Ahorro Energético en Sistemas de Refrigeración con Expansión Directa
SPC. Fabio Leal
Agenda
• Fundamentos
• Componentes
• Casos de Ahorro
Distribución Energética
• Las instalaciones frigoríficas en los supermercados son elementos que requieren un gran consumo de energía.
• Dependiendo del tamaño de la superficie comercial la cantidad puede variar entre el 20 y 50% del total.
Distribución Energética en una Tienda
• El ahorro de energía en el sistema de refrigeración puede representar una cifra muy significativa, donde actualmente los controladores electrónicos han ampliado considerablemente las posibilidades de conseguirlo.
• En un supermercado corriente, el consumo de energía puede distribuirse de la manera ilustrada:
Principios
Entalpía
Compresor
Condensador
VET - VEE
Presión
Evaporador
Qcond = Qevap + Q comp
Qevap
Q comp
Pot. comp
Tcond=Tamb+DT
Tevap=Tcto-DT
Area Roja
44,45
Area Azul
37,55
Azul 15,5% menor
a Roja
Principios
Tamb
Tcto
DT
DT
Análisis en el EvaporadorUn correcto sobrecalentamiento mejora el efecto refrigerante(aprovechamiento de calor latente) en el evaporador.
A mayor calor latente menor tiempo de Pulldown, y un corte en temperatura mas rapido.
Cuanto es un Sobrecalentamiento Suficiente…El COP/EER alcanza su optimo valor cuando el sobrecalentamiento consigue el MSS = 6K
Si baja o sube el MSS, COP decrese nuevamente!
COP=--------------Pot FrigPot Elec
Valvula de Expansion termostatica (VET)La VET funciona correctamente para un cambio de carga no mayor al 20%!
3.8 bar bulb pressure
0.7 bar
spring
3.8 bar
-1,05°C
3.1 bar Presion Evaporacion
Valve constant
opening degree
-5.8°C
3.1 bar
R22
3.8
0.7 3.1
Operación VET
Necesita ajuste manual.
No hay un optimo control para todas las cargas (Optimo control en un solo punto de carga).
Requiere una ”alta” Pc para trabajar.
Sensible a las condiciones de operación.
Válvula de Expansión Pulsante (VEE)
Operación VEE No se necesita ajuste manual
Reducción en horas de trabajodel compresor y desgaste
Ahorro energético (Mas de un 8% con Control Adaptativo)
Mas de un 20% con Pc Flotante(algoritmos de control paralelopara una “Presion Flotante “)
Como se comporta el evaporador?U
san
do
VEE
Val
vula
est
and
ar V
ET
Despues de 30min aprox!U
san
do
VEE
Val
vula
est
and
ar V
ET
Alrededor de 1 hora…U
san
do
VEE
Val
vula
est
and
ar V
ET
Mejorado COP esperado usando VEE
Flotación en la Condensacion
Minimizar espacio en el Condensador- Un menor diferencial de temperatura en el condensador entrega
un mayor ahorro frente a los cambios de temperatura ambientepara sistemas ventilados.
Conclusiones…- Todo el calor absorvido en la refrigeracion se lleva al condensador
[Correcta seleccion del condensador].
- A un correcto calor rechazado en el condensador, un menor bombeo es necesario utilizar para mantener una correcta presion de succion [Correcta seleccion del condensador y VEE instaladas en cada evaporador].
- Al mejorar el ratio de compresion (COP), permitimos mover mayor refrigerante con menor esfuerzo [VEE instaladas en el evaporador].
Con ello conseguimos un menor trabajo de operacion en los compresores!
Que Usaríamos para su ControlControladores Actuadores Sensores y
Transmisores
Como seria su Configuración
Control de SobrecalentamientoControl de temperatura
y deshielo
Otras posibilidades de Trazabilidad
Tipo de ActuadoresTipo Pulsante
2,7M4,4M
7M
10M
17M
27M
43MBTU
0
2
4
6
8
10
12
14
AKV 10
AKV-1
AKV-2
AKV-3
AKV-4
AKV-5
AKV-6
AKV-7
Tipo de ActuadoresTipo Modulante
Tipo de Controladores…
Proyecto Piloto Medellín Uno de los primeros supermercados existentes en
Colombia de gran magnitud en instalacion.
Alimentacion 220Vac, consumo del sistema90kWh antes de su intervencion (2.013).
Distribución del Almacen
86 valvulas de expansiontermostaticas
Plano de la distribucion, ubicación controladores tipo AK-CC550/750
Imágenes de la Instalación Cambio de sistemas de Expansion termostatica a Electrica AKV
Instalación Intervencion de racks de refrigeracion; uno mixto, uno
de baja y otro de media temperatura con un nuevo compresor por succion con variador de frecuencia.
Imágenes de la Instalación Intervención de control a un nuevo sistema
de control modular.
Que conseguimos…
Resultados…
• Ahorro mas del 25% ubicando valvulas de Expansion AKV junto con controladores AK-CC550/750.
Como trabaja el sistema actual de BT
Éxito Colombia
• Mejoramos el estado de presiones y trabajos de compresor en Baja Temperatura.
Y en Media Temperatura…
Conclusiones
Los compresores (con mas del 50% de consumo en algunos almacenes) que accionan toda instalación de refrigeración, son los “voraces” consumidores de energía.
Dos factores principales afectan su consumo real:
• El nivel de la presión de condensación
Por cada 1°C de reducción se obtiene cerca de un 2-3% de ahorro.
• El nivel de la presión de aspiración Por cada 1°C de aumento se obtiene también de un 2-3% de ahorro.
Conclusiones
Un importante método para obtener un ahorro de energía considerableconsiste en reducir la presion de condensacion y aumentar la presion de aspiracion, en tanto se mantenga el nivel requerido de refrigerante en el sistema.
Otro factor mas relevante es el aprovechamiento del “efecto refrigerante” en el evaporador, lo cual induce a un corte mas rápido (pulldown) de este, llevando así a un apagado en el funcionamiento de los compresores.
Preguntas?