Перша у світі 100% CO₂ система для льодових ковзанок з клапанами Danfoss

понеділок, 21 листопада 2011 р.

В той час як у США та Канаді налічується близько 8 000 хокейних майданчиків, невелике квебекське містечко Сен-Жедеон-де-Бо, розташоване в 20 милях на захід від кордону штату Мен, може похвалитися першим у світі хокейним майданчиком, який використовує 100-відсоткове охолодження за допомогою діоксиду вуглецю (CO2).

Результат: Зниження рахунків за опалення після заміни R22 на CO2

У 2010 році 10-річну холодильну систему R-22, що використовувалася на стадіоні Marcel Dutil Arena, було замінено на систему з використанням R-744, більш відому як CO2.

"Ми розробили систему Eco-2, щоб вирішити проблему поступової відмови Квебеку від ГХФУ та забезпечити природну альтернативу аміаку", - говорить Люк Сімар, інженер компанії Compressor Systems Control (CSC), Inc. в Ле-Кото, Квебек. "Але нашою метою було використання 100-відсоткового CO2 в системі, яка могла б працювати практично на будь-якій ковзанці в Північній Америці".

Фаза відведення тепла CO2 з газу в рідину в системі Eco-2-System відрізняється від звичайних систем на R-22. У системі R-22 пари холодоагенту виходять з компресора під максимальним тиском 270 фунтів на квадратний дюйм. Ця перегріта пара під високим тиском потрапляє в конденсатор, де в процесі конденсації охолоджується і перетворюється на рідину високого тиску. Потім рідина високого тиску проходить через розширювальний клапан і виходить у вигляді суміші рідини і пари низького тиску. Ця суміш циркулює через теплообмінник у первинному контурі, який охолоджує гліколь або розсіл у вторинному контурі для заморожування льоду. Весь цикл відбувається нижче критичного тиску, що означає, що під час процесу відведення тепла холодоагент існує як у пароподібному, так і в рідкому стані. Це називається "субкритичним" холодильним циклом.

Однак в системі Eco-2 газ залишається в пароподібному стані протягом усього процесу відведення тепла. Оскільки пара залишається вище критичної точки тиску і, отже, не може фазово перетворитися на рідину під час процесу відведення тепла, це називається "транскритичним" холодильним циклом.

Сімард використовує клапан Danfoss ICMTS для регулювання потоку CO2 в системі. "Цей клапан є абсолютно необхідним для процесу, - підкреслив він. "Без нього холодильний цикл не працює, і льоду не буде".

Клапан Danfoss ICMTS забезпечує транскритичний цикл, регулюючи фазовий перехід від пари до рідини. Після переходу в рідкий стан CO2 прокачується через мережу мідних труб діаметром 1/2 дюйма, вмурованих на відстані чотирьох дюймів одна від одної в бетонну плиту ковзанки. Поверх існуючої плити було залито два дюйми бетону, щоб утримати новий трубопровід. Мідні трубки були використані для утримання рідини під тиском. Труби загорнуті в дуже тонку поліетиленову плівку, щоб запобігти будь-якій можливій взаємодії з бетоном.

"Весь каток працює як величезна морозильна камера, - продовжує Сімард. "Невеликий насос циркулює рідкий CO2 по трубках. Плита функціонує як випарник у морозильній камері".

CO2 постійно кипить у трубках. Оскільки кипіння завжди відбувається при постійній певній температурі, температура бетонної плити залишається постійною 19°F (-7°C). Завдяки системі Eco-2, коли машина Zamboni повертає лід на поверхню, вода негайно замерзає, роблячи лід більш сухим і гладким.

"Ще однією перевагою транскритичного циклу CO2 є те, що він дає багато тепла, яке можна використовувати для виробництва великої кількості гарячої води, - додає Сімард. "Ми використовуємо регулятор газкулера Danfoss EKC 326a для утримання парів CO2 у транскритичному діапазоні. Потім пара виводиться з газового охолоджувача при температурі 212°F (100°C) у два теплоутилізатори для отримання гарячої води для душових кабін та обігрівачів".

Завдяки рекуперації тепла минулої зими арена не потребувала резервного опалення для гарячої води, що дозволило скоротити витрати на електроенергію. Коефіцієнт корисної дії (COP) системи Eco-2 становить 3,35 (еквівалент 11,43 EER) при роботі в режимі безперервної рекуперації тепла і 3,56 (12,1 EER), коли зовнішня температура навколишнього середовища опускається нижче 41°F (5°C). Порівняно з показником 3,2 COP у провідних системах, що використовують гліколь/розсіл, система Eco-2 скорочує річні витрати на охолодження майже на 5 відсотків.

"Коли ви поєднуєте всі енергетичні та екологічні переваги, ця система є справжнім переможцем, - зазначає Сімард. "А завдяки клапанам Danfoss ми можемо поширити це рішення на льодові ковзанки не лише в Канаді, а й в інших регіонах Північної Америки".