Vaka çalışması: Sistemdeki düşük performansın simülasyonu

Eurovent Certification tarafından hazırlanan yeni bir teknik rapor olan “Broşürden daha fazlasi: Soğutma Ürünlerinde Düşük Performans Gerçekliğini Ortaya Koymak,” test sırasında üçüncü taraf bir program kapsamında sertifikalandırılmamış ürünler de dahil olmak üzere, seçilmiş ısı tahliye ekipmanları üzerinde yapılan testlere dayanan son araştırma bulgularını sunmaktadır. Çalışma, belirli iklimlerde üreticiler tarafından beyan edilen performans ile laboratuvarda ölçülen performans arasında önemli farklılıklar olabileceğini göstermektedir. Nitekim, sertifikasız CO₂ gaz soğutucuları üzerinde yapılan testler ölçülen ısı tahliye kapasitesinin Orta ve Kuzey Avrupa bölgelerinde beyan edilenden %53'e kadar daha düşük ve sıcak iklimlerde beyan edilenden %37'ye kadar daha düşük olabileceğini ortaya koymuştur.

Eurovent Sertifikasyon, gaz soğutucu çalışmasından elde edilen verileri ve HFC hava soğutmalı kondansatörlerin performansı üzerine yapılan önceki araştırmaların sonuçlarını kullanarak, simülasyon yazılımı ile düşük performans gösteren HFC ve CO₂ ısı tahliye bileşenlerinin bir süpermarket sisteminin tamamı üzerindeki potansiyel etkisini değerlendirdi. İşte bu simülasyonların sonuçları.

Vaka çalışmasının amaçları

Amaç şuydu:

1) Düşük performansın aşağıdaki konularda potansiyel etkisini belirlemek:

• Ek enerji tüketimi
• Ek işletme maliyetleri
• Ek CO₂ emisyonları

2) 1 yıl, 10 yıl ve 15 yıl (tüm yaşam döngüsü) boyunca etkiyi değerlendirmek için farklı oranlarda düşük performansı simüle etmek.

Yöntem

Simülasyon yazılımı kullanılarak, bir süpermarket uygulaması için iki tipik teknik çözüm kullanılarak düşük performans gösteren ısı tahliye cihazlarının etkisi hesaplandı:

• Sistem 1: CO₂ transkritik kurulum
• Sistem 2: Orta sıcaklık (MT) ve düşük sıcaklık (LT) HFC kurulum

Her iki sistem de aşağıdaki kurulum temelinde düşük performansın etkisini hesaplamak için bir dizi simülasyona tabi tutuldu:

Sistem boyutu:

• Orta sıcaklık (MT): Teva = -8 °C; Qeva = 180 kW

  • Dolaplardan 112 kW – %62
  • Soğuk odalardan 68 kW – %38

• Düşük sıcaklık (LT): Teva = -30 °C; Qeva = 50 kW

  • Dolaplardan 23 kW – %46
  • Soğuk odalardan 27 kW – %54

Referans: +2K yaklaşma noktası sıcaklık farkı (kondenser / gaz soğutucu çıkışı – ortam)

İklim profili [1]: Münich (DE)

Paket tipolojisi: CO₂ güçlendirici ve R448a

Emisyon faktörü [2]: 338 gCO₂/kWh – 2020-2023 ortalaması

Elektrik maliyeti: 0,18 €/kWh

Şekil 1: Günlük yıllık maksimum sıcaklık

Kaynaklar: [1]  &  [2]

Vaka çalışması sistemi 1: CO₂ transkritik tesisatı

Bu sistemde, ısı tahliyesi bir CO₂ gaz soğutucusu tarafından gerçekleştirilir. Beyaz kitap araştırmasında, CO₂ gaz soğutucuları beş piyasa koşulu altında test edilmiş ve en yüksek sapma 3 ve 4 numaralı koşullarda görülmüştür.

Tablo 1: Beyan edilen ve ölçülen ısı atma kapasitesi arasındaki sapmalar

“-” işareti, performans düşüklüğünü ifade eder

Bu vaka çalışmasında performans, beyaz kitap araştırmasından elde edilen ortalama performans düşüklüğüne dayanan ve Tablo 2’de listelenen farklı koşullara göre değerlendirilmiştir.

Simülasyonlarda performans düşüklüğü, artan delta T olarak ifade edilir. Bu, kaybedilen kapasiteyi gaz soğutucusu boyunca azalan sıcaklık değişimine dönüştürür. Bu da çıkış sıcaklığının önemli ölçüde yükselmesine neden olur; bu durum, yüksek taraf basıncının ve kompresör enerji tüketiminin artmasına yol açabilir ve genel sistem kapasitesini ve verimliliğini düşürebilir.

Tablo 2: Test sonuçlarına dayalı olarak her bir koşula göre performans düşüklüğü

Gaz soğutucu, ortam sıcaklığı ≤18 °C olduğunda kondenser olarak, ortam sıcaklığı >18 °C olduğunda ise transkritik modda çalışır.

Sonuçlar

Sistem performansı, altkritik modda (koşul 5) çalışırken yaşanan düşük performans dikkate alınarak hem koşul 3 hem de koşul 4'te simüle edildi. Simülasyonlar, 1 yıllık, 10 yıllık ve 15 yıllık bir süre boyunca ek enerji tüketimini, ek işletme maliyetlerini ve ek CO₂ emisyonlarını değerlendirdi.

Tablo 3: Alternatif olarak Koşul 3 ve Koşul 5'te bir CO₂ tesisatının düşük performansı

Tablo 4: Alternatif Koşul 4 ve Koşul 5'te bir CO₂ tesisatının düşük performansı

Vaka çalışması sistemi 2: HFC kurulumu

Bu vaka çalışmasında, ısı tahliyesi, %32'lik bir performans düşüşü olan R448a soğutucu akışkan kullanan bir HFC kondansatörü tarafından gerçekleştirilmektedir. %32'lik performans düşüşü, HFC kondansatörleri üzerine yapılan önceki bir çalışmaya dayanmaktadır. Bu, bu simülasyon için kullanılan varsayım altında tüm yıl boyunca +3,5K'lık bir kondansatör çıkış sıcaklığı dezavantajına neden olmaktadır.

Sonuçlar

Simülasyon, 1 yıllık, 10 yıllık ve 15 yıllık dönemlerdeki ek enerji tüketimini, işletme maliyetlerini ve CO₂ emisyonlarını aşağıdaki gibi göstermiştir.

Tablo 5: HFC tesisatının performans düşüklüğü

Hem HFC hem de CO₂ sistemleri için, verimsiz ısı tahliye bileşenleri, vaka çalışmalarında uygulanan varsayımlara göre yıllık 43.000 kWh'den fazla ek enerji kullanımına, yılda 7.800 €'dan fazla maliyete ve en az 14,7 ton CO₂ emisyonuna neden olmaktadır.

Şekil 2: Düşük performanslı HFC ve CO₂ tesisatları arasındaki ek CO₂ emisyonlarının karşılaştırması

Farklı düşük performans oranlarının ölçülmesi

Yukarıdaki vaka çalışmaları, Eurovent Sertifikasyonu tarafından analiz edilen çalışmalarda gözlemlenen en büyük performans sapmalarını gösteren bir dizi sisteme dayalı olarak kondenser ve gaz soğutucusunun düşük performansını göstermektedir. Farklı düşük performans oranlarında soğutma sistemleri üzerindeki etkiye dair daha geniş bir bakış açısı sağlamak amacıyla, karşılaştırma ve açıklama amaçlı olarak aşağıdaki senaryolar simüle edilmiştir:

S1 durumu: CO₂ soğutucu akışkan, %10 ceza = transkritik fazda +0,5K kondenser çıkış sıcaklığı ve altkritik fazda +2,5K

S2 durumu: CO₂ soğutucu akışkan, %20 ceza = transkritik fazda +1K kondenser çıkış sıcaklığı ve altkritik fazda +3K

S3 durumu: CO₂ soğutucu akışkan, %30 ceza = transkritik fazda +1,5K ve altkritik fazda +3,5K kondenser çıkış sıcaklığı

S4 durumu: R448a soğutucu akışkan, %10 ceza = tüm yıl boyunca +2,5K kondenser çıkış sıcaklığı

S5 durumu: R448a soğutucu akışkan, %20 ceza = tüm yıl boyunca +3K kondenser çıkış sıcaklığı

S6 durumu: R448a soğutucu akışkan, %30 ceza = tüm yıl boyunca +3,5K kondenser çıkış sıcaklığı

Sonuçlar, HFC kondansatörlerinin ve CO₂ gaz soğutucularının yaşam döngüsünü taklit etmek için 1 yıl, 10 yıl ve 15 yıl boyunca simüle edildi.

Şekil 3: Referans değere göre yüzde farkı

Tablo 6: 1 yıllık bir süre boyunca değişen koşullarda performans düşüklüğü

Tablo 7: 10 yıllık bir dönemde değişen koşullarda performans düşüklüğü

Tablo 8: 15 yıllık bir süre boyunca değişen koşullarda performans düşüklüğü

Şekil 4: Ek CO₂ emisyonları

Sonuçlar, küçük bir performans düşüklüğünün bile bir ürünün yaşam döngüsü boyunca büyük bir etkiye sahip olabileceğini göstermektedir.

Sonuç

Eurovent Sertifikasyonu, bir CO₂ ve bir HFC süpermarket uygulaması için ısı tahliye ekipmanının düşük performansının potansiyel sonuçlarını hesaplayabilmiştir. 15 yıllık bir yaşam döngüsü boyunca, her iki düşük performanslı ısı tahliye ekipmanı seti de:

• En az 650000 kWh ek enerji tüketebilir
• Çalıştırma maliyeti 117000 €'dan fazla artabilir
• 219 tonun üzerinde önlenebilir CO₂ emisyonu üretebilir

Bu, simüle edilen bu koşullar altında gerekli ısı tahliyesini sağlamak için bileşenlerin daha fazla çalışması nedeniyle sistem güvenilirliği ve ömrü üzerindeki potansiyel ek etkiler hesaba katılmadan hesaplanmıştır. Kısacası, analiz, performans düşüklüğünün sadece üniteyle sınırlı kalmadığını, tüm soğutma sisteminin çalışmasını potansiyel olarak etkileyebileceğini göstermiştir.

“Broşürden daha fazlasi: Soğutma Ürünlerinde Düşük Performans Gerçekliğini Ortaya Koymak” başlıklı teknik raporu indirerek araştırma ve sistemin düşük performansının etkileri hakkında daha fazla bilgi edinin.

Teknik raporu şimdi indirin

Sertifikalı ısı eşanjörlerini görüntüleyin

Sertifikasyon programı bilgilerini görüntüleyin