A hűtőrendszerek szivárgásérzékelése: a 21. század egyik legnagyobb kihívása

1) Szabályozás

A rendelet meghatározza továbbá a képzési követelményeket, a GWP (globális felmelegedési potenciál) függvényében és alkalmazás szerint a felhasználási tilalmakat és a forgalomba hozatal tilalmát, a termelt mennyiségek csökkentését (kvóták), valamint további követelményeket szab meg: minősítés, kötelező felszerelés és kibocsátás-megelőzés, a fluortartalmú üvegházhatású gázokat tartalmazó berendezések szivárgásvizsgálatának kötelezettségével.

Specifikus F-gáz szakasz a szivárgásvizsgálatokról:

Az 517-2014/EU rendelet II. fejezetének 4. cikke meghatározza az ellenőrzések gyakoriságát a berendezések CO2-egyenérték tonnában kifejezett töltetének függvényében.

Töltet ≥ 5 t CO2-egyenérték: legalább 12 havonta egyszer, vagy csak 24 havonta, ha telepített szivárgásérzékelővel van felszerelve.

Töltet ≥ 50 t CO2-egyenértékben: legalább hathavonta egyszer, vagy csak 12 havonta, ha telepített szivárgásérzékelővel van felszerelve.

Töltet ≥ 500 t CO2-egyenértékben: legalább háromhavonta egyszer, vagy csak hathavonta, ha telepített szivárgásérzékelővel van felszerelve.

Az üzemeltetők kötelesek olyan telepített szivárgásérzékelőt felszerelni, amely szivárgás esetén riasztja az üzemeltetőt vagy a karbantartó céget az 500 t CO₂-egyenértéket elérő vagy meghaladó (pl. 128 kg R-404A) hűtőközeg-töltettel rendelkező berendezések esetében.

• • Helyhez kötött rendszerekhez (hűtés, légkondicionálás, hőszivattyúk, tűzoltás)

• • A 2017.01.01. után telepített Rankine-ciklusú gépek és elektromos kapcsolóberendezések esetében

Az európai tagállamok esetében az F-gáz rendelet mellett szigorúbb nemzeti előírások is érvényben lehetnek.

2) Szivárgásérzékelés az EN 378 szabvány szerinti irányelvek szerint:

A környezetvédelmi előírások mellett az EN 378 európai szabvány kiegészítést nyújt az egyének biztonságának garantálásához.

Kimondja, hogy a géptermeket érzékelőkkel kell felszerelni, hogy biztosítsák az esetleges felhasználók biztonságát.

A robbanásveszélyes vagy veszélyes gázok esetében az érzékelési küszöbértéket az alsó gyúlékonysági határérték 20%-ánál kisebb értéken kell meghatározni, az ammóniaérzékelőknek pedig szellőzést, riasztást kell indítaniuk, és le kell választaniuk a külső áramellátást.

3) Az észlelés típusai: közvetlen észlelés (hordozható szivárgásérzékelő; telepített szivárgásérzékelők) és közvetett észlelés (folyamatos felügyelet szakértői rendszeren keresztül)

Az észlelésnek több típusa létezik:

• • Először is, a közvetlen módszerek lehetővé teszik a helyszíni szivárgásellenőrzést, és időszakos (hordozható érzékelők) vagy folyamatos (telepített szivárgásérzékelők) ellenőrzésre szolgálnak. A hordozható érzékelők a szivárgás helyének meghatározására használhatók.

• • Ezeken a módszereken kívül és a berendezés működésének átfogó nyomon követése érdekében indirekt módszereket dolgoztak ki. A rendszeres méréseket végző érzékelők használata algoritmikus számításokkal együtt lehetővé teszi, hogy ilyen típusú eszközöket helyezzenek el a berendezés belsejében, hogy azonosítani és nyomon követni lehessen annak viselkedését.

Az F-gáz rendeletnek való megfelelés érdekében a berendezés fizikai ellenőrzését hordozható érzékelővel kell elvégezni. Az 517-2014 európai rendelet előírása szerint az ellenőrzések gyakorisága csökkenthető[1], ha a berendezéseket telepített szivárgásérzékelővel vagy közvetett mérési módszereken alapuló rendszerrel szerelik fel.

Így a fizikai ellenőrzések gyakoriságának csökkentése érdekében lehetőség van a “fix szivárgásérzékelő” vagy “fix szivárgásérzékelő rendszer” néven ismert, telepített érzékelő rendszerek, valamint a hűtőegységre szerelt, közvetett mérési módszerekkel működő érzékelő rendszerek alkalmazására, amelyek lehetővé teszik a berendezések folytonos felügyeletét, és szivárgás esetén riasztást idéznek elő.

Néhány ország, mint például Franciaország és Belgium, elfogadta a közvetett szivárgásellenőrzés lehetőségét a folyamatosan felügyelt közvetett érzékelőrendszerekkel (lásd az 5. szakaszt).

A három szivárgásérzékelési módszer tehát kiegészíti egymást: garantálják az F-Gáz 2 rendeletnek való megfelelést azáltal, hogy hozzájárulnak a szivárgások csökkentéséhez és ezáltal a környezet megóvásához, miközben garantálják a személyek biztonságát.

4) Érzékelő technológiája

Az érzékelőtechnológiának három formája létezik: a félvezető (vagy fűtött diódás érzékelők), az elektrokémiai érzékelők és az infravörös érzékelők. Az érzékelő kiválasztása az érzékelendő gázoktól vagy folyadékoktól függ.

a) Félvezető szenzorok: HFO-k, HFC-k, CFC-k, HCFC-k számára

Ennek a technológiának az az előnye, hogy a legolcsóbb. Azonban érzékeny a környezeti hőmérsékletre, a páratartalomra, az oldószerekre, a tisztítószerekre, a HC-kre (propán) és az NOx-ra (nitrogén-oxidok).

¹ Lásd a táblázatot az 1. oldalon.

A félvezető érzékelő, más néven fémoxid-érzékelő (MOS) érzékeli a mérgező termékeket, üzemanyagokat és hűtőközegeket. Érzékeny a gázkoncentráció változására (oxigénkoncentráció csökkenése), a páratartalomra és a hőmérséklet változására. Érzékenysége alacsony, és kalibrálni kell. Ez egy gazdaságos technológia, hosszú élettartammal (körülbelül öt év).

copyright bacharach

Értékelési elv: egy vékony fém-oxid filmet helyeznek el egy szilikonfelületen. A célgázzal és a felmelegített fém-oxid felülettel érintkezve az oxidáló katalitikus reakció megváltoztatja az elektromos ellenállást és megváltoztatja a vezetőképességet. Ez az ellenállásváltozás korrelál a mért gázkoncentrációval.

b) elektrokémiai érzékelők: NH₃ kimutatása.

Ez az érzékelőtechnológia az NH₃ kimutatására szolgál. Ez egy rendkívül pontos technológia, amely a mérgező termék alacsony koncentrációjának kimutatásának köszönhetően biztosítja az emberek biztonságát.

Ez a technológia a legkülönbözőbb mérgező gázok esetében alkalmazható, és nagyon alacsony ppm-koncentrációk esetén is nagyon pontos. Gyorsan reagál a szivárgásra, és ez egy szelektív technológia, amely csak a célgázt keresi. Ennek eredményeként nincs keresztérzékenység kockázata. Ezt a technológiát a célgázra kell kalibrálni, és az érzékelők élettartama három-öt év..

A szenzor egy munkaelektródból, egy ellenelektródból, egy referenciaelektródból és egy elektrolitból áll. Az elektrokémiai érzékelők úgy működnek, mint az akkumulátorok. Amikor a célgáz jelen van, a munkaelektródon lejátszódó kémiai reakció a két elektróda között kis elektromos töltést hoz létre, amely arányos a gázkoncentrációval..

c) Infravörös érzékelők: HFO-k, HFC-k, CFC-k, HCFC-k, NH₃, propán, CO₂ kimutatása.

.
Az infravörös érzékelő technológia rendkívül érzékeny. A hűtőközegek széles skáláját képes érzékelni, miközben teljesen érzéketlen más termékekre, és hosszú élettartammal rendelkezik. Képes a HFO-k, HFC-k, HCFC-k, CFC-k, NH₃, propán (R-290) és CO₂ kimutatására.

Az infravörös érzékelő nagy érzékenységű, más gázokkal való keresztérzékenysége nagyon alacsony. Ez a technológia nem érzékeny a szennyező anyagokra (szilikonok, ólom stb.), és képes automatikusan kalibrálni magát. A reakcióidő rövid, az érzékelési küszöbértékek már nagyon alacsony koncentrációknál is elérhetők (1 ppm érzékenység). Ez egy rendkívül pontos, bár kissé drágább érzékelési technológia; az érzékelő átlagos élettartama öt-hét év..

A szenzor egy fényforrásból, egy interferenciaszűrőből, egy detektorból és egy kamrából áll, amelybe a célgázt a beszívás után diffundálják. A fénysugárnak csak a zöld színét szűrik ki, és annak intenzitásának mérésével elemzik. Ha gáz van jelen, a fénysugárzás zöld színe mérhető mértékben csökken.

5) Érzékelőrendszerek és leírások

Hordozható érzékelők:

A szivárgást hang- és fényjelzés, valamint a kijelző képernyő jelzi. Ez a típusú érzékelő lehetővé teszi a szivárgási terület pontos helyének meghatározását.

Minden használat előtt egy olyan termékkel, mint a mini-check, amely 5 g/év-re kalibrált R-134a szivárgást szimulál, ellenőrizni lehet a készülék kalibrálását.

Buborékérzékelés :

A szivárgás hordozható érzékelővel történő keresése után egy olyan aeroszol, mint a Prestobul, használható a csöveken, ahol a feltételezett szivárgás található, hogy a buborékok jelenléte révén pontosan meghatározzák a forrást.

Telepített szivárgásérzékelők:

A telepített szivárgásérzékelő, más néven fix szivárgásérzékelő egy hűtőközeg-szivárgásérzékelő. A modelltől függően egy független érzékelő-jeladó riasztással van ellátva, amely vagy önálló érzékelőként használható, vagy Modbus-kapcsolaton keresztül egy vezérlőrendszerhez (pl. BMS) csatlakoztatható. Általában egy vagy több relével vannak felszerelve a külső biztonsági berendezések, például szelepek, ventilátorok, általános riasztások stb. aktiválásához. A berendezések és az érzékelendő hűtőközegek sajátos jellemzőinek megfelelően szenzorokat (érzékelőket), más néven “szondákat” kell beépíteni. Ezeket ki kell választani és hozzá kell igazítani az érzékelendő hűtőközegekhez.

A szenzorok elhelyezése:

Védve a fröccsenő víztől és a lehetséges veszélyforrásoktól, távol a huzatos vagy szellőztetett területektől (nagy forgalmú, erős légáramlású terület, elszívó terület (ventilátor)), valamint távol a rádiófrekvenciás azonosító rendszerektől vagy az ilyen rendszerek jeladóitól.

Az emberi biztonság érdekében az érzékelőket a lakótérben (oxigénellátás) helyezze el.

Integrált előrejelző – DNI: belga engedélyezés + energiahatékonyság

Az élelmiszer-kiskereskedelmi üzletekben vagy az élelmiszeriparban telepített kondenzációs egységeknél, ahol az átlagos szivárgási arány évente kb. 20-25%, a folyamatok folyamatossága, a teljesítmény javítása és a környezetvédelmi előírások betartása érdekében állandó szivárgásérzékelőkre van szükség.

A Matelex intelligens szintérzékelő (“DNI” – Intelligent Level Detector) egy szabadalmaztatott, indirekt mérési módszeren alapuló állandó szivárgásérzékelő. Ez a módszer a berendezés működési paramétereinek folyamatos elemzését foglalja magában. A DNI egy speciális algoritmus és a hozzá kapcsolódó méréstechnika segítségével, a berendezés működésének állandó elemzésének köszönhetően megtanulja a létesítmény úgynevezett “normál” működését. Ezután azonosítja az ettől a működéstől való eltéréseket, és így képes észlelni a szivárgás jelenlétét.

A DNI, amely 120 típusú hűtőközeggel és különböző típusú HP-tartályokkal (függőleges, vízszintes, ferde) kompatibilis, a kommunikáló edények elvét használja a tartályban lévő folyadék szintjének mérésére anélkül, hogy a berendezésen nagyobb módosításokat kellene végrehajtani. A tartály geometriájához igazított 1″ 5/8-os rézoszlopot egy nyúlásmérővel mérik. Ennek az oszlopnak a védelme lehetővé teszi, hogy ezt a fajta módszert kültérre telepítsék.

Az összegyűjtött súly/nyomás/hőmérséklet mérési adatok valós idejű elemzése és a felhasznált hűtőközeg termodinamikai adatainak figyelembevétele jelzi a szivárgások jelenlétét helyben (épületfelügyeleti rendszer) vagy távolról (Sentinelle online felügyelet, e-mail riasztások). A folyamatos felügyelet célja tehát a szivárgások korai észlelése, ami lehetővé teszi az üzemeltetők számára a gyorsabb reagálást.

A mérések pontosságának biztosítása érdekében évente ellenőrzést végeznek a súly/nyomásmérő lánc cseréjére és a hőmérsékletszondák kalibrálására, hogy a kábelek impedanciáját és a PT100 szondák sodródását figyelembe lehessen venni.

Kétféle riasztás van, amely lehetővé teszi a folyamatos ellenőrzést és visszajelzést, ami elengedhetetlen a hűtési folyamat működéséhez.

• • alacsony riasztási szint: a számos tartályon megtalálható telepített “Kubler” szintekhez hasonlóan a DNI lehetővé teszi a tartályban lévő alacsony szint folyamatos és konfigurálható felügyeletét. Konfigurációja lehetővé teszi a kioldási küszöbérték beállítását és a kezelő gyors riasztását a folyadékszint jelentős és gyors csökkenése esetén.

• • “Statisztikai” riasztás: algoritmikus elemzés, amely egy tanulási időszakot igényel a működéshez. A tanulási időszak – hét nap, amely alatt a méréseket célzottan elemzik – lehetővé teszi a berendezés referenciaszintjeinek meghatározását. A valós idejű algoritmus által használt referenciaszinteket az átlagos adatokkal hasonlítják össze, hogy a “statisztikai” riasztások megbízhatóak legyenek, miközben a valós idejű elemzést minden egyes kondenzációs egységhez igazítják.

A Sentinelle nevű szakértői felügyeleti rendszer a DNI által rögzített értékeket részletes görbék formájában jeleníti meg, lehetővé téve a berendezés működésének vizuális és dokumentált elemzését. Számos más értékelés is rendelkezésre áll, amelyek célja a berendezések teljesítményének javítása és környezeti hatásuk csökkentése a közvetlen és közvetett üvegházhatású gázkibocsátás csökkentése révén.

A hűtőközeg-szivárgás közvetlen környezeti hatásának kezelése mellett a Matelex az energiafogyasztás közvetett hatásának csökkentésén is dolgozik. A DNI és a Sentinelle által elvégzett elemzés lehetővé teszi, hogy a palackban lévő hűtőközeg alacsony szintje miatti túlzott energiafogyasztás ellen intézkedéseket lehessen tenni.

Végül a szivárgásérzékelés mellett a DNI-hez hozzáadott energiamodul lehetővé teszi, hogy a további méréseknek köszönhetően valós időben megállapítható legyen a berendezés entalpiás ciklusa. A kompresszorok működési ciklusait például azért vizsgálják, hogy figyelmeztessenek a kompresszor meghibásodásához vezető idő előtti kopás kockázatára, de a kompresszorok kezelésének javítása érdekében is (rövid ciklusok csökkentése, indítási gyakoriságok ellenőrzése stb.).

A részletes és historikus elemzésekhez való hozzáférés célja, hogy segítse a telepítőket a berendezések beállításainak javításában, a berendezések működésének optimalizálása érdekében.

6) Hogyan biztosíthatja az észlelési program sikerét

• • A berendezés szakképzett és képzett szerelők általi helyes telepítése.

• • A berendezés karbantartása és éves ellenőrzése.

• • Tesztelje a készülékek megfelelő működését és állítsa be megfelelően a riasztási küszöbértékeket (kalibráló készlet, okostelefonos alkalmazás), hogy elkerülje a jelentős hűtőközegveszteséget!

• • Tesztelje és kalibrálja a kívánt gázzal!

• • Ellenőrizze, hogy az érzékelők és a riasztások működnek-e!

• • A kalibrálás fenntartja az érzékelő pontosságát. Néhány európai országban évente kötelező.

7) A szivárgásérzékelés előnyei:

– A felhasznált hűtőközeg mennyiségének csökkentése = pénzügyi megtakarítás

– Alacsonyabb üvegházhatású gázkibocsátás = környezeti előnyök

– Csökkentett energiafogyasztás = pénzügyi megtakarítás és környezeti előnyök

– A berendezések jobb teljesítménye a jó tömítettség és a megfelelő hűtőközeg töltöttség miatt

– Megfelelés a szabványoknak és előírásoknak (EN 378, F-GAS II, ASHRAE stb.) = biztonság

– Szivárgásmegelőzés = az emberek védelme és jobb kényelem = biztonság és egészségvédelem.

– Az áruk és berendezések megőrzése = megtakarítás és biztonság

Ezt a cikket a Climalife és a Matelex, az energiahatékonyság két kulcsfontosságú szereplője közösen készítette.