Úspora energie při řízení chlazení v supermarketech

Úspora energie při řízení chlazení
v supermarketech
E
I
D
TU
S
Á
V
O
D
A
P
Í
PŘ
T e c h n o l o g y
&
E v o l u t i o n
Případová studie: Úspora energie při řízení chlazení v supermarketech
Úspora energie se stala důležitým aspektem v oblasti komerčního chlazení. Především pro velké řetězce
supermarketu představuje snížení spotřeby energie nejlepší řešení jak snížit ceny a dosáhnout lepší
konkurenceschopnosti. Energeticky úsporné techniky a metody kromě toho podporují politiku sociální
odpovědnosti všech aktérů: akcionářů, zaměstnanců, zákazníků, dodavatelů, ale také životního prostředí
a společnosti. Dnes víme, že vzduch, voda a přírodní suroviny jsou omezenými zdroji, a proto je etickou,
sociální a také společenskou povinností nás všech věnovat velkou pozornost jejich využití.
Úvod
Obchodníci, kteří jsou citliví na problémy životního prostředí a pojem úspory energie, učinili tyto pojmy
výraznou součástí identity své společnosti: stálá podpora podnikání totiž nabízí větší záruky dlouhodobého
vývoje, lepší ekologickou bilanci a zesílenou „oblastní konkurenceschopnost“.
Kvalita, zdraví, ekologie a ohled na životní prostředí se stávají rozhodujícími faktory při výběru výrobku a při
projektování nových obchodů.
Dnešní spotřebitel chce vědomě a rozhodně nakupovat; v nabídce dostupného zboží by již neměl převládat
vztah ceny a kvality, ale individuální volba a hodnotový systém. Spotřebitel chce například vědět, zda
jsou při výrobě určitého zboží použity látky škodlivé pro životní prostředí, zda je potravinářský výrobek
pěstován organicky, zda není při výrobě používána práce dětí, zda nejsou ve vztahu mezi společností, jejich
zaměstnanci a dodavateli porušována „základní lidská práva“, a zda se společnost řídí domácími a mezinárodními správními, trestními a daňovými zákony. Stručně řečeno, spotřebitel chce mít informace o pověsti
společnosti, od které nakupuje zboží, a „odměňuje“takovéto společnosti, které pracují a vytvářejí
sociální prostředí.
Na základě těchto úvah pověřila ESSELUNGA Supermercati asvou montážní společnost CREA S.p.A. a
vedoucí společnost na trhu v oblasti elektronického řízení CAREL S.p.A., aby provedla technicky inovační
zkušební projekt, který by v porovnání s tradičními a nyní ještě běžnými technologiemi výrazně
snížil spotřebu energie.
Velká novina se týká faktu, že Esselunga požaduje provedení testu, ve fungujícím zařízení,
aby byla prokázána efektivita takovýchto nových technologií.
Toto opět potvrzuje směřování k inovaci a průběžnému průzkumu nových řešení řetězce supermarketu
ESSELUNGA, což ji činí národní vedoucí společností v této oblasti.
Spotřeba energie
v supermarketech
Ostatní
7%
Chlad. zařízeni
10%
Osvětlení
30%
Celková spotřeba energie typického velkého
supermarketu v %
Chlazeni NT
35%
Chlazení LT
18%
Obecně bylo prokázáno, že více než 50% spotřeby energie v supermarketech je kvůli chladírnám potravin
(sada kompresorů, vitríny, chladné místnosti, místnosti pro zpracování).
Činnosti prováděné v této oblasti proto umožňují dosažení významné úspory energie.
CZ402200010 rel. 5.0 - 29.03.2006
česky
Případová studie: Úspora energie při řízení chlazení v supermarketech
Prvním důležitým krokem je důkladný projekt a výběr komponentů.
Dobrý projekt instalace chlazení musí vzít do úvahy správné nadimenzování rozvodů chladu (obzvláště když
chcete využít úspory energie získané proměnlivým řízením kondenzace), s minimalizací tlakových ztrát, a se
správně velkými sadami kompresorů a kondenzačních výměníků, které musí být schopné podporovat
kritické letní podmínky; v této fázi jsou určujícím faktorem desetileté zkušenosti CREA s.r.l.. Výše uvedené
podrobnosti zaručující správný provoz instalace a také umožňují
implementaci technologií, které zaručí snížení spotřeby energie.
Použití nejnovějších elektronických kontroléru, jako je programovatelný pCO2 Sistema fy Carel, zaručuje tálý
provoz instalace, a díky použitému řídícímu algoritmu implementuje procedury, které zajišťují maximální
efektivitu a následně výhody v úsporách energie.
Obr.1: Programovatelný kontrolér
pCO Sistema
Návrh fy CAREL:
tepl.
Profil teploty v průběhu roku (Miláno)
hodina
Technicky vybavit chladící zařízení (vitríny a chladné místnosti) elektronickými expanzními ventily pro řízení
průtoku chladiva do výparníku, kombinované s modulačním řízením kondenzačního tlaku na obou
souborech kompresoru, aby se optimalizoval provoz a účinnost když jsou venkovní teploty obzvláště
příznivé (v zimě).
Zjistilo se, že během období roku je venkovní teplota vzduchu normálně nižší než 20°C
minimálně po 65% času.
V obvyklé instalaci s mechanickými termostatickými ventily (TEV), nemají tato data vliv, jelikož úplná
instalace je nucena pracovat v podmínkách při kterých musí být kondenzační hodnoty určené tak, aby
umožňovaly správnou činnost mechanické expanzní jednotky.
V instalaci s elektronickými ventily (EEV), jelikož pracují naprosto nezávisle od rozdílu tlaku je možno řídit
průběh kondenzační teploty, tj. kondenzační teplota je neustále regulována dle venkovní teploty.
Toto umožňuje významné úspory energie, zatímco je sací tlak udržován (a následkem toho teplota vitrín)
stabilní, a kondenzační teplota je snížena z 45-50°C například na 20°C, jestliže to venkovní podmínky
dovolí.
Celkové úspory energie až o 20% mohou být dosaženy tímto způsobem.
Obr. 2: Hodnoty COP s odpařovací teplotou
(-10 °C)
Ve skutečnosti, normálně každý jeden stupeň snížení kondenzační teploty odpovídá 2% úsporám energie.
Výrobci kompresoru také poskytují tabulky, které ukazují značný vzrůst COP (Koeficient účinnosti)
kompresoru v chladící jednotce, když se kondenzační teplota sníží (viz Obr 2).
Koncepce je vlastně docela jednoduchá, protože vysoké kondenzační teploty vedou ke zvýšení
kompresního poměru, a následkem toho snížení kapacity chlazení (a tím ke snížení COP)
a zvýšení příkonu.
Obr. : Graf teplota/entalpie
4
CZ402200010 rel. 5.0 - 29.0.2006
Případová studie: Úspora energie při řízení chlazení v supermarketech
Pro zkušební provoz nové technologie s elektronickými ventily byl vybrán obchodní dúm ESSELUNGA ve via
RIPAMONTI, Miláno, nová elegantní stavba s velkým prostorem.
Supermarket
Obchodní dům byl otevřen v červenci 2002, a hned první den provozu byl opatřen monitorováním provozu
a sběrem důležitých dat. Aby bylo možné reagovat na specifické požadavky Esselunga, byl obchodní dům
postaven tak, aby bylo možné přímo monitorovat spotřebu energie sad kompresorů; když instalované
chladící zařízení pracuje za použití obou technologií. Obvyklé technologie (mechanické termostatické
expanzní ventily) a Elektronické technologie (elektronické expanzní ventily).
Každé technické vybavení chladících zařízení (vitríny a chladící boxy) bylo instalováno s dvojitým
paralelním obvodem vybavené solenoidovým ventilem, který m[;že kdykoli pracovat pomocí jedné
nebo druhé technologie. To umožňuje přímé porovnání těchto dvou technologií (TEV a EEV) při stejných
provozních podmínkách.
PlantVisor - systém dozoru fy Carel byl vybrán pro řízení instalace a sběr provozních dat. Jeho základním
úkolem je řídit změnu technologie ve všech funkcích současně při pravidelných intervalech. Aby se zajistilo
perfektní porovnání dat.
PlantVisor automaticky změní použitou technologii na všech technických vybaveních přesně po každých
třech dnech o půlnoci, aby se minimalizoval vliv proměnlivých faktor[; jako jsou počasí, otevírací doba
obchodního domu, speciální nakládací/vykládací činnosti, atd.
Princip provozu
Obr.. 4: Základní schéma obou technologií
TEV a EEV použitých pro každou chladicí
jednotku
CZ402200010 rel. 5.0 - 29.03.2006
česky
Případová studie: Úspora energie při řízení chlazení v supermarketech
PlantVisor také měří a počítá spotřebu energie instalace v obou provozních módech: v obvyklém nebo
elektronickém, změřením proudu pomocí proudového transformátoru připojeného přímo do napájení
kompresoru.
Tímto způsobem muže být spotřeba energie celého chladícího systému měřena minutu po minutě,
a následně jsou data z obou provozních módu porovnána aby se určil systém s lepší výkonností..
Obr. 5: TAM na sadě kompresoru
Spotřebovaná elektrická energie je měřena dvěma samostatnými počitadly, jedno pro každou technologii
a všechny hodnoty jsou vyjádřeny v celkových spotřebovaných kW/h, Jelikož energie je měřena
stejným způsobem u obou provozních módu je chyba rozdělena do obou.
Proto zaznamenaná data zaručují informace skvělé úrovně.
Kromě toho, hodinové počítadlo měří přesně kolik dnu, hodin a minut bylo instalované zařízení v provozu
s každou z technologií aby bylo možno jednoduše vypočítat průměrnou spotřebu energie během doby
sběru vzorových dat.
Obr. 6: schéma duální technologie (TEV-EEV)
pro každou funkci chlazeni
Změna technologie každé 3 dny
Elektronické expanzní ventily
Chladící zařízení byla vybavena, jak bylo zmíněno, EEV (elektronickými expanzními ventily)
a TEV (termostatickými expanzními ventily), se střídavými provozy.
EEV byly nainstalovány pro zajištění úspory energie, a také pro umožnění nejlepší možné činnosti
chladících jednotek a instalace jako celku.
Proporcionální (spojité) elektronické expanzní ventily jsou typem, který nejlépe odpovídá provozním
požadavkům: ve srovnání s pulzními ventily zaručují ve skutečnosti stabilnější provoz chladících jednotek
a snížené tlakové namáhání chladivových systémů.
Ve skladu byly použity expanzní ventily CAREL a Sporlan.
Obr. : EEV fy CAREL
6
CZ402200010 rel. 5.0 - 29.0.2006
Případová studie: Úspora energie při řízení chlazení v supermarketech
Data byla sbírána po dobu deseti měsíců provozu supermarketu (od července 2002 do května 2003).
V úsporách energie bylo dosaženo následujících výsledků:
Období
červenec 2002
2002květen 2003
Technologie
Obvyklá (TEV)
elektronická (EEV)
Celková spotřebakW/h
331802
264981
Dny
142
141
Dosažené výsledky
Úspory energie
20%
MT kompresorová
sada
LT kompresorová sada
Následující podrobnosti měřených dat, rozdělených do třech významných období aby se porovnalo
provedení instalace během:
• léto-podzim (červenec - listopad);
• zima (prosinec - únor);
• jaro (březen - květen).
Období
červenec - listopad
2002
prosinec 2002
únor 2003
březen - květe
2003
Období
červenec - listopad
2002
prosinec 2002
únor 2003
březen - květen
2003
Technologie
Celková
spotřebakW/h
Dny
kW
průměrně
Úspory energie
Obvyklá (TXV)
Elektronická (EXV)
Obvyklá (TXV)
Elektronická (EXV)
Obvyklá (TXV)
Elektronická (EXV)
54634
51517
32978
17063
28001
18768
64
74
48
37
30
30
35,7
28,9
28,6
19,3
38,5
25,7
19%
33%
33%
Technologie
Obvyklá (TXV)
Elektronická (EXV)
Obvyklá (TXV)
Elektronická (EXV)
Obvyklá (TXV)
Elektronická (EXV)
Celková
spotřebakW/h
125700
118973
46325
27152
44164
31508
Dny
64
74
40
32
30
30
kW
průměrně
82,2
66,8
48,7
35,3
61,1
43,1
Tab. 1: spotřeba energie kompresorové
sady s nízkou teplotou rozdělená
do třech období.
Úspory energie
19%
27%
29%
Tab. 2: spotřeba energie kompresorové
sady se střední teplotou rozdělená do
třech období.
Je možné vidět jak bylo dosaženo nejlepších výsledku ve spotřebě energie v chladnějších obdobích.
Toto jednoznačně prokazuje jak významné snížení spotřeby energie přináší použití elektronických ventilu.
Níže uvedené grafy ukazují jak se mění spotřeba energie při změně provozního módu instalace z TEV na EEV:
elektronický
běžný
Obr. 10: Data spotřeby energie odpovídají
měsíci BŘEZNU 2003.
Rozlišení grafu je jeden měsíc a je možné vidět jak se okamžité hodnoty čtené pro LT systém chlazení mění
dle provozní módu instalace. Graf také ukazuje různá provozní období TEV nebo EEV
CZ402200010 rel. 5.0 - 29.03.2006
česky
Případová studie: Úspora energie při řízení chlazení v supermarketech
Technická analýza
úspory energie
Technické vysvětlení těchto výsledku je jasné ze záznamu dat, který odpovídá kompresoru.
Jak již bylo zmíněno, elektronické ventily mají tak širokou řídící kapacitu, že umožňují kompresorům
aby vždy pracovaly v optimálních podmínkách (dle vnějších okolních podmínek)
V zimě, potom může chladící zařízení fungovat s velmi nízkým kondenzačním tlakem, a tím je zlepšena
výkonnost kompresorů a snížena spotřeba energie.
Následující graf ukazuje provozní tlaky pro elektronickou a obvyklou technologii.
běžný (kolem 16 barů)
elektronický (kolem 9 barů)
elektronické ventily
běžné ventily
Obr. 11: Závislost tlaku za kompresorem na
čase (ve dnech) v LT systému chlazení odpovídající TÝDNU od 27. ledna do 3. února 2003.
Účinky za podmínek
řízení teploty
Úspory energie nejsou jedinou výhodou vyplývající z této zkušenosti.
Je také důležité všimnout si výsledku dosažených v řízení některých funkcí chlazení, především v zařízeních
s nízkou teplotou (zmrzlina a mražené potraviny).
V těchto zařízeních ELEKTRONICKÝ VENTIL umožňuje efektivnější regulaci teploty, zajištěním nižší provozní
teploty při lepším využití povrchu výparníku.
Systém následkem toho nevyžaduje budoucí úpravy (seřizování), jelikož elektronika nepřetržitě provádí řídící
činnosti založené na parametrech čtených snímači umístěnými na výstupu z výparníku a udržuje hodnoty
přehřátí na optimální úrovni. Je použit samopřizpůsobovací algoritmus.
Následující stránky ukazují některá data odpovídající provozní teplotě.
Vrcholy grafu jsou odmražování.
Časová základna je jeden měsíc!
ELEKTRONICKÝ VENTIL umožňuje
dosažení nižší teploty,což znamená
lepší konzervaci potravin a menší
použití kompresorů
elektronické ventily
běžné ventily
1 měsíc!
Obr. 12: Provozní teplota zařízení: „ostrov
mražených potravin“ v ČASE od 15. prosince
- 15. ledna
8
CZ402200010 rel. 5.0 - 29.0.2006
Případová studie: Úspora energie při řízení chlazení v supermarketech
elektronické ventily
běžné ventily
1 měsíc!
Obr. 13: Provozní teplota zařízení mražených
potravin ostrova Č. 11 v ČASE
od 13. ledna - 3, února 2003.
Křivka odmražování
S MECHANICKÝM ventilem dosáhne
ostrov průměrnou teplotu kolem
-24 °C ve 12:30
elektronické ventily
běžné ventily
Obr. 14: Roztažení DENNÍ stupnice provozní
teploty mražených potravin ostrova Č, 11 s
MECHANICKÝM VENTILEM
S ELEKTRONICKÝM ventilem dosáhne
ostrov průměrnou teplotu kolem
-27 °C ve 12:30
elektronické ventily
běžné ventily
Obr. 15: Roztažení DENNÍ stupnice provozní
teploty mražených potravin ostrova č. 11
s ELEKTRONICKÝM VENTILEM
CZ402200010 rel. 5.0 - 29.03.2006
česky
Případová studie: Úspora energie při řízení chlazení v supermarketech
Účinky řízení
s elektronickým ventilem
na chladící kompresory
Již jsme viděli, jak použití elektronického ventilu umožňuje provoz v nejlepších tlakových podmínkách,
a tím je snížena jak spotřeba energie, tak i zátěž kompresoru. Stejně jako údaje při nejlepších tlakových
podmínkách, byly v módu elektronického ventilu rovněž nalezeny nejlepší teplotní podmínky pro
kompresor, s výtlačnou teplotou dokonce nižší než provozní.
To znamená zvýšení průměrné životnosti kompresoru a snížení počtu závad.
Je vidět, jak s ELEKTRONICKOU
TECHNOLOGIÍ je sací teplota vždy
vyšší, než s tradiční technologií …
(pokračuje)
elektronické ventily
běžné ventily
Obr. 16: Hodnoty SACÍ teploty kompresoru
z LT systému chlazení, vztahující se k období
od 20. ledna do 3. února 2003.
(pokračování)…
při udržení NIŽŠÍ výtlačné teploty
s nižším opotřebením mechanických
částí a menším znečištěním mazacího
oleje.
elektronické ventily
běžné ventily
Obr. 17: Hodnoty VÝTLAČNÉ teploty kompresoru z LT systému chlazení, vztahující se
k období od 20. ledna do 3. února 2003.
Stejně, jako pro systém LT, také
pro systém NT je výtlačná teplota
NIŽŠÍ během provozní periody
elektronických ventilů.
elektronické ventily
běžné ventily
Obr. 18: Hodnoty SACÍ a VÝTLAČNÉ teploty
kompresoru z NT systému chlazení, vztahující
se k období od 1. do 17. února 2003.
10
CZ402200010 rel. 5.0 - 29.03.2006
Případová studie: Úspora energie při řízení chlazení v supermarketech
Výtlačná teplota
kompresoru
Obr. 19: Lepší provozní podmínky znamenají
méně poruch a patrné úspory v údržbě.
Následuje souhrn vlastností instalace zaznamenané v prvních deseti měsících provozu, se zvýrazněním
výhod odvozených z použití elektronických ventilů a elektronického řídícího systému, který řídí činnost
ventilů.
Závěr
VÝHODY VYPLÝVAJÍCÍ z použití ELEKTRONICKÉ TECHNOLOGIE
• Úspory energie spotřebované instalací odhadnuté na více než 20% ročně
• Lepší řízení funkcí nízké teploty (dosažení nižších teplot).
• Lepší provozní podmínky pro kompresory (nižší tlak, nižší provozní teploty).
To znamená méně závad a následkem toho snížení nákladů na údržbu.
• Výkonnost, která dlouhodobě vydrží.
• Lepší konzervace mražených potravin a zmrzliny.
• Menší opotřebení mechanických dílů kompresoru a menší znečištění mazacího oleje.
• Dlouhodobá opakovatelnost dat řízení a spotřeby energie.
…pro zákazníka a životní prostředí:
potvrzení přístupu zaměřeného na úspory energie a informované a sociálně zodpovědné použití
dostupných zdrojů.
Děkujeme ESSELUNGA S.p.A. a CREA S.p.A. za jejich laskavou spolupráci.
CZ402200010 rel. 5.0 - 29.03.2006
česky
11
Note:
CZ402200010 - rel. 5.0 - 29.03.2006
Sídlo firmy:
CAREL S.p.A.
Via dell’Industria, 11 - 35020 Brugine - Padova (Italy)
Tel. (+39) 0499 716611 - Fax (+39) 0499 716600
[email protected] - www.carel.com
CAREL China Ltd.
www.carelhk.com
[email protected]
Afilace:
CAREL Korea Co. Ltd.
www.carel.co.kr
[email protected]
CAREL (Thailand) Co. Ltd.
www.carel.co.th
[email protected]
CAREL Deutschland GmbH
www.carel.de
[email protected]
CAREL spol. s r.o.
www.carel-cz.cz
[email protected]
Pobočky:
CAREL Australia Pty Ltd
www.carel.com.au
[email protected]
CAREL Export
www.carel.com
[email protected]
CAREL France Sas
www.carelfrance.fr
[email protected]
CAREL Italia
www.carel.it
[email protected]
CAREL Sud America Ltda.
www.carel.com.br
[email protected]
CAREL U.K. Ltd.
www.careluk.co.uk
careluk@careluk. co.uk
CAREL USA L.L.C.
www.carelusa.com
[email protected]
Všechny zde uvedené ochranné známky jsou
majetkem jejich držitelů.
CAREL je registrovaná ochranná známka
CAREL S.p.A. v Itálii a ostatních zemích.
www.carel.com
© CAREL S.p.A 2006 Všechna práva vyhrazena.
CAREL si vyhrazuje právo úprav nebo změn svých
produktů bez předchozího varování.