Pro dosažení maximálního výsledku je vhodná nezávislá optimalizace z  hlediska jedné specializace, například elektro, která dále koordinuje jednotlivé ovlivnitelné profese. Zde se objevuje další fakt, se kterým se dosud nepočítalo – po liberalizaci trhu s energiemi začnou být významné odběrové denní křivky energie a platba za jejich deklarovaný denní průběh nejspíše nahradí současná 1/4 hodinová maxima a technická maxima.

• Z pohledu uplatněné technologie a změny odběrové křivky chladu vůči zátěžové křivce

Každá budova má svoji zátěžovou křivku, kterou je možno stanovit výpočtem (viz obr. 1). Tato křivka udává maximální požadovaný denní chladicí výkon, a jím také maximum příkonu chladicí jednotky (která ve chvíli největší zátěže pracuje v nejméně výhodných podmínkách: chladicí stroj je provozován na 100%, takže využití vyššího COP(chladicí faktor) v režimu part-load (částečná zátěž) nepřipadá v úvahu. Zde je možno použít technologii akumulace chladu (viz obr. 2), kde je v noci za nízké náklady nočního proudu naakumulován chlad do ledu, který je vytvořen ve speciálních zásobnících, a poté je použit během dne jako posílení výkonu chladicí jednotky (led odtává a ochlazuje okolo proudící chladicí kapalinu).

Obr. 1

Obr. 2

Díky tomuto přichlazení je možno oříznout špičky zátěže a provozovat chladicí stroj menší. Zde je tedy vykazována úspora na nákladech za menší chladič, menší chladicí věž či kondenzátor nebo suchý chladič, ale narůstá investice o nemrznoucí kapalinu, akumulátory chladu, několik čerpadel, deskový výměník. Každý tento případ musí být nezávisle spočítán na svoji návratnost.

Akumulace chladu může přinést nemalé zisky v součinnosti s EIB (inteligentní řízení budov), kde umožňuje provoz chladicí technologie v minimálním chladicím výkonu s malým příkonem po dobu energetické špičky budovy (např.: plnění budovy lidmi, čas oběda, čas provozu kuchyně), kde roste potřebný energetický příkon budovy, zde je benefitem možnost s akumulací pokrýt potřebu chladu v této době. Do tohoto bodu patří také freecooling, to jest využití chladu z okolí, za pomoci suchých chladičů. Freecooling je v podstatě chlazení kapaliny v suchých chladičích okolním vzduchem, kdy se poté v nákladové složce promítne pouze energie za čerpadla a za ventilátory suchého výparníku, freecooling je pochopitelně možný při teplotách nižších, než je požadovaná teplota chladicí kapaliny (například známá dvojice 6/12°C).

• Z pohledu celoročního využití chladicích zdrojů

Zde platí možnost použití akumulace chladu či strojů plného chladicího výkonu, dále použití freecolingu v měsících, kdy tento způsob chlazení průměrná denní teplota povolí. Díky freecoolingu je možno podstatně zvýšit rentabilitu chladicích strojů ve studených měsících, kde každý “start do studena” je náročný – nabíhající technologie s podchlazeným kondenzátorem má zpravidla problémy s oběhem oleje – tedy spíše s neoběhem, neboť kvůli nižší teplotě nemá olej vůli obíhat po okruhu a má tendenci zůstávat ve chladných místech..

Každý tento případ je však nutno nezávisle počítat. Freecooling je “darem z nebes” u technologií, které se musí chladit celoročně, stálým výkonem a po část roku je možno část tohoto tepla odvést přímo do okolí s COP(chladicím faktorem) okolo 15-25. Obzvláště výhodné je toto u telekomunikační technologie apod.

• Z hlediska srovnání jednotlivých chladicích zdrojů

Pro možnost srovnání těchto COP (chladicích faktorů) v režimu part-load (částečná zátěž) je dostupná hodnota IPLV (konstanta popisující daný stroj a jeho provoz). Tímto je možno srovnat nejen použitý chladič, ale použitou technologii z hlediska jejích energetických nákladů během celého roku. Parametr IPLV (Integrated Partial Load Value – integrovaná hodnota částečné zátěže) je stanoven na základě standardů ARI 550/590-98 (norma asociace amerických inženýrů ARI) a je stanoven pro průměrné klima z více než 50ti velkoměst na území USA.

IPLV= PE100% • EER100%+PE75% • EER75%+PE50%• EER50%+PE25%• ERR25%

• PE je zátěž energie (produkovaná energie ve srovnání s celkovou energií) ve čtyřech zátěžových podmínkách dle této metody (100%-75%-50%-25%) – prakticky to znamená, že v těchto modelových podmínkách na bázi dále citované tabulky je jednotka provozována tolik procent celé jednotlivé sezóny. V podstatě se jedná o procentní rozdělení jednotlivých dob běhu s určitou chladicí zátěží. Je pochopitelné, že tento běh je již stanoven pro jisté podmínky na straně kondenzátoru – samozřejmě, že nižší chladicí výkon je zapotřebí při nižší okolní teplotě.
• EER reprezentuje efektivnost chladicí jednotky na čtyřech zátěžových podmínkách (100%-75%-50%-25%). Zátěž je počítána na základě teplotních podmínek na výparníku a kondenzátoru dle tabulky 1. EER je prakticky totéž jako COP (chladicí faktor) v daných podmínkách.

Norma je stanovena pro standardní podmínky:

Výparník : teplota vody jdoucí z výparníku 6,7°C,

Kondenzátor ochlazení 5°C

• Z pohledu chladicích strojů kompresorových

Pro větší chladicí výkony je optimální použití šroubových kompresorů. Tyto mají zpravidla výhodu maximálně ošetřeného COP, takže dokáží dávat maximální množství chladu na jednotku vložené elektrické energie. Vlastní provedení chladicích jednotek je s kondenzátorem chlazeným vzduchem, s vodním (resp. glykolovým) kondenzátorem, liší se počtem kompresorů (1 a více), možnostmi regulace chladicího výkonu jednoho či více kompresorů na skokové či plynulé bázi, chlazením motorů kompresorů (nasávanými parami, či parami chladiva po kompresi, nebo je motor mimo a je chlazen vzduchem). U těchto jednotek je zpravidla použit zaplavený výparník, z chladiv jsou používána ekologická R404a, R507, R134a, čpavek, u jednotek menšího výkonu s nastřikovaným výparníkem je použita R407c. O R22 se nyní nezmiňujeme, z důvodu jejího pozastavení v našem regionu od počátku příštího roku. Jeden z rozšířených trendů je také minimalizace průtokových ztrát v samotném okruhu a někteří výrobci jdou dokonce cestou vynecháním filtrdehadrátoru – každá tlaková odporová ztráta v okruhu znamená nutnost jejího pokrytí.

Pokud je motor chlazen parami chladiva, což je obvyklé u polohermetických a hermetických konstrukcí, klesá pochopitelně účinnost stroje. S rizikem úniků dnes již velmi drahých chladiv se však zpravidla tato polohermetická či hermetická konstrukce vyskytuje nejčastěji. Chlazení motoru parami horkého chladiva je dle našeho názoru výhodnější, jen motory musí být stavěny na tyto vyšší teploty, tato konstrukce nezvyšuje vnitřní kompresní práci. Naopak konstrukce s motorem chlazeným parami chladiva používají tento ohřev par z důvodu, aby se předešlo nasátí nevypařené páry do kompresního prostoru. Z energetického hlediska je výhodné chlazení vodou, namísto vzduchem, z hlediska možnosti použít nižší kondenzační teplotu a tím pochopitelně komprimovat chladivo na menší tlak. U menších budov může být zajímavé použití suchého chladiče v kombinaci s vodním (glykolovým) kondenzátorem. Vyšší kondenzační teplota je vykoupena možností použít freecooling, tj. chlazení chladem z okolí a nižšími náklady na údržbu suchého chladiče. Jeden z posledních zajímavých směrů je chlazení kondenzátorů vodou z Vltavy, resp. použít pro chlazení stroje spodní vodu. Jako použité chladivo je optimální je R507 – nová homogenní směs, sice s vyššími tlaky, ale dobrým dosaženým COP.

Jinde používaná R134a má nevýhodu v nižší chladivosti na jednotku obíhajícího množství a z  tohoto důvodu vycházejí jednotky postavené na bázi tohoto chladiva cca o 20% větší. Výhodou R134a je však to, že na trhu je již přes 7 let a konstrukce kompresorů mají výhodu delšího vývoje. Zde má oproti námi doporučovanému chladivu R507 cca tříletý náskok. Zaplavený výparník garantuje vyšší COP.

Počet kompresorů je optimální vyšší, pokud možno plynule regulovatelných, z důvodu menších startovacích proudů, spolehlivosti a ceny případných oprav. Někteří výrobci jdou cestou několika velkých neregulovatelných kompresorů a o plynulou regulaci se stará jeden plynule regulovatelný kompresor. V okruhu by měl být filtrdehydrátor, z důvodu péče o olej, aby provozovatel mohl garantovat drahou výměnu náplně kyselého oleje pouze v nutných případech, ne pravidelně po několika letech, jak je obvyklé u turbokompresorů. Optimální je, pokud může být chladicí jednotka použita v režimu ledování. Dosahovaný COP je běžně 5,3 u vodou chlazených strojů, 4,2 u vzduchem chlazených strojů a při part-load (částečná zátěž) roste až do 7 - viz vzduchem a vodou chlazené jednotky – obrázky č. 3 a 4.

Obr. 3

Obr. 4

Ačkoliv šel výkon těchto strojů stále kupředu, mají horší možnost regulace. Šroubovými kompresory je běžně dosahována regulace výkonu v rozmezí 25-100% na jeden stroj, resp. 12,5% či 10% na dvou a tří šroubové stroje, jsou turbokompresory ekonomicky regulovatelné cca od 100% do 40%. Pod tuto hranici je nutno dosahovat regulace ztrátou výkonu a dá se říci obecně jeho mařením. Dosahovaný COP (chladicí faktor) je srovnatelný jako u šroubových kompresorů. Okruhy všeobecně nemají filtrdehydrátor, mají ucpávky, pro dosažení vysokých otáček jsou zpravidla použity převodovky do rychla, které mají na svědomí vyšší složitost soustrojí. Turbokompresory jsou vhodné pouze v projektech s ohromným chladicím výkonem, pouze v kombinaci se šroubovou chladicí jednotkou dimenzovanou cca na 40-45% chladicího výkonu turbokompresoru. Nejvíce se využívají v chemickém průmyslu.

Zde má cenu použít jednotky s více kompresory, a také s více okruhy, výhodou je poté vyšší spolehlivost, menší startovací proudy. U některých jednotek je tzv. Soft start, garantující minimální náběhové proudy dané také startem do odtíženého stavu. Dosahovaný COP je nižší než u šroubových jednotek, cca 2,5-4,1 (toho však může být dosaženo při chlazení například studniční vodou).

• Z pohledu chladicích strojů absorpčních

Absorpce je výroba chladu za pomoci tepelné energie. Dosahovaný COP je 0,63 u single effect, 1,1-1,35 u double effect. Zde vidíme, že absorpční chladicí jednotky jsou využitelné pouze v případě dostatečného množství levného topného média, umožňujícího double-effect. Double-effect ve srovnání se single effect znamená prakticky jen vylepšenou vnitřní výměnu tepla v jednotce, ke které je zapotřebí zdroj ostrého (na vyšších teplotních parametrech) topného média s vyšší dosažitelnou teplotou, např. LTO, plyn, ostrá pára 6 bar a výše od 150°C. Optimální jednotkou pro naše použití je parní double effect jednotka na páru cca 8-10 bar o teplotě syté páry 170-185°C, chlazená otevřenou vodní věží, pro sezónní letní provoz, když je v létě topné médium dostatečně levné. Konstrukčně nejvíce nabízené provedení je Li-Br + voda, kde voda je chladivem, efektu chlazení se dosahuje varem vody při velmi nízkém tlaku 6mm Hg, kde var probíhá při 3,6°C. Z tohoto důvodu je u těchto Li-Br nejnižší technicky dosahovaná teplota cca 4,5°C, ekonomická cca 6°C, výrobcem je doporučována teplota 6,7°/12,5°C. Tyto jednotky nedokáží mrazit. Jiná konstrukční provedení absorpčních jednotek pracují s dvojicí voda-čpavek, jsou však vesměs využity v průmyslových aplikacích. Další dvojice pro absorpci je možno nalézt ve specializované technické cizojazyčné literatuře, tyto konstrukce však nejsou příliš rozšířeny. Příklad absorpční chladicí jednotky (viz obrázek č. 6).

Pokud jste nabyli dojmu, že optimální, na míru šité řešení je velmi těžké najít, jsme připraveni pro Vás a Váš požadavek nalézt z těchto maximálně provozně úsporných a spolehlivých komponent řešení.

Závěrem – myslíte si, že má cenu použít absorpční jednotku na odpadní páru spolu s freecoolingem? Na tento projekt si Vás dovolíme pozvat po jeho realizaci v jednom z následujících článků.