układy klimatyzacji

 Zgodnie z postanowieniem Protokółu Montrealskiego najpóźniej do roku 2020 mają być wycofane z produkcji i użycia wszystkie czynniki typu CFC i HCFC. Natomiast zgodnie z Protokółem z Kioto w perspektywie jest także wycofanie z produkcji i użycia czynników HFC odznaczających się wysokimi wartościami GWP. Stąd też wywodzi się powszechna dążność do budowy urządzeń chłodniczych energooszczędnych zmniejszających pośrednio emisję CO2 do atmosfery, a tym samym szkodliwy ekologicznie efekt cieplarniany globu. Urządzenia chłodnicze stosowane w supermarketach stanowią duży dział chłodnictwa. Według najnowszych ocen obecnie na świecie funkcjonuje ponad 185 tys. Supermarketów. Międzynarodowa Agencja Energii /IEA/ prowadzi obecnie w świecie rozległe badania nad usprawnieniem układów chłodniczych stosowanych w supermarketach - tak pod względem ich energochłonności, wycieków czynnika i ogólnego bezpieczeństwa eksploatacji. Możliwość podwyższenia sprawności takich układów sprowadza się do obniżenia temperatury skraplania, podwyższenia temperatury parowania, zwiększenia zakresu dochładzania ciekłego czynnika przed rozprężeniem i redukcji stopnia przegrzania pary czynnika zasysanej do sprężarki. Sprawdzone w praktyce metody usprawniania obiegów chłodniczych w powyższym zakresie i stosowanych w supermarketach, zawiera literatura . Obecny artykuł jest dalszym ciągiem wspomnianej problematyki. Jest on oparty na założeniu, że czytelnik jest zaznajomiony z zasadami budowy i działania układów chłodniczych jedno- i dwustopniowych oraz z występującymi w nich zjawiskami termo-hydro-dynamicznymi. 

Współczesnym ważnym kryterium oceny każdego urządzenia pobierającego energię elektryczną, w tym także każdego układu chłodniczego jest jego efektywność energetyczna, od tego bowiem zależy ekologicznie szkodliwa emisja CO2 (przy produkcji energii elektrycznej) do atmosfery, koszty eksploatacji urządzeń oraz możliwość stosowania przyjaznych środowisku naturalnych czynników chłodniczych. 
   W podsumowaniu całości materiału należy uwypuklić najważniejsze sposoby usprawniania i tworzenia energooszczędnych układów chłodniczych. Oto one: 
• Efektywność energetyczna klimatyzacji układu ulega znacznej poprawie w warunkach wysokiej temperatury otoczenia, gdy preferowanym układem jest układ dwustopniowy. Gdy zaś temperatura otoczenia spada, wówczas układ dwustopniowy automatycznie przekształca się w jednostopniowy - co następuje po wyłączeniu sprężarki 22 . Jeżeli temperatura otoczenia jest bardzo niska i sięga poziomu -10oC, wówczas układ może odprowadzać ciepło poprzez skraplacz chłodzony powietrzem . 
• Efektywność energetyczna układu klimatyzacji zwiększa się, można bowiem stosować wysokie ciśnienie, dobry pod tym względem czynnik R 410A w pierwszym stopniu sprężania współpracującym ze skraplaczem o niskiej temperaturze skraplania w pewnym zakresie temperaturowym, np. w pobliżu 0oC jako temperatury zamarzania wody. 
• Efektywność energetyczna polepsza się dlatego, że sprężarka pierwszego stopnia pracuje przy stałym ciśnieniu tłoczenia i przy mniejszej liczbie energochłonnych i szkodliwych dla trwałości maszyn wyłączeń i uruchomień sprężarek klimatyzacji
• Efektywność energetyczna ulega również poprawie, bowiem natężenie przepływu czynnika w pierwszym stopniu sprężania jest małe i stałe nawet, gdy temperatura otoczenia jest wysoka, bowiem straty energii związane z przepływem są niższe. Przekrój rury ssawnej układu może być zoptymalizowany tak, aby zwrot oleju odbywał się przy minimalnym spadku ciśnienia i prędkości przepływu. Oszczędności energii wynikające z pracy drugiego stopnia układu są następujące: 
- sprawność energetyczna układu drugiego stopnia sprężania będzie wysoka przy wysokich temperaturach parowania w parowniku. Powstają ponadto dodatkowe zyski energetyczne kompensujące straty związane z funkcjonowaniem wymiennika (skraplacza) ; 
- instalacja układu drugiego stopnia sprężania znajduje się po stronie zewnętrznej chłodni lub supermarketu i przez to nie wymaga stosowania ostrych wymogów bezpieczeństwa związanych ze stosowaniem np. amoniaku. 
   Ogólne zmniejszenie zużycia energii w wariancie niskotemperaturowym LT przekracza 20% w porównaniu z układami standardowymi klimatyzacji. Liczba ta jest jeszcze wyższa, gdy temperatury otoczenia są niskie. Zmniejszenie zużycia energii jest jeszcze większe w drugim stopniu sprężania - przy wysokiej temperaturze parowania HT i niskiej temperaturze otoczenia. Jednak spada ono nieco przy wysokich temperaturach otoczenia. Można również postawić sobie pytanie, jak i skąd biorą się oszczędności finansowe przy stosowaniu omawianych układów. Oto odpowiedź: 
• wzrost efektywności energetycznej układu obniża roczne zużycie energii elektrycznej o około 40%. Ponadto obniżce ulegają wszelkie koszty eksploatacyjne; 
• zmniejszona zawartość masowa czynnika w układzie obniża jego koszt zakupu o około 50%; 
• stałe masowe natężenie przepływu czynnika w wariancie niskotemperaturowym LT i wysokotemperaturowym HT zbędnym czyni stosowanie skomplikowanych otwieranych i zamykanych silnikami zaworów oraz ich sterowników; 
• zmniejszenie liczby wyłączeń z pracy i ponownych rozruchów maszyn, aparatury i armatury prowadzi do oszczędności energii i ich wolniejszego zużywania się, bowiem podczas rozruchów i krótko po nich urządzenia takie pracują na smarowaniu suchym oraz/lub półsuchym; 
• wszelkie dodatkowe koszty poniesione przy tworzeniu nowego układu, zwracają się już po krótkim okresie zracjonalizowanej eksploatacji urządzeń. Okres ten nie przekracza najczęściej 1-2 lat. 

   Omawiany układ klimatyzacji łatwo przechodzi z wariantu pracy dwustopniowej na samodzielną pracę jedynie układu pierwszego stopnia. Odbywa się to zawsze przy spadku temperatury otoczenia. Czynnik chłodniczy skrapla się przy około 0oC i jest wtedy w stanie schładzać parowniki w pomieszczeniach i meblach chłodniczych bez odparowania. Wymaga jedynie recyrkulacji. Układy mogą pracować z jednym lub dwoma dobranymi czynnikami chłodniczymi takimi jak: R 410A, CO2, NH3 i węglowodory.