Optimalisatie van NH3 systemen - UBF-ACA

Report
Ammoniak
(NH3/R717)
als koudemiddel
Geschiedenis
CO2
NH3
CO2
HFK
HFO ?
HC’s
CO2
NH3
NH3
1930
1834
Ethyl-ether
NH3
SO2
HC’s
HC’s CFK
HC’s HFK HFO
NH3
CFC HCFK
HCFK HFK
CO2
NH3
Montreal
protocol
CFC HCFK
1990
1997
2013
CO2
1987
1950
Kyoto
protocol
Ammoniak
Al meer dan 100 jaar een duurzame oplossing
NH3 HFK
“Optimalisatie” NH3 systemen
Definitie optimaal: zo gunstig mogelijk
In de ontwerp fase:
•
•
•
•
De juiste systeemkeuze
Infrastructuur
Minimalisatie koudemiddel inhoud
De NH3 installatie als warmtebron
In de gebruiks fase:
• Oliehuishouding
• Niet condenseerbare gassen
• Vocht
Systemen met NH3
• Natuurlijke circulatie
• Direct
• Pompcirculatie
• Indirect
• Directe expansie
Pomp circulatie
Badverdamping met gebruik van een koudemiddelpomp
waarbij de verdamper volledig “nat” wordt gebruikt.
•
•
•
•
•
•
Grote flexibiliteit van opstelling
Verdampers met kleine Δt mogelijk (fruitbewaring)
Heetgas ontdooiing eenvoudig
0-100% regelbaar
Lage condensatietemperatuur mogelijk
Eenvoudige oliehuishouding
Relatief grote vullingen, echter wel afhankelijk van
componentenselectie.
Pomp circulatie
Pomp circulatie
Nat retour
Droge zuig
Afscheider
Koudemiddelpomp
Circulatievoud
Pomp circulatie
Wanneer ?
•
•
•
•
Grote mate van fexibiliteit
De beste prestaties
Vulling geen bezwaar
Persgasontdooiing
Vanaf ca. 150 kW en groter
Natuurlijke circulatie
Badverdamping zonder gebruik van een koudemiddelpomp
waarbij de verdamper volledig “nat” wordt gebruikt.
Statische vloeistofhoogte als drijvende kracht voor de
circulatie.
• Voornamelijk gebruikt in indirecte systemen
– Glycol / temper
– CO2 koudedrager en cascade
– Koud water systemen
•
•
•
•
0-100% regelbaar
Lage condensatietemperatuur mogelijk
Eenvoudige oliehuishouding
Uitermate geschikt voor minimalisatie vulling
Natuurlijke circulatie
Droge zuig
Afscheider
Nat retour
Verdamper
Vloeistof
Test systeem bij TNO
Camera
Inspuiting
Licht
•
•
•
•
•
Badverdamper
Bovengeplaatste afscheider
Natuurlijke circulatie
Gefilmd vanaf de boven zijde
Oplopende capaciteit, 100% is nominaal
Natuurlijke circulatie
Wanneer ?
• Beperkte vulling gewenst
• Geen NH3 in gekoelde ruimte (indirect systeem)
• Koeling van vloeistoffen
Vanaf ca. 50 kW en groter
Directe expansie
Slechts enkele systemen gerealiseerd, soms met succes….
Waarom moeilijk? De eigenschappen van NH3 !
• Minerale olie mengt zich normaal niet met NH3
• Door zuiggasoververhitting wordt de persgastemperatuur
snel te hoog
• Vloeistof / gasmengsel vormt geen nevel
• NH3-druppels vloeien samen
• Voor oververhitting is maar weinig vloeistof nodig
• In deellast moeilijk stabiel te krijgen
• Vocht in NH3 grote invloed
Directe expansie
Wanneer ?
Bij behoefte aan avontuur !!
Infrastructuur
Optimalisatie begint al op de tekentafel
• Opstelling machinekamer
• Leidingloop
• Plaats koelers en condensors
- Statische hoogte
- Leidingweerstanden
- Koudemiddelvulling
Verdamperdruk
ΔP in kPa
-10
-40
10
0,86
2,72
15
1,31
4,26
20
1,75
6
Vulling
- 43%
200 kW
400 kW
600 kW
800 kW
DN 100
DN 125
DN 150
DN 200
DN 25
DN 40
DN 50
DN 65
Machine
kamer
800 kW
LD vloeistof
161 liter
Nat retour (50% vloeistof) 760 liter
Totaal
921 liter
200 kW
400 kW
DN 100
DN 125
DN 25
DN 40
Machine
Kamer
800 kW
400 kW
200 kW
DN 125
DN 100
DN 40
DN 25
LD vloeistof
78 liter
Nat retour (50% vloeistof) 452 liter
Totaal
530 liter
Minimalisatie koudemiddelinhoud
Invloed selectie componenten
Economiser /
tussenkoeler
Afscheider /
vloeistofvat
Expansie
orgaan
Condensor
Compressor /
olieafscheider
Oliekoeler
Vulling
Warmtewisselaar
Luchtkoeler
Leidingwerk
Appendages
Grote invloed op vulling
Gemiddelde invloed op vulling
Geringe invloed op vulling
Verbeterde afscheidings
principes
Horizontale meervoudige
Afscheiding (HAM)
• Kleinere diameter benodigd
• Grote vrijheid positionering aansluitingen
Natuurlijke circulatie NH3 – Glycol
Distributiecentrum België
Verbeterde afscheidings
principes
Compacte oplossingen met demister
afscheiding
• Hoogwaardige afscheiding
• Minimalisatie van vulling
Energiebewust ontwerpen
Warmte terugwinning
Door zijn hoge persgas temperatuur is NH3 het perfecte
koudemiddel voor het opwekken van warmte.
Warmtebronnen:
• Desuperheater
• Condensor
• Oliekoeling
• Onderkoeler
Wamte opwekking:
• Water voor reiniging
• Vloer verwarming
• Comfort verwarming
• Drogen
Warmte terugwinning
Warmte terugwinning
DE-SUPERHEATER
CONDENSOR
OLIEKOELER
Add-on warmtepomp
+80
warmte
+35
warmte
-7
koude
Onderhoud
Olieproblemen voorkomen
• Selectie goede olieafscheider
• Olie met één (hoge) verdampingstemperatuur en laag
pour point toepassen, let op verschillende oliefracties
• Aftappen op hoogste temperatuur
• Olievoorraadvat verwarmen
• Olieretoursysteem eenvoudig en inzichtelijk
• Noteren: wat gaat erin en wat wordt afgetapt
Oliesoorten
Niet oplosbaar in NH3:
• Mineraal paraffinische en nafteenhoudend
• Hydrotreated (Reflo A68, CPI 1009-68) -> AANBEVOLEN
• PAO (Polyalphaolefin, Reniso SYNTH 68*)
Oplosbaar in NH3 (DX systemen):
• PAG (polyalkylene glycol, Reniso PG 68)
Een goede olie heeft een laag pour point (stolpunt)
en een hoog flash point.
* Ook bruikbaar voor R724
Terugvoeren BDP
NH3 Afscheider
DBP
l
t
LT
Condensor
warmtewisselaar
Terugvoeren ORVW
NH3 Afscheider
ORVW
Condensor
warmtewisselaar
Niet condenseerbaar gas
Oorzaken:
• Slechte inbedrijfstelling
• Uiteenvallen van het koudemiddel door hoge
persgastemperaturen
• Servicewerkzaamheden
• Lekkages aan het koelsysteem
Gevolgen voor energieverbruik en koelvermogen:
Pc
Pe (kW)
Oliekoeler (kW)
Qo (kW)
COP
30
32
34
36
38
40
84,2
88,8
93,7
98,7
103,9
109,3
27,6
33,5
39,7
46,2
53,1
60,2
366
361
356
350
343
335
4,35
4,07
3,8
3,54
3,3
3,04
Niet condenseerbaar gas
Maatregelen:
• Air purger installeren
• Periodiek onderhoud door gekwalificeerd personeel
Water in NH3
Oorzaken:
• Water van afpersen componenten
• Bouwfase (condensatie en slecht vacumeren)
• Aanzuigen lucht bij draaien in vacuum
• Onzorgvuldig afblazen NH3 in water
• Interne lekkages warmtewisselaars
• Slechte kwaliteit NH3 of olie vullen
• Servicewerkzaamheden
• Lekkages aan het koelsysteem
Water in NH3
Water in NH3
Water lost op in NH3
1% water in NH3 resulteert in:
1% toename in energieverbruik
2% afname van koelvermogen
Overige nadelige bijwerkingen:
• Veroudering en uiteenvallen smeerolie (verzuring)
• Corrosie
• Problemen met kleppen
• Asafdichting problemen
Water in NH3
Maatregelen:
• System cleaner / Ammonia dryer toepassen
• Periodiek onderhoud en controle kwaliteit NH3
www.wijbenga.nl
Vragen?
Climatechno stand 033

similar documents