Introduzione

I refrigeratori sono un componente chiave dei sistemi di condizionamento dell’aria per grandi edifici. Producono acqua fredda per rimuovere il calore dall’aria nell’edificio. Forniscono anche il raffreddamento per carichi di processo come sale file-server e grandi apparecchiature di imaging medicale. Come con altri tipi di sistemi di condizionamento d’aria, la maggior parte dei refrigeratori estrae il calore dall’acqua comprimendo meccanicamente un refrigerante.

I refrigeratori sono macchine complesse che sono costose da acquistare e utilizzare., Un programma di manutenzione preventiva e predittiva è la migliore protezione per questo prezioso bene.

Ulteriori informazioni sulla creazione di una Best Practice O&M Programma.

I refrigeratori utilizzano comunemente più energia di qualsiasi altra apparecchiatura in edifici di grandi dimensioni. Mantenerli bene e gestirli in modo intelligente può produrre notevoli risparmi energetici.,

Tipi di Refrigeratori

Compressione Meccanica

Durante la fase di compressione, il refrigerante passa attraverso quattro componenti principali all’interno del refrigeratore: l’evaporatore, il compressore, il condensatore, e un flusso dispositivo di misurazione come una valvola di espansione. L’evaporatore è il lato a bassa temperatura (raffreddamento) del sistema e il condensatore è il lato ad alta temperatura (rifiuto di calore) del sistema.,

Refrigeratori meccanici a compressore

I refrigeratori meccanici a compressione sono classificati per tipo di compressore: alternativo, a vite rotante, centrifugo e centrifugo senza attrito.

Alternativo: simile a un motore di un’auto con pistoni multipli, un albero motore viene ruotato da un motore elettrico, i pistoni comprimono il gas, riscaldandolo nel processo. Il gas caldo viene scaricato al condensatore invece di essere esaurito un tubo di scappamento., I pistoni hanno valvole di aspirazione e scarico che possono essere aperte su richiesta per consentire al pistone di rimanere al minimo, il che riduce la capacità del refrigeratore man mano che si riduce la domanda di acqua refrigerata. Questo scarico consente a un singolo compressore di fornire una gamma di capacità per adattarsi meglio al carico del sistema. Ciò è più efficiente rispetto all’utilizzo di un bypass a gas caldo per fornire la stessa variazione di capacità con tutti i pistoni funzionanti. Alcune unità utilizzano entrambi i metodi, scaricando pistoni ad un numero minimo, quindi utilizzando bypass gas caldo per ridurre ulteriormente la capacità stabile. Le capacità variano da 20 a 125 tonnellate.,

Vite rotante: la vite o il compressore elicoidale ha due rotori elicoidali accoppiati in un alloggiamento fisso. Quando i rotori elicoidali ruotano, il gas viene compresso mediante riduzione diretta del volume tra i due rotori. La capacità è controllata da una valvola di ingresso scorrevole o da un azionamento a velocità variabile (VSD) sul motore. Le capacità variano da 20 a 450 tonnellate.

Centrifugo: Il compressore centrifugo funziona come una pompa centrifuga dell’acqua, con una girante che comprime il refrigerante., I refrigeratori centrifughi offrono un’elevata capacità di raffreddamento con un design compatto. Possono essere dotati sia di palette di ingresso che di azionamenti a velocità variabile per regolare il controllo della capacità dell’acqua refrigerata. Le capacità sono 150 tonnellate e su.

Centrifuga senza attrito: questo design ad alta efficienza energetica utilizza la tecnologia dei cuscinetti magnetici. Il compressore non richiede lubrificante e ha un motore a corrente continua a velocità variabile con azionamento diretto per il compressore centrifugo. Le capacità variano da 60 a 300 tonnellate.,

Refrigeratori ad assorbimento

I refrigeratori ad assorbimento utilizzano una fonte di calore come gas naturale o vapore distrettuale per creare un ciclo di refrigerazione che non utilizza compressione meccanica. Poiché ci sono poche macchine ad assorbimento nel nord-ovest degli Stati Uniti, questo documento copre solo i refrigeratori a compressione meccanica. È possibile saperne di più sui refrigeratori ad assorbimento presso il Energy Solutions Center.

Componenti chiave dei refrigeratori a compressione meccanica

I refrigeratori producono acqua refrigerata nell’evaporatore dove il refrigerante freddo scorre sul fascio tubiero dell’evaporatore., Il refrigerante evapora (si trasforma in vapore) mentre il calore viene trasferito dall’acqua al refrigerante. L’acqua refrigerata viene quindi pompata, tramite il sistema di distribuzione dell’acqua refrigerata, alle unità di trattamento dell’aria dell’edificio.

Ulteriori informazioni sul funzionamento e la manutenzione dei sistemi di distribuzione dell’acqua HVAC.

Ulteriori informazioni sul funzionamento e la manutenzione dei sistemi di distribuzione dell’aria.

L’acqua refrigerata passa attraverso le bobine nel gestore dell’aria per rimuovere il calore dall’aria utilizzata per condizionare gli spazi in tutto l’edificio., L’acqua calda (riscaldata dal calore trasferito dall’aria di ventilazione dell’edificio) ritorna all’evaporatore e il ciclo ricomincia.

Compressore

Il refrigerante vaporizzato lascia l’evaporatore e viaggia verso il compressore dove viene compresso meccanicamente e trasformato in un vapore ad alta pressione e ad alta temperatura. Dopo aver lasciato il compressore, il refrigerante entra nel lato del condensatore del refrigeratore.

Condensatore

All’interno del condensatore, il refrigerante caldo scorre attorno ai tubi contenenti l’acqua del ciclo del condensatore., Il calore si trasferisce all’acqua, causando la condensazione del refrigerante in forma liquida. L’acqua del condensatore viene pompata dal fascio del condensatore alla torre di raffreddamento dove il calore viene trasferito dall’acqua all’atmosfera. Il refrigerante liquido viaggia quindi alla valvola di espansione.

Ulteriori informazioni sul funzionamento e la manutenzione delle torri di raffreddamento.

Valvola di espansione

Il refrigerante scorre nell’evaporatore attraverso la valvola di espansione o il dispositivo di misurazione. Questa valvola controlla la velocità di raffreddamento., Una volta attraverso la valvola, il refrigerante si espande ad una pressione più bassa e una temperatura molto più bassa. Scorre attorno ai tubi dell’evaporatore, assorbendo il calore dell’acqua refrigerata che è stata restituita dai gestori dell’aria, completando il ciclo di refrigerazione.

Controlli

I nuovi refrigeratori sono controllati da sofisticati microprocessori di bordo. I sistemi di controllo del refrigeratore includono controlli di sicurezza e di funzionamento. Se l’apparecchiatura non funziona correttamente, il controllo di sicurezza spegne il refrigeratore per evitare gravi danni alla macchina., I comandi di funzionamento permettono le regolazioni ad alcuni parametri di funzionamento del refrigeratore. Per monitorare meglio le prestazioni del refrigeratore, il sistema di controllo del refrigeratore dovrebbe comunicare con il Direct Digital Control (DDC) della struttura.

Problemi di sicurezza

I refrigeratori si trovano in genere in una sala macchine. Ogni tipo di refrigerante utilizzato in un compressore del refrigeratore ha requisiti di sicurezza specifici per il rilevamento delle perdite e la ventilazione di emergenza. Consultare il codice meccanico locale o il codice meccanico internazionale per i dettagli.,

L’EPA ha emanato regolamenti riguardanti l’uso e la manipolazione di refrigeranti per conformarsi al Clean Air Act del 1990. Tutto il personale che lavora con refrigeranti coperti dalla presente legge deve essere adeguatamente autorizzato.

Best practice per un funzionamento efficiente

Le seguenti best practice miglioreranno le prestazioni del refrigeratore e ridurranno i costi operativi:

Azionare più refrigeratori per il picco di efficienza: gli impianti con due o più refrigeratori possono risparmiare energia abbinando i carichi dell’edificio alla combinazione più efficiente di uno o più refrigeratori., In generale, il refrigeratore più efficiente dovrebbe essere il primo utilizzato.

Aumentare la temperatura dell’acqua refrigerata: un aumento della temperatura dell’acqua refrigerata fornita ai gestori dell’aria dell’edificio migliorerà la sua efficienza. Stabilire un programma di ripristino dell’acqua refrigerata. Un programma di ripristino può tipicamente regolare la temperatura dell’acqua refrigerata al variare della temperatura dell’aria esterna. Su un refrigeratore centrifugo, aumentando la temperatura della fornitura di acqua refrigerata di 2-3 ° F ridurrà l’uso di energia del refrigeratore del 3-5%.,

Ridurre la temperatura dell’acqua del condensatore: ridurre la temperatura dell’acqua che ritorna dalla torre di raffreddamento al condensatore del refrigeratore di 2-3°F ridurrà il consumo di energia del refrigeratore del 2-3%. Il setpoint di temperatura per l’acqua che esce dalla torre di raffreddamento dovrebbe essere basso quanto il produttore del refrigeratore consentirà all’acqua di entrare nel condensatore.

Spurgare l’aria dal refrigerante: l’aria intrappolata nel circuito del refrigerante aumenta la pressione allo scarico del compressore. Ciò aumenta il lavoro richiesto dal compressore. I refrigeratori più recenti hanno spurgatori d’aria automatici con contatori di tempo di esecuzione., Il monitoraggio giornaliero o settimanale del tempo di esecuzione mostrerà se si è sviluppata una perdita che consente all’aria di entrare nel sistema.

Ottimizza il free cooling: se il tuo sistema ha un bypass del refrigeratore e uno scambiatore di calore, noto come economizzatore lato acqua, dovrebbe essere usato per servire i carichi di processo durante la stagione invernale. L’economizzatore lato acqua produce acqua refrigerata senza far funzionare il refrigeratore. L’acqua del condensatore circola attraverso la torre di raffreddamento per respingere il calore e poi va ad uno scambiatore di calore (bypassando il refrigeratore) dove l’acqua viene raffreddata sufficientemente per soddisfare i carichi di raffreddamento.,

Verifica delle prestazioni del bypass e dello scaricatore di gas caldo: questi si trovano più comunemente sui compressori alternativi per controllare la capacità. Assicurati che funzionino correttamente.

Mantenere il livello del refrigerante: per mantenere l’efficienza di un refrigeratore, controllare il vetro visivo del refrigerante e le letture della temperatura di surriscaldamento e sottoraffreddamento e confrontarle con le esigenze del produttore. In questo modo è possibile rilevare sia le condizioni di refrigerante di basso livello che di alto livello. Entrambe le condizioni riducono la capacità e l’efficienza di un refrigeratore.,

Mantenere un registro giornaliero: Chiller O&M Le migliori pratiche iniziano con il mantenimento di un registro giornaliero di temperature, livelli di fluido, pressioni, portate e amperaggio del motore. Nel loro insieme, queste letture servono come un prezioso riferimento di base per il funzionamento del sistema e la risoluzione dei problemi. Molti refrigeratori più recenti salvano automaticamente i registri di queste misurazioni nel loro sistema di controllo di bordo, che potrebbe essere in grado di comunicare direttamente con il DDC. Di seguito è riportato un esempio di un registro giornaliero che può essere adattato per l’uso con il refrigeratore.,

Scarica questa tabella come documento Word

Best practice per la manutenzione

Rispetto a un guasto importante del refrigeratore, un buon programma di manutenzione preventiva e predittiva è un costo minore. L’implementazione di un piano di manutenzione best-practice farà risparmiare denaro per tutta la durata del refrigeratore e garantirà una maggiore durata del refrigeratore. Per ulteriori informazioni su questo argomento vai a Best Practice O & M Programma.

Le pratiche operative scadenti passano spesso inosservate e diventano la norma accettata. La formazione del personale sia nelle pratiche di manutenzione che operative è la migliore prevenzione., Molti produttori di refrigeratori offrono formazione per la costruzione di ingegneri operativi nel funzionamento e nella manutenzione dei loro refrigeratori.

Per mantenere i refrigeratori efficaci, è necessario 1) portare il refrigeratore all’efficienza massima e 2) mantenere tale efficienza massima. Ci sono alcuni passaggi fondamentali che i professionisti delle strutture possono adottare per assicurarsi che i loro refrigeratori vengano mantenuti correttamente. Di seguito sono riportate alcune delle pratiche chiave.

Ridurre incrostazioni o incrostazioni

Il guasto dei tubi dello scambiatore di calore è costoso e dirompente., I fasci di tubi dell’evaporatore e del condensatore raccolgono i depositi di minerali e fanghi dall’acqua. L’accumulo di scala favorisce la corrosione che può portare al guasto della parete del tubo. L’accumulazione della scala inoltre isola i tubi nello scambiatore di calore che riduce l’efficienza del refrigeratore. Ci sono due principali azioni preventive:

Controllo del trattamento delle acque: il controllo del trattamento delle acque del condensatore-water open loop settimanale ridurrà la frequenza di pulizia del tubo del condensatore e la possibilità di un guasto del tubo.

Ulteriori informazioni sul funzionamento e la manutenzione delle torri di raffreddamento.,

Il controllo mensile del trattamento dell’acqua del circuito chiuso dell’acqua refrigerata ridurrà la frequenza di pulizia del tubo dell’evaporatore e la possibilità di un guasto del tubo.

Ulteriori informazioni sul funzionamento e la manutenzione dei sistemi di distribuzione dell’acqua HVAC.

Ispezione e pulizia dei tubi: i tubi nei fasci dell’evaporatore e del condensatore devono essere ispezionati una volta all’anno, in genere quando il refrigeratore viene messo offline per l’inverno., In alternativa, per i sistemi che operano tutto l’anno per soddisfare i carichi di processo, il ridimensionamento e l’incrostazione dei tubi possono essere monitorati registrando la caduta di pressione attraverso i fasci del condensatore e dell’evaporatore. Un aumento della pressione dall’ingresso all’uscita di 3-4 PSI indica un probabile aumento di incrostazioni o incrostazioni che richiedono la pulizia del tubo.

Controllare la presenza di perdite di refrigerante

Se possibile, monitorare il timer di spurgo dell’aria. Un tempo di spurgo dell’aria eccessivo o aumentato può indicare una perdita di refrigerante. Se non è installato un dispositivo di spurgo dell’aria, le bolle nel mirino del refrigerante possono anche indicare una perdita di refrigerante., Gli analizzatori di gas possono anche essere utilizzati per identificare le perdite di refrigerante.

La tabella seguente fornisce una lista di controllo per le attività di manutenzione.

Scaricare questa tabella come un documento di Word

Programma di Manutenzione per Refrigeratori

Descrizione Manutenzione
Compilare registro giornaliero Controllare tutti i valori di riferimento per la corretta impostazione e funzione. Assicurati che non ci siano suoni insoliti e che la temperatura dello spazio sia accettabile.,d>spegnere o la sequenza di inutili refrigeratori Daily
Controllare l’acqua refrigerata reset delle impostazioni e funzione Controllare le impostazioni per approvato sequenza di funzionamento all’inizio di ogni stagione di raffreddamento ogni anno
Controllo del refrigeratore di blocco setpoint Controllare le impostazioni per approvato sequenza di funzionamento all’inizio di ogni stagione di raffreddamento ogni anno
Pulire l’evaporatore e condensatore a tubi Indicato quando la caduta di pressione attraverso il barile (fascio tubiero) supera raccomandazioni del costruttore, ma almeno una volta all’anno., Annualmente
Verificare il limite di carico dell’amperaggio del motore L’amperaggio del motore non deve superare le specifiche del produttore Annualmente
Motore e assemblaggio del compressore Condurre l’analisi delle vibrazioni: controllare tutti gli allineamenti alle specifiche. Controlla tutti i sigilli. Lubrificare dove necessario. Annualmente
Sistema olio compressore Eseguire analisi su olio e filtro. Cambiare se necessario. Controllare pompa olio e guarnizioni Controllare riscaldatore olio e termostato Controllare tutti i filtri, valvole, ecc., Annualmente
Collegamenti elettrici Controllare tutti i collegamenti elettrici e terminali per il pieno contatto e la tenuta Annualmente
Controllare lo stato del refrigerante Aggiungere refrigerante se basso. Registrare gli importi e risolvere i problemi di perdita. Annualmente
Controllare la corrosione del tubo del condensatore e dell’evaporatore e pulire secondo necessità. Le indicazioni includono: scarsa qualità dell’acqua, eccessiva incrostazione e età del refrigeratore. Il test delle correnti parassite può essere fatto per valutare le condizioni del tubo., Se necessario