دراسة حالة: محاكاة ضعف أداء النظام

تقدم ورقة بيضاء جديدة بعنوان ”ما وراء الكتيب: كشف حقيقة ضعف أداء منتجات التبريد,” من Eurovent Certification، نتائج أبحاث حديثة تستند إلى اختبارات أجريت على معدات محددة لتبديد الحرارة، بما في ذلك منتجات لم تكن معتمدة بموجب نظام تقييم من طرف ثالث وقت إجراء الاختبار. تشير الدراسة إلى أنه في بعض المناخات، قد يختلف الأداء المعلن من قبل الشركات المصنعة والأداء المقاس في المختبر بشكل كبير. وبالفعل، الاختبارات التي أجريت على مبردات غاز ثاني أكسيد الكربون غير المعتمدة أظهرت أن سعة التخلص من الحرارة المقاسة قد تكون أقل بنسبة تصل إلى 53% مما هو معلن في مناطق وسط وشمال أوروبا، وأقل بنسبة تصل إلى 37% مما هو معلن في المناخات ذات الطقس الدافئ.

باستخدام البيانات من دراسة مبردات الغاز ونتائج الأبحاث السابقة حول أداء المكثفات المبردة بالهواء التي تعمل بمركبات الكربون الهيدروفلورية (HFC)، استخدمت Eurovent Certification برامج محاكاة لتقييم التأثير المحتمل لمكونات التخلص من الحرارة التي تعمل بمركبات الكربون الهيدروفلورية (HFC) وثاني أكسيد الكربون (CO₂) ذات الأداء المنخفض على نظام السوبر ماركت بأكمله. هذه هي نتائج تلك المحاكاة.

أهداف دراسة الحالة

كان الهدف هو:

1) التحقق من التأثير المحتمل لضعف الأداء من حيث:

• استهلاك الطاقة الإضافي
• تكاليف التشغيل الإضافية
• انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الإضافية.

2) محاكاة ضعف الأداء بمعدلات مختلفة لتقييم التأثير على مدى سنة واحدة و10 سنوات و15 سنة (دورة الحياة الكاملة).

الطريقة

باستخدام برنامج المحاكاة، تم حساب تأثير أجهزة التبريد ذات الأداء الضعيف باستخدام حلين تقنيين نموذجيين لتطبيق السوبر ماركت:

• النظام 1: تركيب ثاني أكسيد الكربون (CO₂) فوق الحرج
• النظام 2: تركيب مركبات الهيدروفلوروكربون (HFC) ذات درجة الحرارة المتوسطة (MT) والمنخفضة (LT).

خضع كلا النظامين لمجموعة من عمليات المحاكاة لحساب تأثير الأداء الضعيف بناءً على الإعداد التالي:

حجم النظام:

• درجة حرارة متوسطة (MT): Teva = -8 °C؛ Qeva = 180 كيلوواط

  • 112 كيلوواط من الخزانات – 62%
  • 68 كيلوواط من غرف التبريد – 38%
• درجة حرارة منخفضة (LT): Teva = -30 °C؛ Qeva = 50 كيلوواط
  • 23 كيلوواط من الخزانات – 46%
  • 27 كيلوواط من غرف التبريد – 54%

خط الأساس: فرق درجة حرارة نقطة الاقتراب +2 كلفن (مخرج المكثف / مبرد الغاز – درجة الحرارة المحيطة)

الملف المناخي [1]: ميونيخ (ألمانيا)

نوعية الوحدة: معزز ثاني أكسيد الكربون (CO₂) و R448a

عامل الانبعاث [2]: 338 غرام من ثاني أكسيد الكربون/كيلوواط ساعة – متوسط الفترة 2020-2023

تكلفة الكهرباء: 0,18 يورو/كيلوواط ساعة

الشكل 1: أعلى درجة حرارة سنوية يومياً

المصادر: [1] & [2] 

نظام دراسة الحالة 1: تركيب ثاني أكسيد الكربون (CO₂) فوق الحرج

في هذا النظام، يتم التخلص من الحرارة بواسطة مبرد غاز ثاني أكسيد الكربون. في البحث الوارد في التقرير الفني، تم اختبار مبردات غاز ثاني أكسيد الكربون في خمسة ظروف سوقية، حيث ظهر أعلى انحراف في الظروف 3 و4.

الجدول 1: الانحرافات بين سعة التخلص من الحرارة المعلنة والمقاسة

العلامة “-“ تعني انخفاض الأداء

في هذه الدراسة الإفرادية، يتم تقييم الأداء وفقًا للظروف المختلفة المدرجة في الجدول 2، والتي تستند إلى متوسط انخفاض الأداء المستمد من البحث الوارد في التقرير الفني.

يُعبر عن انخفاض الأداء بزيادة دلتا T في عمليات المحاكاة. وهذا يحول السعة المفقودة إلى انخفاض في تغير درجة الحرارة عبر مبرد الغاز. وينتج عن ذلك ارتفاع كبير في درجة حرارة المخرج، مما قد يؤدي إلى زيادة الضغط في الجانب العالي واستهلاك طاقة الضاغط، وقد يقلل من السعة والكفاءة الإجمالية للنظام.

الجدول 2: الأداء المتدني وفقًا لكل حالة بناءً على نتائج الاختبار

يعمل مبرد الغاز كمكثف عندما تكون درجة الحرارة المحيطة T ambient ≤18°C وفي الوضع فوق الحرج عندما تكون درجة الحرارة المحيطة T ambient >18°C.

النتائج

تمت محاكاة أداء النظام في كل من الحالة 3 والحالة 4، مع الأخذ في الاعتبار انخفاض الأداء الذي حدث عند التشغيل في الوضع دون الحرج (الحالة 5). قيمت المحاكاة استهلاك الطاقة الإضافي، وتكاليف التشغيل الإضافية، وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون الإضافية على مدى فترة سنة واحدة، و10 سنوات، و15 سنة.

الجدول 3: انخفاض أداء منشأة ثاني أكسيد الكربون في كل من الحالة 3 والحالة 5

الجدول 4: انخفاض أداء منشأة ثاني أكسيد الكربون في الحالة 4 والحالة 5

نظام دراسة الحالة 2: منشأة HFC

في دراسة الحالة هذه، يتم التخلص من الحرارة بواسطة مكثف HFC يستخدم مبرد R448a مع انخفاض في الأداء بنسبة 32%. يعتمد انخفاض الأداء بنسبة 32% على دراسة سابقة حول مكثفات HFC. ينتج عن ذلك انخفاض في درجة حرارة مخرج المكثف بمقدار +3,5 كلفن، بناءً على الافتراض المستخدم في هذه المحاكاة على مدار العام.

النتائج

أظهرت المحاكاة استهلاك الطاقة الإضافي وتكاليف التشغيل وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون على مدى فترة سنة واحدة و10 سنوات و15 سنة على النحو التالي.

الجدول 5: انخفاض أداء تركيب HFC

بالنسبة لكل من أنظمة مركبات الهيدروفلوروكربون (HFC) وثاني أكسيد الكربون (CO₂)، تؤدي مكونات التبريد غير الفعالة إلى استهلاك أكثر من 43,000 كيلوواط ساعة من الطاقة الإضافية سنويًا، مما يكلف أكثر من 7,800 يورو سنويًا ويضيف ما لا يقل عن 14.7 طنًا من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون (CO₂) وفقًا للافتراضات المطبقة في دراسات الحالة.

الشكل 2: مقارنة بين انبعاثات ثاني أكسيد الكربون (CO₂) الإضافية بين تركيبات مركبات الهيدروفلوروكربون (HFC) وثاني أكسيد الكربون (CO₂) ذات الأداء الضعيف

قياس معدلات الأداء الضعيف المختلفة

توضح دراسات الحالة المذكورة أعلاه الأداء الضعيف للمكثف ومبرد الغاز استنادًا إلى مجموعة مختارة من الأنظمة التي تظهر أكبر انحرافات في الأداء لوحظت في الدراسات التي حللتها Eurovent Certification. لتوفير رؤية أوسع للتأثير على أنظمة التبريد عبر معدلات الأداء الضعيف المختلفة، تمت محاكاة السيناريوهات التالية لأغراض المقارنة والتوضيح:

حالة S1: مبرد ثاني أكسيد الكربون (CO₂)، عقوبة -10% = +0,5 كلفن لدرجة حرارة مخرج المكثف في المرحلة فوق الحرجة و+2,5 كلفن في المرحلة دون الحرجة

حالة S2: مبرد ثاني أكسيد الكربون (CO₂)، عقوبة -20% = +1 كلفن لدرجة حرارة مخرج المكثف في المرحلة فوق الحرجة و+3 كلفن في المرحلة دون الحرجة

الحالة S3: مبرد ثاني أكسيد الكربون (CO₂)، عقوبة -30٪ = +1,5 كلفن لدرجة حرارة مخرج المكثف في المرحلة فوق الحرجة و+3,5 كلفن في المرحلة دون الحرجة

الحالة S4: مبرد R448a، عقوبة -10٪ = +2,5 كلفن لدرجة حرارة مخرج المكثف على مدار العام

حالة S5: مبرد R448a، خصم بنسبة -20% = +3 كلفن لدرجة حرارة مخرج المكثف على مدار العام

حالة S6: مبرد R448a، خصم بنسبة -30% = +3,5 كلفن لدرجة حرارة مخرج المكثف على مدار العام

تمت محاكاة النتائج على مدى سنة واحدة و10 سنوات و15 سنة لتقليد دورة حياة المكثفات التي تعمل بمركبات الكربون الهيدروفلورية ومبردات غاز ثاني أكسيد الكربون.

الشكل 3: الفرق النسبي مقارنة بالخط الأساسي

الجدول 6: انخفاض الأداء في ظروف متنوعة على مدى فترة سنة واحدة.

الجدول 7: انخفاض الأداء في ظروف متنوعة على مدى 10 سنوات.

الجدول 8: الأداء المتدني في ظروف متنوعة على مدى 15 عامًا

الشكل 4: انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الإضافية

تُظهر النتائج أن حتى انخفاض الأداء البسيط يمكن أن يكون له تأثير كبير على مدار دورة حياة المنتج.

الخلاصة

تمكنت Eurovent Certification من حساب العواقب المحتملة لانخفاض أداء معدات التخلص من الحرارة في تطبيقات السوبرماركت التي تستخدم ثاني أكسيد الكربون (CO₂) ومركبات الهيدروفلوروكربون (HFC). على مدار دورة حياة مدتها 15 عامًا، قد تؤدي كلتا المجموعتين من معدات التخلص من الحرارة ذات الأداء المنخفض إلى:

• استهلاك ما لا يقل عن 650000 كيلوواط ساعة من الطاقة الإضافية
• تكلفة تشغيل إضافية تزيد عن 117,000 يورو
• إنتاج أكثر من 219 طنًا من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون التي يمكن تجنبها.

هذا دون الأخذ في الاعتبار التأثير المحتمل الإضافي على موثوقية النظام وعمره الافتراضي، حيث تعمل المكونات بجهد أكبر لتلبية متطلبات التخلص من الحرارة في ظل هذه الظروف المحاكاة. باختصار، أشار التحليل إلى أن انخفاض الأداء تجاوز الوحدة وحدها، مما قد يؤثر على تشغيل نظام التبريد بأكمله.

اكتشف المزيد عن البحث وتأثير الأداء الضعيف للنظام من خلال تنزيل التقرير الفني: “ما وراء الكتيب: كشف حقيقة ضعف أداء منتجات التبريد.”

قم بتنزيل التقرير الفني الآن

عرض المبادلات الحرارية المعتمدة

عرض معلومات برنامج الاعتماد