Znaczenie parametrów eksploatacyjnych
Efektywność energetyczna instalacji chłodniczych najczęściej analizowana jest przez pryzmat doboru urządzeń, modernizacji oraz parametrów pracy, takich jak temperatura parowania i skraplania. W praktyce jednak istotny wpływ na zużycie energii mają również czynniki eksploatacyjne, które nie są standardowo monitorowane. Jednym z nich jest zawartość wody w amoniaku, która wraz z czasem pracy instalacji może prowadzić do stopniowego pogorszenia sprawności układu, bez wyraźnych sygnałów dla obsługi.
Bezwodny amoniak zawiera ok. 0,3% wody. W trakcie eksploatacji wartość ta rośnie, szczególnie w instalacjach, w których wykonywane są prace serwisowe lub modernizacyjne. Instalacja może funkcjonować poprawnie, realizując założone parametry technologiczne, jednak przy zwiększonym zużyciu energii.
Mechanizm przedostawania się wody do instalacji
Woda może pojawiać się w instalacji chłodniczej na minimum dwa sposoby. Pierwszy z nich to zasysanie powietrza w warunkach podciśnienia, które występuje przy temperaturach parowania poniżej około –33°C. W takich przypadkach do układu może być wprowadzane wilgotne powietrze.
Źródłem problemu jest również eksploatacja instalacji. Każde rozszczelnienie układu podczas serwisu lub modernizacji powoduje kontakt z powietrzem atmosferycznym. Jeżeli przed ponownym uruchomieniem nie zostanie wytworzona odpowiednia próżnia, powietrze pozostaje w instalacji. Po uruchomieniu jest ono usuwane przez odpowietrzniki, natomiast wilgoć zawarta w powietrzu pozostaje w układzie i kumuluje się w czynniku chłodniczym.
Wpływ zawartości wody na zużycie energii
Obecność wody w amoniaku wpływa na przebieg procesów wymiany ciepła oraz właściwości termodynamiczne czynnika. W efekcie dochodzi do pogorszenia efektywności pracy instalacji oraz wzrostu obciążenia sprężarek.
W praktyce przyjmuje się, że każdy dodatkowy 1% zawartości wody powoduje około 1% wzrost zużycia energii elektrycznej. W skali dużych instalacji przemysłowych przekłada się to na istotne koszty, pomimo braku widocznych zmian w pracy układu.
Przykład takiej sytuacji został zidentyfikowany w instalacji chłodniczej w jednym z browarów, gdzie temperatura parowania wynosiła około –10°C, co wykluczało zasysanie powietrza do instalacji. Przeprowadzona analiza wykazała średnią zawartość wody na poziomie 3,6%, co wskazywało jednoznacznie na wpływ czynników eksploatacyjnych.
Redukcja zawartości wody i efekt energetyczny
W celu ograniczenia zawartości wody zastosowano odwadniacz, który cyklicznie pobiera ciekły amoniak, odparowuje go i oddziela wodę pozostającą w układzie. Proces ten pozwala na stopniowe oczyszczanie całej instalacji z nadmiaru wilgoci.
W analizowanym przypadku usunięto ponad 200 litrów wody z instalacji. Pozwoliło to na uzyskanie oszczędności energii elektrycznej na poziomie około 162 MWh rocznie, bez ingerencji w główne urządzenia układu. Koszt realizacji ograniczał się do zastosowania odwadniacza, a czas zwrotu nie przekroczył czterech miesięcy.
Przykład ten pokazuje, że istotna część strat energii może wynikać z czynników eksploatacyjnych, a ich ograniczenie nie zawsze wymaga inwestycji, lecz przede wszystkim właściwej diagnostyki i kontroli parametrów pracy instalacji.