Czas kryzysu nie jest łatwy dla nikogo. Potencjalni inwestorzy ograniczają inwestycje, konsumenci zmniejszają zakupy, a banki ograniczają dostępność kredytów. Każdemu zależy na zmniejszeniu kosztów i wydatków. Możliwość ograniczenia kosztów jest zawsze mile widziana, a w dobie kryzysu wręcz zalecana. Ale w którą stronę iść? Zmniejszyć koszt inwestycji czy raczej koszty jej późniejszej obsługi? A może jedno i drugie? Czy to jest możliwe? Trudno jest znaleźć rozwiązania pozwalające na oszczędność w czasie eksploatacji urządzeń przy jednoczesnym niewielkim koszcie inwestycji. Nawet jest to nie możliwe. Ale zawsze można znaleźć złoty środek, który pozwoli na takie zaprojektowanie instalacji i rozwiązań, taki dobór urządzeń i komponentów, że zwiększone koszty inwestycji zwrócą się już w początkowej fazie jej eksploatacji. Dotyczy to również instalacji chłodniczych, których prawidłowe zaprojektowanie pozwala na spore oszczędności energii w trakcie jej późniejszej eksploatacji. Ważne jest też, by w trakcie projektowania uwzględnić nie tylko instalacje chłodniczą jako niezależną, ale również inne instalacje, co pozwoli na wykorzystywanie instalacji chłodniczej jako np. potencjalnego źródła energii cieplnej.

Instalacje chłodnicze są spotykane w bardzo wielu działach gospodarki. Każdy dział gospodarki ma też inne wymagania i specyfikacje, zarówno dla samej instalacji chłodniczej, jak i dla pozostałych instalacji. Powoduje to, że do każdego sytemu musimy podejść indywidualnie i do każdego zapotrzebowania dobrać odpowiednie rozwiązania. Z jednej strony każda instalacja chłodnicza musi być w jak najmniejszym stopniu obciążona ryzykiem awarii, a z drugiej energooszczędna. Ponadto nie może być zbyt kosztowna na etapie inwestycji. Wpływ na efekt końcowy mają założenia projektowe, zastosowane rozwiązania, dobór komponentów oraz sposób sterowania i nadzoru instalacji. Nie sposób w jednym artykule omówić wszystkie elementy instalacji i możliwości ich wykorzystania, dlatego dziś skupimy się właśnie na układach nadzoru instalacji.

Zadania sterownika w meblach chłodniczych

Obecnie najwięcej inwestycji obserwujemy w handlu. Wprawdzie coraz mniej powstaje nowych hiper i super marketów, ale są one coraz częściej modernizowane. W trakcie remodelingu bardzo często instalacja chłodnicza jest gruntownie przebudowywana, a nawet wymieniana. Równocześnie, to właśnie sklepy są miejscami, gdzie sterowniki chłodnicze są wykorzystywane w największym stopniu. Kontrola nad pracą układów sprężarkowych i skraplających, jak i nad pracą poszczególnych parowników to zadania, do jakich są stworzone sterowniki.

Każdy sklep żyje z tego, co sprzeda. Im więcej produktów uda się sprzedać, tym większe będą zyski placówki handlowej. Ważne jest zatem, by produkty wymagające specjalnych warunków przechowalniczych miały je zapewnione. Równocześnie muszą się odpowiednio prezentować i być łatwo dostępne dla potencjalnego klienta. W tym celu powstały meble chłodnicze. W zależności od potrzeb, spotykamy wiele rodzajów mebli. Ze względu na temperaturę przechowywania mamy meble chłodnicze i mroźnicze, a ze względu na kształt mamy różnego rodzaju regały, lady czy też gondole. Producenci mebli kładą bardzo duży nacisk na estetykę i dostępność produktów dla klienta, ale też energochłonność jest coraz ważniejsza. Powietrzne kurtyny w ciągu dnia, a materiałowe na czas zamknięcia sklepu, wentylatory zużywające coraz mniej prądu, czy energooszczędne oświetlenie – to tylko nieliczne rozwiązania, które pozwalają na ograniczenie kosztów eksploatacji mebli. Bardzo ważnym elementem jest także sterownik. Wiadomo, że jego podstawowym zadaniem jest utrzymanie odpowiedniej temperatury w urządzeniu. Kilkanaście lat temu było to jedyne zadanie, jakie było stawiane przed sterownikiem, a właściwie termostatem. Wraz z rozwojem elektroniki powstawały coraz bardziej rozbudowane sterowniki chłodnicze dające użytkownikowi coraz więcej możliwości. Wpierw były to tylko dodatkowe opcje, obecnie są to już wymagania. Każdy sterownik musi mieć wbudowany termostat alarmowy, który zawiadomi obsługę sklepu lub serwis o zbyt wysokiej lub niskiej temperaturze, zanim dojdzie do uszkodzenia towaru. Każdy sterownik powinien również sterować pracą nie tylko elektrozaworu (czyli załączeniem chłodzenia), ale również pracą układu odszraniania czy też wentylatorów parownika. Ponadto powinien też mieć możliwość podłączenia go pod centralny układ rejestracji danych i monitoringu, by można było dokonywać zarówno zapisów temperatury zgodnie z obowiązującym prawem, jak i również nadzorować instalację zdalnie i bardzo szybko wyłapywać sytuacje awaryjne. Ale to są wymagania minimalne, a coraz więcej sterowników daje nam dużo więcej opcji, które nie tylko zapewniają wysokie bezpieczeństwo instalacji, ale też ograniczenie sytuacji awaryjnych, pracę w przypadku awarii czy też to, co najważniejsze: zmniejszenie kosztów zarówno inwestycyjnych, jak i eksploatacyjnych.

Sterowniki serii SSD90 i „easy”

Co zrobić, by zaoszczędzić na eksploatacji jakiegokolwiek urządzenia? Najlepiej je wyłączyć w momencie, gdy nie jest używane. Jednym z pierwszych sterowników sterujących pracą mebli chłodniczych, który pozwalała na szybkie i łatwe wyłączenie mebla był sterownik serii SMD90 produkcji LAE Electronic, znany też jako SSD90 (rys. 1).

Rys. 1. Sterownik serii SSD90 produkcji LAE Electronic

Często lady chłodnicze są na noc opróżniane z towaru, a w okresach o znacznie zmniejszonym ruchu np. w okresie wakacyjnym, mogą być wyłączane niektóre meble chłodnicze ze względu na mniejszą sprzedaż. Realizacja tego za pomocą dodatkowych włączników czy też całkowite odcięcie zasilania od mebla nie zawsze jest zalecana. Jest to najczęściej nieco skomplikowane (bo wyłącznik jest np. gdzieś na zapleczu sklepu w głównej rozdzielni), a odcięcie zasilania powoduje nie tylko wyłączenie chłodzenia, ale również wyłączenie oświetlenia mebla czy zablokowanie pracy rolety elektrycznej. A przecież mebel bez załączonego chłodzenia można wykorzystać jako zwykły regał, czy też okres ten przeznaczyć na jego umycie. Wyłączenie trybu pracy za pomocą sterownika pozwala na proste i wygodne wyłączenie mebla z pracy nawet na krótki czas np. jego mycia, co też skraca tą czynność. Obecnie nawet najprostsze sterowniki posiadają możliwość wyłączenia chłodzenia, jak np. sterowniki serii „easy” produkcji CAREL (rys. 2).

Rys. 2. Sterownik serii easy produkcji CAREL

Jeden sterownik na cały ciąg regału to zły pomysł

(...)

Sterownie dwoma parownikami oraz inne, nowe możliwości sterowników

(...)

Odszranianie o konkretnej godzinie

(...)

Synchronizacja odszraniania

Czy możemy jednak synchronizować odszranianie na kilku lub nawet kilkunastu segmentach jednego ciągu? Tak, za pomocą sterownika z synchronizacją odszraniania. Większość sterowników posiada możliwość załączenia odszraniania za pomocą sygnału zewnętrznego impulsowego, lub też z poziomu programu monitorującego. Ale niektóre można łączyć dodatkowo w pełną synchronizację odszraniania. Sterowniki LAE Electronic serii AR2-27 (rys. 10) można połączyć w sieć niezależną od układu monitoringu, która gwarantuje nie tylko równoczesne rozpoczęcie odszraniania na wszystkich sterownikach, ale również gwarantuje zakończenie odszraniania i rozpoczęcie trybu chłodzenia w momencie, gdy już na wszystkich parownikach zakończy się odszranianie. Ważne w tym rozwiązaniu jest też to, że tryb odszraniania jest niezależny od układu monitorującego i nawet brak komunikacji z komputerem centralnym nie jest żadnym problemem do prawidłowej pracy sterowników.

Zmiana trybu pracy sterownika w zależności od zmian warunków

Obniżenie kosztów eksploatacji to nie tylko prawidłowe i rozsądne zarządzanie funkcją odszraniania. Ważne jest również to, by umiejętnie programować sterowniki. Ale to nie jest takie proste. Wiadomo, że najważniejsze jest utrzymywanie odpowiednich warunków w meblu w czasie największego obciążenia, czyli w trakcie pracy sklepu. Ale po zamknięciu sklepu i zasłonięciu rolet na meblach warto aby sterowniki pracowały na innych parametrach. Zamkniecie rolet gwarantuje mniejszą wymianę powietrza między wnętrzem mebla a salą sprzedaży. Dodatkowo brak klientów zmniejsza zaburzenia pracy kurtyny powietrznej, co również ma pozytywny wpływ na pracę urządzenia. Dlatego coraz częściej wykorzystujemy możliwość programowania podwójnych nastaw na sterownikach tak, by praca mebla była jak najbardziej ekonomiczna. Zmiana trybu pracy może być ręczna, może być też za pomocą sygnału zewnętrznego. Sygnałem może być informacja o zmianie taryfy za energię elektryczną na nocną, co spowoduje obniżenie temperatury w meblach mroźniczych i dodatkowe domrożenie towaru, by ten był swego rodzaju akumulatorem na następny dzień, gdy znowu energia będzie droższa. Spowoduje to ograniczenie poboru prądu w czasie, gdy energia jest najdroższa. Sygnałem zmiany nastaw może być też sygnał o zamknięciu rolet mebla, co spowoduje zwiększenie czasu między kolejnymi odszronieniami. Ale tak naprawdę najlepszym rozwiązaniem byłoby, gdyby sterownik umiał sam „ocenić”, w jakim trybie ma pracować. Przecież obciążenie cieplne mebla nie zmienia się zaraz po zamknięciu rolet, ale dopiero po ustabilizowaniu się warunków w meblu. Podobnie rano – nie jest potrzebne zwiększone chłodzenie zaraz po otwarciu mebla – ma on jeszcze sporą stabilność po pracy nocnej. Nawet czas, jaki minie od otwarcia rolet do momentu zwiększonego obciążenia będzie inny w dni powszednie, a inny w soboty czy niedziele. Czy jest to możliwe w przypadku standartowych sterowników, które są dostępne za rozsądne pieniądze? Tak. Wszystkie sterowniki kontrolujące pracę parowników produkcji LAE Electronic posiadają funkcję FLEXICOLD. Co ona nam daje? Zadaniem funkcji FLEXICOLD jest automatyczna adaptacja pracy sterownika w zależności od zmian panujących warunków. Sterownik może rejestrować trudne sytuacje spowodowane, na przykład, przez umieszczenie ciepłych produktów w meblu albo przez otwarcie rolety. W takim przypadku sterownik automatycznie przechodzi do pracy według alternatywnych parametrów nastaw, które powinny być tak ustawione, by zwiększyć wydajność chłodniczą danego mebla. Dzięki temu, w momencie wzrostu temperatury, sterownik zmniejsza np. ilość odszronień, obniża temperaturę nastawy termostatu, zwiększając ilość ciepła odbieraną z mebla. W przypadku wykorzystywania tej funkcji należy pamiętać o prawidłowym ustawieniu parametrów alternatywnych tak, żeby w momencie załączenia funkcji FLEXICOLD uzyskać efekt dochłodzenia. W momencie unormowania się sytuacji, gdy temperatura w meblu spadnie, sterownik automatycznie wraca do pracy według nastaw głównych, czyli m.in. wyższej temperatury w meblu. W efekcie zużywamy również mniejszą ilość energii (rys. 11).

Rys. 11. Zasada pracy funkcji FLEXI COLD w sterownikach LAE Electronic

Pozostałe zalety

Dobierając sterowniki do mebli warto również przyjrzeć się ich funkcjom dodatkowym. Wiele sterowników ma nie tylko trzy lub cztery, ale po siedem wyjść sterujących. I nie mówimy tu o drogich sterownikach, ale o kompaktowych i tanich sterownikach produkowanych masowo. Dobrze jest, jeżeli sterownik może sterować dodatkowo pracą oświetlenia mebla i roletą elektryczną, załączać dodatkowe grzałki w uszczelkach czy szybach w meblach mroźniczych. Warto również, by sterowniki standardowo były, jak np. dostępne na naszym rynku sterowniki LAE Electronic, wyposażone w porty do komunikacji z układem monitoringu i rejestracji danych. Pozwala to na ograniczenie kosztów inwestycji, ponieważ dokładane karty komunikacji zwiększają znacznie koszty zakupowe sterownika. A układy monitoringu i rejestracji danych to kolejny ważny punkt w instalacji chłodniczej.

Rejestracja temperatury w pomieszczeniach i urządzeniach chłodniczych jest wymagana prawem. Wykorzystanie do tego celu sterowników nadzorujących pracę tych urządzeń nie tylko zmniejsza koszty inwestycji i eksploatacji przez uniknięcie dublowania urządzeń, ale również pozwala na zapis nie tylko temperatury, ale także informacji dodatkowych o odszronieniach, alarmach i innych sytuacjach, które pozwalają niejednokrotnie wyjaśnić np. wzrost temperatury w trakcie właśnie odszraniania parownika. Na podstawie zapisów z rejestratora jest też możliwe skorygowanie nastaw sterowników po pewnym czasie pracy instalacji w taki sposób, by pracowała ona w najbardziej optymalny, a więc jednocześnie energooszczędny, sposób. Jeżeli dodatkowo dołożymy możliwość monitoringu miejscowego i zdalnego nad instalacją, to uzyskamy zarówno szybszą informację o alarmach i nieprawidłowościach pracy instalacji, możliwość zdalnej interwencji serwisu, co ogranicza koszty np. awarii, które należy usunąć na miejscu instalacji – nie tylko szybszy dojazd serwisu, ale też odpowiednie jego przygotowanie. Na podstawie monitoringu możemy określić potencjalną przyczynę usterki. Dlatego ważne są też funkcję alarmowe, które sterownik może generować. Alarm o nieprawidłowej temperaturze to standard dla większości sterowników. Ale dodatkowe alarmy o uszkodzeniu czujnika temperatury, nie zamknięciu się rolety czy drzwi od regału mroźniczego, zbyt długim czasie odszraniania czy też informacją o awarii z innego, zewnętrznego urządzenia, pozwalają na znaczne oszczędności zarówno w kosztach serwisu, jak i pozwalają na ograniczenie ewentualnych strat w przechowywanym towarze.

Omawiając sterowniki sterujące pracą parowników, należało by też wspomnieć o sterowaniu wtryskiem czynnika do parownika. Wszystkie omawiane sterownik sterowały tylko elektrozaworem, a przy ich zastosowaniu mamy do czynienia z typowym, mechanicznym zaworem rozprężnym. Ale można też zastosować inny typ sterownika, np. sterownik serii EEV produkcji eliwell, sterujący pracą pulsacyjnego zaworu rozprężnego, czy też sterownik Kelvin produkcji SPORLAN (rys. 12), sterujący pracą silnikowego zaworu rozprężnego. Jest to jednak dosyć rozległy temat, który należy omówić w oddzielnym artykule, poświęconym tylko zaworom rozprężnym.

Sercem każdego układu chłodniczego jest zespół sprężarkowy wraz z układem skraplania gorącego gazu. Sterowanie pracą tych urządzeń jest bardzo ważne zarówno dla utrzymania odpowiednich warunków pracy, jak i zapewnienia odpowiedniego bezpieczeństwa i niezawodności urządzeń. Sterowniki, które są odpowiedzialne właśnie za tą część instalacji zostaną Państwu przybliżone w następnym artykule, do którego przeczytania serdecznie zapraszamy.

***

W artykule wykorzystano zdjęcia urządzeń firm: CAREL, eliwell, LAE Electronic, SPORLAN.