Amoniak, jako czynnik chłodniczy, jest w użyciu od ponad 130 lat. Parametry termodynamiczne amoniaku zadecydowały o jego tak długim żywocie i coraz częstszym wykorzystaniu w obecnych instalacjach przemysłowych. Artykuł jest kontynuacją tematyki poruszonej przez autora w wydaniu 12/2012 (str. 57).

Nowości w instalacjach amoniakalnych

W ostatnich kilku latach, wiele się zmieniło w podejściu do projektowania i eksploatacji amoniakalnych układów chłodniczych. Jak w poprzedniej części stwierdziłem, amoniak, jako czynnik chłodniczy, nie będzie miał zastosowania we wszystkich instalacjach chłodniczych. Z pewnością jego zastosowanie znacznie się zwiększy, dzięki bardziej racjonalnemu podejściu do projektowania instalacji chłodniczych. Z drugiej strony, normy i standardy zmuszają projektantów do zmiany poglądów na projektowanie instalacji z tym czynnikiem. To nowe podejście do projektowania nowych instalacji, wymusza na producentach urządzeń i osprzętu dla amoniaku podążanie za trendamim. Zmiany te nie są oczywiście radykalne, ale bardzo widoczne. Oto, moim zdaniem, przyszłe kierunki w projektowaniu i budowie instalacji amoniakalnych.

Rys. 11. Zwarta konstrukcja systemu amoniakalnego dla trawlera przetwórni (Chile)

Rys. 12. Sprężarka amoniakalna ze skraplaczem powietrznym zainstalowana w zakładzie uboju owiec i bydła w Australii

Po pierwsze, będzie to miniaturyzacja instalacji, jak i jej poszczególnych elementów. Przykładem są tutaj instalacje wykonane i pracujące na trawlerach (rys. 11.). Jak widać na rysunku, jest to instalacja bardzo zwarta, osadzona na jednej ramie. Faktem jest, że jest to pierwsza tego typu instalacja przebadana w laboratorium i zainstalowana na trawlerze (Chile). Wydajność chłodnicza tej instalacji wynosi 385 kW, przy naładowaniu amoniakiem 18 kg. Tak, jest to 385 kW i tylko 18 kg amoniaku. Muszę dodać, że jest to instalacja z chłodzeniem pośrednim. Innym ważnym parametrem jest chłodzenie skraplacza wodą morską o masowym natężeniu przepływu 180 m3/h. Temperatura parowania amoniaku: -4,5°C, temperatura wody opuszczającej parownik: 0,7°C, temperatura wody wpływającej do parownika: 3,5°C. Innym przykładem miniaturyzacji jest instalacja amoniakalna dla małej ubojni owiec i bydła w Australii (rys. 12.). Projekt ten był sponsorowany przez Rząd Federalny i koszt tej instalacji wyniósł około 200 tys. dolarów. Ubojnia ta dokonuje uboju 3500 sztuk owiec i 200 sztuk bydła dziennie. Zminiaturyzowana instalacja amoniakalna została wykonana dla zamrażalni, której temperatura wynosi -40°C. Jest to system chłodzenia bezpośredniego. Zaletą tego systemu jest znacząca oszczędność energii.

W drugiej kolejności będą to instalacje amoniakalne ze zminimalizowanym naładowaniem amoniakiem. Będzie to wynik nie tylko miniaturyzacji instalacji amoniakalnych, ale zmienionego podejścia do projektowania tych systemów. Jako przykład podam schemat z rysunku 13. Jest to niskotemperaturowa instalacja amoniakalna z temperaturą parowania -40°C. Instalację charakteryzuje skraplacz wyparny z chłodnicami powietrznymi. Sprężarka jest typu śrubowego. Minimalizację naładowania osiągnięto głównie drogą zaprojektowania kompaktowych elementów układu. Aby to osiągnąć w wymiennikach niskociśnieniowych, rury stalowe zastąpiono rurami aluminiowymi, co zwiększyło wskaźnik przejmowania ciepła o około 100%. Do odszraniania parowników użyto metodę układu odwracalnego, który zdaniem autorów jest idealnym system dla zamrażarek spiralnych.

W trzeciej kolejności coraz powszechniej będziemy mieli do czynienia z układami kaskadowymi NH3/CO2. Instalacje te połączą w sobie obie wyżej wymienione zalety zmodernizowanych instalacji amoniakalnych. Taka Instalacja kaskadowa została z wielkim powodzeniem zainstalowana w supermarkecie „SUPERVAL”, USA. Celem projektu było wyeliminowanie R404A, jako czynnika chłodniczego i obniżenie zużycia energii przez nową instalację chłodniczą, w porównaniu z instalacją istniejącą. Charakterystyka systemu jest następująca:

1. Pojedynczy system kaskadowy NH3/CO2 został zastosowany w niskotemperaturowej części instalacji chłodniczej, z bezpośrednim zasilaniem parowników czynnikiem CO2. Średniotemperaturowe urządzenia są również zasilane CO2 z parownikami w systemie pompowym. Naładowanie amoniakiem tej instalacji wynosi 4,5 kg.

2. Maszynownia chłodnicza dla całego supermarketu z systemem amoniakalnym zlokalizowana jest poza budynkiem supermarketu. Całkowite naładowanie amoniakiem – 110 kg.

3. Do chłodzenia skraplaczy użyto układ wodny, który pozwolił na zredukowanie naładowania amoniakiem.

4. System amoniakalny służy wyłącznie do skroplenia CO2.