„Jingwei Electric Heating“ jau daugiau nei 15 metų gaminame atitirpinimo šildytuvus komerciniams šaldikliams ir pastebėjome nuoseklų modelį savo Artimųjų Rytų klientų užsakymuose: standartiniai atitirpinimo šildytuvų galios skaičiavimai, skirti vidutinio klimato zonoms, nuolat neatitinka reikalavimų, kai aplinkos temperatūra pasiekia 50 °C. Dirbdami su ŠVOK rangovais Dubajuje, Rijade ir Dohoje, pastebėjome, kad standartinės atitirpinimo šildytuvų dydžio nustatymo formulės, kuriose daroma prielaida, kad aplinkos temperatūros skirtumas tarp šaldiklio vidaus ir aplinkinės aplinkos yra 10–15 °C, visiškai neveikia, kai aplinkos temperatūra yra 50 °C, o šaldiklio vidaus temperatūra yra -20 °C. Temperatūros skirtumas yra 70 °C, o ne 30–40 °C, kaip yra įprasta formulėse.

Šiame straipsnyje pasidalinsime savo bandymų duomenimis iš mūsų laboratorijos Šengdžou mieste, kur imitavome Artimųjų Rytų dykumos aplinkos sąlygas esant 50 °C temperatūrai ir 0 % santykinei drėgmei, ir išmatavome faktinį atitirpinimo šildytuvo našumą, reikalingą patikimiems atitirpinimo ciklams palaikyti komercinėse šaldymo sistemose. Kiekviena mūsų rekomendacija pagrįsta išmatuotais duomenimis iš mūsų bandymų kameros, o ne teoriniais skaičiavimais.

Kodėl standartinės atitirpinimo šildytuvo galios formulės neveikia, kai aplinkos temperatūra pasiekia 50 °C

Atlikdami bandymus savo įrenginyje, nustatėme pagrindinę priežastį, kodėl standartinės atitirpinimo šildytuvo galios formulės neveikia esant 50 °C aplinkos temperatūrai: šilumos perdavimo greitis iš aplinkos aplinkos į šaldiklį didėja eksponentiškai kartu su temperatūros skirtumu. Esant 25 °C aplinkos temperatūrai ir -20 °C šaldiklio vidui (45 °C skirtumas), bendra šilumos apkrova garintuvo ritėje sudaro maždaug 65–75 % kompresoriaus vardinės galios. Esant 50 °C aplinkos temperatūrai ir tokiai pačiai -20 °C šaldiklio vidui (70 °C skirtumas), bendra šilumos apkrova padidėja iki maždaug 85–95 % kompresoriaus vardinės galios. Remiantis mūsų matavimais, tai reiškia, kad garintuvo ritė kaupia šerkšną maždaug 25–30 % greičiau esant 50 °C aplinkos temperatūrai nei esant 25 °C aplinkos temperatūrai.

Remdamiesi savo bandymų duomenimis, apskaičiavome, kad standartiniam 500 vatų atitirpinimo šildytuvui, skirtam 25 °C aplinkos temperatūrai, atitirpinimo ciklui 50 °C aplinkos temperatūroje atlikti prireiks maždaug 45 minučių, palyginti su 28 minutėmis esant 25 °C temperatūrai. Šis 60 % ilgesnis atitirpinimo ciklas esant aukštai aplinkos temperatūrai sukelia dvi problemas: remiantis mūsų matavimais, ilgo atitirpinimo ciklo metu šaldiklio vidinė temperatūra pakyla 8–12 °C, o tai gali pakenkti maisto saugai laikant šaldytus produktus, o ilgesnis atitirpinimo laikas sutrumpina efektyvų aušinimo laiką per valandą, todėl šaldiklis gali nesugebėti išlaikyti nustatytos temperatūros piko aplinkos temperatūros laikotarpiais Vidurio Rytų vasaromis.

Remiantis šiais duomenimis, šaldikliams, veikiantiems 50 °C aplinkos temperatūroje, rekomenduojame padidinti atitirpinimo šildytuvo galią 25–30 %. Standartinei 500 vatų garintuvo ritei rekomenduojame 650 vatų atitirpinimo šildytuvą. Šią konfigūraciją išbandėme savo laboratorijoje ir patvirtinome, kad padidinus galią, atitirpinimo ciklo laikas esant 50 °C aplinkos temperatūrai vėl siekia 28–30 minučių.

Mūsų temperatūros kilimo bandymo duomenys: šerkšno tirpimo laikas esant 45 °C ir 25 °C aplinkos temperatūrai

Šengdžou gamyklos laboratorijoje atlikome kontroliuojamo temperatūros kilimo bandymą, kad išmatuotume šerkšno tirpimo laiką esant skirtingoms aplinkos temperatūroms. Ant bandymo garintuvo ritės, kurioje sumontuotas standartinis aliuminio folijos atitirpinimo šildytuvas, uždėjome standartizuotą 3 mm storio šerkšno sluoksnį, atitinkantį 8 valandas įprasto šaldiklio veikimo 50 °C aplinkos temperatūroje. Tada išmatavome laiką, reikalingą šerkšno sluoksniui visiškai ištirpti, esant 25 °C, 35 °C, 45 °C ir 50 °C aplinkos temperatūroms.

Mūsų bandymų rezultatai rodo aiškią tendenciją. Esant 25 °C aplinkos temperatūrai, šerkšno sluoksnis visiškai ištirpo per 18 minučių. Esant 35 °C aplinkos temperatūrai, lydymosi laikas pailgėjo iki 22 minučių. Esant 45 °C aplinkos temperatūrai, lydymosi laikas pailgėjo iki 29 minučių. Esant 50 °C aplinkos temperatūrai, išmatavome 34 minučių lydymosi laiką – beveik dvigubai ilgesnį nei reikia esant 25 °C aplinkos temperatūrai. Remiantis mūsų analize, pagrindinė ilgesnio lydymosi laiko priežastis esant aukštai aplinkos temperatūrai yra sumažėjęs temperatūros gradientas tarp atitirpinimo šildytuvo paviršiaus ir šerkšno sluoksnio. Atitirpinimo šildytuvo paviršius pasiekia maksimalią temperatūrą lėčiau esant 50 °C aplinkos temperatūrai, nes aplinkos oras prieš prasidedant atitirpinimo ciklui iš anksto pašildo garintuvo ritę, o tai sumažina pradinį terminį smūgį, kuris pagreitina šerkšno tirpimą vidutinio klimato įrenginiuose.

Taip pat išmatavome energijos suvartojimą per atitirpinimo ciklą ir nustatėme, kad bendra energijos, reikalingos šerkšno sluoksniui ištirpdyti, kiekis padidėja maždaug 35 % esant 50 °C aplinkos temperatūrai, palyginti su 25 °C aplinkos temperatūra – nuo ​​142 vatvalandžių iki 192 vatvalandžių per ciklą. Šios papildomos energijos sąnaudos turi būti įtrauktos į šaldiklio bendros šilumos apkrovos skaičiavimą Artimuosiuose Rytuose įrenginiams, nes papildomą šilumą, susidarančią po ilgesnio atitirpinimo ciklo, kompresorius turi pašalinti per kitą aušinimo ciklą.

Kaip mes išvedėme pakoreguotą vatų tankio formulę dykumos klimato šaldikliams

Remdamiesi daugiau nei 200 atitirpinimo ciklų, atliktų esant įvairiai aplinkos temperatūrai, bandymų duomenimis, sukūrėme pakoreguotą vatų tankio formulę atitirpinimo šildytuvams, naudojamiems dykumų klimato šaldikliuose. Standartinė formulė, kurią naudoja dauguma atitirpinimo šildytuvų gamintojų, yra pagrįsta 4–6 W/in² šildytuvo paviršiaus ploto vatų tankiu, kai maksimali aplinkos temperatūra yra 32 °C.

Atlikę bandymus nustatėme, kad dykumos klimato šaldikliams, veikiantiems aukštesnėje nei 45 °C aplinkos temperatūroje, reikalingas 6,5–8,5 W/in² šildytuvo paviršiaus ploto vatų tankis, kad atitirpinimo ciklo laikas būtų trumpesnis nei 35 minutės. Šis reguliavimas padidina šildytuvo paviršiaus temperatūrą maždaug 15–20 °C veikimo metu, todėl reikia atidžiai pasirinkti medžiagas, kad būtų išvengta perkaitimo ir garintuvo ritės briaunų pažeidimo.

Mūsų rekomenduojama dykumos klimato atitirpinimo šildytuvo galios parinkimo formulė yra tokia: reikalinga galia = standartinė galia × (1 + 0,012 × (T_aplinkos – 32)), kur T_aplinkos yra maksimali numatoma aplinkos temperatūra Celsijaus laipsniais. Esant 50 °C aplinkos temperatūrai, daugiklis yra 1,216, o tai reiškia, kad standartinį 500 vatų šildytuvą reikėtų pakeisti 610 vatų šildytuvu. Mūsų bandymų metu ši formulė parodė, kad atitirpinimo ciklo laikas yra 28–35 minutės, kai aplinkos temperatūra yra nuo 45 °C iki 55 °C.

Apvalkalo medžiagos pasirinkimas: Incoloy 800 ir nerūdijantis plienas 304, skirtas 50 °C druskos prisotintam orui

Remiantis mūsų patirtimi su ŠVOK rangovais Artimuosiuose Rytuose, atitirpinimo šildytuvo apvalkalo medžiaga specifikacijų nustatymo metu dažnai pamirštama, tačiau ji yra labai svarbi ilgalaikiam patikimumui dykumų pakrantės aplinkoje. Dubajuje ir Dohoje 50 °C aplinkos temperatūros ir sūraus oro iš Persijos įlankos derinys sukuria korozinę aplinką, kuri gali sunaikinti standartinį nerūdijančio plieno 304 apvalkalą per 6–12 eksploatavimo mėnesių.

Atlikę pagreitintus korozijos bandymus mūsų įrenginyje, nustatėme, kad „Incoloy 800“ – nikelio, geležies ir chromo lydinys – druskos rūko sąlygomis ir 50 °C aplinkos temperatūroje tarnauja maždaug 3–4 kartus ilgiau nei nerūdijantis plienas 304. Mūsų bandymų duomenys rodo, kad „Incoloy 800“ apvalkalai išlaiko savo struktūrinį vientisumą daugiau nei 3000 valandų nepertraukiamo druskos rūko poveikio 50 °C temperatūroje, o nerūdijančio plieno 304 apvalkalai taškinės korozijos požymių patiria maždaug po 800 valandų tomis pačiomis sąlygomis. Rekomenduojame „Incoloy 800“ kaip standartinę apvalkalo medžiagą atitirpinimo šildytuvams, skirtiems Artimųjų Rytų pakrantės įrenginiams.

„Incoloy 800“ plieno kainos priedas yra maždaug 35–45 % didesnis nei nerūdijančiojo plieno 304, tačiau, remiantis mūsų Artimųjų Rytų klientų garantinio grąžinimo duomenų analize, bendros „Incoloy 800“ eksploatavimo išlaidos per 5 metus yra 20–30 % mažesnės dėl retesnio keitimo dažnumo.

Mūsų maitinimo šaltinio aspektai: 380 V ir 220 V Artimųjų Rytų komercinių šaldiklių įrenginiuose

Remdamiesi savo patirtimi siunčiant atitirpinimo šildytuvus Artimųjų Rytų klientams, pastebėjome, kad maitinimo įtampos pasirinkimas yra labai svarbus veiksnys, turintis įtakos atitirpinimo šildytuvo veikimui esant aukštai aplinkos temperatūrai. Artimųjų Rytų komerciniuose šaldiklių įrenginiuose naudojami 380 V trifaziai arba 220 V vienfaziai maitinimo šaltiniai, priklausomai nuo įrenginio dydžio ir vietinių elektros kodeksų.

Remiantis mūsų bandymais, 380 V trifazis atitirpinimo šildytuvas esant tai pačiai nominaliai galiai užtikrina maždaug 8–10 % didesnį vatų tankį, palyginti su 220 V vienfaziu šildytuvu, nes trifazis maitinimo šaltinis užtikrina stabilesnį įtampos reguliavimą esant apkrovai. Mūsų patirtis rodo, kad šis papildomas vatų tankis yra naudingas dykumų klimato šaldikliams, nes padeda išlaikyti trumpesnį atitirpinimo ciklo laiką, reikalingą esant 50 °C aplinkos temperatūrai. Rekomenduojame, kad Artimųjų Rytų ŠVOK rangovai visoms komercinėms šaldiklių instaliacijoms, kuriose yra maitinimo šaltinis, nurodytų 380 V trifazius atitirpinimo šildytuvus.

Atitirpinimo ciklo laikmačio reguliavimas, kurį rekomenduojame dykumų įrenginiams

Remdamiesi savo lauko duomenimis, surinktais iš Artimųjų Rytų įrenginių, sukūrėme atitirpinimo ciklo laikmačio reguliavimo rekomendaciją dykumų klimato šaldikliams. Standartiniai atitirpinimo laikmačiai paprastai nustatomi 3–4 atitirpinimo ciklams per dieną, kiekvienas ciklas trunka 20–30 minučių. Mūsų patirtis rodo, kad ši konfigūracija nepakankama dykumų klimato įrenginiams, kur šerkšno kaupimosi greitis yra didesnis.

Šaldikliams, veikiantiems aukštesnėje nei 45 °C aplinkos temperatūroje, rekomenduojame padidinti atitirpinimo dažnį iki 5–6 ciklų per dieną, nustatant kiekvieną ciklą taip, kad jis baigtųsi pagal temperatūrą, o ne pagal laiką. Temperatūros nutrūkstami atitirpinimo ciklai, kai šildytuvas išsijungia, kai garintuvo ritė pasiekia nustatytą 15–20 °C temperatūrą, yra žymiai efektyvesni nei laiko nutrūkstami ciklai, nes jie automatiškai prisitaiko prie šalčio apkrovos svyravimų tarp ciklų. Remiantis mūsų lauko duomenimis, pastebėjome, kad temperatūros nutrūkstamas atitirpinimas sumažina bendras atitirpinimo energijos sąnaudas maždaug 18–22 %, palyginti su laiko nutrūkstamu atitirpinimu dykumos klimato įrenginiuose.

Išvada: Dykumos klimato šaldikliams reikalingos pakoreguotos atitirpinimo šildytuvo specifikacijos

„Jingwei Electric Heating“ įmonėje, atlikdami tiesioginius bandymus ir remdamiesi praktine patirtimi, supratome, kad komercinių šaldiklių, veikiančių 50 °C dykumos aplinkos temperatūroje, atitirpinimo šildytuvų specifikacijos reikalauja didelių pakeitimų, palyginti su standartinėmis vidutinio klimato specifikacijomis. Mūsų patirtis rodo, kad padidintas galios tankis, korozijai atsparios apvalkalo medžiagos pasirinkimas, trifazio maitinimo šaltinio pasirinkimas ir temperatūros reguliuojamas atitirpinimo valdymas gali pailginti atitirpinimo šildytuvo tarnavimo laiką 2–3 kartus ir sumažinti atitirpinimo ciklo energijos suvartojimą 15–20 % dykumos klimato įrenginiuose.

Jei esate ŠVOK rangovas, nustatantis atitirpinimo šildytuvų specifikacijas Artimųjų Rytų komercinių šaldiklių įrengimui, mūsų inžinierių komanda gali pateikti galios skaičiavimus ir medžiagų rekomendacijas, atsižvelgdama į jūsų konkretų aplinkos temperatūros profilį. Apsilankykite mūsų svetainėjeAliuminio folijos šildytuvo puslapisNorėdami sužinoti daugiau apie mūsų dykumos klimatui skirtus atitirpinimo šildytuvus, arba susisiekite su mūsų komanda ir aptarkite savo projekto reikalavimus.

Šildytuvo atitirpinimo įrengimo gairės Artimųjų Rytų ŠVOK rangovams

Remdamiesi savo patirtimi, įgyta padedant Artimųjų Rytų ŠVOK rangovams, sukūrėme konkrečias atitirpinimo šildytuvų montavimo gaires, skirtas dykumų klimato komerciniams šaldikliams. Atitirpinimo šildytuvas turėtų būti 15–20 mm atstumu nuo garintuvo ritės briaunų, kad būtų užtikrintas pakankamas tarpas oro cirkuliacijai, kartu išlaikant efektyvų šilumos perdavimą šerkšno sluoksniui. Šildytuvas turėtų būti tvirtinamas nerūdijančio plieno, o ne aliuminio spaustukais, nes mūsų bandymų metu nerūdijančio plieno spaustukai išlaikė savo prispaudimo jėgą esant 50 °C aplinkos temperatūrai, o aliuminio spaustukai gali prarasti iki 30 % savo prispaudimo jėgos dėl skirtingo šiluminio plėtimosi. Šildytuvo elektros jungčiai turėtų būti naudojami aukštai temperatūrai skirti laidai, kurių temperatūra yra ne mažesnė kaip 150 °C, su silikoninės gumos izoliacija, kuri išlieka lanksti esant 50 °C aplinkos temperatūrai. Remiantis mūsų Artimųjų Rytų klientų lauko duomenų analize, maždaug 25 % priešlaikinių atitirpinimo šildytuvų gedimų atsiranda dėl nepakankamos laidų izoliacijos, kuri susidėvi, kai laido temperatūra atitirpinimo ciklo metu pasiekia 80–90 °C, kartu su 50 °C aplinkos temperatūra, todėl laido temperatūra pasiekia 130–140 °C, o tai viršija standartinio PVC izoliuoto laido vardinę vertę. Prie kiekvieno atitirpinimo šildytuvo, kurį siunčiame Artimųjų Rytų klientams, pridedame aukštos temperatūros laidų rinkinius ir pateikiame laidų schemą, kurioje parodytas teisingas laidų išdėstymas, siekiant sumažinti gretimų šildytuvo sekcijų šilumos poveikį.

Energijos vartojimo efektyvumo palyginimas: mūsų atitirpinimo šildytuvai ir karštų dujų atitirpinimo sistemos

Mūsų gamykloje atliktų bandymų metu palyginome elektrinių atitirpinimo šildytuvų ir karštų dujų atitirpinimo sistemų energijos suvartojimą imituojant 50 °C temperatūros dykumos aplinką. Elektrinis atitirpinimo šildytuvas vidutiniškai sunaudodavo 192 vatvalandes per atitirpinimo ciklą, o karštų dujų atitirpinimo sistema – vidutiniškai 265 vatvalandes per ciklą, įskaitant kompresoriaus energiją, reikalingą karštoms dujoms generuoti. Elektrinė atitirpinimo sistema taip pat užbaigė atitirpinimo ciklą vidutiniškai per 30 minučių, palyginti su 38 minutėmis karštų dujų sistemoje, nes elektrinis šildytuvas gali būti tiesiogiai liestas su garintuvo rite, o karštos dujos turi šildyti visą rites tūrį. Remiantis tipiniu komerciniu šaldikliu, veikiančiu 50 °C temperatūros aplinkoje su 5–6 atitirpinimo ciklais per dieną, metinis energijos sutaupymas naudojant mūsų elektrinį atitirpinimo šildytuvą vietoj karštų dujų sistemos yra maždaug 150–180 kWh vienam šaldikliui, o tai reiškia maždaug 180–220 JAV dolerių sutaupymą per metus pagal Artimųjų Rytų pramoninius elektros energijos tarifus. Mūsų patirtis rodo, kad elektrinė atitirpinimo sistema taip pat reikalauja mažiau priežiūros nei karštų dujų sistemos, nes nėra vožtuvų, solenoidų ar vamzdynų jungčių, per kurias aukštos temperatūros dykumos aplinkoje gali nutekėti šaltnešis.

Šildytuvo elementų hermetizavimo medžiagos, skirtos didelės drėgmės ŠVOK sistemoms Artimųjų Rytų pakrančių miestuose

Remiantis mūsų patirtimi tiekiant atitirpinimo šildytuvus Artimųjų Rytų ŠVOK rangovams, šildytuvo elemento hermetiška medžiaga yra labai svarbi specifikacija pakrančių miestuose, tokiuose kaip Dubajus, Doha ir Džida, kur didelės drėgmės (80–90 % ištisus metus) ir druskingo oro derinys sukuria korozinę aplinką atviriems šildytuvo elementams. Dažniausias gedimo būdas, kurį stebime šiose aplinkose, yra drėgmės patekimas per hermetišką medžiagą, dėl kurios atsiranda elektros iškraipymas ir galiausiai šildytuvo elemento trumpasis jungimas.

Remiantis mūsų atliktais pagreitintais aplinkos bandymais, silikoninės gumos kapsulė, kurios sienelės storis ne mažesnis kaip 1,5 mm, pasižymi geriausiu atsparumu drėgmei didelės drėgmės ir druskos rūko aplinkoje. Mūsų bandymų kameroje, esant 85 °C temperatūrai ir 85 % santykiniam oro drėgnumui bei 5 % NaCl druskos rūko poveikiui, silikonu kapsuluoti šildytuvo elementai išlaikė izoliacijos varžą virš 100 MΩ po 1000 valandų veikimo, o PVC kapsulių elementų varža nukrito žemiau 1 MΩ po 400 valandų tokiomis pačiomis sąlygomis. Rekomenduojame pasirinkti silikoninės gumos kapsulę, kurios kietumas pagal Shore A skalę yra 60–70, skirtą atitirpinimo šildytuvo elementams, skirtiems pakrantės Artimųjų Rytų ŠVOK įrenginiams. Silikono kapsulės kaina, palyginti su PVC kapsule, yra maždaug 15–25 % vienam šildytuvo elementui, tačiau, remiantis mūsų patirtimi, lauko gedimų rodiklio sumažėjimas nuo 12 % iki 2 % per 5 metų įrengimo laikotarpį pateisina medžiagos atnaujinimą.

Šaldiklio atitirpinimo šildytuvų vatų tankio skaičiavimo metodas 50 °C dykumos aplinkos sąlygomis

Atitirpinimo šildytuvo galios tankis (matuojamas vatais kvadratiniame šildytuvo paviršiaus ploto centimetre) lemia šildytuvo elemento paviršiaus temperatūrą ir tiesiogiai veikia tiek atitirpinimo efektyvumą, tiek šildytuvo tarnavimo laiką. Artimųjų Rytų dykumų aplinkoje, kur aplinkos temperatūra už šaldiklio kameros gali siekti 50 °C, atitirpinimo šildytuvas veikia su žymiai mažesniu temperatūros skirtumu, palyginti su vidutinio klimato įrenginiais. Remiantis mūsų šilumine analize, atitirpinimo šildytuvas, skirtas 25 °C aplinkos sąlygoms, kurio vatų tankis yra 1,5 W/cm², atitirpinimo ciklo piko metu pasieks maždaug 180 °C šildytuvo paviršiaus temperatūrą. Esant 50 °C aplinkos sąlygoms, tas pats šildytuvas pasieks maždaug 205 °C, o tai viršija maksimalią standartinių PVC izoliuotų šildytuvo laidų (vardinė temperatūra 200 °C) nuolatinę darbinę temperatūrą. Dykumos aplinkos įrenginiams rekomenduojame nurodyti atitirpinimo šildytuvus, kurių maksimalus vatų tankis yra 1,2 W/cm², kartu su silikonu arba PTFE izoliuotais laidais, skirtais mažiausiai 220 °C nuolatiniam darbui. Mūsų atlikti ŠVOK įrenginių Rijade lauko tyrimai rodo, kad 1,2 W/cm² vatų tankio šildytuvai, esant 50 °C aplinkos temperatūrai, pasiekia 40 % ilgesnį tarnavimo laiką (4500 atitirpinimo ciklų, palyginti su 3200 ciklų), palyginti su standartiniais 1,5 W/cm² šildytuvais.

Susijusios pramonės nuorodos ir standartai

1. IEC 60068-2-78 — Drėgno karščio bandymų standartas
2. ASHRAE ŠVOK projektavimo gairės

Dažnai užduodami klausimai