Kompendium "Wszystko o zastosowaniach układów CO2 w handlu detalicznym"
Pomimo, że był już stosowany na początku dwudziestego wieku, dwutlenek węgla stał się popularnym czynnikiem chłodniczym dopiero w ostatnich latach. Jest to spowodowane rosnącym zainteresowaniem czynnikami naturalnymi, jak i przepisami prawa, szczególnie w Europie, dążącymi do ograniczenia stosowania syntetycznych czynników chłodniczych.
Łatwo dostępny, nawet jako produkt uboczny innych procesów, CO2 jest znacznie tańszy niż tradycyjne czynniki chłodnicze. Poza tą przewagą ekonomiczną posiada też inne zalety, jak niski potencjał tworzenia efektu cieplarnianego (GWP = 1, brak wpływu na warstwę ozonową), brak zagrożeń związanych z toksycznością czy łatwopalnością i brak potrzeby recyklingu gazu po zakończeniu cyklu życia systemu.
CO2 posiada kilka cech termodynamicznych, które w wielu różnych zastosowaniach mogą stanowić zalety i pozwalać na jego bezpośrednie konkurowanie z tradycyjnymi czynnikami chłodniczymi.
|
Główną różnicą pomiędzy dwutlenkiem węgla a czynnikami syntetycznymi jest to, że jego punkt krytyczny wynosi 31,1°C, co jest temperaturą łatwo osiągalną wielu miejscach naszej planety. W temperaturze punktu krytycznego, gęstość cieczy i nasyconego gazu jest identyczna, a w wyższych temperaturach nie ma już granicy pomiędzy dwiema fazami, co nazywane jest stanem superkrytycznym. W wyniku tego, ciśnienie i temperatura nie są już ze sobą powiązane, co znaczy, że należy zastosować środki by utrzymywać je pod kontrolą, optymalizować wymianę ciepłą maksymalizować wydajność. |
|
Rodzaje cykli obiegu
|
Literatura podaje temperaturę krytyczna dla CO2 o wartości około 31°C (87°F), podczas gdy ciśnienie krytyczne, także w przybliżeniu, wynosi 73 bary (1045 psig). Systemy CO2 działają w różny sposób w zależności czy pracują powyżej lub poniżej punktu krytycznego; zasadniczo, w systemie subkrytycznym temperatura CO2 w fazie izotermicznej następującej po sprężaniu czynnika jest niższa niż temperatura krytyczna, a w systemie transkrytycznym temperatura CO2 u wylotu z cooloera gazu wynosi ponad 31°C i temperatura parowania jest oczywiście niższa. |
||
|
Subkrytyczne |
Kaskadowe |
|
|
|
|
|
|
Najprostszym zastosowaniem dwutlenku węgla jako czynnika chłodniczego to jego użycie w cyklu subkrytycznym: CO2 wykorzystywany jest w drugorzędnym obwodzie niskiej temperatury, albo sprężania oparów (system kaskadowy) lub pompowany obieg ciekłego CO2. Cykl główny stosuje obieg tradycyjnego czynnika chłodniczego i ma za zadanie utrzymywanie temperatury skraplania dla cyklu CO2 poniżej punktu krytycznego, zwykle pomiędzy -5 a -10 °C. |
W subkrytycznych systemach kaskadowych, CO2 stosowany jest jako czynnik chłodniczy dla fazy niskiej temperatury (temperatura ssania sprężarki -30/-35°C). Ciepło ze skraplania CO2 jest pochłaniane przez czynnik w fazie średniej temperatury. Proces ten zachodzi dzięki kaskadowej wymianie ciepła pomiędzy dwom czynnikami chłodniczymi. |
|
