Omogočanje trajnostnega, učinkovitega in varnega ogrevanja in hlajenja s propanom

Simaka Energie- und Umwelttechnik GmbH, nemški ponudnik toplotnih rešitev, je eno od podjetij, ki svojim strankam želi pokazati potencial uporabe propana kot hladilnega sredstva. Skupaj s podjetjem Alfa Laval so za švicarsko verigo supermarketov izdelali sistem toplotnih črpalk na osnovi treh lotanih ploščnih izmenjevalcev toplote Alfa Laval, ki so izjemno veliki, imajo zelo veliko kapaciteto in kot hladilno sredstvo uporabljajo R290. Rezultat je bila inovativna rešitev za ogrevanje in hlajenje, ki je nudila najboljše zagotovilo za dolgoročno trajnostnost, energetsko učinkovitost in varno delovanje.

Simaka-case-story02.jpg Nameščeni lotani ploščni izmenjevalci toplote Alfa Laval v toplotni črpalki. Levo kondenzator AC500, v sredini uparjalnik AC1000, desno pa kondenzator AC500.

Poslanstvo podjetja Simaka je razviti strankam prilagojene sisteme, ki presegajo zahteve toplotne učinkovitosti, ravni GWP in stroškovne učinkovitosti ter stranki zagotavljajo dolgotrajno brezskrbnost. Podjetje s sedežem v Argenbühlu v Baden-Württembergu v Nemčiji je eno prvih, ki je začelo uporabljati naravna hladilna sredstva in že vrsto let razvija inovativne toplotne črpalke za industrijsko ogrevanje in hlajenje. Zato so na edinstvenem položaju, da razumejo zahteve današnjega trga in vse izzive strank pri prehodu na okolju prijazne alternative z nizkim GWP.

»Menim, da je uredba o F-plinih največji premik v zvezi s prepovedmi hladilnih sredstev v zadnjih 30 letih,« pojasnjuje Karsten Uitz, generalni direktor podjetja Simaka. »Do zdaj je zmeraj že obstajal nadomestek, ki je izpolnjeval vsa ustrezna varnostna merila. Kot izvajalec hlajenja pa danes ni mogoče zaobiti vnetljivih hladilnih sredstev, kot sta propan ali R1234ze. Moraš jih znati obvladati.«

Vodilni položaj pri naravnih hladilnih sredstvih

Podjetje Simaka se nahaja le 50 kilometrov od nemške meje s Švico, državo, ki je igrala vodilno vlogo pri realizaciji zahtev za hladilna sredstva z nižjim GWP. Posledično podjetja, ki poslujejo v Švici, predpostavljajo, da prihodnost najverjetneje prinaša še strožje cilje trajnostnega razvoja.

Te predpostavke so bile osrednjega pomena za večjo švicarsko verigo supermarketov, ki je poleti 2020 objavila razpis za oddajo ponudb za toplotno črpalko s funkcijo konstantnega hlajenja. Specifikacije stranke so zahtevale skupno moč 550 kW in, najpomembneje, uporabo R290 kot glavnega hladilnega sredstva. Glede na inovativno osredotočenost podjetja Simaka pri uporabi naravnih hladilnih sredstev so Uitz in njegova ekipa procesnih inženirjev izziv, z namenom premagati konkurenco, z veseljem sprejeli.

Zagotavljanje največje učinkovitosti se doseže z upoštevanjem vseh najmanjših podrobnosti

»Učinkovitost je glavno vodilo podjetja Simaka in zato gradimo sisteme, ki našim strankam zagotavljajo najboljše prednosti, vse do najmanjših podrobnosti,« pravi Uitz. »Vemo, da če toplotna črpalka ne deluje na predvideni ravni učinkovitosti, bo posledično več stroškov električne energije, hkrati pa tudi višje emisije CO2. Zagotavljanje obljubljene zmogljivost našega sistema je bilo doseženo s sodelovanjem podjetja Alfa Laval. Nanje se namreč lahko 100-odstotno zanesem, da bodo za nas optimalno izmerili in sestavili vse potrebne komponente.«

Za švicarsko verigo supermarketov je podjetje Simaka razvilo sistem ogrevanja in hlajenja, ki je prek velikega lotanega ploščnega toplotnega izmenjevalnika Alfa Laval AC1000 povezan na hidravlični hladilni krogotok in dva identična lotana ploščna toplotna izmenjevalnika AC500, povezana na dva ločena hidravlična ogrevalna krogotoka. Lotani ploščni toplotni izmenjevalniki AC500 se uporabljajo kot kondenzatorji, od katerih je vsak napolnjen s 30 kg propana. Podjetje Simaka je sistem zasnovalo s 50-odstotno odvečno zmogljivostjo, s čimer se zagotovi, da sistem še naprej zagotavlja polovico celotne zmogljivosti, če eden od krogotokov hladilnega sredstva odpove.

Poleg tega ima sistem dva ločena kondenzatorja, kar operaterjem omogoča dva različna kondenzacijska tlaka in s tem tudi različni temperaturi v dveh hladilnih krogotokih. En krogotok lahko na primer zaradi nižjega tlaka deluje pri nižji izhodni temperaturi, kar ima za posledico večjo toplotno učinkovitost in s tem tudi energetsko učinkovitost.

Primerjava hladilnih sredstev Simaka Energie-
und Umwelttechnik GmbH

Edinstvena zasnova za izpolnjevanje visokih zahtev

Veliki lotani ploščni toplotni izmenjevalniki AC1000 imajo zelo kompaktno zasnovo, kar je podjetju Simaka pomagalo v celoti izkoristiti dobro volumetrično zmogljivost hladiva R290. Posledično lahko sistem visokozmogljive toplotne črpalke, ki so ga izdelali, zagotovi zahtevanih 550 kW moči v kompaktni in s tem stroškovno varčni zasnovi.

Zahvaljujoč edinstveni zasnovi asimetričnih plošč FlexFlow™ podjetja Alfa Laval in popolnoma prilagojenemu integriranemu distribucijskemu sistemu Dynastatic™, lahko veliki lotani ploščni toplotni izmenjevalniki AC1000 zagotavljajo odlično porazdelitev hladilnega sredstva in hkrati nizke izgube tlaka na strani hidravličnega hlajenja. Vse to omogoča uporabo črpalke z manjšo zmogljivostjo, kar zmanjša porabo električne energije in posledično še dodatno zmanjša emisije CO2. Asimetrija plošč pa poleg tega zagotavlja najboljšo toplotno učinkovitost tudi pri delnih obremenitvah.

»Pri sodelovanju s podjetjem Alfa Laval zmeraj najdemo oblikovalsko znanje in izkušnje, potrebne za zagotavljanje optimalnih toplotnih izmenjevalnikov za naše sisteme,« pravi Uitz. »To velja tako za najmanjše zmogljivosti kot tudi največje, ki jih upravljamo, in vključuje podrobnosti, kot je vračanje olja, pa tudi zelo natančno temperaturno uskladitev, s čimer dosežemo brezkompromisno stopnjo učinkovitosti. K temu projektu smo pristopili z visokimi zahtevami in podjetje Alfa Laval je naše velike lotane ploščne toplotne izmenjevalnike AC1000 zasnovalo na način, da smo vse zahteve natančno izpolnili.«

Zanesljiva zmogljivost in varnost

60 kg propana, uporabljenega v sistemu, je daleč nad mejo za delovanje brez namenske protieksplozijske zaščite. Varnost je bila zato ključni dejavnik pri konstrukciji sistema in pri izbiri komponent podjetja Simaka. To je bil še eden od razlogov, zakaj so se zanašali na tako tesno sodelovanje s podjetjem Alfa Laval.

»Toplotni izmenjevalniki so glavni in ključni del pri delu z vnetljivimi hladilnimi sredstvi,« pravi Uitz. »Uporabljeni toplotni izmenjevalniki morajo biti popolnoma zanesljivi, tudi na dolgi rok. Tudi na tem področju nas kakovost podjetja Alfa Laval še nikoli ni razočarala. Nikoli nismo imeli niti ene okvare zaradi puščanja toplotnega izmenjevalnika.«

Zasnova z odvečno zmogljivostjo tukaj ponuja še dodatno prednost, saj se količina propana v določenem hladilnem krogotoku zaradi takšne zasnove zmanjša za polovico. Če bi propan začel puščati, bi se sistem takoj izklopil in protieksplozijski ventilator bi ga odstranil iz sistema. Vse to je varno, saj je sistem nameščen na strehi supermarketa, ne pa v zgradbi, in Uitz priporoča, da se vsak sistem takšnega obsega, ki uporablja vnetljiva hladilna sredstva, ravno iz tega razloga namesti na prostem.

Toplotna črpalka tipa SIMATRON WP550SW proizvajalca Simaka Energie- und Umwelttechnik GmbH.

Uspešni rezultati uspešnega partnerstva

Čeprav ima veliko strank morda še vedno pomisleke glede varnosti, smo v podjetju Simaka prepričani, da bodo propan in drugi ogljikovodiki srednjeročno še naprej pridobivali tržni delež. »Vnetljivim hladilnim sredstvom se na dolgi rok ne bo mogoče izogniti,« zaključuje Uitz. »Hladilno sredstvo R290 zaradi svoje volumetrične hladilne zmogljivosti omogoča gradnjo kompaktnih in učinkovitih sistemov. To se odraža v nizkih kapitalskih in operativnih stroških za stranke (CAPEX in OPEX). Hkrati pa nizek GWP zagotavlja, da bo sistem še naprej izpolnjeval zakonodajne zahteve tudi po letu 2030.«

Glede na uspeh projekta za švicarsko verigo supermarketov Uitz pozitivno gleda na obete za prihodnost. »Za nas to v prihodnjih letih pomeni veliko zanimivih projektov v tesnem sodelovanju s podjetjem Alfa Laval,« dodaja. »Veselimo se dela z njimi, saj so rezultat našega strokovnega sodelovanja številne odlične ideje, ki smo jih s podporo celovite storitve podjetja Alfa Laval uspeli pretvoriti v popolno resničnost.«

Prenesi celotni članek