Wymogi dotyczące ekoprojektu dla agregatów wody lodowej i badania ziębiarek cieczy zgodnie z normą PN-EN 14511

Wymogi dotyczące ekoprojektu mają na celu ujednolicenie na całym terytorium Unii uregulowań dotyczących zużycia energii, odnoszących się do wielu urządzeń – w tym agregatów do schładzania cieczy – i przyczynić się tym samym do lepszego funkcjonowania rynku wewnętrznego oraz podniesienia efektywności środowiskowej tych produktów. Szczegółowe wytyczne dla omawianej grupy produktów określono w: 1. Rozporządzeniu Komisji (UE) 2015/1095 z dnia 5 maja 2015 roku. Rozporządzenie to określa wymagania dla agregatów do oziębiania cieczy oraz szaf chłodniczych lub mroźniczych, schładzarek lub zamrażarek szokowych, a także urządzeń skraplających. 2. Rozporządzenie Komisji (UE) 2016/2281 z dnia 30 listopada 2016 roku dla produktów do ogrzewania powietrznego, produktów chłodzących, wysokotemperaturowych agregatów chłodniczych i klimakonwektorów wentylatorowych. W Centralnym Ośrodku Chłodnictwa „COCH” w Krakowie wykonywane są badania wszystkich urządzeń, o których tu mowa. W niniejszym opracowaniu zawarto informacje na temat badań agregatów do oziębiania cieczy oraz agregatów chłodniczych przeznaczonych do klimatyzacji bytowej. Urządzenia te chyba najbardziej znane są pod nazwą "agregaty wody lodowej", w literaturze i normach natomiast spotykane są nazwy "ziębiarki cieczy" (np. na stronie PKN normy z serii PN-EN 14511-1:2018 zatytułowane zostały "Klimatyzatory, ziębiarki cieczy i pompy ciepła do grzania i ziębienia oraz ziębiarki do procesów przemysłowych, ze sprężarkami o napędzie elektrycznym") bądź "schładzarki cieczy". Podstawowe definicje: agregat do oziębiania cieczy (ang. process chiller), oznacza produkt, który łączy przynajmniej jedną sprężarkę i jeden skraplacz, zdolny do schładzania i stałego utrzymywania niskiej lub średniej temperatury cieczy przeznaczonej do schładzania urządzenia lub układu chłodniczego; może on integrować skraplacz, osprzęt obiegu czynnika chłodniczego lub inne urządzenia pomocnicze; niska temperatura oznacza, że agregat do oziębiania cieczy jest w stanie osiągnąć znamionową wydajność chłodniczą, gdy temperatura na wyjściu znajdującego się w pomieszczeniu wymiennika ciepła, wynosi -25°C, w warunkach znamionowych znormalizowanych; średnia temperatura oznacza, że agregat do oziębiania cieczy jest w stanie osiągnąć znamionową wydajność chłodniczą, gdy temperatura na wyjściu znajdującego się w pomieszczeniu wymiennika ciepła wynosi – 8°C, w warunkach znamionowych znormalizowanych; wysoka temperatura oznacza, że agregat do oziębiania cieczy jest w stanie osiągnąć znamionową wydajność chłodniczą, gdy temperatura na wyjściu znajdującego się w pomieszczeniu wymiennika ciepła wynosi 7°C, w warunkach znamionowych znormalizowanych; znamionowa wydajność chłodnicza wyrażona w, oznacza wydajność chłodniczą, którą jest w stanie osiągnąć agregat do oziębiania cieczy przy pełnym obciążeniu i pomiarze w warunkach znamionowych normalizowanych przy referencyjnej temperaturze otoczenia wynoszącej 35°C w przypadku agregatów chłodzonych powietrzem i przy temperaturze dopływu wody wynoszącej przy skraplaczu 30°C w przypadku agregatów chłodzonych wodą; agregat chłodniczy dla klimatyzacji bytowej (ang. comfort chiller) oznacza produkt chłodzący: a) którego wewnętrzny wymiennik ciepła (parowacz) pobiera ciepło z systemu chłodzenia wodnego (źródła ciepła), przeznaczonego do pracy przy temperaturze wylotowej schłodzonej wody równej lub wyższej niż 2°C; b) który jest wyposażony w źródło chłodu; oraz c) którego zewnętrzny wymiennik ciepła (skraplacz) wydziela wspomniane ciepło do rozpraszacza (rozpraszaczy) ciepła, takiego jak powietrze atmosferyczne, woda lub grunt; Powyższe definicje zamieszczone w rozporządzeniach i są analogiczne do tych zawartych w normach z serii PN-EN 14511, jednakże należy zauważyć w ostatniej przetłumaczonej na język polski wersji normy używano nieco innych terminów przy określaniu nazw urządzeń. Schładzacze (ziębiarki) cieczy ze skraplaczem do odzysku ciepła (definicja wg PN-EN 14511-1) – fabrycznie wykonany zespół przeznaczony do schładzania cieczy i do odzysku ciepła, tj. wykorzystania ciepła odpadowego z zespołu(-ów) realizującego(-ych) zasadniczo funkcję chłodzenia bądź za pomocą dodatkowego wymiennika ciepła (np. ziębiarka cieczy z dodatkowym skraplaczem) bądź przekazanie ciepła z instalacji chłodniczej do wykorzystania w urządzeniu (-ach) realizującym(-ch) przede wszystkim funkcję ogrzewania.

Warunki badań zgodnie z normą PN-EN 14511

W tabelach 1-5 przedstawione zostały warunki badań zgodnie z normą PN-EN 14511-2 dla różnych rodzajów agregatów/schładzaczy cieczy. UWAGA: Urządzenia z oddzielnym skraplaczem są badane z użyciem skraplacza chłodzonego wodą (solanką), którego charakterystyka powinna umożliwiać osiągnięcie wymaganych warunków pracy ziębiarki.

Metodyka pomiarów

Wyznaczenie wydajności chłodniczej Wydajność chłodnicza wyznaczana na podstawie pomiaru strumienia objętości wody oraz jej temperatur na dopływie i odpływie z urządzenia, z uwzględnieniem właściwej pojemności cieplnej i gęstości. W trakcie pomiarów zachowywane muszą być dopuszczalne odchylenia (tabela 6.). Wydajność chłodniczą obliczany na podstawie zależności (po lewej). Wydajność odzysku ciepła jest określana za pomocą wzoru przedstawionego poniżej (po prawej. Wyznaczenie poboru mocy efektywnej Średni pobór mocy powinien zostać wyznaczony na podstawie scalonej mocy elektrycznej w tym samym okresie zbierania danych, jaki został przyjęty do wyznaczenia wydajności chłodzenia i wydajności odzysku ciepła. Przy wyznaczaniu tych wartości należy uwzględnić moc pobieraną przez pompy cieczy, moc ta wyznaczana jest za pomocą zależności zamieszczonych w normie przy uwzględnieniu różnicy ciśnień statycznych zewnętrznych bądź wewnętrznych, w zależności od tego czy jest ona integralną częścią urządzenia czy też nie. Sposób postępowania i algorytm obliczeń zamieszczono w trzeciej części omawianej normy. W przypadku zespołów z oddzielnym skraplaczem moc pobierana przez pomocniczą pompę cieczy dla oddzielnego skraplacza nie powinna być uwzględniania w efektywnej mocy pobieranej urządzenia. Norma określa wymagania w stosunku do dokładności pomiarów oraz stosowanego sprzętu pomiarowego.

Akredytowane laboratorium badawcze COCH

Laboratorium Urządzeń Chłodniczych Centralnego Ośrodka Chłodnictwa „COCH” w Krakowie Sp. z o.o. przeprowadza badania urządzeń chłodniczych, klimatyzacyjnych i pomp ciepła, w tym wyżej omówionych agregatów wody lodowej (chillerów). Prowadzimy działalność zgodnie z wymaganiami normy PN-EN ISO/IEC 17025. Badania ageratów wykonywane w COCH objęte są akredytacją polskiego systemu laboratoriów badawczych (akredytacja Polskiego Centrum Akredytacji nr AB 308) oraz licencją na stosowanie międzynarodowego znaku ILAC MRA, o wzajemnym uznawaniu raportów z badań wydawanych przez akredytowane laboratoria na całym świecie. Laboratorium dysponuje kilkoma komorami badawczymi zapewniającymi możliwości badania urządzeń o szerokim zakresie wydajności. Podstawowe dane techniczne jednej z komór badawczych (schemat ideowy przedstawiono na rysunku 1.):

• ƒwymiary: 26 x 4 x 6 m
• ƒzakres regulacji temperatur od -30 do 50°C;
• ƒzakres regulacji wilgotności od 10 do 98% RH;
• ƒregulacja prędkości przepływu powietrza.

Zakres badań może obejmować wyznaczenie: ƒcałkowitej wydajności chłodniczej; strumienia wilgoci wykraplanej z powietrza przez badane urządzenie zużycia energii elektrycznej przez urządzenie; strumienia objętościowego powietrza; różnicy ciśnień wody na dopływie i odpływie z urządzenia; napięcia i częstotliwości zasilania; współczynnika efektywności energetycznej EER; wskaźnika sezonowej efektywności energetycznej SEER; sezonową efektywność energetyczną chłodzenia pomieszczeń ηs, c; współczynnika sezonowej sprawności energetycznej (SEPR). Dodatkowe pomiary i badania zgodnie z normą PN EN 14511: badanie zakresu działania; próba rozruchu; próba w skrajnych warunkach eksploatacyjnych; zamknięcie przepływu czynników przekazujących ciepło całkowita awaria zasilania energią; dodatkowe wybrane przez klienta nieznormalizowane warunki badań; pomiar prądu rozruchu; pomiar wysokiego i niskiego ciśnienia w obiegu chłodniczym inne dodatkowe badania i pomiary. LITERATURA: Rozporządzenie Komisji (UE) 2015/1095 z dnia 5 maja 2015 r. w sprawie wykonania dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/125/WE w odniesieniu do wymogów dotyczących ekoprojektu dla szaf chłodniczych lub mroźniczych, schładzarek lub zamrażarek szokowych, urządzeń skraplających i agregatów do oziębiania cieczy. Rozporządzenie Komisji (UE) 2016/2281 z dnia 30 listopada 2016 r. w sprawie wykonania dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/125/WE ustanawiającej ogólne zasady ustalania wymogów dotyczących ekoprojektu dla produktów związanych z energią w odniesieniu do wymogów dotyczących ekoprojektu dla produktów do ogrzewania powietrznego, produktów chłodzących, wysokotemperaturowych agregatów chłodniczych i klimakonwektorów wentylatorowych. PN-EN 14511-1:2018-08. PN-EN 14511-2:2018-08. PN-EN 14511-3:2018-08. PN-EN 14511-3:2018-08. PN-EN 14511-2:2009. www.pkn.pl dostęp 28.05.2021 Autorzy: mgr inż. Dorota NIEDOJADŁO, mgr inż. Bogdan SZCZEPAŃSKI