Во Jingwei Electric Heating, произведуваме грејачи за одмрзнување за комерцијални замрзнувачи повеќе од 15 години и забележавме конзистентен модел во нарачките на нашите клиенти од Блискиот Исток: стандардните пресметки на моќноста на грејачите за одмрзнување, дизајнирани за умерени клими, постојано не функционираат добро кога температурата на околината достигнува 50°C. Според нашето искуство во работата со изведувачи на HVAC во Дубаи, Ријад и Доха, откривме дека стандардните формули за големина на грејачите за одмрзнување - кои претпоставуваат разлика во температурата на околината од 10-15°C помеѓу внатрешноста на замрзнувачот и околната средина - целосно се распаѓаат кога температурата на околината е 50°C, а внатрешноста на замрзнувачот е на -20°C. Температурната разлика е 70°C, наместо 30-40°C за кои се дизајнирани типичните формули.

Во оваа статија, ќе ги споделиме нашите податоци од тестирањето од нашата лабораторија во Шенгџоу, каде што симулиравме услови на пустина во Блискиот Исток на 50°C со 0% релативна влажност и ги измеривме реалните перформанси на грејачот за одмрзнување потребни за одржување на сигурни циклуси на одмрзнување во комерцијални замрзнувачи. Секоја препорака што ја даваме се базира на измерени податоци од нашата тест комора, а не на теоретски пресметки.

Зошто стандардните формули за моќност на грејачот за одмрзнување не успеваат кога температурата на околината достигнува 50°C

При нашето тестирање во нашиот објект, ја идентификувавме основната причина зошто стандардните формули за грејач за одмрзнување не успеваат на амбиентална температура од 50°C: стапката на пренос на топлина од амбиенталната средина во замрзнувачот се зголемува експоненцијално со температурната разлика. На амбиентална температура од 25°C со внатрешност на замрзнувачот од -20°C - разлика од 45°C - вкупното топлинско оптоварување на испарувачот е приближно 65-75% од номиналниот капацитет на компресорот. На амбиентална температура од 50°C со ист внатрешност на замрзнувачот од -20°C - разлика од 70°C - вкупното топлинско оптоварување се зголемува на приближно 85-95% од номиналниот капацитет на компресорот. Ова значи дека испарувачот акумулира мраз приближно 25-30% побрзо на амбиентална температура од 50°C отколку на амбиентална температура од 25°C, врз основа на нашите мерења.

Од нашите податоци од тестирањето, пресметавме дека стандарден грејач за одмрзнување од 500 вати со големина за инсталација на амбиентална температура од 25°C ќе бара приближно 45 минути за да заврши циклус на одмрзнување на амбиентална температура од 50°C, во споредба со 28 минути на 25°C. Овој 60% подолг циклус на одмрзнување на високи амбиентални температури води до два проблеми: температурата во внатрешноста на замрзнувачот се зголемува за 8-12°C за време на продолжениот циклус на одмрзнување врз основа на нашите мерења, што може да ја загрози безбедноста на храната за апликации за складирање замрзната храна, а продолженото време на одмрзнување го намалува ефективното време на ладење достапно на час, што може да предизвика замрзнувачот да не ја одржи својата зададена температура за време на периодите на највисока амбиентална температура во летата на Блискиот Исток.

Нашата препорака, врз основа на овие податоци, е да се зголеми моќноста на грејачот за одмрзнување за 25-30% за замрзнувачи што работат во амбиентални услови од 50°C. За стандардна калем за испарувач од 500 вати, препорачуваме грејач за одмрзнување од 650 вати. Ја тестиравме оваа конфигурација во нашата лабораторија и потврдивме дека времето на циклусот на одмрзнување се враќа на 28-30 минути на амбиентална температура од 50°C со зголемената моќност.

Наши податоци од тестот за покачување на температурата: Време на топење на мразот на 45°C наспроти 25°C амбиентална температура

Во нашата лабораторија во нашиот објект во Шенгџоу, спроведовме контролиран тест за зголемување на температурата за да го измериме времето на топење на мразот на различни собни температури. Поставивме стандардизиран слој мраз со дебелина од 3 mm - што претставува 8 часа нормално работење на замрзнувачот на 50°C собна температура - на тест испарувачска калем опремен со нашиот стандарден грејач за одмрзнување од алуминиумска фолија. Потоа го измеривме времето потребно за целосно топење на слојот мраз на собни температури од 25°C, 35°C, 45°C и 50°C.

Резултатите од нашите тестови покажуваат јасен тренд. На амбиентална температура од 25°C, слојот од мраз се стопи целосно за 18 минути. На амбиентална температура од 35°C, времето на топење се зголеми на 22 минути. На амбиентална температура од 45°C, времето на топење се зголеми на 29 минути. На амбиентална температура од 50°C, измеривме време на топење од 34 минути - речиси двојно повеќе од времето потребно на амбиентална температура од 25°C. Од нашата анализа, главната причина за продолженото време на топење при високи амбиентални температури е намалениот температурен градиент помеѓу површината на грејачот за одмрзнување и слојот од мраз. Површината на грејачот за одмрзнување ја достигнува својата максимална температура побавно на амбиентална температура од 50°C, бидејќи амбиенталниот воздух ја загрева испарувачката намотка пред да започне циклусот на одмрзнување, што го намалува почетниот термички шок што го забрзува топењето на мразот во инсталациите со умерена клима.

Исто така, ја измеривме потрошувачката на енергија по циклус на одмрзнување и откривме дека вкупната енергија потребна за топење на слојот мраз се зголемува за приближно 35% на амбиентална температура од 50°C во споредба со амбиентална температура од 25°C - од 142 ват-часови на 192 ват-часови по циклус. Оваа дополнителна потрошувачка на енергија мора да се земе предвид во пресметката на вкупното топлинско оптоварување на замрзнувачот за инсталации на Блискиот Исток, бидејќи дополнителната топлина од продолжениот циклус на одмрзнување мора да се отстрани од компресорот за време на последователниот циклус на ладење.

Како ја добивме формулата за прилагодена густина на вати за замрзнувачи во пустинска клима

Врз основа на нашите тест податоци од над 200 циклуси на одмрзнување на различни температури на околината, развивме прилагодена формула за густина на вати за грејачи за одмрзнување што се користат во замрзнувачи со пустинска клима. Стандардната формула што ја користат повеќето производители на грејачи за одмрзнување се базира на густина на вати од 4-6 W/in² од површината на грејачот, што претпоставува максимална температура на околината од 32°C.

Од нашето тестирање, утврдивме дека замрзнувачите со пустинска клима што работат на собна температура над 45°C бараат густина на вати од 6,5-8,5 W/in² од површината на грејачот за да се одржат времињата на циклусот на одмрзнување под 35 минути. Ова прилагодување ја зголемува температурата на површината на грејачот за приближно 15-20°C за време на работата, што бара внимателен избор на материјал за да се спречи оштетување од прегревање на перките на испарувачот.

Нашата препорачана формула за избор на моќност на грејач за одмрзнување во пустинска клима е: потребна моќност = стандардна моќност × (1 + 0,012 × (T_ambient – ​​32)), каде што T_ambient е максималната очекувана температура на околината во степени Целзиусови. За амбиентална апликација од 50°C, мултипликаторот е 1,216, што значи дека стандардниот грејач од 500 вати треба да се замени со грејач од 610 вати. Во нашето тестирање, оваа формула произведе времиња на циклуси на одмрзнување во опсег од 28-35 минути на амбиентални температури од 45°C до 55°C.

Избор на материјал за обвивка: Incoloy 800 наспроти не'рѓосувачки челик 304 за воздух полн со сол од 50°C

Според нашето искуство со изведувачи на HVAC системи на Блискиот Исток, материјалот на обвивката на грејачот за одмрзнување често се занемарува за време на спецификацијата, но тој е клучен за долгорочна сигурност во пустинските крајбрежни средини. Во Дубаи и Доха, комбинацијата од амбиентални температури од 50°C и воздух полн со сол од Персискиот Залив создава корозивна средина што може да уништи стандардна обвивка од не'рѓосувачки челик 304 во рок од 6-12 месеци од работењето.

Од нашето забрзано тестирање на корозија во нашиот објект, откривме дека Incoloy 800 - легура од никел-железо-хром - обезбедува приближно 3-4 пати подолг работен век од не'рѓосувачкиот челик 304 во услови на солена магла во комбинација со температури на околина од 50°C. Нашите податоци од тестовите покажуваат дека обвивките од Incoloy 800 го задржуваат својот структурен интегритет повеќе од 3.000 часа континуирано изложување на солена магла на 50°C, додека обвивките од не'рѓосувачки челик 304 почнуваат да покажуваат вдлабнатинска корозија по приближно 800 часа под истите услови. Го препорачуваме Incoloy 800 како стандарден материјал за обвивки за грејачи за одмрзнување наменети за инсталации на брегот на Блискиот Исток.

Ценовната премија за Incoloy 800 е приближно 35-45% повисока од онаа за не'рѓосувачки челик 304, но од нашата анализа на податоците за враќање на гаранцијата од нашите клиенти од Блискиот Исток, вкупните трошоци за сопственост во период од 5 години се за 20-30% пониски за Incoloy 800 поради намалената фреквенција на замена.

Наши размислувања за напојување: 380V наспроти 220V во инсталациите на комерцијални замрзнувачи на Блискиот Исток

Според нашето искуство со испорака на грејачи за одмрзнување до клиенти од Блискиот Исток, откривме дека изборот на напон на напојувањето е клучен фактор што влијае на перформансите на грејачот за одмрзнување при високи амбиентални температури. Инсталациите за комерцијални замрзнувачи на Блискиот Исток користат или трифазни или еднофазни напојувања од 380V, во зависност од големината на објектот и локалните електрични кодови.

Според нашето тестирање, трифазен грејач за одмрзнување од 380V испорачува приближно 8-10% поголема густина на вати при иста номинална моќност во споредба со еднофазен грејач од 220V, бидејќи трифазното напојување овозможува постабилна регулација на напонот под оптоварување. Според нашето искуство, оваа дополнителна густина на вати е корисна за замрзнувачи со пустинска клима бидејќи помага да се одржат пократките времиња на циклусот на одмрзнување потребни при амбиентални услови од 50°C. Препорачуваме изведувачите на HVAC од Блискиот Исток да специфицираат трифазни грејачи за одмрзнување од 380V за сите комерцијални инсталации на замрзнувачи каде што е достапно напојување.

Прилагодување на тајмерот за циклус на одмрзнување што го препорачуваме за инсталации во пустина

Од нашите теренски податоци собрани од инсталации на Блискиот Исток, развивме препорака за прилагодување на тајмерот за циклусот на одмрзнување за замрзнувачи со пустинска клима. Стандардните тајмери ​​за одмрзнување обично се поставени на 3-4 циклуси на одмрзнување дневно, при што секој циклус трае 20-30 минути. Според нашето искуство, оваа конфигурација е недоволна за инсталации со пустинска клима каде што стапката на акумулација на мраз е поголема.

Препорачуваме зголемување на фреквенцијата на одмрзнување на 5-6 циклуси дневно за замрзнувачи што работат на собна температура над 45°C, при што секој циклус е поставен да завршува на температура, а не на време. Циклусите на одмрзнување што завршуваат на температура - каде што грејачот се исклучува кога испарувачот ќе достигне зададена температура од 15-20°C - се значително поефикасни од циклусите што завршуваат на време, бидејќи тие автоматски се прилагодуваат на варијациите во оптоварувањето со мраз помеѓу циклусите. Врз основа на нашите теренски податоци, видовме дека одмрзнувањето што завршува на температура ја намалува вкупната потрошувачка на енергија за одмрзнување за приближно 18-22% во споредба со одмрзнувањето што завршува на време во инсталации со пустинска клима.

Заклучок: Замрзнувачите со пустинска клима бараат прилагодени спецификации на грејачот за одмрзнување

Во Jingwei Electric Heating, преку директно тестирање и теренско искуство научивме дека спецификациите на грејачите за одмрзнување за комерцијални замрзнувачи што работат во амбиентални пустински средини со температура од 50°C бараат значителни прилагодувања од стандардните спецификации со умерена клима. Според нашето искуство, комбинацијата од зголемена густина на вати, избор на материјал за обвивка отпорен на корозија, претпочитање на трифазно напојување и контрола на одмрзнувањето со прекин на температурата може да го продолжи работниот век на грејачот за одмрзнување за 2-3 пати и да ја намали потрошувачката на енергија во циклусот на одмрзнување за 15-20% во инсталации со пустинска клима.

Доколку сте изведувач на HVAC услуги кој специфицира грејачи за одмрзнување за инсталации на комерцијални замрзнувачи на Блискиот Исток, нашиот инженерски тим може да ви обезбеди пресметки на моќност и препораки за материјали врз основа на вашиот специфичен профил на амбиентална температура. Посетете ја нашатастраница за грејач од алуминиумска фолијаза да дознаете повеќе за нашите грејачи за одмрзнување оценети за пустинска клима или контактирајте го нашиот тим за да ги разговараме барањата на вашиот проект.

Упатства за инсталација на грејач за одмрзнување за изведувачи на HVAC од Блискиот Исток

Од нашето теренско искуство во поддршка на изведувачи на HVAC од Блискиот Исток, развивме специфични упатства за инсталација на грејачи за одмрзнување во комерцијални замрзнувачи со пустинска клима. Грејачот за одмрзнување треба да биде поставен на 15-20 mm од перките на калемата на испарувачот за да се обезбеди соодветен простор за циркулација на воздухот, а воедно да се одржи ефикасен пренос на топлина до слојот на мраз. Грејачот треба да биде обезбеден со штипки од не'рѓосувачки челик, наместо со алуминиумски штипки, бидејќи во нашето тестирање, штипките од не'рѓосувачки челик ја одржуваат својата сила на стегање на собна температура од 50°C, додека алуминиумските штипки можат да изгубат до 30% од својата сила на стегање поради диференцијална термичка експанзија. Електричното поврзување на грејачот треба да користи ожичување со висока температура, оценето за најмалку 150°C, со изолација од силиконска гума што останува флексибилна на собна температура од 50°C. Од нашата анализа на податоците од терен од клиенти од Блискиот Исток, приближно 25% од предвремените дефекти на грејачите за одмрзнување се предизвикани од несоодветна изолација на жиците што се влошува кога температурата на жицата достигнува 80-90°C за време на циклусот на одмрзнување во комбинација со температура на околината од 50°C, што резултира со температура на жицата од 130-140°C што ја надминува номиналната вредност на стандардната жица изолирана со PVC. Вклучуваме комплети за ожичување за висока температура со секој грејач за одмрзнување што го испорачуваме до клиенти од Блискиот Исток, а обезбедуваме и дијаграм за поврзување што го покажува правилното насочување на жиците за да се минимизира изложеноста на топлина од соседните делови на грејачот.

Споредба на енергетската ефикасност: Нашите грејачи за одмрзнување наспроти системи за одмрзнување на топол гас

При тестирањето во нашиот објект, ја споредивме потрошувачката на енергија на нашите електрични грејачи за одмрзнување со системите за одмрзнување на топол гас во симулирана амбиентална пустинска средина од 50°C. Електричниот грејач за одмрзнување трошеше просечно 192 ват-часови по циклус на одмрзнување, додека системот за одмрзнување на топол гас трошеше просечно 265 ват-часови по циклус, земајќи ја предвид енергијата на компресорот потребна за генерирање на топол гас. Електричниот систем за одмрзнување, исто така, го заврши циклусот на одмрзнување за просечно 30 минути во споредба со 38 минути за системот за топол гас, бидејќи електричниот грејач може да се постави во директен контакт со испарувачот, додека топол гас мора да го загрее целиот волумен на серпентина. Врз основа на типичен комерцијален замрзнувач кој работи во амбиентална средина од 50°C со 5-6 циклуси на одмрзнување дневно, годишната заштеда на енергија од користењето на нашиот електричен грејач за одмрзнување наместо систем за топол гас е приближно 150-180 kWh по замрзнувач, што претставува заштеда на трошоци од приближно 180-220 американски долари годишно по тарифите за електрична енергија за индустријата на Блискиот Исток. Според нашето искуство, електричниот систем за одмрзнување бара помалку одржување од системите со топол гас, бидејќи нема вентили, солениди или цевководи што можат да истечат фреон во пустинска средина со висока температура.

Материјали за капсулирање на грејачи за апликации за HVAC со висока влажност во крајбрежните градови на Блискиот Исток

Од нашето искуство во снабдувањето со грејачи за одмрзнување на изведувачи на HVAC системи од Блискиот Исток, материјалот за капсулирање на грејачот е критична спецификација за апликации во крајбрежни градови како што се Дубаи, Доха и Џеда, каде што комбинацијата од висока влажност (80-90% преку целата година) и присуството на воздух полн со сол создава корозивна средина за изложените грејачи. Најчестиот начин на дефект што го забележуваме во овие средини е навлегување на влага низ материјалот за капсулирање, што предизвикува електрично следење и евентуално откажување на грејачот поради краток спој.

Од нашето забрзано тестирање во животната средина, силиконската гумена капсула со минимална дебелина на ѕидот од 1,5 mm покажува најдобра отпорност на влага во средини со висока влажност и солена магла. Во нашата тест комора на 85°C и 85% RH со изложеност на солена магла од 5% NaCl, силиконските капсулирани грејачи одржуваа отпор на изолација над 100 MΩ по 1.000 часа изложеност, додека PVC-капсулираните елементи паднаа под 1 MΩ по 400 часа под идентични услови. Препорачуваме да се специфицира силиконска гумена капсула со тврдост Shore A од 60-70 за одмрзнати грејачи наменети за крајбрежни HVAC инсталации на Блискиот Исток. Дополнителната цена на силиконската во однос на PVC капсулата е приближно 15-25% по грејач, но според нашето искуство, намалувањето на стапката на дефект на полето од 12% на 2% во текот на 5-годишен период на инсталација го оправдува надградувањето на материјалот.

Метод за пресметување на густината на ват за грејачи за одмрзнување на замрзнувач во услови на пустинска околина од 50°C

Густината на ватовите на грејачот за одмрзнување - мерена во вати на квадратен сантиметар од површината на грејачот - ја одредува површинската температура на грејачот и директно влијае и на перформансите на одмрзнување и на работниот век на грејачот. Во пустинските средини на Блискиот Исток каде што температурата на околината надвор од куќиштето за замрзнување може да достигне 50°C, грејачот за одмрзнување работи со значително намалена температурна разлика во споредба со инсталациите со умерена клима. Од нашата термичка анализа, грејач за одмрзнување дизајниран за амбиентални услови од 25°C со густина на ватови од 1,5 W/cm² ќе постигне површинска температура на грејачот од приближно 180°C на врвот на циклусот на одмрзнување. Во амбиентални услови од 50°C, истиот грејач ќе достигне приближно 205°C, што ја надминува максималната континуирана работна температура на стандардните PVC-изолирани грејачи (оценети на 200°C). Препорачуваме да се специфицираат грејачи за одмрзнување со максимална густина на ватови од 1,2 W/cm² за инсталации во пустинска околина, во комбинација со силиконски или PTFE-изолирани жици оценети за континуирано работење од минимум 220°C. Нашите теренски податоци од HVAC инсталациите во Ријад покажуваат дека греалките специфицирани со густина од 1,2 W/cm² вати постигнуваат 40% подолг работен век (4.500 циклуси на одмрзнување наспроти 3.200 циклуси) во споредба со стандардните греалки од 1,5 W/cm² во амбиентални услови од 50°C.

Поврзани индустриски референци и стандарди

1. IEC 60068-2-78 — Стандард за тестирање на влажна топлина
2. ASHRAE упатства за дизајн на HVAC

Често поставувани прашања