Gerçekleştirilen yeni bir çalışma, çoklu ejektör, paralel sıkıştırma ve mekanik aşırı soğutma kullanan “yeni” bir transkritik CO2 (R744) süpermarket soğutma sisteminin, sıcak iklim şartlarında geleneksel bir transkritik CO2 sistemden %82,5’ye kadar daha verimli olduğunu gösterdi.
Hindistan, Pilani’deki BITS’de (Birla Bilim ve Teknoloji Enstitüsü) profesör olan Mani Sankar Dasgupta “CO2 ekvatorunun güneyine uzanan yeni bir IMS ejektör tabanlı süpermarket CO2 soğutma sistemi” adlı araştırma makalesini 27–29 Nisan tarihlerinde Kuzey Makedonya’nın Ohri kentinde düzenlenen 10. Uluslararası Soğutma Enstitüsü (IIR) konferansında sundu.
Dasgupta, “Bu yeni sistemin etkinliğinin, sıcak iklimlerde, geleneksel sisteme kıyasla %82,5’e kadar daha iyi olduğu belirlendi.” dedi.
Çalışmada, 30 ila 40°C ortam sıcaklığında, önerilen sistemin verimliliğinin R404A tabanlı DX sisteme göre %18,7–46,8 oranında; paralel sıkıştırmalı ve taşmalı orta sıcaklıklı (MT) evaporatöre sahip bir transkritik CO2 sistemine göre %13,85–50,4 oranında; sadece paralel sıkıştırmalı transkritik bir CO2 sistemine göre %34,85–56,7 oranında; ve geleneksel bir transkritik CO2 sistemine göre %41,4–82,5 oranında daha yüksek olduğu bulundu.
Dasgupta, yeni sistemin verimliliğinin ortam sıcaklıklığı yükseldikçe arttığını, ancak kazancın taşmalı evaporatörlerin kullanılıp kullanılmamasından etkilendiğini belirtti. Taşmalı MT ve düşük sıcaklıklı (LT) evaporatörler kullanan çok ejektörlü sistemin COP’sinin, ortam sıcaklığının 30’dan 40°C’ye yükselmesi ile %0,95-15’e arttığı tespit edildi. Taşmalı evaporatör kullanmayan sistem COP’si, aynı sıcaklık aralığında %6,22-22,8’e arttı.
Çalışma ayrıca yeni sistemdeki her bir bileşenin performansı üzerindeki “sahte kritik noktanın” etkisini de araştırdı. CO2‘nin sahte kritik noktasında basınç 80 bar ve sıcaklık yaklaşık 34.5°C iken kritik nokta biraz daha düşük değerde 74 bar ve 31°C’dir.
Yeni Sistem Diyagramı
Yeni transkritik CO2 ejektörlü soğutma sistemi için önerilen konfigürasyon özellikle sıcak iklimlerdeki süpermarketler için tasarlanmıştır.
Sistemdeki LT ve MT evaporatörlü teşhir kabinlerinin varsayılan soğutma yükü sırasıyla 25kW ve 120kW’dır. Düşük kademeli LT kompresör, MT evaporatörün basıncı ile uyumludur. MT evaporatör ve LT kompresörden gelerek birleşen soğutucu akışı, orta kademeli bir MT kompresör ve 11 bar’a kadar basınç artışı sağlayabilen bir ejektöre gönderilir. MT kompresör ve ejektör arasındaki yük dağılımı sırasıyla %80 ve %20’dir.
20°C’nin altındaki ortam sıcaklıklarında, yüksek basınçlı bir genleşme valfi (HPEV) ve MT kompresör, ejektörden sağlanan düşük enerji faydaları sayesinde tüm yükü karşılar. 20°C’nin üzerindeki sıcaklıklarda, ejektör yüksek basınç tarafını kontrol eder.
Sıvı ayırıcıdan gelen flaş gaz, MT kompresörü ile paralel çalışan bir yardımcı (paralel) kompresör aracılığıyla gaz soğutucu basıncına yükseltilir. Yardımcı kompresör yalnızca ayırıcıda yeterli flaş gaz olduğunda çalışır ve 30–80 Hz değişen frekans aralığına sahiptir.
Sistem ayrıca soğutucu akışkanı daha fazla soğutmak için gaz soğutucudan (GC) sonra gelen entegre bir ısı eşanjörüne (IMS HX) sahiptir. Soğutucu akışkanın bir kısmı, şu anda mevcut ticari kompresör kısıtlamaları nedeniyle alt sınır olan 20°C doymuş sıcaklığa karşılık gelen bir basınca kadar genleştilir. Bu genleştirilmiş soğutucu, gaz soğutucudan çıkan soğutucu akışkanı soğutur ve ardından IMS HX içinde buharlaşır. IMS HX’in çıkışındaki buhar, çeşitli çalışma koşullarına adapte olabilmesi için değişken frekanslı bir model olan IMS kompresöre gönderilir
