7월에 외부 온도가 38°C까지 올라가고 냉동실은 -25°C를 유지하는 3,000m² 규모의 냉장 창고를 상상해 보십시오. 이는 일반적으로 HFC 플랜트와 CO2 초임계 냉동 시스템 사이의 선택이 결정되는 프로젝트이며 대부분의 예상치 못한 예산이 나타나는 프로젝트입니다.
첫 번째 결론: 초임계 CO2 시스템이 해당 임무를 처리하지만, 첫 번째 파이프 스풀에서 고압 측이 설계된 경우에만 해당됩니다. 이러한 시스템의 배출 압력은 일반적으로 동급 R404A 플랜트 압력의 3~4배인 80~120bar에 이릅니다. 25bar에서 완벽하게 작동하는 구성 요소, 배관 및 제어 장치는 100bar에서는 더 이상 허용되지 않습니다. 이 단일 숫자는 초임계 설치에 대해 보고된 엔지니어링 노력, 비용 및 대부분의 현장 실패를 주도합니다.
초임계 운영이 표준 CO2 플랜트와 다른 점
CO2는 31.0°C 및 73.8bar에서 임계점을 갖습니다. 해당 온도 이하에서는 냉매가 다른 가스처럼 응축되고 시스템은 친숙한 아임계 방식으로 작동합니다. 즉, 열 방출은 25~40bar에서 발생하고 응축 압력은 단순히 주변 온도를 따릅니다.
주변 온도가 31°C 이상에서는 실제 압력이 CO2를 다시 액체로 변환하지 않습니다. 응축기는 가스 냉각기가 되고, 냉매는 이를 단상 초임계 유체로 남겨두고, 열 방출은 응축보다는 냉각기를 가로지르는 온도 활주에 따라 달라집니다. 토출 압력은 더 이상 주변 온도와 연관되지 않습니다. 이는 최고의 COP를 제공하는 값으로 고압 팽창 밸브에 의해 유지되는 제어 변수가 됩니다. 실제로는 주변 온도 35°C에서 85~95bar인 경우가 많지만, 높은 쪽의 설계 압력은 일반적으로 100~120bar로 지정됩니다.
다른 두 가지 속성은 레이아웃에 영향을 미칩니다. CO2는 매우 높은 부피의 냉동 용량을 가지므로 압축기와 흡입 라인은 동일한 톤수의 HFC 장비보다 눈에 띄게 작습니다. 그리고 대부분의 산업 플랜트는 부스터 배열을 사용합니다. 저온 압축기는 플래시 탱크로 배출되거나 높은 단계 압축기의 흡입구로 배출되고, 플래시 가스는 우회되거나 병렬 압축기에 의해 처리되어 부분 부하 효율성이 향상됩니다.
초임계 CO2가 효과가 있는 곳과 그렇지 않은 곳
서늘한 기후와 성수기에는 초임계 CO2가 에너지 측면에서 경쟁력이 있고 종종 HFC 시스템보다 운영 비용이 저렴합니다. 더운 기후에서는 상황이 달라집니다. 주변 온도가 35~40°C인 순수 초임계 플랜트는 단열 가스 냉각기 사전 냉각, 병렬 압축 또는 이젝터를 사용하지 않는 한 잘 선택된 HFC 대안에 비해 COP가 10~20% 손실될 수 있습니다.
일반적으로 승리하는 주장은 효율성이 아니라 열 회수입니다. 초임계 사이클은 높은 활공 온도에서 열을 거부하므로 별도의 히트펌프 없이 60~90°C의 위생적인 온수를 생산할 수 있어 유제품 공장, 육류 공장, 식품 가공 현장에서 유용합니다. 이를 GWP 1과 훨씬 적은 냉매 충전량과 결합하면 따뜻한 지역에서도 경제성이 떨어지는 경우가 많습니다.
| 매개변수 | 아임계 CO2 | 초임계 CO2 |
|---|---|---|
| 하이사이드 압력 | 25~40바 | 80~120바 |
| 열 차단 | 일정한 온도에서의 응축 | 가스 쿨러의 현명한 냉각 |
| 압력 제어 | 주변 온도를 따릅니다. | COP에 적극적으로 최적화됨 |
| 최적의 핏 | 캐스케이드의 낮은 단계, 추운 기후 | 열회수, 저GWP 산업현장 |
| 주변 감도 | 보통 | 높음 |
신뢰성을 결정하는 구성 요소 선택
압축기
100°C 이상의 토출 온도와 3~4의 압력 비율은 압축기에 실제적인 스트레스를 가합니다. 스크류 압축기는 부분 부하에서 높은 압력비를 견딜 수 있는 반면, 왕복동 기계는 더 작은 용량과 예산에 적합하기 때문에 대규모 산업 업무에 일반적으로 선택됩니다. 어떤 유형이든, 고단 냉각, 오일 관리, 흡입 과열도 전략은 현장이 아닌 선택 단계에서 결정되어야 합니다.
고압 산업용 냉동 업무용 스크류 압축기 유막 또는 동기화된 드라이브가 있고 이론적으로 금속 접촉이 없는 트윈 로터 스크류 압축기; 고압비 산업 업무를 요구하는 건설을 검토합니다. 제품보기 → 가스 쿨러
가스 냉각기로 사용되는 공냉식 응축기는 응축 온도가 아닌 접근 온도를 기준으로 선택해야 하며, 기댈 잠재 의무가 없기 때문에 kW당 더 많은 표면적이 필요합니다. V형 및 H형 공냉식 코일은 일반적인 산업 형식입니다. 따뜻한 현장에서는 스프레이 또는 단열 사전 냉각으로 유효 입구 온도를 8~12K 낮출 수 있고 높은 쪽에서 큰 부하를 줄일 수 있으므로 핀 간격과 코일 청소성이 공칭 용량만큼 중요합니다.
산업용 가스 냉각용 V형 공냉식 콘덴서 코팅된 강철 쉘과 유도된 공기 흐름을 갖춘 V자형 공냉식 응축기; 접근 온도 및 코일 청결성이 선택을 좌우하는 산업용 가스 냉각기 업무에 적합합니다. 제품보기 → 증발기와 팽창
실내 장비는 일반적으로 온도 차이가 작은 펌프 순환식 또는 DX 공기 냉각기입니다. -30°C의 저온 냉동고는 표면이 넉넉하고 핀 간격이 더 넓은 저온 증발기를 사용하여 성에가 쌓이는 것을 제한합니다. 팽창 장치는 초임계 시스템이 가장 다른 부분입니다. 플래시 탱크로 뒷받침되는 압력 및 온도 피드백이 있는 전자 고압 밸브, 흡입 라인 열 교환기 및 하루 동안 주변의 움직임에 따라 높은 쪽을 최적의 상태로 유지하는 컨트롤러입니다.
급속 냉동 보관을 위한 DJ 저온 증발기 -25°C 이하의 급속 냉동 창고용 저온 증발기는 식품, 제약 및 화학 냉동 작업을 목표로 작동 및 구조 설계를 모니터링합니다. 제품보기 → 구매자가 과소평가하는 재료, 배관 및 위험
100bar에서는 일반적인 연습이 작동을 멈춥니다. 하이사이드 배관은 검증된 벽 두께, 정격 피팅 및 문서화된 지지대를 갖춘 강철 또는 스테인리스 스틸입니다. 구리는 제조업체의 압력 등급이 허용하는 작은 직경으로 제한되며 황동은 높은 면에 전혀 나타나지 않아야 합니다. 릴리프 밸브, 버스트 디스크 및 벤트 라인은 전체 질량 유량에 맞게 크기를 조정하고 EN 378, ISO 5149 또는 해당 지역 규정에 따라 안전한 배출 위치로 연결해야 합니다.
습기는 두 번째 위험입니다. CO2와 물은 내부에서 강철을 공격하고 건조기와 밸브를 막는 탄산을 형성하므로 시스템에는 충전하기 전에 올바른 크기의 건조제 건조기, 건식 질소 퍼지 및 엄격한 대피 프로토콜이 필요합니다. 오일은 세 번째입니다. CO2는 POE 오일에 용해되어 점도를 변경하고 압축기에서 멀리 이동할 수 있으므로 오일 분리기, 오일 레벨 게이지 및 투시창이 추가 항목이 아닌 표준 항목이 됩니다. 대부분의 현장 문제는 압축기 자체보다는 이 세 가지 영역에서 발생합니다. 냉장 냉동 시스템 결함 분석 압력 판독값, 수분 표시기 및 오일 레벨 점검부터 시작해야 합니다.
실용적인 사양 체크리스트
견적을 요청하기 전에 해당 번호를 한 페이지에 기재하십시오. 그들은 어떤 브랜드 선택보다 디자인을 더 많이 바꿉니다.
- 주변 설계 건구 온도 및 연간 시간은 25°C 이상입니다.
- 풀다운 작업을 포함한 실내 온도 및 동시 냉각 부하.
- 필요한 열회수 온도 및 일일 온수량이 있는 경우.
- 플랜트가 충족해야 하는 하이사이드 설계 압력 및 표준입니다.
- 기계실 용적, 환기율 및 가스 감지 배치.
- 전기 공급, 제어 플랫폼 및 원격 모니터링 기대치.
절강 브로저 21년 이상 반밀폐형 압축기를 제조하고 냉동 장비를 조립해 왔으며 생산품은 80개국 이상으로 수출되었습니다. 우리가 참여하는 대부분의 초임계 논의는 바로 이 목록에서 시작됩니다.
자주 묻는 질문
식품 공장 내부의 CO2는 안전한가요?
CO2는 A1, 무독성, 불연성으로 분류되지만 밀폐된 공간에서는 산소를 대체하므로 누출 감지, 낮은 수준의 환기 및 명확한 표지판이 필수입니다. 고압은 또 다른 위험이며 절차상 주의만 기울이기보다는 릴리프 장치와 올바른 등급의 구성품을 사용하여 처리합니다.
초임계 시스템이 더운 기후에서 작동할 수 있습니까?
예, 단열 사전 냉각, 병렬 압축 또는 이젝터를 사용합니다. 온화한 기후 설치에 비해 약간 더 높은 자본 비용과 약간의 효율성 저하가 예상됩니다.
기존 R404A 플랜트를 전환할 수 있습니까?
드물게. 압축기, 배관, 밸브 및 제어 장치는 모두 3~4배 더 높은 압력 등급이 필요하므로 실제로 변환한다는 것은 새로운 높은 측면을 의미합니다.
높은 쪽에는 어떤 유지 관리가 필요합니까?
압력 트랜스미터 교정, 밸브 반응 점검, 가스 냉각기 청소, 릴리프 장치 및 버스트 디스크의 연간 검사.
초임계 CO2는 드롭인 기술이 아닙니다. 그것은 자체 구성 요소 규칙을 가진 다른 압력 체제입니다. 설계 압력, 가스 냉각기 선택 및 수분 제어를 올바르게 하면 공장은 결코 단계적으로 축소되지 않는 냉매를 사용하여 수십 년 동안 운영될 것입니다. 잘못 판단하면 첫 무더운 여름에 저축액이 사라집니다.
