Optimizarea sistemelor frigorifice pe CO₂ pentru eficiență maximă pe tot parcursul anului

🧊 Optimizarea Sistemelor pe CO₂ pentru Eficiență pe Tot Parcursul Anului

Cum pot evaporatoarele și controlul superîncălzirii reduce consumul de energie în instalațiile frigorifice moderne

Reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră este o prioritate pentru tot mai multe lanțuri de retail alimentar. Două direcții majore contribuie la atingerea acestui obiectiv:
1️⃣ utilizarea agenților frigorifici cu potențial redus de încălzire globală (GWP scăzut) pentru diminuarea emisiilor directe;
2️⃣ îmbunătățirea eficienței energetice a echipamentelor pentru reducerea consumului de electricitate.

Având un GWP de doar 1, CO₂ (R-744) s-a impus drept una dintre cele mai sustenabile soluții din industria frigului comercial. În ultimii ani, producătorii și proiectanții de sisteme au reușit să îmbunătățească semnificativ performanțele instalațiilor pe CO₂, mai ales în condiții de temperaturi exterioare ridicate.

Dacă strategiile „high-side” – precum răcirea adiabatică a gazului sau compresia paralelă – sunt deja bine cunoscute, noi cercetări arată că și optimizările pe partea de joasă presiune (low-side) pot aduce economii de energie considerabile pe tot parcursul anului.

🔹 Studiul Copeland: cum influențează temperatura de aspirație eficiența

Un studiu realizat de Copeland împreună cu Future Green Now a analizat modul în care reglajele din zona evaporatoarelor pot crește temperatura de saturație la aspirație (SST) și, implicit, eficiența întregului sistem.

Teoria testată este simplă: atunci când SST crește, diferența de presiune dintre aspirație și refulare scade, iar compresoarele consumă mai puțină energie pentru același efect frigorific.

🔸 Evaporatoare cu diferență redusă de temperatură (TD)

Sistemul de referință a fost unul CO₂ booster standard, cu diferență de temperatură (TD) de 10°F și superîncălzire de 10°F.
Prin reducerea TD-ului la 6–7°F, respectiv 4°F, temperatura de aspirație a crescut, ducând la economii anuale de 6,8% până la 7,9% din consumul de energie.

🔧 Cu cât diferența de temperatură la evaporator este mai mică, cu atât crește presiunea de aspirație și eficiența compresiei.

🔸 Sisteme cu dublă aspirație (Dual-Suction)

În aplicațiile comerciale, fiecare vitrină sau cameră are nevoi diferite de temperatură. De obicei, toate evaporatoarele dintr-un grup funcționează la aceeași presiune, limitată de sarcina cea mai joasă.

Prin implementarea unei arhitecturi dual-suction, o parte dintre circuite poate funcționa la o temperatură de aspirație mai ridicată, în timp ce restul rămân la valoarea standard.

Rezultatul testelor:

• creșterea presiunii de aspirație cu până la 68 psig pentru sarcinile medii (MT) și 27 psig pentru cele joase (LT);

• economii anuale de energie de 7,2% cu evaporatoare standard;

• până la 14,2% atunci când se folosesc evaporatoare cu TD scăzut (4°F).

💡 Sistemele dual-suction oferă un echilibru excelent între complexitate și eficiență.

🔸 Strategii cu superîncălzire aproape zero

O altă direcție testată a fost reducerea superîncălzirii până aproape de zero pentru a crește temperatura de aspirație.
Totuși, acest lucru aduce riscul de retur de lichid către compresoare, necesitând componente suplimentare precum acumulatoare de aspirație, ejectoare de lichid sau sisteme de redirecționare către circuitele LT.

Rezultatele au arătat economii adiționale de 3,2–3,9%, însă complexitatea sistemului și costurile suplimentare sunt mai mari comparativ cu soluțiile dual-suction.

🔹 Concluzii: eficiență pe tot parcursul anului

Optimizarea „low-side” a sistemelor CO₂ oferă un potențial real de reducere a consumului energetic, cu impact direct asupra costului total de operare (TCO).
Cele mai importante concluzii:

👉 Recomandare practică: pentru cele mai bune rezultate, combinarea evaporatoarelor cu TD redus cu o arhitectură dual-suction oferă cel mai bun raport între investiție și economii energetice.

Prin aceste soluții, sistemele pe CO₂ devin mai eficiente, mai sustenabile și mai atractive pentru retaileri preocupați de reducerea amprentei de carbon și a costurilor de operare.

🔸 Concluzie finală

Adoptarea tehnologiilor moderne de control pe partea de joasă presiune confirmă că CO₂ rămâne o soluție viabilă și eficientă energetic, chiar și în zonele cu climă caldă.
Pentru operatorii de supermarketuri, implementarea acestor strategii poate însemna până la 15% economie anuală la consumul de energie și un pas concret către atingerea obiectivelor de sustenabilitate.