Soğutma Sistemlerinde Soğutucu Akışkan Şarj Azaltımı

Yazan: José Corberán

IIR Soğutma Sistemlerinde Soğutucu Akışkan Miktarı Azaltma Çalışma Grubu Başkanı

Çeviri: Hüseyin Bulgurcu

1. GİRİŞ

Gelecekteki soğutma ekipmanlarında şarj miktarının en aza indirilmesi, soğutma teknolojisi geliştirilmesinde çok önemli bir hedeftir. Şarjın en aza indirilmesi, ünitenin tüm ömrü boyunca doğrudan soğutucu gaz emisyonlarının azaltılmasına ve soğutucu üretim, taşıma ve servis zincirinin tamamı boyunca üretilen emisyonların azaltılmasına imkân verir. Ek olarak, soğutucu akışkan şarjının azaltılması, düşük bir birim maliyeti ve yanıcılık veya zehirlilik gibi zararlı özelliklere sahip soğutucu akışkanlar olması durumunda daha az risk anlamına gelir.

Bununla birlikte, verimlilikten fedakârlık edilerek şarjın en aza indirilmesi sağlanamaz, çünkü bu daha yüksek elektrik tüketimi ve dolayısıyla daha yüksek dolaylı CO₂ emisyonları anlamına gelir. Bu nedenle, minimum CO₂ eşdeğeri toplam emisyon elde etmek için ekipman tasarımı ve şarjında ​​genel bir optimizasyon gereklidir.

Öte yandan, yönetmelikler soğutucu akışkan ve uygulamaya bağlı olarak maksimum şarj değerleri uygular. Çoğu HFC soğutucu akışkanı, yüksek küresel ısınma potansiyeli (GWP) değerlerinden dolayı sera gazı olarak kabul edilirken, hidrokarbon veya amonyak gibi doğal soğutucu akışkanların maksimum şarj izni ve hassas tasarım gereksinimlerini karşılaması gerekir. Bu nedenle, şarjın en aza indirilmesi gelecekteki soğutma ekipmanı için en önemli şartlardan biri haline gelecektir.

2. SOĞUTUCU AKIŞKAN ŞARJI VE ŞARJ DAĞITIMI

Bir soğutma sistemindeki minimum şarj, ünitenin mümkün olan tüm çalışma koşullarında kararlı çalışması için gereken minimum şarjdır. Asgari şarj açıkça ünitenin tasarımına ve ayrıca çalışma koşullarına bağlıdır. Bu nedenle, belirli bir ünite için asgari soğutucu şarjı, tüm bileşenlerde tam soğutucu akışkan şarjı gerektiren çalışma koşulları altında kararlı çalışma için gerekli olan şeydir. Asgari şarj, daha sonra akışkan sıvı hattı vasıtasıyla genleşme cihazına gönderilen minimum soğutucu akışkan şarjının genleşme cihazına sağlandığı minimum soğutma yükünün, içine giren herhangi bir kabarcığı ortadan kaldırmak için yeterli olduğu durumlarda kararlı çalışma sağlayacak şekilde tanımlanacaktır.

Yük karşılaştırması için tipik bir değer, özgül şarj, yani şarj (normal olarak g cinsinden ifade edilir) ve soğutma kapasitesi (normalde kW cinsinden ifade edilir) arasındaki orandır. Farklı uygulamalar ve soğutucular için bu parametrenin bir incelemesi Poggi ve ark. [1]. Özgül şarjın değeri öncelikle, soğutucu akışkan devresine ve ısı değiştiricilerinde belirli bir tasarım gerektirecek olan uygulamaya bağlıdır ancak aynı zamanda yoğunluk, molekülün kendine özgü bir özelliği olduğundan, kullanılan soğutucu akışkana da büyük ölçüde bağlıdır. Hidrokarbonlar gibi düşük yoğunluklu soğutucular düşük rakamlara yol açacaktır. HCFC'leri ve HFC'leri kullanan soğutma sistemleri için özgül şarj değerleri, küçük soğutma sistemleri için 200 ila 800 g/kW arasında ve daha büyük sistemler için yaklaşık 2000 g/kW arasındadır. Her neyse, bu çalışma, asgari şarjların geçmişteki tasarımlar için tasarım kriteri olmadığını kanıtlayan değerlerin çok yüksek bir dağılımını göstermektedir.

Şimdiye kadar, asgari şarj ekipmanı geliştirmeyi amaçlayan araştırmalar, temel olarak doğal akışkanlar üzerine yoğunlaşarak, potansiyel ani bir soğutucu akışkan salınımıyla ilişkili oluşabilecek riski en aza indirmeye çalışıyordu (örneğin, Cavallini [2], Primal [3], Corberan [4] ve Hrnjak [5]). Elde edilen minimum değerler propan için yaklaşık 30 g/kW ve amonyak için 20 g/kW civarındadır. Bu, soğutucu akışkan şarjını en aza indirmenin tasarım gerekliliklerinin bir parçası olması durumunda, soğutucu akışkan şarjında ​​önemli bir azalmanın mümkün olduğunu kanıtlar. HFC'lerin yoğunluğunun propanın yaklaşık iki katı olduğu göz önüne alındığında, bu, yaklaşık 60 g/kW'da özgül şarjlı tasarımların bu sentetik soğutucu akışkanlar için uygun olduğu anlamına gelir.

Çalışma sırasında, ünitedeki soğutucu şarjı tüm farklı bileşenlere dağıtılır, böylece dağıtım soğutucu akışkanın yoğunluğuna, bileşenin özgül termodinamik koşullarına ve iç hacmine bağlıdır. Bir bileşendeki soğutucu akışkanın ortalama yoğunluğu, mantıksal olarak, bileşenin döngüdeki rolüne ve fiili çalışma koşullarına bağlıdır. Bu nedenle, farklı bileşenler arasında şarj dağılımı çalışma koşullarına göre değişir. Her neyse bu değişiklikler çok etkin değildir ve sonuçta şarj dağılımı temel olarak cihaz tasarımına bağlıdır. Bir bileşenden diğerine ortak eğilimler gözlenebilir.

Herhangi bir temel soğutma ünitesinin normal çalışması sırasında, soğutucu akışkan evaporatör çıkışı ve kondenser girişi arasında buhar halindedir. Bu parçalarda bulunan soğutucu akışkan şarjı azdır, ancak kompresör haznesindeki yağ dışında ihmal edilemez miktarda soğutucu akışkan miktarı içerir. Yağ karterinde çözünen soğutucu akışkan miktarı, normal birimlerdeki toplam şarjın yalnızca küçük bir kısmıdır (% 10-15), ancak bu bölüm minimum şarjlı cihazlarda önemli ölçüde (% 30-40) olabilir.

Kuru genleşme modunda çalışan evaporatörler düşük miktarda soğutucu akışkan içerir. Tipik olarak, evaporatördeki şarjın oranı yaklaşık %20 olacaktır. Taşmalı modda çalışan evaporatörler çok daha yüksek bir şarj miktarı içerir.

Kondenser (kızgınlığın bulunduğu giriş kısmı hariç) iki fazlı ve aşırı soğutma bölgelerinde yüksek miktarda soğutucu akışkan içerir. Soğutucu akışkan şarjının çoğunun, soğutucu akışkanın sıvı halde olduğu bölgede olduğu dikkate alındığında, kondenserdeki şarjın önemi aşırı soğutmaya bağlıdır: Aşırı soğutma ne kadar yüksekse, şarj o kadar büyük olur. Kondenserdeki tipik oransal şarj değerleri, diğer ünite bileşenlerine bağlı olarak %30 ila %60 arasında olabilir.

Soğutucu akışkan hatlarındaki şarj, soğutma sistemlerinde veya VRF klima ünitelerinde çok uzun olabilen ve bu nedenle toplam şarjın yüksek bir oranını içerebilen sıvı hattının muhtemel olması dışında neredeyse göz ardı edilebilir.

Temel bileşenlerin yanı sıra, bir soğutma ünitesi ihmal edilemeyecek bir şarj miktarını da içerebilen diğer bileşenlere sahip olabilir. Bu, özellikle farklı çalışma modlarında veya çalışma koşullarında büyük değişikliklerde gereken soğutucu akışkan şarjının büyük değişikliklerini telafi etmek için kullanılan, sıvı deposu cihazlarıdır. Bir sıvı deposunun kullanımı, maksimum sistem çalışma koşullarında bile sıvı hattına düzgün sızdırmazlık ve tam sıvı girişi sağlamak için en az minimum sıvı seviyesini sağlamak zorunda olduğu için her zaman önemli bir soğutucu şarjı gerektirir. Prensip olarak, çap (uzun boylu sıvı deposu) ne kadar düşük olursa, gereken ekstra şarj o kadar düşük olur.

Aşağıdaki şekil, sıvı deposu olmayan ve kısa soğutucu akışkan hatları bulunan, fabrikada monte edilmiş küçük bir iklimlendirme ünitesine uygulanabilecek şarj dağılımını göstermektedir:

^{Şekil 1. Küçük bir iklimlendirme cihazında yük dağılımı örneği}

3. EN UYGUN ŞARJ

Bir sistem gerekli olandan daha fazla soğutucu akışkan ile doldurulduğunda ne olur? Cevap açıktır, soğutucu kütle kalacak bir yer aramalıdır ve soğutucu sistemin yeniden dağıtılması sistemin tüm farklı bileşenlerinde ortaya çıkacaktır. Açıkçası, soğutucu akışkanı saklama kabiliyeti en yüksek olan bileşenler, sıvı soğutucu akışkan içeren ve büyük bir iç hacme sahip olanlardır.

Bu özelliği sunan ilk şey, devrede bir tane olduğunda sıvı deposudur. Bu bileşen, soğutucu akışkan doluncaya kadar sıvı halde depolanabilir. Bu nedenle, sıvı deposu ünitelerinde, tüm ekstra şarjlar bu bileşene rahat bir şekilde tahsis edilir ve bu, ünite çalışması sırasında herhangi bir önemli değişikliğin oluşmasını önler. Sıvı deposu, soğutma döngüsünde bir düzenleme cihazı olarak görev yapar, tüm ekstra şarjı depolar ve aşırı soğutmayı düşük bir değerde düzenler (tipik olarak 1-2K civarında); “optimum şarj” kavramı bu sistemler için geçerli değildir.

Sıvı deposu olmayan üniteler, ekstra şarj eklendiğinde çok farklı şekilde davranır. Genel olarak, ekstra şarjın çoğu kondenser çıkışında sıvı halde tahsis edilir. Bu, performans katsayısı (COP) için faydalı olan bir aşırı soğutma oluşturma imkânı sağlar. Bununla birlikte, sıvı dolu alandaki artış, soğutucu akışkan yoğuşması için mevcut alanı azaltır. Bu, sıcaklık farkında bir artış gerektirir; bu, yoğunlaşma sıcaklığı ve basıncının artması anlamına gelir ve COP'yi azaltma eğilimindedir. Bu iki COP üzerindeki karşıt etkilerin varlığı (aşırı soğutma ve yoğunlaşma baskısının artması), COP'yi maksimuma çıkaran bir “optimal şarj”ın varlığına yol açar. Optimum aşırı soğutma esas olarak kondenserden ikincil akışın sıcaklık değişmesine, akış düzenine ve kondenserin tasarımına bağlıdır. Tipik en uygun şarj değerleri, 5 ile 10 K arasında yer alan aşırı soğutma seviyelerine karşılık gelir.

Ev tipi buzdolapları ve derin dondurucular gibi kızgınlık kontrolü olmayan küçük sistemler tipik olarak şarj ve performans arasında güçlü bir bağlantı sergiler. Bu ünitelerdeki soğutucu şarjı aynı anda aşırı soğutmayı ve aşırı kızgınlığı etkiler ve bu etki büyük ölçüde kılcal boru tasarımına bağlıdır. Bu nedenle, bu sistemlerin yükünün optimizasyonu, kılcal borunun optimizasyonu ile birlikte yapılmalıdır ve genel optimizasyon daha sonra karmaşık bir prosedür haline gelir. Melo [6] kısa süre önce kılcal boru tasarımı ve soğutucu akışkan şarjı için kombine optimizasyon prosedürünün tam bir analizini sunmuştur.

4. DÜŞÜK ŞARJ SİSTEMLERİNİN TASARIMI

Azalan şarj sistemleri için ilk gereksinim, kaçakların sıfıra yakın olmalarını sağlamak için yüksek ünite sızdırmazlığıdır. Azalan şarj sistemleri sadece minimum şarjı içermelidir ve bu nedenle, herhangi bir önemli sızıntı oranı, COP ve dolayısıyla enerji tüketiminde, dolaylı emisyonlarda, bakım gereksinimlerinde ve maliyette bir artışa neden olarak performansın hızlı bir şekilde bozulmasına yol açacaktır.

Asgari soğutucu şarjı ve soğutucu dağıtımı, bilim topluluğunun yakın zamana kadar ilgisini çekmedi. Neyse ki, son yıllarda bazı deneysel çalışmalar bu önemli konuyu hedef almış ve bu konuda çok ilginç bilgiler sunmaktadır. Örneğin bakınız: Primal [3], Palm [7], Poggi [1], Hrnjak [8], Peuker [9] ve Cavallini [2].

Şarj azaltma için ana tasarım kılavuzu, bileşenlerin iç hacminin asgariye indirilmesidir. Ayrıca, en yüksek soğutucu akışkan yoğunluğunun sıvı koşullarına tekabül ettiği göz önüne alındığında, aynı zamanda, kondenser çıkışının (soğutucu akışkanın sıvı olduğu), sıvı hattının ve sıvı deposunun iç hacminin en aza indirilmesiyle, en yüksek şarj azaltma potansiyelinin elde edildiği anlaşılmaktadır.

Dolayısıyla, bir sistemdeki şarj miktarı ve dağılımı, ilk önce büyüklüğüne ve ikinci olarak kullanılan ısı değiştiricinin tipine (soğutucu tarafındaki ısı değiştirici ne kadar küçükse, iç hacim V_i o kadar düşüktür) bağlıdır. Dolaşım hızı aynı zamanda içerdiği kütleye de bağlıdır (Nino ve ark. [10]).

Şarjın en aza indirilmesinin ilk prensibi, soğutucunun küçük bir hidrolik çap boyunca akmasıdır. Nitekim, soğutucunun N paralel kanallarının iç hacmi Vi ile karşılık gelen ısı transfer alanı arasındaki oran, her bir kanalın hidrolik çapının bir fonksiyonudur. Bu nedenle, hacmi en aza indirme, boruların veya küçük bir hidrolik çapa sahip kanalların kullanımıyla doğrudan ilgilidir. Buna küçük çaplı borular, yeni alüminyum mini kanal teknolojisi veya lehimli plakalı ısı değiştiricilerinde (BPHE'ler) kullanılanlar gibi paralel plakalı kanallar da örnek olarak verilebilir. Küçük hidrolik çaplar kanal boyunca yüksek bir basınç düşüşü üretme eğilimindedir, bu nedenle uygulamada soğutucu akışkan devresi sayısını veya paralel kanalların sayısını artırarak elde edilen düşük soğutucu akışkan sirkülasyon hızı ile telafi edilmelidir.

5. KONDENSER / EVAPORATÖR

Soğutucu akışkandan suya kondenserler veya evaporatörler söz konusu olduğunda, soğutucu akışkan şarjını en aza indirme eğilimi, lehimli plakalı ısı değiştiricilerinin kullanımına doğru ya da bir gövde boru konstrüksiyonu muhafaza edildiğinde, suyun gövdenin içinden dolaşımını sağlamaya yöneliktir ve soğutucu akışkan küçük çaplı boruların içinde dolaşırken, soğutucu akışkan şarjını minimumda tutmak için dağıtıcı ve kolektör bölümlerinin hacminin düşürülmesine odaklanır. Yüksek basınçlı sistemler ile ilgili olarak, bir üretici zaten silindirik bir gövdeyi mümkün kılan yuvarlak plakalı bir çözüm geliştirmiştir. Çok geçişli çapraz akışta su ile çok delikli alüminyum borular kullanan özel tasarımlar, propan ve amonyak için 20-30 g/kW'lık çok düşük özgül şarj değerlerine yol açmıştır.

Soğutucu akışkan-hava evaporatörleri ve özellikle kondenserler söz konusu olduğunda, şarjın en aza indirilmesi küçük çaplı boruların veya çok delikli alüminyum boruların kullanılmasını gerektirir. Nitekim, boru çapındaki azalma, geçtiğimiz yıllarda, örneğin iklimlendirme endüstrisinde, 12 mm'den örneğin 9 mm'ye ve şimdi 7 mm'lik boruya doğru sürekli bir eğilim olmuştur. Bazı üreticiler halihazırda 5 mm boru çapında çözümler geliştirmiştir. Küçük kanalların ve çok kanallı alüminyum ekstrüzyonlu yassı boruların kullanımı, şarj azatlımı için çok iyi bir potansiyel sunar ve ayrıca, hava tarafındaki ısı transferi ile basınç düşümü arasında çok iyi bir uyum sağlar. Mini kanallı ısı değiştirici teknolojisi ayrıca her geçişte paralel kanalların sayısının gerekli ısı transfer alanına ve soğutucu akışkanın yoğunluğuna kolayca adapte olmasını ve sonuçta soğutucu akışkan şarjının azaltılmasına yardımcı olur. Ancak, bu teknoloji sayesinde kanal düzeyinde kazanılanlar, kolektör ve dağıtıcı başlık seviyesinde kaybedilebilir. İki fazlı akışı olan başlıklar hatalı dağılmaya ve sıvı soğutucu akışkan birikmesine neden olabilir. Her durumda, başlık konusu dikkate alınsa bile, pratikte mini kanallı evaporatörlerin veya kondenserlerin kullanılmasının, ısı değiştiricilerinde soğutucu şarjının önemli ölçüde azaltılmasına izin verdiği, bu teknolojinin soğutucu şarjı en aza indirgeme potansiyeli sunduğu kanıtlanmıştır.

^{Şekil 2. Mini kanallı alüminyum evaporatör/kondenser örnekleri}

Taşmalı evaporatörler düşük basınçlı bir depoya ihtiyaç duyarlar ve daha yüksek bir soğutucu akışkan yükü içerirler, böylece şarjı en aza indirmek için kuru buharlaştırma genellikle tercih edilir. Her neyse, taşmalı evaporatörler, daha yüksek soğutucu akışkan şarjı nedeniyle doğrudan emisyonlardaki artışı telafi edebilecek daha fazla verimlilik göstermektedir, bu nedenle TEWI (eşdeğer çevre etki faktörü) hangi seçeneğin en düşük toplam emisyona izin verdiğini bilmenin yolu, ayrıntılı bir çalışma yapılmasıdır.

6. KOMPRESÖR

Yukarıda açıklandığı gibi, kompresörde bulunan soğutucu şarjı ihmal edilemez ve evaporatör ve kondenser minimum bir şarj kullandığında önemli bir orana sahip olabilir. Kompresördeki soğutucu akışkanın çoğu, kompresör haznesindeki yağlama yağı içinde çözünmüş halde bulunur. Bu nedenle bu miktar, öncelikle soğutucu akışkanın yağın içine çözünürlüğüne, ikinci olarak, haznedeki yağ miktarına ve üçüncü olarak işletme basıncı ve yağ sıcaklığına bağlıdır. Kompresörden çıkan yağın etkili bir şekilde geri dönüşünü sağlamak için soğutucunun yağda belirli bir çözünürlük derecesi elbette gereklidir. Ancak; bu çözünürlük seviyesinin, yağda çözünen soğutucu madde miktarını azaltmak için gereken minimum düzeyde olması tavsiye edilir. Aynı sebepten ötürü, yağ miktarı kesinlikle ünite için gereken minimum miktarda olmalıdır.

7. SIVI HATTI

Ünitenin diğer bileşenlerine gelince, şarjı en aza indirgemek için en önemli sıvı hattı ve sıvı deposudur. Fabrikada birleştirilmiş ünitelerdeki sıvı hattı nispeten küçüktür, bu nedenle toplam şarja katkısı azdır. Bununla birlikte, soğutma sistemlerinde veya split klima ünitelerinde, sıvı hattı çok uzun olabilir ve bu nedenle toplam şarjın kayda değer bir kısmını içerir. Sıvı hatlarındaki soğutucu şarjı, küçük fakat yeterli çaplı bir boru seçilerek kolayca en aza indirilebilir. Sıvı hattı boyunca basınç düşümü normalde çok düşüktür, çünkü sıvı hızları buharlı hatlardaki soğutucu hızına kıyasla çok düşüktür. Bununla birlikte, doymuş bir sıvı içindeki küçük bir basınç düşümü bile kararsızlıklara neden olabilecek kabarcıkların oluşumuna ve basınç düşümünde yüksek bir artışa neden olabilir. Bu nedenle, sıvı hattının çapı, mevcut basma yüksekliğine bağlı olarak, sıvı basınç yüksekliği ve aşırı soğutma tarafından verilen doygunluk seviyesine bağlı olarak dikkatlice seçilmelidir. Eğer aşırı soğutma yüksekse, sıvı hattındaki basınç düşümü, herhangi kaynama riski olmadan nispeten yüksek olabilir. Bu durumda, sıvı hattındaki basınç düşümü performansta herhangi bir bozulma yaratmaz.

8. SIVI DEPOSU

Bir sıvı deposu (SD), ünitenin soğutucu şarjını önemli ölçüde arttırır. Bu nedenle, şarj azaltma ilk önce böyle bir eleman için olan ihtiyacın eleştirel bir incelemesini ve eğer gerekliyse, iyi çalışması için gerekli soğutucu miktarını en aza indirgemek için tasarımın daha sonra optimizasyonunu gerektirir.

Yüksek basınçlı SD, kondenserin çıkışına yerleştirilen bir depodur ve rolü şunlardan biri olabilir: a) çalışma koşullarındaki, kompresör kapasite düzenlemesinin veya çalışma modundaki değişikliklerden dolayı soğutucu kütle varyasyonlarını karşılamak; b) küçük kaçakları telafi etmek için şarjın bir kısmını yedek tutmak; c) Bakım veya onarım sırasında sistemin toplam soğutucu şarjını depolamak (Şekil 3).

SD'nin amacı ise, a) soğutucu akışkan kütlesi değişimlerini barındırmak için, mümkün olan minimum soğutucu akışkan şarjını gerektirmesi için boyutlarının dikkatli bir şekilde tahmin edilmesi gerekir. Tasarım açısından, en düşük soğutucu akışkan miktarına sahip buhar sızdırmazlığı için gereken minimum seviyeyi sağladığından, SD için yüksek bir en boy oranı en iyi seçenektir. SD'nin diğer amacı ise, b) küçük kaçakları telafi etmek için şarjın bir kısmını yedek tutmak için, küçük ve kompakt fabrika montajlı iklimlendirme üniteleri veya ısı pompaları, bir SD gerektirmeyecek kadar sıkı olabilir; Durumda hiç kullanmamalılar. Büyük sistemlerde veya sahada kullanılması gereken sistemlerde, yıllık sızıntı oranını tahmin etmek ve şarj süreleri arasında makul bir zaman aralığına izin vermek için yeterli kapasiteye sahip bir SD kurmak normaldir. Bununla birlikte, soğutucu akışkan şarjının en aza indirilmesi, bu ortak yöntemin eleştirel bir şekilde gözden geçirilmesini gerektirir. Son olarak, eğer SD'nin diğer amacı c) servis veya tamir sırasında sistemin toplam soğutucu şarjını depolamak; günümüzde, teknisyenler verimli soğutucu geri kazanım ekipmanına sahip olduklarından, bu uygulama terk edilmelidir.

SD'deki dikkatin büyük kısmı, otomobil klimaları sektöründe, kompaktlık, yüksek verimlilik ve şarjlar arasındaki uzun sürelere duyulan ihtiyacın, tasarımcıları SD tasarımını sürekli olarak geliştirmeye ve iyileştirmeye ve en uygun şarjı dikkatlice incelemeye zorladığı otomobil klimaları sektöründe gösterilmiştir. Entegre set: tipik olarak iklimlendirme sistemlerinde kullanılan kondenser + sıvı deposu + aşırı soğutucu, ünite performansı açısından ve aynı zamanda soğutucu şarjı en aza indirgeme açısından çok etkili bir çözümdür. Abraham [11], kondensere SD entegrasyonu için teknolojideki evrimin yanı sıra sistemin optimal şarjı hakkında bir inceleme sunar.

Şekil 3. Sıvı deposu

Sulu evaporatörlere sahip sistemlerde sıvı buhar ayırıcı (emiş akümülatörü) olarak çalışan, düşük basınçlı SD adı verilen ikinci bir SD kategorisi vardır. Bu düşük basınçlı SD'ler aynı zamanda önemli soğutucu akışkan yüklerinden de sorumludur ve bunları en aza indirmek için boyutlarını ve tasarımlarını optimize etmeye çalışma eğilimi vardır. Brown ve Pearson [12] bu önemli bileşenin rolü ve tasarımı hakkında iyi bir derleme sunmuşlardır (Şekil 4).

Şekil 4. Emiş hattı sıvı/buhar ayırıcı (emiş akümülatörü)

Son olarak, büyük soğutma sistemlerinin çok daha karmaşık olduğu ve bu nedenle, ayrıntılı bir toplam CO₂ emisyonu analizinin, soğutucu akışkan şarjı azaltma önlemlerinin uygunluğunu değerlendirmenin tek yolu olduğu belirtilmelidir. Her nasılsa, bazı eğilimler, düşük GWP dağıtımlı bir soğutucu akışkan kullanan dolaylı sistemlere sahip süpermarketler gibi, mevcut doğrudan sistemlere kıyasla çok önemli bir düşüşe yol açan son deneyimlerde açıkça ortaya çıkmıştır.

9. ULUSLARARASI SOĞUTMA ENSTİTÜSÜNÜN (IIR) ŞARJ ÖNERİLERİ

• Soğutucu akışkanşarjının en aza indirilmesi, önemli sızıntı riskini azaltır ve bu nedenle hem sera gazı emisyonlarının azaltılması hem de güvenlik için faydalıdır.
• Birim verimlilik pahasına, şarjın en aza indirilmesi mümkün değildir, çünkü bu daha yüksek dolaylı CO₂ emisyonlarına yol açacaktır, bu nedenle ekipman tasarımında ve şarjda genel bir optimizasyon gereklidir.
• Azalan şarj sistemleri için ilk gereksinim, kaçakların sıfıra yaklaşması için yüksek ünite sızdırmazlığıdır.
• Şarj azaltma için ana tasarım kılavuzu, kondenser, sıvı hattı ve sıvı deposu olarak sıvı soğutucu akışkan içeren bileşenlerin iç hacminin asgariye indirilmesidir.
• Evaporatörlerde ve özellikle kondenserlerde şarjın en aza indirilmesi, küçük hidrolik çapların, yani küçük çaplı boruların, yeni alüminyum mini kanal teknolojisinin veya sert lehimli pleyt tipi ısı değiştiricilerinde (BPHE) kullanılanlar gibi paralel plaka kanallarının kullanılmasına yol açar.
• Soğutma ekipmanı üreticileri, yağdan tasarruf etmek ve yağda bulunan soğutucu şarjını azaltmak için iyi ve güvenli yağlama için gereken yağ şarjını en aza indirmek için kompresör üreticileriyle birlikte çalışmalıdır.
• Tek amacı, sızıntıları telafi etmek için rezervin bir kısmını saklamak veya servis veya onarım sırasında sistemin tüm soğutucu akışkan yükünü saklamak için şarjın bir kısmını saklamaksa, bunun genel şarjı önemli ölçüde arttıracağından, sistemde sıvı deposunun kullanımından kaçınılmalıdır. Gerektiğinde, mümkün olan minimum soğutucu akışkan şarjını talep edebilmeleri için SD'ler çok dikkatli bir şekilde boyutlandırılmalıdır.
• Soğutma sistemlerindeki soğutucu akışkan şarjının en aza indirgenmesine yönelik araştırma ve teknolojik gelişme sonuçları mümkün olduğunca duyurulmalı ve dağıtılmalıdır.

KAYNAKLAR

1. Poggi F., Macchi-Tejeda H., Leducq D., Bontemps 2008, A. Refrigerant charge in refrigerating systems and strategies of charge reduction, International Journal of Refrigeration, Vol. 31: 353-370.
2. Cavallini A., Da Riva E., Del Col D. 2010, Performance of a large capacity propane heat pump with low charge heat exchangers, International Journal of Refrigeration, Vol. 33, Issue 2: 242-250.
3. Primal F., Palm B., Lundqvist P., and Granryd E. 2004, Propane heat pump with low refrigerant charge: design and laboratory tests. International Journal of Refrigeration Vol. 27 (7): 761-773.
4. Corberan J.M., Martínez I.O., Gonzalvez J. 2008, Charge optimisation study of a reversible water-to-water propane heat pump, International Journal of Refrigeration, Vol. 31, Issue 4: 716-726.
5. Hrnjak, P.S., A. D. Litch 2008, Microchannel heat exchangers for charge minimization in air-cooled ammonia condensers and chillers, International Journal of Refrigeration, Vol. 31:4, 658-668.
6. Boeng J., Melo C. 2012, A capillary tube - Refrigerant charge design methodology for household refrigerators – Part II: Equivalent diameter and test procedure. International Refrigeration and Air Conditioning Conference at Purdue, July 16-19, 2146.
7. Palm B., 2007, Refrigeration systems with minimum charge of refrigerant, Applied Thermal Engineering, Vol 27, Issue 10: 1693-1701
8. Hrnjak, P. 2009, Refrigerant charge reduction: strategies and experience, Proc. 1st IIR Workshop on Refrigerant Charge Reduction in Refrigeration Systems, IIF/IIR.
9. Peuker S., Hrnjak, P. 2009, Transient refrigerant migration and oil distribution of an R134a automotive A/C system, SAE Int. J. Passenger Cars - Mech. Syst., SAE, Vol. 2, Issue 1, 714-724.
10. Nino V. G., Hrnjak P. S., Newell T. A. 2003, Two-phase flow visualization of R134a in a multiport microchannel tube, Heat Transfer Engineering, 24:1, 41-52
11. Abraham G. S., Ravikumar A. S., Shah R. K. 2006, Design considerations for an integral receiver dryer condenser, SAE Paper 2006-01-0725.
12. Brown J., Pearson S.F. 1995, Benefits of using low pressure receivers with ammonia, Proc. 19th International Congress of Refrigeration, IIF/IIR, Vol IVa, 657-666.