Konsten att spara energi

Transkript

1 NEAR Refrigeration & Air Conditioning Nr 1, 2008 Konsten att spara energi I tider då energibrist och global uppvärmning är reella hot så handlar strävan efter energieffektivare industriprocesser inte längre bara om ökad vinst den har blivit en skyldighet. På Alfa Laval hjälper vi sedan länge konstruktörer och användare av kylsystem att spara energi. Tack vare konceptet med plattvärmeväxlare kan vi minska energiförbrukningen och återvinna värme som genereras i kylprocesser i hockeyrinkar, växthus och i butikernas kylrum. Minskad differens Den låga temperaturdifferens som vi kan uppnå i våra förångare innebär att förångningstemperaturen är hög, vilket leder till klart högre COP. Även en något minskad temperaturdifferens sparar mycket kompressorenergi och ökar effektiviteten i ett kylsystem. Ett annat område där en konstruktion med plattvärmeväxlare spelar en viktig roll är vid värmeåtervinning. I det här numret av Near kan du läsa om hur temperaturskillnaden mellan ånga och kondensation i ett flertal tillämpningar kan utnyttjas som gratis varmvatten. Alla Alfa Lavals produkter är framtagna mot bakgrund av faktiska prestanda som uppmätts både i laboratorier och ute på fältet. Och alla våra luftprodukter är certifierade av Eurovent, den europeiska organisation som godkänner prestanda. Detta innebär att våra kunder kan vara hundra procent säkra på att på bästa sätt utnyttja varje kilowatt som de betalar för, något som blivit allt viktigare i tider då energipriset ständigt stiger. Varvtalsstyrda fläktar Vår jakt på energieffektivitet fortsätter. Ett exempel är våra nya luftprodukter som alla utrustats med effektiva ECfläktar. Tack vare den rörliga elektroniska styrningen sparar dessa fläktar mängder av energi vilket många stormarknader varit snabba att utnyttja. På tal om luftprodukter är vi på Alfa Laval glada över att kunna välkomna ännu en kvalitetsleverantör av luftkyla i vår koncern. Vi har nyligen förvärvat Fincoil, marknadsledande på området i Norden och med en enastående portfölj av kylmedelkylare. Dessa produkter kommer att komplettera vårt eget sorti ment och Fincoils expertkunskaper inom reglering och systemstyrning kommer att hjälpa oss att spara ännu mer energi för våra kyl- och HVAC-kunder (I detta nummer av Near presenterar vi Fincoil i korthet.) Jag hoppas att du ska ha nytta av vårt nyhetsbrev. Vem vet, kanske får du några nya idéer om hur du kan spara energi i din verksamhet. Tommy Ångbäck Business Unit Manager, Refrigeration & HVAC cooling, Alfa Laval

2 Bild: Tetra Pak. Foto: Andrew Molyneux En cool överraskning på Tetra Pak Den gamla universitetsstaden Lund är även hemorten för Tetra Pak, världsledande leverantör av system för livsmedelsförädling och förpackning. I skuggan av de medeltida akademiska kvarteren har Tetra Pak genomgått ett stort teknikskifte som inte bara minskat deras miljöpåverkan. I motsats till vad man skulle kunna tro har man också lyckats minska sin energiförbrukning med 50 procent i en av kärnprocesserna. Inrymd i ett fyrtiotal byggnader på Tetra Paks område ligger den högteknologiska fabrik som tillverkar kilometervis av laminerad kartong veckans alla dagar. Kartongen används för att förpacka mjölk och annat flytande livsmedel. Självklart måste mjölken hållas kall under hela förpackningsprocessen. Vad som kanske inte är lika självklart är att även själva förpackningen måste kylas ned. Smält laminat Förpackningsmaterialet består av flera skikt kartong och laminering som sammanfogas i en komplex höghastighets Björn Sollie är en oberoende konsult. process. Nedkylningen av det smälta laminatet till en fast produkt är en av de mest kritiska delarna i processen. Nedkylningen måste nämligen gå snabbt så att inga flaskhalsar bildas. Detta är bara möjligt om lamineringsrullarna håller en jämn låg temperatur. Lösningen är ett konstant flöde av kylt vatten som kommer från fyra stora semisvetsade plattförångare från Alfa Laval. Vattnet kyler ner alla lamineringsmaskiner i hela den enorma kartongfabriken. Under sommaren används vattnet också för att kyla ner de flesta av de fyrtio byggnaderna. Naturligt köldmedium I mitten av 1990-talet beslöt sig Tetra Pak för att göra sig av med sitt trettio år gamla kylsystem. Företaget ville ha en mer miljövänlig lösning och ersätta

3 farligt HCFC-22 med ett naturligt köldmedium ammoniak (NH 3 ) vars GWP (Global Warming Potential) och ODP (Ozone Depletion Potential) är noll. Tetra Pak var fast beslutna att genomföra detta viktiga teknikskifte, även om utrustningen skulle bli dyrare. Men deras farhågor om ökade kostnader slog inte in. I stället minskade kostnaderna per kilowatt med nästan hälften. Björn Sollie, oberoende kylkonsult och konstruktör av det nya systemet, förklarar: Tetra Pak hade två valmöjligheter: antingen att installera många fabriksmonterade standard kylaggregat, eller också att bygga en skräddarsydd kylanläggning på plats, med färre men större centralt placerade flödande förångare. Man skulle kunna tro att den prefabricerade lösningen skulle bli billigast, tack vare standardisering och volymproduktion, men så var det inte. Vi jämförde olika offerter, och när det gäller pris per kilowatt var det skräddarsydda alternativet klart billigare än det fabrikstillverkade. Tetra Briks aseptiska förpackningsmaterialskikt utifrån och in: polyetylen, tryckt design, papper, polyetylen, aluminiumfolie, polyetylen. Bild: Tetra Pak. Ett överraskande test Övergången från tubförångare för direktexpansion av HCFC-22 till flödande plattförångare för NH 3 vilket också innebar att den totala kylkapaciteten skulle öka från 5,5 till 10 MW gjordes i två steg. Tack vare detta kunde konstruktörerna jämföra respektive tekniks energieffektivitet. Testet genomfördes en vårdag med en konstant produktionslast och stabila temperaturer. Först kördes endast HCFC-22-systemet i fyra timmar. Sedan det stängts av fick NH 3 -systemet ta över. Elförbrukningen för kylan loggades under båda perioderna. Vid dagens slut uppgick genomsnittsförbrukningen för de gamla kylarna (som var moderna och välskötta) till A. Motsvarande förbrukning för det nya systemet uppgick till knappt 800 A. Den stora skillnaden överraskade till och med Björn Sollie. En förklaring kan vara Alfa Lavals avancerade teknik, säger han. Tack vare flödande förångarna kan utgående medietemperatur ligga så nära som 2K under medietemperaturen. I kombination med lägre kondenseringstryck skapar detta bästa möjliga driftförhållanden för stora kompressorer (som redan i sig är mer effektiva än små). Energiförbrukningen sjunker avsevärt, vilket våra tester helt klart visade. Ytterligare besparingar I dag är den nya ammoniakkylanläggningen i fullt bruk hos Tetra Pak och sparar mängder av energi vilket skonar miljön. Och andra besparingar har följt i dess kölvatten. Björn Sollie berättar: För några år sedan installerades en 40 bars värmepump tillsammans med en värmepumpkondensor från Alfa Laval. Den tar hand om överhettad gas från kylcykeln, kyler ner den och kondenserar den till +65 C. Detta gör att vatten som håller +63 C kan produceras vatten som kan användas för att värma upp anläggningen på vintern. Helt klart en mycket bättre lösning än att bränna fossila bränslen för samma ändamål. Fakta och siffror 4 Alfa Laval T20 semisvetsade förångare 1 Alfa Laval TM20 helsvetsad kondensor Köldmedium: R717 ammoniak Kylkapacitet: kilowatt vid förångningstemperatur +4 C Värmepumpskapacitet: kilowatt vid kondenseringstemperatur +65 C T20 semisvetsade förångare

4 Designers Corner Designers Corner Designers Corner D Spara pengar med rätt stål I plattvärmeväxlare för kyl- och HVACkylapplikationer (med ickekorrosiva vätskor) används ofta en högre kvalitet av rostfritt stål än nödvändigt. I stället för att byggas i fullt tillräckliga Alloy 304 så byggs de, till en avsevärt högre kostnad, i den kvalitet som benämns Alloy 316. Före den senaste tidens kraftiga prishöjningar på legeringar och metaller var prisskillnaden mellan Alloy 304 och 316 inte så stor. Därför valde man rutinmässigt alltid den senare. Användarna fick den högre kvaliteten till en mindre merkostnad, ofta med kortare leveranstid. Prisskillnad I dag är prisläget ett helt annat och det går att spara avsevärda summor genom att använda den mindre kostsamma Alloy 304 för plattvärmeväxlare. Trots detta används fortfarande 316 allt som oftast, dels beroende på gammal vana, dels på grund av ett konservativt tänkande. Faktum är dock att 304 kan användas i plattvärmeväxlare i mycket högre utsträckning än man har tidigare har gjort det skulle minska investeringskostnaderna. Besparingarna uppgår ofta till procent per enhet. Generellt gäller att ju större modellen är och ju större plattpaketet är desto större blir kostnadsminskningen. Fri från klorid Alfa Laval rekommenderar Alloy 304 för plattvärmeväxlare då det verksamma mediet antingen är kloridfritt vatten, glykol eller etanollösningar i slutna system med lågt syreinnehåll. Avluftare och korrosionsinhibitorer fungerar alla som ytterligare skydd för materialet och bör därför alltid användas. Om det finns en öppen ackumulatortank eller ett öppet kyltorn någonstans i rörsystemet rekommenderas Alloy 316. Detta gäller även vid kylning med sjövatten. I tveksamma fall kan man göra en enkel vattenanalys. De viktigaste faktorerna att hålla koll på är då klorid- och syreinnehållet samt ph-värdet. Med stöd av de bästa materiallaboratorierna och experterna kan du få hjälp hos din Alfa Laval representant att avgöra vilket material som är bäst för din nästa värmeväxlare. Att konstruera ett system med flödande förångning Den allmänna principen är att alla inlopp ska placeras i ena änden och alla utlopp i den andra. Separatorenheten består av separatorn (7) och en vätskebehållare (1, 1c). Driften blir mer stabil om vätskefyllningen minimeras i synnerhet om vätskenivån ska användas för att styra expansionen. När så är möjligt bör översta änden av fallröret vara horisontellt (1a, 1b och 1c). Detta kommer att minska virvelbildningen och när det gäller CO 2 minska risken för att torr is ska komma in i röret a. 1b. 1c A D C B E E F G H K J L Returledning (A) med tre böjar i i separatorns sida. Returledning med två böjar, separatorn högst upp (B) eller bredvid (C). Undvik att placera inloppet i separatorn högst upp (E), eftersom det orsakar tryckfall. Undvik att få flashånga direkt in i vätskan (F). Ett vätskelås (G) hjälper till att förhindra ett bakåtflöde. Pumpen är lågt placerad (H). Det ökade trycket minskar risken för kavitation. Ett ejektorsystem (J) är tveksamt, eftersom det kan leda till snedfördelning, speciellt vid låglast. En kort men bred separator (L) är en dyr konstruktion och effektiviteten är tveksam. Se även (O).

5 esigners Corner Designers Corner Två legeringar De vanligaste rostfria stålsorterna för industritillämpningar är legeringarna Alloy 304 och är det klassiska rostfria 18-8-stålet som används till diskbänkar, spisar och kylskåp, samt mejeri- och köttberedningsutrustning nödvändigt då metallytan exponeras för animaliska och vegetabiliska oljor, fetter och syror. Alloy 304 kan också användas tillsammans med salpetersyra och är i vissa fall ett bättre val än den högre kvaliteten 316. (Detta är också viktigt att tänka på när det gäller att rengöra kopparfria värmeväxlarytor med hjälp av kemikalier.) Många industriprocesser kräver dock ännu högre korrosionsresistans. För sådana tillämpningar är Alloy 316 ofta lämpligare. Legeringen innehåller molybden, vilket eliminerar eller minskar risken för specifika former av korrosion i synnerhet korrosion orsakad av klorider. Nickelinnehållet i legering Alloy 316 är något högre jämfört med 304, vilket leder till högre mekanisk styrka. M Två symmetriska returledningar (M). Åtminstone den som finns vid den rörliga stativplattan bör ha ett flänsförband. N Två symmetriska returledningar som sammanfogas innan de kommer in i separatorn är förmodligen dyrare än (M). Legering Alloy 316 kan i många fall användas tillsammans med den mycket vanliga köldbäraren kalciumklorid i högre koncentrationer och låga temperaturer, förutsatt att syreoch ph-nivån i systemet noggrant övervakas. Annars är Alloy 254 ett mer kloridbeständigt material. För öppna system är titan det säkraste alternativet. En ventil (2) på fallröret kan användas för att förhindra instabil förångning. Sätt aldrig en stryp- eller reglerventil på den våta returledningen. Om det behövs en avstängningsventil ska denna ha minimalt tryckfall. Olöslig olja tyngre än köldmediet bör tömmas vid den lägsta punkten (3). Oljeavskiljningen underlättas genom att röret vinklas något uppåt mot förångarens inlopp. I synnerhet när det gäller förångning vid låga temperaturer bör returledningen (4) vara så kort och rak som möjligt. Returledningen ska vinklas nedåt inne i separatorn här är lutningen 45 (5). Knärör (6) är mycket lämpliga. Figuren visar en förångare med en tvåstråkskoppling på vattensidan, vilket gör den lämplig för att kyla vatten med stor temperaturdifferens till nära fryspunkten. In- och utlopp för vattnet sitter högst upp, eftersom det gör att köldmediet som ska förångas möter i stort sett samma vätsketemperatur när det kommer in i kanalerna längst ner. I nästa nummer av Near kommer vi att fortsätta med den här artikeln och undersöka hur vätskenivåerna i systemet kan optimeras. O Undvik asymmetriska returledningar (O). En lång och smal separator är mindre kostsamt än (L) och flödet blir mer strömlinjeformat och effektivt. Alfa Laval förvärvar finsk kylkraft I december 2007 förvärvade Alfa Laval Fincoil, finsk ledande tillverkare av luftvärmeväxlare. Affären ger Alfa Laval-koncernen nya produkter och kunskaper. Förvärvet av Fincoil utökar Alfa Lavals produktsortiment och närvaro i Europa när det gäller luftkylare, och Alfa Lavals kunder får ett ännu större urval av luftprodukter och lösningar att välja mellan. Fincoil är en av Europas ledande tillverkare av luftvärmeväxlare för kommersiell kyla, HVAC och industrikyla. Företagets huvudkontor, produktionsanläggning och forskningscentrum ligger i Vanda, strax utanför Helsingfors. Fincoil bidrar med två nya dimensioner till värmeväxlarområdet som våra kunder kan dra nytta av, säger Göran Hedbys, chef för OEM samt Comfort & Refrigeration på Alfa Laval. Vi får en ökad närvaro på den nordiska och nordösteuropeiska marknaden och kan komplettera vårt utbud med värdefulla produkter samt kunskap om industrikyla. Fincoils position är stark i de nordiska länderna, i synnerhet när det gäller luftkonditionering och kyla, säger Tommy Ångbäck, Business Unit Manager, Refrigeration & Cooling, på Alfa Laval. Ägarbytet ger en möjlighet att öka denna verksamhet ytterligare, eftersom vi kommer att kunna erbjuda mer effektiva lösningar från en bredare produktportfölj. Genom att stärka vårt distributionsnätverk strävar vi också efter att bli en intressantare partner för oberoende försäljningskanaler, avslutar Tommy. Fincoil i korthet Grundades Förvärvades av Carrier Corporation 1996 och av Alfa Laval Cirka 150 anställda. Fincoil har kylprodukter för många krävande tillämpningar: industriprocesser, kraftverk, livsmedelsförädling, bryggerier, fartyg, kontor, forskningscenter och isrinkar. Omsättningen 2006 uppgick till 35,7 miljoner euro varav nära hälften härrörde från industrikyla.

6 Utvinna värme från kyla Allt fler tillverkare och installatörer av kylsystem och deras stormarknadskunder har upptäckt att kylsystem kan erbjuda mycket mer än den kalla luft som behövs för att hålla livsmedlen kalla (eller frysta). Detta betyder att bra prestanda och pålitlig, störningsfri drift inte längre är de enda kraven på ett kommersiellt kylsystem. Ökande energikostnader gör att värdet av varje kilowatt som används för att kyla måste kramas ur till sista droppen. Lösningen är värmeåtervinning. Kommersiella kylsystem är ofta idealiska för att återvinna överskottsvärme från med hög avkastning och till små initiala kostnader. Enkla fakta Konceptet värmeåtervinning börjar med det enkla faktumet att kompressorer värmer upp köldmediet till temperaturer som är mycket högre än kondenseringstemperaturen. Beroende på vilket köldmedium som används ligger tryckrörstemperaturen från kompressorn på mellan 70 och 120 C. Samtidigt når kondenseringstemperaturen sällan över 45 C. Den här temperaturdifferensen går normalt till spillo inuti kondensorn. Men den utgör en värdefull källa till gratisvärme som lätt kan användas till uppvärmning och varmvatten. Allt som behövs för att utnyttja denna värmekälla är en värmeväxlare för värmeåtervinning till respektive kylsystem. Det är vanligtvis en lödd plattvärmeväxlare som bör väljas så att tryckfallet på köldmediesidan är lågt. Nästan gratis Värmeväxlaren installeras efter kompressorn men före kondensorn. Den överhettade köldmedieångan kyls ner till en temperatur som är något högre än kondenseringstemperaturen samtidigt som vattnet på den sekundära sidan värms till önskad temperatur (oftast 45 till 60 C beroende på tillämpning). Den sekundära produktionen av varmvatten är i stort sett gratis, eftersom kapitalinvesteringen (det vill säga värmeväxlaren för värmeåtervinning, en vattentank och en vattenpump) och pumpens energiförbrukning är ganska låga. Detta blir särskilt tydligt när man jämför med kostnaderna för att driva en traditionell värmekälla (panna eller värmepump). På vilket sätt kan då en stormarknad dra nytta av gratisvärmen? Ingenting är omöjligt En värdefull tillämpning är uppvärmning genom för- eller eftervärmning av vatten från en primär värmekälla. Det finns stormarknader som börjat använda vatten i luftvärmeväxlare för att värma upp golvet kring öppna kyldiskar, en plats där den låga temperaturen annars skulle göra det oangenämt för kunderna att vistas. Och när värmelasten så tillåter kan luftbehandlingen i takenheter bli mer effektiv och mindre beroende av primära värmekällor. Självklart finns det många fler användningsområden. I många fall är återvunnet varmvatten idealiskt för sanitära ändamål, till exempel för personalduschar eller rengöring. Man kan även tänka sig en angränsande biltvätt utomhus. När det gäller att ta tillvara värme från kylan är ingenting omöjligt.

7 Bred portfölj för breda tillämpningar Alfa Lavals uttalade mål är att bli den självklara ledaren inom luftvärmeväxlare. Nu när Helpmans produkter införlivats i vår portfölj har vi närmat oss målet. finns på Alfa Lavals extranät. Där finns dessutom Alfa Lavals dimensioneringsprogram som du kan använda för att välja ut de bästa för slagen. För närvarande finns två beräkningsprogram. HelpmanSelect omfattar Helpman sortimentet. Här finns också moduler för kylrumsberäkning och val av reservdelar. AlfaSelect används för dimensionering av övriga modeller. Det kombinerade sortimentet omfattar hela spektrat av HVAC-produkter för kommersiellt och industriellt bruk. Allt från konkurrenskraftiga kommersiella produkter med korta leveranstider till högprestandakylare för kompletta energilösningar. Och allt från robusta luftkylare i galvaniserat stål för traditionella industriella ammoniaksystem till specialprodukter för tillämpningar som växthuskyla och bananmogning. Fokus på energieffektivitet Alfa Laval deltar i den samlade satsningen för att minska den globala uppvärmningen, och ett av företagets ledord när det gäller utveckling av luftvärmeväxlare är energieffektivitet. För att ta ett exempel råder i alla våra nya produkter ett exceptionellt gynnsamt förhållande mellan energiförbrukning och kylkapacitet. Dessutom är flera av den senaste tidens värmeväxlare optimerade för naturliga köldmedier som till exempel NH 3 och CO 2. Några av Alfa Lavals luftvärmeväxlare THOR- och TYR-serien THOR-D LEX-serien AlfaBlast AlfaCubic AirMax II NH 3 Senaste modellerna Fullständig produktinformation, däribland broschyrer och handböcker, Odin Alfa-V AlfaBlue PLV- och PX-serierna

8 Avs: Alfa Laval Nordic AB Tumba Sverige Porto betalt B-post Tubvärmeväxlare en indisk specialitet på frammarsch Alfa Lavals andra tillverkningsanläggning för tubvärmeväxlare ligger i Pune i Indien där man nu rustar sig för den ökande efterfrågan i Indien och andra snabbväxande asiatiska marknader. Behovet av kyla är normalt ett säkert tecken på ekonomisk och industriell tillväxt. Alfa Laval drar nytta av trenden genom att tillverka sina förångare och kondensorer i hjärtat av Indiens sjudande industricentrum. Monteringsanläggningen i Pune kommer att innebära ett välkommet tillskott till produktionen från Alonteanläggningen i Italien (som för närvarande tillverkar fler än förångare och kondensorer). Pune är ett viktigt centrum för Indiens kylindustri. Genom att finnas nära kunderna och ta del av deras krav kommer det att bli lättare för Alfa Laval att ytterligare anpassa sitt produktsortiment. Hittills har vår fabrik i Indien inriktat sig på större tryckkärl för kemi-, petrokemi- och läkemedelsindustrin. Men från och med nu kommer tillverkare och installatörer av kyl- och luftkonditioneringsutrustning i hela Indien att ha tillgång till Alfa Lavals förångare och kondensorer. Produkterna från Pune omfattar förångaren DryPlus-3, CDEW-kondensorer och marinkondensorer av McDEW-typ. Fabriken i Pune får fortfarande leveranser från Alonte. Men från och med sommaren 2008 kommer all anskaffning att ske lokalt. Har du gått in på Access ännu? Som du säkert vet har Alfa Lavals extranät för kyla varit i drift sedan mitten av förra året. Alfa Laval Access är namnet och det är din källa till en mängd information som du kan nå när som helst, oavsett var du befinner dig. Avsikten är att underlätta den dagliga kontakten med Alfa Laval för våra största kunder och partner. Access omfattar Alfa Lavals hela sortiment av värmeväxlare för kyla luftprodukter, plattvärmeväxlare (lödda, packningsförsedda, semisvetsade, helsvetsade, fusionssammanfogade) samt tubvärmeväxlare. Med en personlig inloggning kan behöriga användare bland annat kontrollera lagerstatus och leveranstider, finna detaljerade produktspecifikationer, ladda ner kvalitetscertifikat och prislistor samt få rykande färska produktnyheter. Allt nås med endast en knapptryckning och är anpassat efter dina behov, på dina personliga extranätsidor. Om du inte redan gjort det, kontakta snarast din Alfa Laval-representant så att även du får tillgång till Access. Ny plattdesign ger ökade prestanda Under årets MCE i Milano (11-14 mars) kommer vi att presentera ACH70, Alfa Lavals senaste lödda plattvärmeväxlare. En innovativ plattpressningsteknik har resulterat i tunnare plattor, vilket ger den nya produkten avsevärt ökade prestanda. ACH70 ersätter den äldre AC50. Med kilowatts kyleffekt i luftkonditioneringstillämpningar levererar den en idealisk kapacitet mellan de befintliga modellerna ACH30 och ACH120. Den nya tunnare plattan fördelar köldmediet effektivare. Den ger ACH70 högre förångningskapacitet med alla HFC-köldmedier. Och med ett konstruktionstryck på 45 bar är den lämplig för högtrycksköldmedier som till exempel R410 och CO 2 /HFC i kaskadsystem. Men det är inte allt. Den nya plattans utformning ger också lägre tryckfall på vattensidan. Och tack vare den redan ökade prestandan så behövs färre plattor vilket gör ACH70 mer kostnadseffektiv. Missa inte den här intressanta produkten på MCE. ACH70 Kontakt Vill du ha mer produktinformation? På vår webbplats finns kontaktinformation för hela världen. Besök oss på: ERC00158SV 0803