Транскритический цикл

 

Бустерная

 

В системах с транскритическим циклом CO2 охлаждается, но на выходе из охладителя не оказывается в жидком состоянии, оставаясь при температуре ниже критической.

Бустерной системой называется такая система, где есть две стадии сжатия одного хладагента: CO2 нагнетается низкотемпературным компрессором через промежуточный охлаждающий теплообменник на порт всасывания среднетемпературного компрессора.

 

transcritical booster picture

Бустерные системы с транскритическим циклом CO2 считаются наиболее перспективным вариантом применения природных хладагентов в сегменте розничной торговли во всех странах, где климат не слишком жаркий.

Как правило, такая система делится на четыре секции разного давления:

  • высокое давление: в этой секции среднетемпературный компрессор нагнетает хладагент на вентиль высокого давления (на рисунке выделено красным цветом). Предельное давление 130 бар;
  • промежуточное давление: эта секция идет от вентиля высокого давления до всех ТРВ (на рисунке выделено оранжевым цветом). Предельное давление 90 бар;
  • среднее давление: эта секция идет от среднетемпературных испарителей до ТРВ и до стороны всасывания среднетемпературных компрессоров (на рисунке выделено голубым цветом). Предельное давление 60 бар;
  • низкое давление: эта секция идет от низкотемпературных испарителей до вентилей регулирования давления и до стороны всасывания низкотемпературных компрессоров (на рисунке выделено синим цветом). Предельное давление 45 бар;

На рынке представлены разные варианты систем и в том числе с пластинчатыми теплообменниками для повышения КПД системы и/или улучшения работы. Такие конфигурации системы стандартными не считаются, поэтому в данном случае они не рассматриваются.

Преимущества:

  • полностью работает на природном хладагенте (CO2);
  • результаты многочисленных исследований показали, что энергоэффективность таких систем выше других (на хладагенте R404a или с докритическим циклом CO2) при средней температуре окружающего воздуха менее 15°C;
  • технология стандартизируется, стоимость снижается.

Важное:

  • высокие давления (до 120 бар изб.);
  • как правило, такие системы сложней обычных;
  • высокая энергоэффективность даже в странах с теплым климатом (>15 °C), применение дополнительных технологий, например, параллельных компрессоров, chillBooster и рекуператоров тепла.

transcritical booster

Решение от компании CAREL

  • pRack pR300T + EVD:  компактный вариант от компании Carel для полного управления компрессорными установками на CO2; в состав входит привод для управления двухполюсными шаговыми двигателями и раздельного управления двумя электронными ТРВ;
  • E3V-C: инновационная серия вентилей для установок на CO2 на базе новейших наработок компании Carel в области энергоэффективных терморегулирующих вентилей (ТРВ) и в частности вентилей для систем на природном хладагенте;
  • Ultracap:модуль аварийного питания для гарантированного закрытия вентилей (на теплообменнике и холодильной витрине) при отказе основного электропитания;
  • E2V-C: универсальные и эффективные вентили E2V, но рассчитанные на высокое давление; минимальный вред окружающей среде в сочетании с экономией энергопотребления.

prod_transcritical

 

 

Рекуперация тепла

В бустерных системах на CO2 рекуперация тепла (или утилизация тепла) служит для использования тепла, обычно рассеиваемого охладителем газа, для бытового горячего водоснабжения и обогрева помещений.

Контроллер, предназначенный для систем с транскритическим циклом CO2 (pRack pR300T), может одновременно управлять двумя разными функциями рекуперации тепла (воды и воздуха).

Каждая функция рекуперации тепла включается и работает по процентному выражению требуемой теплоты, которая рассчитывается по:

  • сигналу по цифровому входу;
  • показаниям датчика температуры;
  • внешнему аналоговому сигналу.

Дополнительный цифровой вход может использоваться для предварительного включения данной функции.

Когда функция рекуперации тепла включена, она при необходимости изменяет уставку вентиля высокого давления и текущую уставку охладителя газа, и это может происходить как одновременно (сразу обе уставки), так и последовательно на основании заданных предельных значений (сначала вентиля ВД, а затем охладителя газа, когда будет превышено предельное значение требуемой теплоты).

При изменении уставки вентиля высокого давления функция рекуперации тепла напрямую влияет на минимальное значение при расчете динамической уставки вентиля высокого давления.

Увеличение этого минимального значения приводит к тому, что система будет работать в состоянии транскритического цикла даже тогда, когда температура на выходе охладителя газа будет изначально ниже критического значения, что часто случается в странах северного полушария в зимнее время, когда функция рекуперации тепла нужнее всего.

Если уставка вентиля высокого давления, рассчитанная по температуре охладителя газа, станет больше минимального заданного значения, измененного функцией рекуперации тепла, контроллер станет использовать эту новую рассчитанную уставку.

graf_pRack300T

При изменении уставки охладителя газа заданная температура вентилятора охладителя газа начинает постепенно увеличиваться до тех пор, пока не достигнет своего максимального разрешенного значения.

Если функция плавающей конденсации включена, иначе говоря, возможность управления скоростью вентиляторов по температуре окружающего воздуха, при включении функции рекуперации тепла ее можно выключить.
А если данная функция оставлена включенной при включении функции рекуперации тепла, увеличение уставки охладителя газа будет просто приплюсовываться к температуре окружающего воздуха.

И последнее, что делается для достижения максимальной рекуперации тепла, это включение перепуска мимо охладителя газа при соблюдении следующих условий:

  • включен перепуск;
  • процент требуемого тепла превышает заданное значение;
  • температура перепускаемого мимо охладителя потока ниже заданной.

При соблюдении вышеперечисленных условий перепускной клапан начинает перенаправлять поток по рассчитанной заданной температуре перепускаемого мимо охладителя газа потока и, в конце концов, направит весь поток мимо охладителя, когда температура станет соответствующей.

После выключения функции рекуперации тепла вентиль высокого давления начинает в течение указанного времени постепенно возвращаться к расчетному значению. Вышесказанное справедливо и для заданной температуры конденсации.