ΔΤ εξατμιστή και ρύθμιση υγρασίας σε ψυκτικούς θαλάμους

Κατά τον σχεδιασμό μίας ψυκτικής εγκατάστασης για την αποθήκευση προϊόντων σε ψυκτικό θάλαμο η επίτευξη της σωστής σχετικής υγρασίας θα πρέπει να αποτελεί σημαντικό παράγοντα. Η σχετική υγρασία είναι δυσκολότερο να ελεγχθεί από την θερμοκρασία και πολλές φορές δεν λαμβάνεται σοβαρά υπόψιν παρά το γεγονός ότι είναι κάτι που δεν επιδέχεται διορθωτικών κινήσεων σε περίπτωση λαθεμένου αρχικού σχεδιασμού.

Γράφει ο Δαλαβούρας Δημήτριος, Μηχανολόγος Μηχανικός ΕΜΠ, MSc, MBA, OPMP ASHRAE Certified, Γενική Ψυκτική ΑΤΕΚΕ

Αν ο αέρας είναι πολύ ξηρός τότε τα προϊόντα αφυδατώνονται με αποτέλεσμα να συρρικνώνονται και να μαραίνονται. Από την άλλη πλευρά η πολύ υψηλή υγρασία συμβάλει στην ανάπτυξη μούχλας και βακτηρίων ειδικά όταν σχηματίζονται σταγόνες στην επιφάνεια των προϊόντων. Καθώς το σημείο δρόσου του αέρα στον ψυχόμενο χώρο προσεγγίζει την επιφανειακή θερμοκρασία των πτερυγίων του εξατμιστή, η σχετική υγρασία του χώρου εξαρτάται από τη διαφορά θερμοκρασίας ΔΤ του εξατμιστή. ΔΤ του εξατμιστή ονομάζουμε την διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ της θερμοκρασίας εξάτμισης του ψυκτικού μέσου και της θερμοκρασίας του αέρα του ψυχόμενου χώρου.

Όσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία του εξατμιστή, τόσο μεγαλύτερη ποσότητα υγρασίας του αέρα θα συμπυκνωθεί με αποτέλεσμα τόσο χαμηλότερη να είναι η σχετική υγρασία του χώρου. Βέβαια η σχετική υγρασία ενός ψυχόμενου χώρου εξαρτάται από πολλούς παράγοντες όπως ο χρόνος λειτουργίας του συστήματος, η διείσδυση υγρασίας, οι συνθήκες του αέρα του εξωτερικού χώρου, η εκτεθειμένη επιφάνεια των προϊόντων, η ταχύτητα του αέρα κ.α. Ωστόσο με την σωστή επιλογή εξατμιστή για την επίτευξη του επιθυμητού ΔΤ μας δίνει αρκετά ικανοποιητική ρύθμιση της σχετικής υγρασίας. Ένας γενικός κανόνας για την σωστή τιμή ΔΤ παρουσιάζεται στον παρακάτω πίνακα:

Πίνακας 1. ΔΤ εξατμιστή ανάλογα το προϊόν

Στην περίπτωση που αναφερόμαστε σε χώρο κατάψυξης για την αποφυγή συσσώρευσης πάγου στους εξατμιστές αλλά και την αποφυγή αφυδάτωσης κατά την μακρά αποθήκευση επιλέγεται
ΔΤ=7 Κ.

Για παράδειγμα σε έναν ψυκτικό θάλαμο για σταφύλια που απαιτούν θερμοκρασία συντήρησης 0^οC και σχετικήυγρασία 85% η θερμοκρασία εξάτμισης που θα πρέπει να υπολογίσουμε είναι -6^οC.
Αφότου έχει επιλεγεί η θερμοκρασία εξάτμισης επιλέγεται ο εξατμιστής. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως η απόδοση του εξατμιστή εξαρτάται από την διαφορά θερμοκρασίας του ψυκτικού μέσου με τον αέρα του ψυχόμενου χώρου. Ωστόσο η θερμοκρασία του ψυχόμενου χώρου δεν είναι σταθερή καθώς περνάει από την επιφάνεια του εξατμιστή και ο ακριβής υπολογισμός της είναι πολύ δύσκολος.

Για την ευκολότερη επιλογή εξατμιστή, συνήθως η ψυκτική τους ικανότητα εκφράζεται σε kW/ Κ. Στη συνέχεια αυτός ο λόγος πολλαπλασιάζεται με το ΔΤ του εξατμιστή. Ο λόγος αυτός θεωρείται σταθερός για όλο το εύρος λειτουργίας του εξατμιστή. Στην πραγματικότητα διαφοροποιείται ανάλογα την παροχή ψυκτικού ρευστού και λιγότερο ανάλογα την θερμοκρασία λειτουργίας.

Εικόνα 1. Υπολογισμός θερμοκρασίας εξόδου αέρα

Παράδειγμα:

Ένας εξατμιστής έχει τα παρακάτω χαρακτηριστικά
Παροχή αέρα: 8,4kg/s
Θεωρητικό λόγο απόδοσης ανά βαθμό ΔΤ: 3,8kW/Κ.
Θερμοκρασία εισόδου του αέρα: -15οC
Θερμοκρασία ψυκτικού ρευστού: -21οC
Θεωρητικό ΔΤ: 6 Κ
Ο συγκεκριμένος εξατμιστής έχει απόδοσης 3,8*6=22,8kW
Πτώση θερμοκρασίας του αέρα = 22,8/(1,005*8,4)= 2,7Κ
Επομένως η θερμοκρασία εξόδου του αέρα είναι -15-2,7=-17,7^οC

Τα πράγματα γίνονται ακόμα πιο περίπλοκα στην περίπτωση των ζεοτροπικών ψυκτικών ρευστών. Σε γενικές γραμμές αν επιλεγεί η θερμοκρασία δρόσου στον υπολογισμό εξατμιστή για το ζεοτροπικό ψυκτικό ρευστό, τότε ο εξατμιστής θα είναι μικρότερος σε σύγκριση με το ψυκτικό ρευστό που δεν έχει ολίσθηση. Ωστόσο αυτό επίσης σημαίνει ότι θα είναι χαμηλότερη θερμοκρασία των πτερυγίων του εξατμιστή οπότε και μεγαλύτερο το ποσοστό αφύγρανσης.

Τέλος σημαντικό είναι να γνωρίζουμε και την επίδραση της επιλογής του ΔΤ λειτουργίας του εξατμιστή στην αποδοτικότητα του συστήματός μας. Όσο «μεγαλύτερος» είναι ο εξατμιστής που επιλέγουμε με τόσο μικρότερο ΔΤ θα λειτουργεί. Αυτό σημαίνει ότι αυξάνεται η θερμοκρασία εξάτμισης του συστήματος. Σε έναν συμπιεστή η άνοδος της θερμοκρασίας εξάτμισης από τους -10οC στους -5οC σημαίνει μείωση της κατανάλωσής του κατά περίπου 13%. Ανά περίπτωση μάλιστα ο υπολογισμός ενός συστήματος που λειτουργεί με μικρότερο ΔΤ εξατμιστή μπορεί να επιτρέψει και την χρήση μικρότερου συμπιεστή άρα ακόμα μεγαλύτερη εξοικονόμηση. Επιπλέον στην περίπτωση ψυκτικής εγκατάστασης κατάψυξης η υψηλότερη θερμοκρασία εξάτμισης σημαίνει μικρότερη ποσότητα σχηματισμού πάγου άρα και λιγότερες αποψύξεις καταλήγοντας σε περαιτέρω εξοικονόμηση ενέργειας.