Como economizar energia em câmaras frigoríficas?

1. Reduzir a carga térmica do armazenamento refrigerado

1. Estrutura envolvente de armazenamento refrigerado
A temperatura de armazenamento em câmaras frigoríficas de baixa temperatura geralmente gira em torno de -25°C, enquanto a temperatura externa diurna no verão geralmente ultrapassa os 30°C, ou seja, a diferença de temperatura entre os dois lados da estrutura da câmara frigorífica será de cerca de 60°C. O elevado calor radiante solar faz com que a carga térmica formada pela transferência de calor das paredes e do teto para o armazém seja considerável, representando uma parcela importante da carga térmica total do armazém. A melhoria do desempenho do isolamento térmico da estrutura da câmara frigorífica deve-se principalmente ao aumento da espessura da camada isolante, à utilização de isolantes de alta qualidade e à aplicação de projetos adequados.

2. Espessura da camada de isolamento

É claro que o aumento da espessura da camada de isolamento térmico da estrutura do invólucro aumentará o custo do investimento inicial, mas, comparado com a redução do custo operacional regular do armazenamento refrigerado, é mais razoável do ponto de vista econômico ou do ponto de vista da gestão técnica.
Dois métodos são comumente usados ​​para reduzir a absorção de calor da superfície externa.
A primeira é que a superfície externa da parede deve ser branca ou de cor clara para aumentar a capacidade de reflexão. Sob forte luz solar no verão, a temperatura da superfície branca é de 25°C a 30°C mais baixa do que a da superfície preta;
A segunda opção é criar um invólucro de proteção solar ou uma camada intermediária de ventilação na superfície da parede externa. Este método é mais complexo na construção real e menos utilizado. Consiste em posicionar a estrutura do invólucro externo a uma certa distância da parede de isolamento, formando uma espécie de sanduíche, e instalar aberturas de ventilação acima e abaixo da camada intermediária para permitir a ventilação natural, que dissipa o calor da radiação solar absorvido pelo invólucro externo.

3. Porta de câmara frigorífica

Como o armazenamento refrigerado frequentemente exige a entrada e saída de pessoal para carga e descarga de mercadorias, a porta do armazém precisa ser aberta e fechada com frequência. Se o isolamento térmico da porta do armazém não for adequado, haverá geração de calor devido à infiltração de ar externo em alta temperatura e ao calor do pessoal. Portanto, o projeto da porta do armazenamento refrigerado é crucial.
4. Construir uma plataforma fechada
Utiliza um resfriador de ar para refrigerar o ambiente, permitindo atingir temperaturas entre 1°C e 10°C. Equipado com porta deslizante refrigerada e junta de vedação macia, o refrigerador praticamente não é afetado pela temperatura externa. Em pequenas câmaras frigoríficas, pode-se instalar um compartimento refrigerado na entrada.

5. Porta refrigerada elétrica (cortina de ar frio adicional)
A velocidade inicial de abertura de portas de geladeira com uma única folha era de 0,3 a 0,6 m/s. Atualmente, a velocidade de abertura de portas de geladeira elétricas de alta velocidade atingiu 1 m/s, e a velocidade de abertura de portas de geladeira com duas folhas chegou a 2 m/s. Para evitar acidentes, a velocidade de fechamento é controlada em cerca de metade da velocidade de abertura. Um interruptor automático com sensor é instalado na frente da porta. Esses dispositivos são projetados para reduzir o tempo de abertura e fechamento, melhorar a eficiência de carga e descarga e diminuir o tempo de espera do operador.

6. Iluminação no armazém
Utilize lâmpadas de alta eficiência com baixa geração de calor, baixo consumo de energia e alto brilho, como as lâmpadas de sódio. A eficiência das lâmpadas de sódio de alta pressão é 10 vezes maior que a das lâmpadas incandescentes comuns, enquanto o consumo de energia é apenas 1/10 do das lâmpadas ineficientes. Atualmente, novos LEDs são utilizados como iluminação em algumas câmaras frigoríficas mais modernas, com menor geração de calor e menor consumo de energia.

2. Melhorar a eficiência operacional do sistema de refrigeração.

1. Utilize um compressor com economizador.
O compressor de parafuso pode ser ajustado continuamente dentro da faixa de energia de 20 a 100% para se adequar à variação da carga. Estima-se que uma unidade do tipo parafuso com economizador e capacidade de refrigeração de 233 kW possa economizar 100.000 kWh de eletricidade por ano, considerando 4.000 horas de operação anual.

2. Equipamentos de troca de calor
O condensador evaporativo direto é preferível em substituição ao condensador de casco e tubos refrigerado a água.
Isso não só economiza o consumo de energia da bomba d'água, como também reduz o investimento em torres e piscinas de resfriamento. Além disso, o condensador evaporativo direto requer apenas 1/10 da vazão de água de um condensador refrigerado a água, o que representa uma grande economia de recursos hídricos.

3. Na extremidade do evaporador do armazenamento refrigerado, o ventilador de resfriamento é preferível ao tubo de evaporação.
Isso não só economiza materiais, como também proporciona alta eficiência na troca de calor. Além disso, se for utilizado um ventilador de resfriamento com regulagem contínua de velocidade, o volume de ar pode ser ajustado para se adaptar à variação da carga no armazém. As mercadorias podem operar em velocidade máxima logo após serem colocadas no armazém, reduzindo rapidamente sua temperatura. Depois que as mercadorias atingem a temperatura predeterminada, a velocidade é reduzida, evitando o consumo de energia e as perdas de equipamentos causadas por partidas e paradas frequentes.

4. Tratamento de impurezas em equipamentos de troca de calor
Separador de ar: Quando há gás não condensável no sistema de refrigeração, a temperatura de descarga aumenta devido ao aumento da pressão de condensação. Os dados mostram que, quando o sistema de refrigeração é misturado com ar e sua pressão parcial atinge 0,2 MPa, o consumo de energia do sistema aumenta em 18% e a capacidade de refrigeração diminui em 8%.
Separador de óleo: A película de óleo na parede interna do evaporador afeta significativamente a eficiência da troca de calor. Quando há uma película de óleo de 0,1 mm de espessura no tubo do evaporador, para manter a temperatura desejada, a temperatura de evaporação cai 2,5 °C e o consumo de energia aumenta em 11%.

5. Remoção de incrustações no condensador
A resistência térmica da incrustação também é maior do que a da parede do tubo do trocador de calor, o que afetará a eficiência da transferência de calor e aumentará a pressão de condensação. Quando a parede do tubo de água no condensador estiver incrustada em 1,5 mm, a temperatura de condensação aumentará 2,8 °C em comparação com a temperatura original, e o consumo de energia aumentará 9,7%. Além disso, a incrustação aumentará a resistência ao fluxo da água de resfriamento e o consumo de energia da bomba d'água.
Os métodos de prevenção e remoção de incrustações podem incluir a desincrustação e o tratamento anti-incrustante com dispositivos eletromagnéticos para água, a desincrustação por decapagem química, a desincrustação mecânica, etc.

3. Descongelamento do equipamento de evaporação
Quando a espessura da camada de gelo é superior a 10 mm, a eficiência da transferência de calor cai em mais de 30%, o que demonstra a grande influência da camada de gelo na transferência de calor. Foi constatado que, quando a diferença de temperatura medida entre o interior e o exterior da parede do tubo é de 10 °C e a temperatura de armazenamento é de -18 °C, o coeficiente de transferência de calor K é de apenas cerca de 70% do valor original após um mês de operação do tubo, especialmente nas aletas do resfriador de ar. Quando o tubo de chapa apresenta uma camada de gelo, não apenas a resistência térmica aumenta, mas também a resistência ao fluxo de ar, podendo, em casos extremos, impedir a circulação de ar.
É preferível utilizar o degelo por ar quente em vez do degelo por aquecimento elétrico para reduzir o consumo de energia. O calor residual do compressor pode ser utilizado como fonte de calor para o degelo. A temperatura da água de retorno do gelo é geralmente 7 a 10 °C inferior à temperatura da água do condensador. Após o tratamento, essa água pode ser utilizada como água de resfriamento do condensador para reduzir a temperatura de condensação.

4. Ajuste da temperatura de evaporação
Se a diferença de temperatura entre a temperatura de evaporação e a temperatura de armazenamento for reduzida, a temperatura de evaporação poderá ser aumentada proporcionalmente. Nesse caso, se a temperatura de condensação permanecer inalterada, significa que a capacidade de refrigeração do compressor aumenta. Pode-se dizer também que, mantendo a mesma capacidade de refrigeração, o consumo de energia pode ser reduzido. Segundo estimativas, quando a temperatura de evaporação é reduzida em 1°C, o consumo de energia aumenta entre 2% e 3%. Além disso, reduzir a diferença de temperatura também é extremamente benéfico para diminuir o consumo de alimentos armazenados em depósitos.