Instalacja chłodnicza propanowa - charakterystyka ogólna (węglowodorowe)

SAVE OFFLINE

Politechnika

Białostocka

Wydział Mechaniczny Zakład Techniki Cieplnej i Chłodnictwa

LABORATORIUM CHŁODNICTWA TECHNIKI CIEPLNEJ I CHŁODNICTWA MASZYN CHŁODNICZYCH

Temat ćwiczenia: Wpływ zmiany parametrów geometrycznych rurki kapilarnej na pracę urządzenia chłodniczego.

Opracował dr inż. Adam Dudar

Białystok 2015

1. Cel i zakres ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z budową i zasadą działania układów chłodniczych węglowodorowych a także z zasadami bezpiecznej eksploatacji urządzeń chłodniczych pracujących na czynnikach łatwopalnych i wybuchowych.

Wiadomości teoretyczne Instalacja chłodnicza propanowa Na podstawie projektu stanowiskowego instalacji chłodniczej pracującej z propanem dokonano doboru poszczególnych elementów składowych układu chłodniczego. Układ badawczy tworzą dwa urządzenia cieplne. Jednym z nich jest układ chłodniczy w którym czynnikiem roboczym jest propan (R290), natomiast drugim pompa ciepła gdzie czynnikiem roboczym jest czynnik R407C. Oba urządzenia jak już wcześniej zasygnalizowano zostały zainstalowane w pomieszczeniu WM-536. Schemat instalacji przedstawia rys.1. natomiast widok instalacji przedstawiono na rys.1.

Rys. 1. Schemat ideowy instalacji dla czynnika R-290 z zaznaczeniem punktów instalacji zaworów bezpieczeństwa: 1 – sprężarka, 2 – odolejacz, 3 – zawór zwrotny, 4 – zawór bezpieczeństwa, 5 – skraplacz, 6 – zbiornik cieczy, 7 – zawór elektromagnetyczny odcinający, 8 – przepływomierz, 9 – elektroniczny zawór rozprężny, 10 – ręczny zawór rozprężny, 11 – parownik. Propanowy układ chłodniczy oparty jest o sprężarkę półhermetyczną BOCK EXHG5/725-4S o wydajności chłodniczej 60kW. Sprężarka ta jest produktem seryjnym oferowanym przez producenta – firmę BOCK.

Rys. 2. Widok zainstalowanych urządzeń w laboratorium WM-536. Na pierwszym planie szafa elektryczna – sterują. Na II planie instalacja badawcza propanowa oraz w tle widoczna pompa ciepła ze zbiornikiem cieczy oraz kotłami grzewczymi. Sprężarki z serii HG5 są urządzeniami bardzo popularnymi na rynku a dotychczas dedykowano je tylko dla tradycyjnych chlorowcopochodnych czynników chłodniczych. Sprężarka BOCK EX-HG5/425-4S wykonana została w systemie ATEX i jest przeznaczona do zastosowania w urządzeniach chłodniczych i klimatyzacyjnych. Maksymalna końcowa temperatura sprężania nie może przekraczać 140oC. Zainstalowany kompresor chłodniczy jest tłokową sprężarką półhermetyczną czterocylindrową z wewnętrznym układem smarowania. Widok kompresora wraz z ramą przeznaczonego do badawczej instalacji propanowej przedstawia rys. 3.

Rys. 3. Propanowa sprężarka chłodnicza BOCK EX-HG5/725-4S Kompresor posiada własną pompę olejową wraz z kanałami smarnymi. Silnik napędowy sprężarki chłodzony jest parami przepływającego czynnika chłodniczego. Prędkość obrotowa silnika przy zasilaniu 50 Hz wynosi 1450 obr/min zaś przy 60 Hz 1750 obr/min. Sprężarka jest przystosowana do regulacji jej wydajności chłodniczej poprzez zastosowanie przetwornicy częstotliwości która znajduje się w szafie elektrycznej. W urządzeniu tym producent nie przewiduje zmniejszenia wydajności sprężarki poprzez odłączanie pary cylindrów. Przy zastosowaniu przetwornicy częstotliwości należy pamiętać, że maksymalna wykorzystywana częstotliwość jest ograniczona maksymalnym prądem pracy silnika podanym na tabliczce znamionowej. Podstawowe parametry sprężarki przedstawia tabela 1. Tabela 1. Podstawowe parametry sprężarki chłodniczej BOCK EX-HG5/725-4S BOCK EX-HG5/425-4S Teoretyczna wydajność objętościowa przy 50 Hz

62,9 m3/h

Teoretyczna wydajność objętościowa przy 60 Hz

75,5 m3/h

Maksymalny prąd roboczy Prąd rozruchowy /wirnik zablokowany/ Start YY /bezpośredni Ciężar włącznie z napełnieniem olejem

37 A 107A / 140A 203 kg

Sprężarka została połączona z układem chłodniczym rurociągami elastycznymi tak po stronie tłocznej jak i po stronie ssawnej. Wykorzystanie rurociągów typu „anaconda” minimalizuje drgania przenoszone ze sprężarki na instalację, szczególnie przy jej starcie i zatrzymaniu. Sprężany czynnik zostaje przetłoczony za pomocą rurociągu poprzez odolejacz i inne elementy układu do skraplacza płytowego a następnie do zbiornika cieczy. W układzie zastosowano odolejacz firmy Castel typ 5540/9 o objętości 3,52 l przystosowany do pracy w pozycji pionowej (rys.4). Przyłącza wejścia i wyjścia czynnika z odolejacza przystosowane są do połączenia lutowanego natomiast przyłącze powrotu oleju do sprężarki jest połączeniem gwintowanym zewnętrznym ¼”.

Rys. 4. Odolejacz pionowy firmy Castel Filtr czynnika znajduje się na linii cieczowej pomiędzy zbiornikiem cieczy a zaworem elektromagnetycznym. Tuż za filtrem zainstalowano wziernik, który daje możliwość obserwacji przepływającego czynnika. Skraplaczem w układzie chłodniczym jest wymiennik płytowy firmy WTT typ WP5-50 o mocy cieplnej 60 kW i powierzchni wymiany ciepła równej 2,83 m2. Wymiana ciepła odbywać się będzie w przepływie przeciwprądowym czynnika chłodniczego (propanu) do czynnika chłodzącego skraplacz (alkohol etylowy ergolid). Ruch cieczy chłodzącej będzie wymuszony przez pompę obiegową. Skroplony czynnik pod wysokim ciśnieniem gromadzi się w poziomym zbiorniku cieczy firmy BITZER typ F302H o pojemności 30 l przedstawiony na rys. 5.

Rys. 5. Zbiornik cieczy firmy Bitzer typ F302H

Rys. 6. Pompa przetłaczająca TPE 32230/2 RUUE firmy Grundfoss wraz z falownikiem

Zbiornik wyposażony jest w zawory odcinające przystosowane do montażu za pomocą połączeń lutowanych na średnicę rurociągu 22mm. Dodatkowo zbiornik cieczy

posiada dwa wzierniki umożliwiające kontrolę poziomu ciekłego czynnika w zbiorniku. W związku z tym iż najwyższe ciśnienie czynnika w układzie będzie panowało w zbiorniku cieczy należy w tym miejscu zainstalować zawór bezpieczeństwa. Ciekły czynnik pod wysokim ciśnieniem poprzez przepływomierz masowy typu Coriolis trafia do elementu dławiącego. W tym przypadku zaworem dławiącym jest elektroniczny zawór rozprężny EX5 firmy ALCO (rys.7) wraz z modułem sterującym EMERSON typ EC3-332.

Rys. 7. Elektroniczny zawór dławiący EX5-U21 Rozprężenie czynnika następuje za zaworem rozprężnym a odparowanie czynnika w parowniku, którym jest wymiennik płytowy firmy WTT GEA typ AE5-60 o mocy cieplnej 48 kW (rys.8) i powierzchni wymiany ciepła 3,42 m2. Wymiana ciepła, podobnie jak ma to miejsce w skraplaczu, odbywać się będzie w przepływie przeciwprądowym czynnika chłodniczego (propanu) do czynnika chłodzącego parownik (alkohol etylowy - ergolid). Ruch cieczy grzewczej będzie wymuszony przez pompę obiegową. Dostarczenie ciepła do układu chłodniczego będzie się odbywać poprzez układ obciążenia cieplnego parownika. Odparowany czynnik zostanie zassany przez sprężarkę rurociągiem ssawnym na którym zainstalowany zostanie wziernik w celu wizualnego określenia parametrów zasysanej pary czynnika. Poza tym istnieje konieczność zainstalowania dodatkowego zaworu bezpieczeństwa zabezpieczającego stronę ssawną sprężarki przed nadmiernym wzrostem ciśnienia.

Rys. 8. Płytowe wymienniki ciepła (skraplacz i parownik) firmy WTT GEA W badawczej instalacji chłodniczej planuje się w przyszłości zastosowanie nietypowego dla tego typu urządzeń układu strumienicowego, bądź układu pompowego. Układ będzie przystosowany do badania układu chłodniczego metodą LPA. W jego skład wchodzi strumienica dwufazowa wraz z separatorem faz oraz zespołem przyłączeniowym. Zespół przyłączeniowy tworzą zawory odcinające wraz z przyłączami najprawdopodobniej kołnierzowymi i elementy rurociągów. Aby układ spełniał swoją funkcję musi posiadać dwa źródła zasilania strumienicy oraz dwa ujścia czynnika. Zasilanie strumienicy cieczą odbywa się poprzez przyłącze znajdujące się przed miejscem instalacji zaworu dławiącego. Część cieczy opuszczająca zbiornik zasila dyszę napędową strumienicy a pozostała ciecz płynie do zaworu dławiącego gdzie następuje jej rozprężenie i zasilenie parownika. Strumienica, a w zasadzie strumień cieczy opuszczający dyszę napędową, zasysa część par czynnika opuszczających parownik do komory ssawnej. Mieszanina dwufazowa cieczy i pary czynnika opuszczająca komorę mieszania i dyfuzor trafia do separatora cieczy. Konstrukcja separatora daje możliwość oddzielenia od siebie faz ciekłej i gazowej. Ciecz pod wpływem panującej różnicy ciśnień trafia do parownika w celu jej odparowania, natomiast pary czynnika zostają „wypchnięte” do przewodu ssawnego. Podstawowym zadaniem stojącym przed grupą badawczą jest przeprowadzenie badań mikrokanałowych wymienników ciepła czyli skraplacza typu czynnik – powietrze oraz parownika czynnik – ciecz. Badania strumienic jednofazowych i dwufazowych będą możliwe do wykonania na tym układzie chłodniczym w późniejszym czasie lecz ten temat nie jest przedmiotem tego projektu. 2. Układy cieczy pośredniczącej obciążenia cieplnego układu chłodniczego Opisywana instalacja chłodnicza pracująca z propanem oraz wspomniana pompa ciepła połączone są od strony obciążeń parowników i skraplaczy obiegami cieczy pośredniczącej (Rys. 2.1). Obiegi te pozwalają na automatyczną regulację zarówno mocy cieplnej, oraz strumienia cieczy dostarczanej do poszczególnych aparatów. Zastosowane rozwiązania i elementy obiegów pomocniczych pozwalają na zmianę parametrów pracy stanowisk w szerokim zakresie oraz na utrzymywanie zadanych parametrów z niewielką dopuszczalną odchyłką.

Pompa obiegowa wysokotemperaturowa

Układ odbioru ciepła ze skraplacza

Naczynie wzbiorcze

Zawór bezpieczeństwa

Zewnętrzna strona budynku

Dry cooler Skraplacz układu propanowego

Chłodnica cieczy

Przepływomierz

Pompa ciepła OCHSNER

Elektryczne kotły grzewcze EKCO.L1

Nagrzewnica cieczy Parownik układu propanowego

Pompa obiegowa niskotemperaturowa

Układ obciążenia cieplnego parownika

Rys.2.1. Schemat instalacji obciążenie cieplnego układu chłodniczego sprężarkowego propanowego wraz z pompą ciepła Aby zapewnić prawidłową pracę badawczego układu chłodniczego należy odpowiednio zabezpieczyć układ pod względem dostarczenia i odbioru ciepła. W tym celu zaprojektowano i wykonano dwa układy cieczowe dające możliwość obciążenia cieplnego parownika oraz odbioru ciepła w skraplaczu, wytworzonego przy sprężeniu czynnika przez sprężarkę. Układ odbioru ciepła ze skraplacza jest układem płynu pośredniczącego. Jako płyn pośredniczący w projektowanej instalacji zostanie wykorzystany płyn nisko zamarzający o handlowej nazwie Ergolid A (produkt firmy Boryszew S.A.). Ergolid jest substancją opartą na mieszaninie glikolu etylowego z dodatkami uszlachetniającymi i inhibitorami poprawiającymi parametry eksploatacyjne płynu. Dzięki nim ergolid ma obniżona temperaturę krzepnięcia do –35oC a temperatura wrzenia podniesiona do 108oC w warunkach normalnych. Przy osiągnięciu minimalnej temperatury pracy nie wykazuje tendencji do zamarzania i przeistaczania się w ciało stałe, lecz staje się substancją dwufazową (zawiesiną). Poza tym nie przejawia agresywności korozyjnej oraz jest bezpieczny dla środowiska naturalnego. Rozpuszczalność ergolidu w wodzie jest całkowita co daje możliwość tworzenia mieszanin o dowolnym stężeniu i różnej temperaturze zamarzania. W układzie odbioru ciepła ze skraplacza zostanie zastosowany Ergolid A firmy Boryszew ERG S.A. Elementem układu obniżającym temperaturę ogrzanego ergolidu jest dry cooler SDS 063/1C4DV firmy STEFANI o mocy cieplnej 58 kW przy różnicy temperatur cieczy na wejściu i wyjściu 10 K i wydatku 5,78 m3/h.

Rys. 2.2. Widok zainstalowanej chłodnicy cieczy (dry cooler) firmy Stefani oraz układu obciążenia cieplnego parownika (kotły grzewcze, zasobnik ergolidu, pompa obiegowa) Chłodnicza cieczy obiegowej (dry cooler) jest konstrukcją przeznaczoną do montażu poziomego. Została ona usytuowana na zewnątrz budynku w którym znajdować się będzie propanowy badawczy układ chłodniczy. Miejsce jej usytuowania przedstawia rys 1.1. Chłodnicę osadzono na fundamenowych postumentach pod każda z podpór. Zabezpieczenie przed ewentualną kradzieżą stanowi ogrodzenie segmentowe o wysokości 2 metrów. W wytyczonym obszarze zostaną zainstalowane dwie chłodnice cieczy – do układu pracujacego z R290 oraz do układu pracujacego z R410. Podstawowym elementem odpowiadającym za wymianę ciepła, jest zestaw wężownic miedzianych połączonych jednym kolektorem zasilającym i odpływowym. Wężownice są otoczone aluminiowymi lamelkami w celu zwiększenia powierzchni wymiany ciepła. W górnej części chłodnicy znajduje się wentylator, wymuszający ruch powietrza miedzy lamelami. Całość jest obudowana blacha stalową malowaną proszkowo. Układ zasilania chłodnicy pozwala na sterowanie pracą wentylatora co daje możliwość płynnej regulacji jej mocy cieplnej. Regulacja temperatury skraplania oraz zmiana temperatury dolnego źródła ciepła dla pompy ciepła, może odbywać się na dwa sposoby - poprzez zmianę wydatku przetłaczanej cieczy oraz zmienne warunki pracy chłodnicy cieczy zapewnione zmiennością wydajności wentylatora. Przetłaczanie płynu pośredniczącego (Ergolidu) zapewni pompa obiegowa wysokotemperaturowa TPE 32-230/2 RUUE firmy Grundfoss (rys. 2.6.) o zmiennym wydatku dzięki zastosowanej przetwornicy częstotliwości. Poza chłodnicą cieczy i pompą, układ odbioru ciepła tworzą rurociągi o średnicy 28 mm, a w nich zainstalowane następujące podzespoły: elementy odpowietrzające instalację – dają możliwość całkowitego napełnienia instalacji ergolidem oraz usuwają pozostałe w układzie powietrze, naczynie wzbiorcze - w celu stabilizacji ciśnienia przy zmiennych warunkach temperaturowych, zawór bezpieczeństwa – w celu zabezpieczenia układu przed nadmiernym wzrostem ciśnienia wywołanym stanem awaryjnym. W celu regulacji temperaturowej przepływającego ergolidu zastosowano czujniki temperatury przy połączeniach ze skraplaczem oraz przy chłodnicy cieczy. Poza tym układ zostanie wyposażony w przepływomierz masowy Coriolisa dający możliwość masowego pomiaru cieczy chłodzącej. Drugim układem jest układ obciążenia cieplnego parownika. Aby czynnik chłodniczy mógł odparować w parowniku należy dostarczyć odpowiednią ilość ciepła do układu badawczego. W układzie badawczym parametry czynnika podczas pomiarów muszą być stabilne. W związku z tym ilość doprowadzonego ciepła musi być precyzyjnie dopasowana do potrzeb. Aby zapewniać powtarzalność pomiarów, układ obciążenia

cieplnego musi posiadać płynną i precyzyjną regulację mocy. Układ dostarczania ciepła do układu badawczego pełni jednocześnie funkcję górnego źródła ciepła dla zainstalowanej pompy ciepła. Schemat układu przedstawia rys. 1. Podstawowymi elementami układu grzejnego są kotły elektryczne o całkowitej mocy grzewczej 48 kW oraz nagrzewnica cieczy. W układzie tym, podobnie jak w przypadku układu odbioru ciepła ze skraplacza, czynnikiem roboczym jest Ergolid A. Temperatura czynnika w układzie jest podnoszona pośrednio przez nagrzewnicę cieczy.

Rys. 2.3. Podgrzewacz cieczy SGW200 W tym celu zaadoptowany został wymiennik do podgrzewania ciepłej wody użytkowej typu SGW200 firmy Galmet (rys. 3.3.). Zasobnikiem Ergolidu jest zbiornik o pojemności 200 litrów zaizolowany cieplnie z wewnętrzną wężownicą spiralną o mocy 48kW. Izolację zewnętrzną zbiornika stanowi pianka poliuteranowa otoczona płaszczem z tworzywa sztucznego. Zabezpieczenie antykorozyjne stanowi emalia ceramiczna. Dodatkowym elementem ochronnym jest anoda magnezowa. W przestrzeni międzyrurowej przepływa czynnik roboczy który za pomocą pompy tłoczony jest do parownika układu badawczego oraz do wymiennika płytowego w pompie ciepła. Parownik jak i wymiennik płytowy zasilany jest przeciwprądowo w stosunku do kierunku przepływającego czynnika chłodniczego (propanu – w przypadku instalacji chłodniczej, R407a – w przypadku pompy ciepła). Przepływ cieczy grzewczej zapewnia pompa niskotemperaturowa CRNE 15-2 HQQE firmy Grundfoss. Zmiana wydatku przepływającego płynu roboczego odbywa się poprzez regulację wydajności pompy za pomocą regulatora częstotliwości, w który ta pompa jest wyposażona.

Rys. 2.4. Kocioł elektryczny z układem sterującym Podniesienie temperatury ergolidu w nagrzewnicy cieczy odbywa się dzięki dwóm kotłom elektrycznym EKCO.L1-24z firmy Kospel. Są to standardowe kotły elektryczne przeznaczone do celów centralnego ogrzewania i dostosowane do pracy z płynami niezamarzającymi do jakich należy Ergolid. Kotły są fabrycznie wyposażone w sterowniki umożliwiające płynną regulację temperatury cieczy grzewczej. Przy pełnym obciążeniu obu kotłów można osiągnąć obciążenie równe 48 kW. Każdy z kotłów posiada pompę obiegową oraz zawór bezpieczeństwa. Przy niepełnym obciążeniu cieplnym możliwa będzie praca tylko jednego kotła, natomiast przy większym obciążeniu nastąpi załączenie drugiego kotła. Dodatkowo układ grzewczy wyposażony zostanie w czujniki temperatury i ciśnienia oraz przepływomierz masowy Coriolisa. Instalacja ergolidowa musi być wyposażona w zawór bezpieczeństwa oraz zawór odpowietrzający bez którego nie byłoby możliwe napełnienie instalacji czynnikiem roboczym. Elementy układy obciążenia cieplnego układu badawczego nie różnią się szczególnie w stosunku do układu odprowadzania ciepła ze skraplacza i są typowe dla instalacji grzewczych z zastosowaniem elektrycznych kotłów grzewczych. Poniżej zamieszczono zbiorczy wykaz elementów instalacji odpowiadający schematowi przedstawionemu na rys. 1: 1. sprężarka półhermetyczna BOCK EX-HG5/725-4s czynnik roboczy R290 2. odolejacz Castel typ 5540/9 o objętości 3,52 l 3. skraplacz - wymiennik płytowy firmy WTT typ WP5-50 o mocy cieplnej 60 kW i powierzchni wymiany ciepła 2,83 m2 4. zbiornik ciekłego czynnika BITZER typ F302H o pojemności 30 l 5. elektroniczny zawór rozprężny EX5-U21 firmy ALCO wraz z modułem sterującym jego pracą firmy EMERSON typ EC3-332 6. parownik – wymiennik płytowy WTT GEA typ AE5-60 o mocy cieplnej 35 kW i powierzchni wymiany ciepła 3,42 m2 7. pompa ciepła typu GSW11 firmy Ochsner o mocy grzewczej 8,2 kW – czynnik roboczy R407c 8. dry cooler SDS 063/1C4DV firmy STEFANI o mocy cieplnej 58 kW przy ∆T 10 K i wydatku 5,78 m3/h. 9. pompa obiegowa wysokotemperaturowa TPE 32-230/2 RUUE firmy Grundfoss

10. nagrzewnica cieczy (ergolidu A) typu SGW200 firmy Galmet o pij. 200l i mocy 48 kW. 11. pompa niskotemperaturowa CRNE 15-2 HQQE firmy Grundfoss 12. dwa kotły elektryczne EKCO.L1-24z firmy Kospel. O mocy 24 kW każdy

3. Bezpieczeństwo pracy układu propanowego. Badawczy układ chłodniczy pod względem bezpieczeństwa pracy został zabezpieczony na kilka niezależnych od siebie sposobów. Podstawowym elementem bezpieczeństwa są zainstalowane w instalacji chłodniczej zawory bezpieczeństwa. W całym układzie znajdują się trzy zawory bezpieczeństwa. Pierwszy zawór zabezpiecza stronę tłoczna sprężarki ze względu na to że jest to miejsce o najwyższym panującym ciśnieniu w układzie. Na stronę tłoczną przewidziano zawór bezpieczeństwa SFV15T 221 firmy Danfoss. Kolejny zawór bezpieczeństwa zainstalowano na zbiorniku cieczy ze względu na wysokie ciśnienie i ilość nagromadzonego czynnika w jednym elemencie układu. Dobrano zawór bezpieczeństwa BSV8T 221 firmy Danfoss. Trzeci zaplanowany zawór bezpieczeństwa znajduje się po stronie parownika i zabezpiecza stronnę ssącą sprężarki przed nadmiernym wzrostem ciśnienia, które mogłoby doprowadzić do uszkodzenia instalację i jest to zawór BSV8T 213 firmy Danfoss. Ujścia zaworów bezpieczeństwa zostały wyposażone w rurociągi wyrzutowe które są odprowadzone na zewnątrz budynku. Rozmieszczenie zaworów bezpieczeństwa pokazano na schemacie rys. 1. Innym sposobem zapewnienia bezpieczeństwa pracy instalacji jest zainstalowanie układu wentylacji wyciągowej w systemie ATEX. Praca takiego systemu daje możliwość ograniczenia strefy zagrożenia wybuchem oraz zabezpiecza układ chłodniczy podczas pracy przed niekontrolowanym wyciekiem. Jednocześnie wspomaga układ detekcji wycieku czynnika chłodniczego. System wyciągowy oparty jest na wentylatorze wyciągowym o dużym wydatku powietrza. Zakłada się że wentylator taki powinien zapewnić 10 krotną wymianę powietrza w pomieszczeniu w czasie jednej godziny. Jeśli przyjmiemy że kubatura pomieszczenia wynosi 174,6 m3 to wydajność wentylatora powinna wynosić ok. 1750 m3/godz. Wentylator wyciągowy zostanie zainstalowany w ścianie zewnętrznej budynku w miejscu pod oknem wraz z żaluzjami zamykającymi dopływ powietrza podczas postoju wentylatora. W naszym przypadku wentylator wyciągowy posiada wydajność teoretyczną 6000 m3/h czyli jest ponad 3-krotnie przewymiarowany. Wentylator będzie załączany przez system Gazex bądź istnieje możliwość uruchomienia wentylatora w sposób ręczny niezależny od systemu detekcji wycieku. Takie rozwiązanie daje możliwość uruchomienia wentylatora np. w czasie prac montażowych podczas spawania, lutowania malowania. Wentylator usunie z pomieszczenia szkodliwe opary i przykre zapachy. Nad bezpieczeństwem pracy badawczego układu chłodniczego pracującego z propanem czuwa system detekcji wycieku gazu firmy Gazex. Zgodnie z tym co proponuje producent systemu detekcji Gazex oraz wymagania jakie zostały postawione przez projektanta instalacji pracujących na propanie, laboratorium powinno być wyposażone w system sygnalizowania stanów awaryjnych związanych z wystąpieniem atmosfery wybuchowej za pomocą urządzeń akustycznych oraz wizualizacyjnych. System zabezpieczeń GAZEX (rys. 3.1) wyposażony jest w czujnik wymienny z półprzewodnikowym modułem sensorycznym.

Rys. 3.1 Aktywny system bezpieczeństwa instalacji gazowej [1] Układ wyposażony jest w element który za pomocą sygnału dźwiękowego oraz wizualnego powiadamia o wystąpieniu stanu awaryjnego (wycieku).

System ten wykorzystywany jest do detekcji wycieków różnych czynników, między innymi węglowodorów (R600a, R290). System ten działa w trybie dwuprogowym oraz może być stosowany w zmiennych warunkach temperaturowych. W przypadku przekroczenia stężeń pierwszego progu alarmowego system informuje wizualnie oraz sygnałem dźwiękowym o obecności w powietrzu gazów niebezpiecznych. Jednocześnie uruchamiania jest instalacja wyciągowa. W przypadku przekroczenia zakresu stężeń dla drugiego progu alarmowego zostaje automatycznie wyłączone zasilanie elektryczne w laboratorium. W systemie wyciągowym zastosowano wentylator mogący pracować w strefie zagrożenia wybuchem EAC/4-450-037 DO II2GcT3 IP5x 230/400V firmy Venture Industries. Widok wentylatora przedstawiono na rys. 3.2.

Rys. 3.2. Wentylator EAC/4-450-037 DO II2GcT3 IP5x 230/400V zastosowany w systemie wyciągowym. [2] Poniżej podano progi alarmowe dla substancji stosowanych w laboratorium.

substancja Propan, Butan,

Próg alarmowy pierwszy 10 % DGW

Zakres stężeń Próg alarmowy drugi 20 % DGW

Sposób rozmieszczenia detektorów wycieku w pomieszczeniu WM-536 przedstawiono na rys 3.3. W pomieszczeniu zainstalowano 3 detektory wycieku. Pierwszy detektor znajduje się pod układem propanowym i ma na celu monitorować tenże układ przed wyciekiem. Drugi detektor zainstalowano wewnątrz kanału powietrznego a jego celem ma być kontrola powietrza w kanale powietrznym (ewentualny wyciek z rozszczelnionego badanego wymiennika). Trzeci detektor zainstalowano w rogu pomieszczenia w celu monitorowania samego pomieszczenia. Prawdopodobnie w pobliży trzeciego detektora będą przechowywane butle z czynnikem roboczym.

Zewnętrzna strona budynku Chłodnica cieczy

Chłodnica cieczy

Zbiornik ergolidu

Urządzenie chłodnicze

Pompa ciepła

G Kotły grzewcze

G

Do urządzeń

Szafa z systemem cRIO Szafa zasilająca

Kanał badawczy

Agregat chłodniczy

G Do rozdzielni Drzwi wejściowe

Hala obrabiarek Rys. 3.3. Rozmieszczenie stanowisk laboratoryjnych oraz czujników bezpieczeństwa w laboratorium – symbol G Centralka sterująca systemem detekcji wycieku czynnika Gazex znajduje się wewnątrz pomieszczenia, posiadając swoje odrębne zasilanie. Wewnątrz pomieszczania nad drzwiami wejściowymi jak i na ścianie zewnętrznej zainstalowano system ostrzegania wizyjno dźwiękowy. Takie rozwiązanie umożliwia ostrzeżenie osób znajdujących się wewnątrz pomieszczenia jak i również osób przebywających w otoczeniu miejsca wycieku.

Podsumowanie Niniejsza instrukcja jest pomocą dydaktyczną pozwalającą na zrozumienie tematu oraz przybliżenie problemu z jakim boryka się branża chłodnicza w kontekście wycofywania czynników chłodniczych syntetycznych i ich zastępowania ekologicznymi substancjami naturalnymi z uwzględnieniem aspektów bezpieczeństwa eksploatacji tego typu instalacji. Źródła ilustracji 1. http://gazex.pl/pdf/MD_2_MD_4.pdf 2. http://www.venture.pl/wentylatory/wentylatory-przeciwwybuchowe/eac Pozostałe zdjęcia, ilustracje i schematy są autorstwa własnego. Pytania kontrolne 1. 2. 3. 4.

Czynniki chłodnicze węglowodorowe, własności. Urządzenia i systemy bezpieczeństwa urządzeń chłodniczych. Wady i zalety układów chłodniczych węglowodorowych. Zastosowanie układów chłodniczych węglowodorowych.

Literatura 1. Oerlich L.: Propane butane as possible alternatives to R12, R22 and R502 – some experimental results in the power range of commercial refrigeration. II R Com. B2, Hannover 1994. 2. Halozan H., et al.: Propane – a realistic alternative. II R Com. B2, Hannover 1994. 3. Paliwoda A.: Naturalne czynniki chłodnicze. Własności termodynamiczne, użytkowe, zastosowania. Cz. I. Propan R290. Technika Chłodnicza i klimatyzacyjna, Nr.9/1996, Wyd. I.P.P.U. Masta, Gdańsk 1996. str. 395 – 403. 4. Maczek K, Warczak W.: Ekologiczne substancje naturalne – substytuty R22 w dziedzinach chłodnictwa, pomp ciepła i klimatyzacji. Technika Chłodnicza i klimatyzacyjna, Nr.7/1996, Wyd. Masta, Gdańsk 1996. str. 275 – 284. 5. Butrymowicz D., Dudar A.: Ocena strat dławienia w urządzeniach sprężarkowych z naturalnymi czynnikami chłodniczymi. Chłodnictwo & Klimatyzacja, No. 9. Warszawa 2007. 6. Bonca Z., Butrymowicz D., Hajduk T., Targański W.: Nowe czynniki chłodnicze i nośniki ciepła. Wyd. I.P.P.U. Masta, Gdańsk 2004. 7. Paliwoda A.: Naturalne czynniki chłodnicze przyszłością chłodnictwa, klimatyzacji i pomp ciepła. Chłodnictwo & Klimatyzacja, No. 5. Warszawa 2002.