Przyszłość instalacji amoniakalnych Cz. 1.

Przyszłość instalacji amoniakalnych Cz. 1.
Amoniak, jako czynnik chłodniczy jest w użyciu od ponad 130 lat. Właściwości termodynamiczne
amoniaku zadecydowały o jego tak długim żywocie.
Charakterystyczne dane amoniaku przedstawia tabela 1., a jego budowę rysunek 1. Krótka analiza
tej tabeli pozwala zrozumieć, dlaczego amoniak, jako czynnik chłodniczy, jest w użyciu przez tyle lat.
Podstawowymi wadami amoniaku są jego toksyczność i wybuchowość w bardzo specyficznych
warunkach. Warto zaznaczyć, że ze względu na swój charakterystyczny zapach, amoniak jest bardzo
łatwo rozpoznawalny w powietrzu już w bardzo małym stężeniu, co pozwala ewakuować ludzi przed
osiągnięciem stężenia niebezpiecznego. Poza tym, amoniak jest dużo lżejszy od powietrza i szybko
się unosi w górę. To samo można powiedzieć o wybuchowości amoniaku. Mieszanina amoniaku z
powietrzem staje się wybuchowa w określonych proporcjach (tabela 1.), ale tylko jeżeli wybuchowa
mieszanina ma kontakt z otwartym ogniem i temperaturą ponad 650°C.
Rys. 1. Budowa cząsteczki amoniaku
Tabela 1. Charakterystyka Amoniaku
Określenie
Dane
ODP
0
GWP
0
Waga Molekularna
17,03 kg/kmol
Punkt Wrzenia (ciśnienie atm.)
-33,3°C
Temperatura Rozpadu
450°C
Granica Wybuchowości
15% obj. ÷34% obj.
lub 108,000 mg/m3÷240,000 mg/m3
Temperatura Zapłonu
650°C
Granica Tolerancji w Powietrzu
500÷1000 ppm
lub 350÷700 mg/m3
Dawka Trująca
>5,000 ppm lub 1,750 mg/m3
Entalpia Parowania w 0°C
1,262 kJ/kg
Ciśnienie Par w 0°C
4,29 bar
Objętościowa Wydajność Chłodnicza
od 0 C do 35 C
3,798 kJ/m3
Obecnie panuje tendencja do jeszcze powszechniejszego stosowania amoniaku nie tylko w
instalacjach przemysłowych, ale i w instalacjach średniej wielkości (chłodnictwo handlowe). To
rosnące zainteresowanie amoniakiem jest wynikiem następujących czynników:
●
●
●
konieczność redukcji śladu węglowego (oparational carbon footprint),
koszt instalacji w całym okresie jej pracy (life cycle cost),
przyszłościowe standardy i zalecenia prawne:
wyeliminowanie F – gazów,
unikniecie w przyszłości pułapek związanych z nowymi czynnikami chłodniczymi i normami,
wymagana wysoka efektywność energetyczna,
użycie czynników naturalnych,
optymalne projektowanie systemu i instalacji chłodniczej,
nowe normy i zalecenia,
nowa generacja inżynierów.
❍
❍
●
●
●
●
●
Technologia dużych instalacji amoniakalnych jest powszechnie znana, z wyjątkiem zastosowania
amoniaku w instalacjach z odzyskiem ciepła. Obecnie eksploatowane jak i budowane duże instalacje
amoniakalne używają z reguły systemów bezpośredniego chłodzenia i skraplaczy wodnych z wieżami
chłodniczymi. W najnowszych rozwiązaniach odchodzi się od bezpośredniego chłodzenia, co
prowadzi w kierunku systemów chłodniczych pośrednich. Dotyczy to nie tylko dużych instalacji
przemysłowych, ale również mniejszych instalacji handlowych. Skoro wprowadzamy chłodzenie
pośrednie, rodzi się pytanie, dlaczego nie stosować amoniaku na szerszą skalę. Jego własności
termodynamiczne są tak dobre, że przemawiają za taką opcją.
Odpowiedzmy sobie na pytanie, w jakich instalacjach chłodniczych można użyć amoniak:
●
●
●
Duże instalacje chłodnicze, w których amoniak, jako czynnik chłodniczy dominuje od lat i będzie
nadal dominował. Dzieje się tak, dzięki sprężarkom śrubowym, które łatwo sobie radzą z wysokim
ciśnieniem tłoczenia amoniaku. Poza tym nowe podejście do projektowania instalacji
amoniakalnych polegające na minimalizacji naładowania instalacji amoniakiem (rys. 2.) ułatwia
przekonanie sceptyków do instalacji amoniakalnych. Nie zapominajmy również o dobrym rejestrze
bezpieczeństwa w ciągu ostatnich lat. Jako ostatni argument można użyć systemy pośrednie z
użyciem amoniaku, które są dobrze znane chociażby z lodowisk i dużych sal widowiskowych.
Instalacje chłodnicze średniej wydajności (handlowe) mają duże szanse na zastosowanie amoniaku.
Warunkiem jest jednak budowanie systemów pośrednich i kaskadowych dla niskich wartości
temperatury. Jeżeli chodzi o układy kaskadowe, to bardzo dobre wyniki dają kaskady
amoniak/dwutlenek węgla. Powoli zaczynają one dominować w nowo budowanych supermarketach
i innych obiektach o wydajnościach chłodniczych dużo mniejszych od instalacji przemysłowych.
Instalacje chłodnicze domowe – tutaj nie ma możliwości zastosowania amoniaku z dwóch powodów.
Po pierwsze amoniak reaguje z miedzią i w hermetycznej sprężarce nie może być użyty, ze względu
na uzwojenie silnika elektrycznego sprężarki. Po drugie, amoniak jest dobrym przewodnikiem
prądu, wiec również nie może być użyty w sprężarce hermetycznej.
Autor: Andrzej WESOŁOWSKI
PEŁNA TREŚĆ ARTYKUŁU W WYDANIU 12/2012 Chłodnictwo&Klimatyzacja
KONTAKT
Chłodnictwo & Klimatyzacja
Tel: +48 22 678 84 94
Fax: +48 22 678 84 94
Adres:
al. Komisji Edukacji Narodowej 95
02-777 Warszawa