Jakie chłodnictwo dla mleczarni? Właściwy dobór czynnika chłodniczego

Aspekt ekonomiczny

Całościowe ujęcie nakładów, niezbędnych do działania instalacji chłodniczej powinno obejmować zakup urządzenia wraz z jego montażem, koszt eksploatacji - wraz z nakładami ponoszonymi na zakup energii elektrycznej, zużywanej wody i kosztami napraw, oraz ostatecznie amortyzację urządzenia rozumianą tutaj jako możliwość wymiany po zakończonym okresie eksploatacji (Właściwa analiza ekonomiczna opiera się na obliczeniu wartości teraźniejszej i przyszłej netto. Wartość ta zależy zarówno od ilości lat pracy urządzenia, jak i rocznego poziomu inflacji i kosztu kredytu. Ciekawe propozycje analizy ekonomicznej instalacji chłodniczej podaje A. Pearson w artykule: Wydłużenie czasu użytkowania amoniakalnych systemów chłodniczych. Część 1. w: "Chłodnictwo" nr 8/ 2007 s. 28. Proponuje tu zastosowanie analizy wartości aktualnej wydatków ponoszonych podczas eksploatacji. Wnioski analiz zachęcają między innymi do racjonalnalizacji decyzji dotyczących remontów urządzeń w celu oszczędności energii elektrycznej).

Najprostszym sposobem ujęcia efektywności ekonomicznej czynników chłodniczych, pracujacych w konkretnych układach jest współczynnik COP (Coefficient Of Performance - współczynnik wydajności). Określa się go jako stosunek wydajności chłodniczej do mocy pobieranej przez urządzenie. Wskazuje więc ile ciepła odbierze instalacja chłodnicza, po dostarczeniu 1 kW energii elektrycznej. Jest to podstawowy koszt schłodzenia określonej ilości produktu, do zadanej temperatury.

Wartość wspomnianego współczynnika zależy od zastosowanych urządzeń, zaprojektowanej instalacji i w dużej mierze wybranego czynnika chłodniczego. Rozszerzenie współczynnika COP z agregatu na całą instalację chłodniczą, pozwala określić całkowity koszt eksploatacji (jeśli chodzi o zużycie energii elektrycznej). Należy jednak pamiętać, iż łatwo zawyżyć współczynnik dla konkretnego urządzenia, na przykład sprężarki chłodniczej (poprzez zmianę przechłodzenia, przegrzania czy też podniesienie temperatury odparowania ). Współczynnik efektywności ma istotne znaczenie w analizie ekonomicznej na etapie projektowania czy modernizowania instalacji. Okazuje się bowiem, iż często bardziej opłaca się wymienić nieefektywne urządzenie na nowe, niż ponosić wyższe koszty energii elektrycznej.

Ponieważ czynnik chłodniczy stanowi w instalacji nośnik ciepła, powinien więc spełniać następujące warunki:

1. Zapewniać dużą jednostkową wydajność chłodniczą, co w rezultacie oznacza mniejszą ilość czynnika w układzie, mniejsze urządzenia oraz niższy koszt eksploatacji.
2. Charakteryzować się wysokim współczynnik przejmowania ciepła, który ma wpływ na powierzchnię wymiany ciepła w parownikach i skraplaczach.
3. Posiadać niską jednostkową teoretyczną pracę sprężania.

Aby uzmysłowić różnicę pomiędzy właściwościami termodynamicznymi poszczególnych czynników, porównajmy entalpię właściwą dwóch:

NH₃ - amoniak 1297,9 kJ/kg ( dla temp. -10°C)

R 404 A - 176,5 kJ/kg ( dla temp. -10°C)

W rezultacie tak znacznej wydajności chłodniczej, problemem w stosowaniu amoniaku są urządzenia najmniejsze, pozwalające zapewnić niewielki strumień czynnika. Wystarczy bowiem odparować kilka razy mniej amoniaku niż czynnika R 404A, by pobrać tyle samo ciepła. Jak na razie konstruuje się urządzenia amoniakalne o wydajności od 10kW wzwyż. O ile tak duża wydajność chłodnicza amoniaku jest problemem w małych urządzeniach, o tyle jest zaletą instalacji przemysłowych.

Nie bez znaczenia jest także cena zakupu czynnika chłodniczego. W przypadku czynników naturalnych, takich jak amoniak czy dwutlenek węgla jest to cena sięgająca kilku złotych za kilogram. Czynniki syntetyczne, to już koszt kilkudziesięciu złotych. O ile w przypadku instalacji o niewielkim napełnieniu, cena ta nie jest problemem, o tyle w sytuacji gdy chodzi o setki kilogramów i tony, stanowi znaczący koszt.