Eksempel på energistrømme med angivelse af enkelte andele for industrielt køleanlæg med oversvømmede fordampere og en kondensatorvarme på kw. Fordampningstemperatur: 10 C og kondensering ved +35 C. I eksemplet genvindes en del af den disponible kondenseringsvarme. Mængden af kondensatorvarme, der kan genvindes, afhænger meget af virksomhedens opvarmningsbehov. Faktorer med primær indflydelse på køleanlæggets energiforbrug er i princippet ens, hvad angår store og små anlæg. Foranstående figur viser elforbrugets andel af de samlede energi-

11 strømme og illustrerer, hvorledes enkelte komponenters energieffektivisering har indflydelse på energistrømmene. I nedenstående skema er energistrømmene splittet op i delelementer for at vise, hvad der har indflydelse på energistrømmene i et køleanlæg til køle- og frostrum. 11 (QHUJLVWU PPH. OHIURVWUXP. OHLQVWDOODWLRQIULN OHV\VWHP 2PJLYHOVHUYDUPHIRUEUXJHU Varmetilførsel til luft Varmeoptagelse til kølemediet Varmeafgivelse fra kølemediet Eleffektoptagelse til komponenter Varmeafgivelse til luft/vand/jord Varmetransmission gennem vægge Varme fra varer under nedkøling, frysning Varme fra belysning Varme fra maskiner, truck etc. Varmeoptagelse i køleflade Varmeafgivelse i varmeflade Eleffektoptagelse til kompressor Eleffektoptagelse til ventilatorer Eleffektoptagelse til pumper etc. Varmeafgivelse til radiatorsystem Varmeafgivelse til brugsvandssystem Varmeafgivelse til udeluft Varmeafgivelse til vand i køletårnskredsløb Varmeafgivelse til jordslange Den lave rumtemperatur i køle-/frostrummet skabes/opretholdes ved løbende at fjerne lokalets varmetilførsel (energi) Det årlige energiforbrug for en køleinstallation afhænger af mange variable parametre, hvoraf variationer i kuldebehov og udelufttemperatur til luftkølede kondensatorer normalt er af størst betydning. Med forudfastlagte belastningsvariationer og anvendelse af referencedata for udeluft /3/ kan man vha. et af vejledningens beregningsprogrammer foretage en udregning af et forventet årsenergiforbrug. Værktøjet kan benyttes til direkte sammenligning af årsenergiforbruget for mulige alternative anlægsudformninger og til totaløkonomiske sammenligninger. (NVHPSHOSnEHUHJQLQJDInUVHQHUJLIRUEUXJ Beregning af årsenergiforbruget for Case 1 - AM Transport med vejledningens beregningsprogram

12 12 1 JOHWDOIRUHQHUJLIRUEUXJ. OHUXP Lagerstørrelse [m 3 ] ca. 10 under 300 ca. 300 ca ca ca Energiforbrug [kwh/år/m 3 ] )URVWUXP Lagerstørrelse [m 3 ] ca. 10 ca Energiforbrug [kwh/år/m 3 ] ,QGIU\VQLQJ Udstyrstype Pladefryser Spiralbåndfryser Tunnel Energiforbrug [kwh/ton] NB! Værdierne må kun anvendes til overslag og opfattes som fingerpeg om typisk størrelsesorden. Kilde: Kølebranchens Kvalitetssikringsordning /4/ %HKRYVDQDO\VH Før en køleinstallation til luftkølede køle- og frostrum kan designes, beregnes og dimensioneres, skal en behovsanalyse gennemføres til fastlæggelse af kuldebehov, varmebehov og øvrige dimensioneringsforhold. Det primære krav til en køleinstallation er naturligvis at opfylde kølebehovet ved at skabe optimale nedkølingsforløb, opbevaringstemperaturer, luftfugtigheder m.m. for aktuelle levnedsmidler eller andre lagerprodukter samt at tilfredsstille øvrige kundekrav. Ved Energibevidst Projektering af en køleinstallation skal energiforholdene indledningsvis overvejes overordnet med henblik på at minimere energiforbruget og ved om muligt at udnytte varmeenergien, hvorefter køleinstallationen efterfølgende designes, og dens komponenter dimensioneres for bedst mulig energieffektivitet. Jo tidligere energibevidst indflydelse gøres gældende, jo større er sandsynligheden for, at det samlede projekt i sin helhed bliver energimæssigt optimalt. Da behovsanalysen udgør beslutningsgrundlaget for køleinstallationens dimensionering og energiforbrug, er det særlig vigtigt at bruge ressourcer på at gennemføre denne i nødvendigt og tilstrækkeligt omfang. Et spinkelt og mangelfuldt datagrundlag, manglende viden og evne hos køberen til at vurdere og prioritere, begrænsede midler til rådgivning (især for små systemer) samt ukvalificeret rådgivning kan resultere i forkerte installationer med højt energiforbrug. Det kan ofte betale sig at inddrage folk med køleteknisk indsigt og erfaring i startfasen af et projekt.

13 13.XOGHEHKRY Ud fra data for det aktuelle tilfælde beregnes og kortlægges anlæggets kuldebehov for relevante driftssituationer. Kuldebehovet eller nødvendig dimensionerende køleeffekt, der skal præsteres, modsvarer tilført varme til rummet fra transmission gennem vægge, loft og gulv, fra luftskifte, fra varer med højere indbringningstemperatur end rummets, fra belysning m.m. Ved fastlæggelse af en installations ydeevne skal der tages hensyn til, at nogle installationer ud over køle-/frostrum er tilsluttet indfrysnings- eller nedkølingsudstyr. Endvidere skal der tages stilling til behov for, krav om eller ønsker til reservekapacitet eller minimumsydelse for minimering af konsekvenser og for sikring af drift i tilfælde af kompressorhavari eller driftsstop på dele af kølesystemet. )DVWO JJHOVHDINXOGHEHKRY Flest mulig bestemmende faktorer skal kendes, heriblandt flg.: - Aktuelle produkttyper og -mængder, som skal opbevares - indbringningstemperaturer for de enkelte produktmængder - produkternes modnings- eller gæringsvarme - ønskede/krævede opbevaringstemperaturer for de enkelte produkter - krav til luftfugtighed i lagringsperioden - krav om kontrolleret atmosfære (CA Controlled Atmosphere) - opbevaringsform (dybstabling, faste reoler, mobile reoler) - hvis rumstørrelsen ikke er fastsat - isoleringsværdier for vægge, loft og gulv - belysning - myndighedskrav til vinduer eller ovenlys - i givet fald type og placering - luftskifte, tvungen eller ukontrolleret - varmeudvikling fra personer og/eller maskiner i rummet For nogle faktorer kan der træffes et valg af energiøkonomisk betydning, mens andre faktorer ligger fast uden mulighed for at få indflydelse.

14 14 (NVHPSHOSnEHUHJQLQJDINXOGHEHKRY Beregning af kuldebehov for Case 1 - AM Transport med vejledningens beregningsprogram 1 JOHWDOIRUNXOGHEHKRY. OHUXP - rum med lille efterkøling af varer og få elmotorer: W/m 2 - rum med flere døre og efterkøling af varer og elmotorer: W/m 2 - rum med relativ stor efterkøling af varer: W/m 2 )URVWUXP - rum uden efterkøling af varer: W/m 3 Ved Energibevidst Projektering skal muligheder for reduktion af kuldebehovet kortlægges og udnyttes. Desuden skal muligheder kortlægges og udnyttes med hensyn til at udnytte lave luft-, vand- og jordtemperaturer til helt eller delvist at dække kuldebehovet uden køleinstallation (frikøling) samt til at udjævne og reducere anlæggets kølekapacitet helt/delvist ved kuldeakkumulering. 1% Værdierne må kun anvendes til overslag og opfattes som fingerpeg om typisk størrelsesorden. De kan være farlige at anvende ukritisk af ukyndige og bør checkes med beregning. 0XOLJKHGHUIRUUHGXNWLRQDINXOGHEHKRY - hæve rumtemperaturen - efterisolere vægge - anvende lufttæppe, bændelforhæng, hurtigt lukkende dør eller sluse ved tilgang til rum - lavere indbringningstemperatur på lagervarer - slukke lyset automatisk, når ingen er i rummet - anvende ventilatorer med variabelt omdrejningstal, flerhastighedsmotorer, m.v for at opnå høj virkningsgrad

15 15. OHEHKRYVYDULDWLRQHU Ved kortlægningen undersøges kuldebehovsvariationen over døgnet, ugen og året for at definere og fastlægge installationens dimensioneringspunkt(er) og klarlægge behovet for kapacitetsregulering. En køleinstallation til køle-/frostrum er typisk lagt ud for et maksimalt kuldebehov (en spidslast), der ofte kun forekommer få timer om året. Størstedelen af tiden er kuldebehovet mindre, og installationen vil være i drift med reduceret kapacitet. Ved Energibevidst Projektering skal der fokuseres på energiøkonomisk kapacitetsregulering, som dels skal ske i passende trin og dels ske på en effektiv måde. %HUHJQLQJDINXOGHEHKRYVYDULDWLRQHU Kuldebehovsvariationer for Case 1 - AM Transport udregnet ved hjælp af vejledningens beregningsprogram )ULN OLQJ Kun ved relativt høje rumtemperaturer, eksempelvis kølede arbejdsrum, kan det være rentabelt at etablere et frikølesystem, idet temperatur af udeluft eller af tilgængeligt vand da er passende lavere end rumtemperaturen i en passende del af året. Ved Energibevidst Projektering skal rentabiliteten af et frikølesystem undersøges og overvejes, idet driftsbesparelser holdes op mod merinvestering.

16 16 *UXQGODJIRUIULN OLQJ Grundlag for overvejelser mht. etablering af frikølesystem v.h.a. referencedata vejrforhold TRY /3/. 7 UÃOXIWWHPSHUDWXUÃLKWÃ7HVWÃ5HIHUHQFHÃ<HDUÃ75< 9nGÃOXIWWHPSHUDWXUÃLKWÃ7HVWÃ5HIHUHQFHÃ<HDUÃ75< t,tør [ C] t,våd [ C] Hele året fra januar til december Hele året fra januar til december 1 JOHWDOIRUIULN OLQJ 6W UVWHRJPLQGVWHHQHUJLP VVLJWUHOHYDQWHNDSDFLWHWVRPUnGH - Tørkølerløsning: kw - Fordampningskølerløsning: > 200 kw - Grundvand: > 100 kw - Sø- og havvand: > 100 kw 7HPSHUDWXUQLYHDX - Laveste energimæssigt relevante temperaturniveau for det kolde vands fremløbstemperatur: +5 C 5HODWLYWHQHUJLIRUEUXJ - Reduktion af energiforbrug i forhold til kompressorkøling: % Kilde: Keld Almegaard, COWI A/S, /5/.XOGHDNNXPXOHULQJ Ved anvendelse af isbanksystem, buffertank med vand (evt. frostsikret) o.lign. kan kortvarige store spidsbelastninger dækkes, køleinstallationens kapacitet reduceres, og driften udjævnes. Behov for reservekapacitet og konsekvenser for produktion ved driftsstop på kølesystemet kan indgå i overvejelserne. Normalt er kuldeakkumulering med akkumuleringssystem kun værd at overveje til køle-/frostrum, hvis driftsprofilet indeholder store spidsbelastninger i korte perioder. Af og til kan kuldeakkumulering i lagerrummet med dets indhold udnyttes til nedkøling i nattetimer og temperaturstigning i arbejdstimer, såfremt varerne kan tåle temperaturvariationerne. Ved Energibevidst Projektering skal energibesparelsen ved en mindre køleinstallation gøres op. Mulig akkumuleringstemperatur i forhold til nødvendig kølestedstemperatur skal indgå i undersøgelser og overvejelser. Ofte er økonomiske overvejelser afgørende mht. merinvestering i kuldeakkumuleringssystem i forhold til investeringsbesparelse for mindre køleinstallation samt driftsbesparelse. Ved kuldeakkumulering kan der være betydelige økonomiske besparelser i at flytte driftsperioden for køleinstallationen til natten med lav tripeltarif for elforbruget.

17 Yderligere information om kuldeakkumulering kan f.eks. findes i referencen /6/. 9DUPHEHKRYRJXGQ\WWHOVH Hvis det er muligt og økonomisk rentabelt/acceptabelt at udnytte kølesystemets overhednings- og kondensereringsvarme til rum- eller brugsvandsopvarmning, gulvvarme m.m., bør det gøres. Installationen kan evt. alternativt forberedes dertil. Normalt må varmeudnyttelsen ikke genere kølesystemets opfyldelse af primære kølekrav. Varmebehovet varierer oftest gennem døgnet, over ugen og året og kan desuden være sæsonbetonet. Omstændigheder med hensyn til ønsket temperaturniveau, tidspunkter m.m. skal kortlægges for at skabe beslutningsgrundlaget for at udnytte kølesystemets varme. Kølesystemets varme kan akkumuleres til afgivelse på ønskede tidspunkter ved anvendelse af beholdere med kappe eller indbygget spiral eller andre varmeakkumulerende systemer. Beholdervolumen skal tilpasses behovsprofilet. Varmeakkumulering er værd at overveje, når der ikke er samtidighed mellem kølesystemets drift og varmebehovet. 8GQ\WWHOVHDIN OHV\VWHPHWVYDUPHWLOJXOYYDUPH Ved Case 1 - AM Transport A/S i Horsens udnyttes kølesystemets varme til gulvvarme i frostterminal og frosthøjlager. Ydelsen på 50 kw er dimensioneret svarende til gulvarealets transmissionsvarme. Systemet består af en pladevarmeveksler i parallelkobling med fordampningskondensatoren, hvori etylenglykol opvarmes fra en returtemperatur på 10 C til en fremløbstemperatur på 15 C til gulvvarmesystemet. Ved Energibevidst Projektering undersøges specielt kølesystemets merenergiforbrug til drift med forhøjet kondenseringstryk, hvis dette behøves til varmeudnyttelsen som alternativ til andet opvarmningssystem. Merenergiforbruget skyldes, at kølesystemet må arbejde ved højere kondenseringstryk end ellers nødvendigt for at foretage varmeakkumulering ved et ønsket højere temperaturniveau, end systemet normalt leverer. Udnyttelse af varme fra køleanlæg vil normalt være rentabelt og lettest at udnytte på større centrale anlæg, idet varmen da er samlet på ét sted. I øvrigt er der p.t. afgift på elforbrug til udnyttet varme fra en køleinstallation, hvilket påvirker rentabiliteten og gør valget mere uoverskueligt og kompliceret for mange. 17

18 (UIDULQJHUPHGYDUPHXGQ\WWHOVH Normalt vil man kun vælge at akkumulere varme ved høj temperatur til varmt brugsvand ved brug af overhedningsvarmen, der betragtes som udnyttelig, og som udgør % af det totale varmepotentiale. Den resterende kondenseringsvarme benyttes nu og da for såkaldt lavtemperaturvand til forvarmning af brugsvand og til gulvvarme. Et varmegenvindingsanlæg kan eksempelvis opbygges med en separat overhedningsfjerner og en separat vandkølet kondensator, der udnytter kondenseringsvarmen. Veterinærer kan kræve et ekstra medium (ekstra væskekreds) mellem kølemiddel og brugsvand af drikkevandskvalitet, hvilket udelukker anvendelse af kølemiddel direkte i spiralen eller kappen på brugsvandsbeholdere. 18

19 19 6\VWHPXGIRUPQLQJ På baggrund af behovsanalysen skal nogle overordnede beslutninger træffes med hensyn til systemets design og udformning for at tilgodese stillede krav/behov, så anlægget bliver bedst muligt totaløkonomisk set. Ud fra behov for flere temperaturniveauer, fysiske afstande, placerings-muligheder m.m. fastlægges antallet af selvstændige anlæg og deres type. Ofte skal der indledningsvis træffes et valg mellem flere mindre decentrale køleanlæg eller et større centralt køleanlæg. Mindre decentrale køleanlæg er selvstændige anlæg til hvert kølested, mens et centralt køleanlæg er et central placeret køleanlæg med tilslutninger til samtlige kølesteder. Det kan være komplekst at få overblik over alle relevante forhold med hensyn til fordele, ulemper, omkostninger, energiforbrug m.m., men her spiller erfaringer ind. Der tages normalt udgangspunkt i den måde, man plejer at lave anlæggene på, hvilket imidlertid ikke må forhindre nytænkning eller overvejelser om alternativer. Ved Energibevidst Projektering er der ofte behov for at gå processen igennem (type, dimensionering og resultat) flere gange og foretage sammenlignende beregninger af flere udvalgte anlægstyper, før det endelige anlægsdesign fastlægges. )RUGHOHRJXOHPSHUYHGVWRUWFHQWUDOWDQO JRJPLQGUHGHFHQWUDOHDQO J 6WRUHDQO J&HQWUDOHDQO J 6PnDQO J'HFHQWUDOHDQO J Fordel Ulempe Fordel Ulempe Anlægsinvestering x x Driftsudgift x x x x Servicevenlighed x x Overvågning x x Mulighed for varmegenvinding x x Driftssikkerhed x x (UIDULQJHUPHGV\VWHPGHVLJQ Typisk anvendes store centrale køleanlæg til virksomheder med stor arealmæssig udstrækning (slagterier, bryggerier, store supermarkeder etc.) og mindre decentrale køleanlæg til virksomheder med mindre kuldebehov (butikker, mindre levnedsvirksomheder etc.). 7HPSHUDWXUQLYHDXHU Et anlægssystem bør designes således, at ikke én vare eller en lille del af kølebehovet bestemmer laveste temperaturniveau for hele systemet eller for større dele deraf. Når man ved store anlæg ønsker, at flere kølesteder grupperes eller sektioneres, vil

20 20 fordampningstemperaturen i hver gruppe altid være bestemt af det rum, der kræver den laveste fordampningstemperatur. (NVHPSHOSnNRUWO JQLQJDIN OHVWHGHU Ved Case 1 - AM Transport A/S var de ønskede rumtemperaturer flg.: Køleterminal: C, kølerum: C, frostterminal: C og frosthøjlager: 25 C. Ved Energibevidst Projektering er det ideelt at udføre installationen med alle ønskede temperaturniveauer, men dette er sjældent realistisk, idet anlægget dermed bliver for dyrt og for kompliceret. I praksis udføres anlæg typisk med 2-3 temperaturniveauer for installationer til både køle- og frostrum, men det bør altid overvejes, om det er energimæssigt besparende og økonomisk rentabelt at udføre køleinstallationen med flere temperaturniveauer. 7HPSHUDWXUQLYHDXHU. OHUXP Rumtemperaturområde C C C +2 C Anvendelse Arbejdslokale Grønt Kødstykker, mejeri Fisk, pålæg og Færdigvarer )URVWUXP Rumtemperaturområde C -25 C Anvendelse Dybfrost generelt Frosset fisk Med et af vejledningens beregningsprogrammer er det muligt at sammensætte grupper og beregne deres energiforbrug med henblik på at opnå en optimal anlægsløsning. *UXSSHULQJDIN OHVWHGHU Beregning af evt. tab ved parallelkobling af kølesteder med forskellige temperaturniveauer for Case 1 - AM Transport med vejledningens beregningsprogram for gruppering af kølesteder:

21 21 $QO JVW\SH Køleinstallationer til køle- og frostrum kan være et- eller totrinssystem af direkte eller indirekte type med forskellige primære og sekundære kølemidler. 'LUHNWHHWRJWRWULQVV\VWHPHU Ettrinssystem komprimerer et primært kølemiddel i ét trin fra lavtryk til højtryk Totrinssystem komprimerer et primært kølemiddel i to trin fra lavtryk over mellemtryk til højtryk Ettrinsanlæg benyttes typisk til mindre anlæg med fordampningstemperaturer over ca. -20 C med R134a, ned til ca 40 C med R404A samt til store anlæg over ca -20 C med R717, dog helt ned til -25 C med skruekompressorer. Totrinsanlæg anvendes typisk til fordampningstemperaturer ned til ca C med R717 som kølemiddel til store industrielle anlæg med både køle- og frostrum.,qgluhnwhv\vwhphu Indirekte system på kold og varm side med cirkulation af sekundære medier med pumper Indirekte systemer på varm side etableres typisk, når placering af kondensator til køling med udeluft ikke er mulig tæt på kølekompressor. Varmen afgives i stedet via en varmeveksler til en væskekreds, der er forbundet til tørkøler eller køletårn. Indirekte systemer benyttes også på varm side, hvis varmen kan udnyttes til rumvarme eller til brugsvands(for)varmning.

22 22. OHDQO JWLOJDUWQHUL Typisk køleanlæg til kølerum i forbindelse med gartneri: R134a, ettrinsanlæg, termoventil og direkte system. OHDQO JWLOVXSHUPDUNHG Typisk køleanlæg til kølerum i forbindelse med supermarked: R404A, to kredsløb til køl (øverst) og frost (nederst) med underkøling af kølemiddelvæsken til frost samt termoventil. Ved Energibevidst Projektering må flg. forhold overvejes. Jo lavere kølestedstemperatur der skal opretholdes, desto større energiforbrug vil der være til køleinstallationen. Et indirekte system har i princippet en ekstra varmeveksling, der vil sænke fordampertrykket eller øge kondensatortrykket i kølekredsløbet, samt et pumpekredsløb, der alt andet lige vil øge energiforbruget sammenlignet med et direkte system.. OHDQO JWLOLQGXVWULHOWODJHU Typisk køleanlæg til industrielt køle- og frostlager: R717, totrinsanlæg og pumpecirkulation til fordamperanlæg.

23 1 JOHWDOIRUYDOJPHOOHPHWHOOHUWRWULQVDQO J 6WHPSHONRPSUHVVRUHU Kan typisk benyttes i ét trin op til flg. maksimale trykforhold: R134a; 1:12, R290; 1:10, R404A; 1:14, R407C; 1:10, R410A; 1:10, R507A; 1:14, R717; 1:8. Definitionen på et trykforhold er forholdet mellem kølemidlets tryk ved kompressorens afgangsside og tilgangsside i absolutte tryk. 6NUXHNRPSUHVVRUHU Anvendelsesområdet er begrænset af de enkelte modellers maksimale differenstryk, der eksempelvis kan være 6, 16, 20 eller 25 bar. Definitionen på differenstrykket er kølemidlets tryk ved kompressorens afgangsside minus kølemidlets tryk ved kompressorens tilgangsside. 23

24 24 'HWDLOSURMHNWHULQJPHGYDOJDIN OHPLGOHURJKRYHGNRPSR QHQWHU Efter at det overordnede anlægsprincip, driftparametre og dimensionerende anlægkapaciteter er fastlagt i forprojektet, skal køleanlæggets øvrige dele fastlægges i detailprojekteringen, hvor der bl.a. skal tages hensyn til energimæssige aspekter. Et energiøkonomisk køleanlæg bør dimensioneres til driftsmæssigt at være i balance, dvs. uden unødig overdimensionering af energiforbrugende komponenter. Udvælgelse af kølemidler og hovedkomponenter foretages ud fra overvejelser mht. ydelse, effektoptag, effektivitet, pris, miljøforhold samt andre forhold af betydning for det samlede energiforbrug og driftsøkonomi. I efterfølgende afsnit nævnes forhold, som bør overvejes, når et køleanlæg detailprojekteres.. OHPLGOHU 3ULP UWN OHPLGGHO Valg af primært kølemiddel foretages iht. Europæisk Standard DS/EN 378-1: 2000, hvorved der bl.a. tages hensyn til potentiel indvirkning på global opvarmning og nedbrydelse af ozon i stratosfæren. Kølemidlet vælges bl.a. ud fra anvendelighed til det aktuelle system mht. miljøbelastning, fyldning, systemanvendelse, anlægsdesign, anlægsfremstilling, kompetance, vedligehold, energieffektivitet m.m.. OHPLGOHUVSRWHQWLDOHPKWR]RQODJVQHGEU\GQLQJRJGULYKXVHIIHNW Et kølemiddels karakteristika mht. ozonlagsnedbrydning og drivhuseffekt ved udslip angives ved flg. faktorer: ODP-faktor (Ozon Depleting Potential): Ozonnedbrydningsevne angivet relativt til kølemidlet R11 (=1.0) GWP-faktor (Global Warming Potential): Drivhuseffekt angivet relativt til CO 2 (= 1.0) Kølemidlet vælges med så lav ODP-faktor som muligt og således, at dets indflydelse på sikkerhedsforholdene er minimeret. Fyldningen bør minimeres ved brandbare eller giftige kølemidler. Kølemidlet vælges med så lav GWP-faktor som muligt under samtidig hensyntagen til god energieffektivitet. Hvis det er nødvendigt at anvende kølemidler med ODP- og GWP-faktorer større end 0, skal fyldningen minimeres. Hvis global opvarmning er eneste miljømæssige effekt, skal energieffektivitet have præference frem for lav fyldning, hvis begge krav ikke samtidig kan opfyldes.

25 25 2'3RJ*:3IDNWRUHUPPIRUUHOHYDQWHN OHPLGOHU 1DYQ ammoniak propan CO 2 %HWHJQHOVH 5 5D 5$ 5 5& 5$ 5$ 5 2'3IDNWRU *:3IDNWRU R717 (ammoniak) er et såkaldt naturligt kølemiddel, der er klassificeret som brændbart og giftigt, men som i praksis er mindre farligt, end rene stofdata angiver ved fornuftig omgang og håndtering. R134a og R404A er begge såkaldte klorfrie syntetiske kølemidler, der som rene stoffer hverken er brændbare eller giftige. R290, R407C, R410A, R507A og R744 er også klorfrie eller halogenfrie, ubrændbare og ugiftige, pånær propan, der er brændbar. (UIDULQJVP VVLJDQYHQGHOVHDIN OHPLGOHU Flg. kølemidler anvendes typisk: 6WRUHLQGXVWULHOOHDQO J R717 (ammoniak) til både køle- og frostrum (fyldningsminimering er normalt ikke primært krav) 0LQGUHNRPPHUFLHOOHDQO J Hidtil R134a til kølerum og R404A til køle- og frostrum, men i fremtiden vil man antagelig også benytte R290 (propan), R407C, R410A, R507A og R744 (CO 2 ) Ved Energibevidst Projektering skal man være opmærksom på, at en kompressors effektivitet og energiforbrug er kølemiddelafhængigt.. OHPLGGHOUHODWHUHGHIRUKROGIRUNRPSUHVVRUV\GHOVHRJHIIHNWRSWDJ R717 har ca. 7% større køleydelse end R134a ved driftsforholdet 10 / +35 C (fordampningstryk/kondenseringstryk) for given industriel stempelkompressor ved samme optagne akseleffekt Ved samme driftsforhold gælder for hhv. R717 og R134a, at: Forholdet mellem ydelse og effektoptag bedres med ca. 3,6 og 3,5% for hver C, fordampningstemperaturen hæves Forholdet mellem ydelse og effektoptag bedres med ca. 2,5 og 2,8% for hver C, kondenseringstemperaturen sænkes 6HNXQG UWN OHPLGGHO Valg af sekundært kølemiddel foretages med hensyntagen til egnethed til aktuel systemudformning. Minimering af energiforbruget pga. strømningshastighed og medieviskositet tilstræbes. (UIDULQJVP VVLJW Flg. kølemidler anvendes typisk: Fødevarer på køl: Propylenglykol, Temper, Hycool, Freezium, Tyfoxit, Antifrogen KA, (sjapis). Fødevarer på frost: Calciumklorid, Temper, Hycool, Freezium, Tyfoxit, Antifrogen KA, (CO 2 ). Calciumklorid er stærkt korrosivt, men udgør normalt ikke et problem i lukkede systemer tilsat inhibitorer. +RYHGNRPSRQHQWHU I efterfølgende afsnit er projekteringsdetaljer og erfaringsforhold angivet for kølesystemernes vigtigste hovedkomponenter og rørtræk. Omtalte komponenter er indrammet i efterfølgende figur:

26 26.RPSUHVVRUNRPSUHVVRUDJJUHJDW I kølesystemer til køle- og frostrum kan flere kompressortyper anvendes af hermetisk, semihermetisk eller åben type: stempelkompressor, skruekompressor, scrollkompressor, m.m. Ved mindre systemer er kompressor ofte sammenbygget med luftkølet kondensator og evt. receiver til et aggregat. En kompressors energieffektivitet ved fuldlast afhænger af mange forhold og kan beregnes og udtrykkes direkte i form af isentropisk virkningsgrad og indirekte med Carnotvirkningsgrad, effektfaktor, m.m. Effektiviteten aftager principielt over tiden pga. slid i stempelkompressorers arbejdsventiler o.lign., hvis der ikke foretages løbende vedligehold.,vhqwurslvnylunqlqjvjudg Isentropisk virkningsgrad er defineret ved 0 is = P is / P e, hvor P e = kompressorens tilførte effekt (på aksel for åben type og på motor for hermetisk eller semihermetisk type) P is = effektoptag ved ideel kompressionsproces (adiabatisk og reversibel) = m R ( h 2is h 1 ) m R = kompressorens kølemiddelmassestrøm h 2is = specifik enthalpi i sluttilstanden for isentropisk (reversibel adiabatisk) kompression fra tilstand 1 til tilstand 2 h 1 = specifik enthalpi i indsugningstilstanden (tilstand 1 ved t,o og t,oh) 6WHPSHONRPSUHVVRUHU Stempelkompressorer af åben og semihermetisk type med angivelse af principielle tryk, temperaturer og effektoptag:

27 27 *HQHUHOWRPNRPSUHVVRUHUVHQHUJLIRUEUXJ Højere fordampningstemperatur giver større køleydelse for samme energiforbrug. Lavere kondenseringstemperatur giver større køleydelse med mindre energiforbrug. Rigtig kompressorbestykning og brug af kapacitetsregulering minimerer energiforbruget til dellast. Nedenstående kurver viser eksempler på ændring af effektoptag for en industriel stempelkompressor ved ændring i fordampnings- og kondenseringstemperatur med udgangspunkt i driftsforholdet 10 C / +35 C. Kurven for variende fordampningstemperatur er udarbejdet for konstant kondenseringstemperatur 35 C. Eksempelvis opnås en besparelse på 13 % ved ændring af fordampningstemperaturen fra -14 C til 10 C. Kurven for varierende kondenseringstemperatur er udarbejdet for konstant fordampningstemperatur -10 C. Eksempelvis opnås en besparelse på 12 % ved ændring af kondenseringstemperaturen fra +35 C til +30 C. Ændring i kompressors effektoptag [ % 50% 40% 30% 20% 10% 0% -10% -20% -30% -40% -50% -33% -23% -12% 0% 13% 28% Ændring i fordampningstemperatur [ K ] 44% Ændring i kompressors effektoptag [ % 50% 40% 30% 20% 10% 0% -10% -20% -30% -40% -50% 24% 12% 0% -13% -23% Ændring i kondenseringstemperatur [ K ]

28 28 9DOJDINRPSUHVVRUPRWRUPP.RPSUHVVRUEHVW\NQLQJ Vælg hensigtsmæssig kompressorsammensætning, f.eks. stempel og/eller skruekompressorer med eller uden economiser. Af driftsikkerhedsmæssige og energiøkonomiske årsager ved dellast vil det i mange tilfælde være hensigtsmæssigt at vælge flere mindre kompressorer i stedet for én stor. (IIHNWLYLWHW En kompressors effektivitet anses for at være acceptabel, når isentropisk virkningsgrad 0 is [-] ikke er under 85 % af middelværdien af de på markedet værende kompressorer under hensyntagen til type, slagvolumen, kølemiddel og overhedning. I efterfølgende skema er udvalgte virkningsgrader angivet: 0LQLPXPY UGLHUIRUDFFHSWDEHOLVHQWURSLVNYLUNQLQJVJUDG LV Kølemiddel ved valgt driftsforhold 6WHPSHO 6NUXH 6FUROO Hermetisk Semihermetisk Åben Åben Hermetisk R717 ved 35/-10 C - - 0,58 0,51 - R717 ved 10/+30 C - - 0,60 0,63 - R134a ved 10/+30 C 0,42 0,50 0,56 0,57 0,50 R404A ved 35/+30 C 0,38 0,52 0,59 0,55 0,38 R404A ved 10/+30 C 0,45 0,53 0,59 0,58 0,58 Driftsforhold er i skemaet angivet på flg. måde: t,o / t,c, hvor t,o og t,c refererer til tidligere figur. 'HOODVW En kompressors virkningsgrad falder ved faldende kapacitet og bør således altid belastes mest muligt. Kapacitetsregulering er omtalt i detaljer andet sted i vejledningen. 0RWRU En elmotorer bør ikke overdimensioneres evt. kan automatisk startaflastning benyttes. Valg af motorer af energisparetype med høj virkningsgrad bør overvejes. Sparemotorer findes op til 110 kw /10/. Motorvirkningsgrad kan også forbedres ved valg af anden kapslingsklasse. En 4-polet 75 kw-motor har eksempelvis en virkningsgrad på 92,5% ved IP23 og 94% ved IP55. 'ULYIRUP Direkte kobling bør vælges frem for remtræk, da tabet i remtræk er størst. Der findes energioptimerede remtræk /7/. Ved Energibevidst Projektering er det meget vigtigt at fokusere på kompressorernes energiforbrug, da disse altid har det største effektoptag i et kompressionskøleanlæg. (UIDULQJVP VVLJDQYHQGHOVHDINRPSUHVVRUHU Ved mindre anlæg anvendes semihermetiske eller hermetiske kompressorer. Ved større industrianlæg anvendes ofte en kombination af åbne stempel- og skruekompressorer På industrielle anlæg anvendes stempelkompressorer ofte til dellast og skruekompressorer til grundlast. )RUGDPSHU Valg af fordampertype er afhængig af typen af køleanlæg. Ved mindre køleanlæg anvendes oftest direkte systemer med tørekspansionsfordampere, og større industrianlæg anvender typisk også direkte system med våde pumpecirkulationsfordampere. I enkelte tilfælde benyttes indirekte systemer med brinekredsløb mellem centralt placeret køleaggregat og kølerum. )RUGDPSHUWLOOXIWN OLQJ I kølesystemer af direkte type anvendes både fordampere for tørekspansion og til oversvømmet system af forskellige typer: glatrørsfordampere og lamelluftkølere for naturlig og tvungen

29 luftcirkulation med væsketilførsel via termostatisk ekspansionsventil, stænkudskiller eller pumpecirkulation. En fordampers ydelse og energieffektivitet afhænger af temperaturforskellen mellem kølet luft og fordampende kølemiddel i rørene, fordamperens overfladeareal, luftens strømning forbi fladen, blæsernes effektivitet samt evt. tilrimning. )RUGDPSHUHWLOOXIWN OLQJ Lamelkølere med ventilator for tvungen luftcirkulation med principielle temperaturforløb vist for både tørt og oversvømmet system: 29 Ved Energibevidst Projektering skal man være opmærksom på, at dimensionerende temperaturdifferens fastlægger fordampningstemperaturen og påvirker kompressorens effektoptag, at tilført effekt til ventilator skal fjernes igen med køleanlægget og derfor tæller dobbelt, at større cirkuleret luftmængde og større tryktab på luftsiden over luftkøleren giver øget energiforbrug til ventilator, at valgte ventilatorers totale virkningsgrad påvirker energiforbruget til ventilation, samt at valgt afrimningsform påvirker energiforbruget til afrimning. Samlet energiforbrug til kompressor og fordamper kan minimeres ved valg af luftkøler, idet ventilatorer med lavt omløbstal generelt er mere energiøkonomisk end højt omdrejningstal, såfremt det ikke konflikter med krav til kastelængde. 9DOJDIIRUGDPSHUHWLOOXIWN OLQJ Valget tilpasses funktionen blandt typer med horisontal og vertikal luftstrøm for placering på gulv, væg eller loft. Normalt fastlægges luftmængde og ventilatorer automatisk ud fra det dimensionerende kuldebehov. Dimensionering bør foretages med indgående temperaturdifferens t,li - t,o [K] på 6 10 K (maks. 12 K). Lamelafstanden bør mindst være 2, 4 eller 6 mm ved t,o hhv. over +10 C, mellem 0 og +10 C og under 0 C og i øvrigt tilpasses fugtudviklingen i rummet. Ventilatorer med høj virkningsgrad kan have højere støjniveau end ventilatorer med dårligere virkningsgrad. Afrimning bør foretages behovsstyret og helst med udnyttelse af varmgas (spildvarme) frem for f.eks. elafrimning. I nogle industrianlæg benyttes aluminiumsfordampere i stedet for stålfordampere pga. bedre k-værdier og mindre energiforbrug til afrimning. (UIDULQJVP VVLJXGIRUPQLQJDIIRUGDPSHUV\VWHPHUWLOOXIWN OLQJ 0LQGUHNRPPHUFLHOOHDQO J Udformes oftest som tørt system (tør ekspansion) Typisk temperaturdifference (mellem fordampningstemperatur og rumtemperatur) er 8-12 K for frostlagre og for kølerum med rumtemperatur mellem 0 og +4ºC Typiske lamelafstande er 2 mm ved rumtemperatur C, 4 mm ved C, 4-6 mm ved C samt 6-10 mm ved 25 0 C Afrimning foretages normalt med elafrimning 6WRUHLQGXVWULHOOHDQO J