Dwutlenek węgla (CO₂)

Naturalny rozwój

W miarę jak zmierzamy w kierunku bardziej przyjaznej dla środowiska przyszłości, wybór czynnika chłodniczego staje się ważnym czynnikiem dla Twojej firmy i planety. CO2 to naturalny czynnik chłodzący, który zapewnia zrównoważone i energooszczędne chłodzenie w różnego rodzaju aplikacjach; od magazynów po maszyny do lodu. Dołącz do strategii naturalnego rozwoju swojej firmy.

Właściwości ogólne

Ze względu na swoje właściwości termodynamiczne, CO₂ nie jest zbyt dobrym czynnikiem chłodniczym. Posiada jednak kilka unikalnych właściwości termofizycznych:

Bardzo dobry współczynnik przejmowania ciepła
Jest stosunkowo niewrażliwy na straty ciśnienia
Bardzo niska lepkość

W praktyce systemy CO₂ zapewniają bardzo wysoką wydajność, głównie ze względu na lepszą wymianę ciepła, bardzo niską moc pompowania w przypadku używania CO₂jako czynnika pośredniego, a w zimnym klimacie możliwość pracy przy bardzo niskim ciśnieniu skraplania w okresie zimowym.

Efektywność układów z CO₂ zależy w większym stopniu od konkretnego zastosowania i klimatu niż w przypadku innych czynników chłodniczych. W przypadku wszystkich czynników chłodniczych obserwuje się spadek efektywności układu wraz ze wzrostem temperatury skraplania, a w przypadku CO₂ spadek ten jest największy. Dobre właściwości termofizyczne CO₂ mogą w pewnym stopniu zrekompensować tę wadę, ale istnieją pewne ograniczenia.

CO₂ charakteryzuje się wysokim potencjałem energetycznym w wyższych temperaturach, a gdy ciepło to można odzyskać i wykorzystać do ogrzewania wody użytkowej lub podobnych zastosowań, efektywność całego systemu znacząco wzrasta.

Chłodzenie CO₂ i chłodnictwo komercyjne

CO₂ w chłodnictwie komercyjnym

Zastosowania CO₂ w handlu detalicznym żywnością

Zastosowania CO₂ w handlu detalicznym żywnością

Korzyści z CO₂ w chłodnictwie przemysłowym

CO2 w chłodnictwie przemysłowym

Wpływ na środowisko

Z punktu widzenia ochrony środowiska CO₂ jest bardzo atrakcyjnym czynnikiem chłodniczym o zerowym ODP i współczynniku GWP wynoszącym 1. Jest to substancja występująca naturalnie w atmosferze w dużych ilościach.

Ciśnienie i temperatura

CO₂ jest wysokociśnieniowym czynnikiem chłodniczym, co oznacza, że do efektywnej pracy wymagane jest wysokie ciśnienie robocze. Podczas przestoju w temperaturze otoczenia bliskiej lub wyższej niż temperatura punktu krytycznego dwutlenku węgla, ciśnienie w układzie może również przekroczyć wartość ciśnienia krytycznego. Z tego powodu zwykle projektuje się układy, które wytrzymują ciśnienie do 90 bar, a czasem nawet montuje się w nich małe agregaty skraplające pracujące podczas przestoju w celu utrzymania nie za wysokiego ciśnienia.

Jednocześnie CO₂ charakteryzuje się niskim stosunkiem sprężania (o 20 do 50% mniejszy niż dla HFC i amoniaku), co poprawia wydajność objętościową. Przy temperaturach parowania w zakresie od -55°C do 0°C, wydajność objętościowa CO₂ jest od czterech do dwunastu razy większa niż w przypadku amoniaku, co pozwala na stosowanie sprężarek o mniejszej pojemności skokowej.

Punkt potrójny i punkt krytyczny CO₂ są bardzo zbliżone do zakresu roboczego. Punkt krytyczny może zostać osiągnięty podczas normalnej pracy systemu. Podczas serwisowania systemu czynnik może osiągnąć punkt potrójny, na co wskazuje tworzenie się suchego lodu, gdy w elementach układu zawierających ciecz ciśnienie spadnie do poziomu ciśnienia atmosferycznego. Konieczne są specjalne procedury zapobiegające tworzeniu się suchego lodu podczas opróżniania układu na potrzeby serwisu.

Interakcja z materiałami

CO₂ nie reaguje z powszechnie stosowanymi metalami ani z elementami wykonanymi z Teflonu®, PEEK lub neoprenu. Jednakże dyfunduje on do elastomerów i może powodować pęcznienie gumy butylowej (IIR), gumy nitrylowej (NBR) i materiałów etylenowo-propylenowych (EPDM).

Gęstość ciekłego CO₂ jest około 1,5 raza większa od gęstości amoniaku, co skutkuje większym wypełnieniem masowym w parownikach, takich jak duże płytowe wymienniki w agregatach chłodniczych w dużych instalacjach przemysłowych. Wyższa gęstość oznacza również wyższą cyrkulację oleju, co z kolei wymaga zastosowania skutecznych separatorów oleju w instalacjach przemysłowych.

Efektywność kosztowa

CO₂jest produktem ubocznym w wielu gałęziach przemysłu, więc jego cena jest niska. Systemy CO₂ są jednak zwykle droższe niż systemy tradycyjne ze względu na wyższe ciśnienie (w układach nadkrytycznych) lub większą złożoność (zarówno w układach nadkrytycznych, jak i podkrytycznych). Złożoność systemów wydaje się zmniejszać wraz z wejściem na rynek układów typu booster, a ponieważ liczba instalacji CO₂ wzrosła, koszty zbliżają się do kosztów układów referencyjnych wykorzystujących HFC.

Duże, oparte na CO₂ układy pośrednie, szczególnie w chłodnictwie przemysłowym, mogą być tańsze w budowie niż ich odpowiedniki, w których stosuje się glikol, więc cechują się mniejszymi kosztami początkowymi i kosztami cyklu życia.

Zastosowania

W przeciwieństwie do większości innych czynników chłodniczych, CO₂ jest stosowany w praktyce w trzech różnych obiegach chłodniczych:

podkrytycznym (układy kaskadowe),
nadkrytycznym (układy oparte tylko na CO₂),
medium pośredniczącego (CO₂ używany jako czynnik pośredniczący).

Wybór rozwiązania zależy od zastosowania i docelowej lokalizacji układu. Istnieje kilka zastosowań, w których CO₂ stanowi atrakcyjne i już dziś szeroko stosowane rozwiązanie:

Chłodnictwo przemysłowe. CO₂ jest zazwyczaj stosowany w połączeniu z amoniakiem w systemach kaskadowych lub jako czynnik pośredniczący
Chłodnictwo w branży spożywczej/dystrybucji żywności
Pompy ciepła
Chłodnictwo w transporcie

Danfoss uważa, że CO₂ będzie głównym czynnikiem chłodniczym w komercyjnych wieloagregatowych systemach chłodniczych. Rozporządzenie w sprawie F-gazów wyraźnie skłania do działań w tym kierunku.

Systemy CO₂ mogą być również rozszerzone o układ odzysku ciepła. W wielu przypadkach dodatkowe inwestycje w odzyskiwanie ciepła są znikome.

Zastosowanie CO₂ w sektorze dystrybucji żywności i chłodnictwie przemysłowym

Wszystkie informacje na temat układów zawierających CO₂można znaleźć na naszej stronie poświęconej sektorom dystrybucji żywności i chłodnictwa przemysłowemu

Zastosowanie CO₂ w sektorze dystrybucji żywności

Zastosowanie CO₂ w chłodnictwie przemysłowym

Oszczędzaj energię i chroń środowisko

Przeczytaj, w jaki sposób Danfoss może pomóc oszczędzać energię i chronić środowisko dzięki naszym rozwiązaniom opartym na CO₂

Oszczędzaj energię i chroń środowisko dzięki naszym rozwiązaniom opartym na CO₂

Danfoss Learning

Mobilna jednostka edukacji na temat zastosowań CO₂

Danfoss prezentuje mobilną jednostkę edukacji wyposażoną w urządzenia z CO₂ oraz interaktywne moduły szkoleniowe, która jeździ po całym świecie, wspierając naszą globalną społeczność w kwestiach związanych z CO₂.

Dowiedz się więcej o tej jednostce edukacji