EN
Supermarkety a potravinové predajne: Rýchla implementácia chladiacich systémov s CO₂
Regulačné faktory: Vplyv zákazov HFC na používanie chladiacich systémov s CO₂
Zákonom predpísané postupné vyradenie HFC, ktorého tempo zrýchlil Kigalijský dodatok k Montrealskému protokolu, núti supermarkety, aby sa vyhýbali chladiacim prostriedkom s vysokým potenciálom globálneho otepľovania. V poslednej dobe sa CO₂ (R744) preukázalo ako prírodný chladiaci prostriedok prvej voľby na splnenie týchto predpisov, keďže jeho potenciál globálneho otepľovania je 1 a zároveň má nulový ozónový deštrukčný potenciál (ODP), aspoň medzi väčšími chladiacimi prostriedkami. V súčasnosti majú hlavní maloobchodní prevádzkovatelia veľmi krátke lehoty na dosiahnutie zhody s predpismi v EÚ, USA a Spojenom kráľovstve. Preto je prechod na chladiace systémy s CO₂ stratégiou nevyhnutnou na splnenie regulačných požiadaviek a na budúcnosť zabezpečenie systémov pred stále prísnejším regulačným prostredím.
Výhoda výkonu: Energetická účinnosť transkritických chladiacich systémov s CO₂ pre aplikácie strednej teploty
V mliečnom priemysle, v predajniach udelov a v aplikáciách na nápoje a výkladné skrine v obchodoch ponúkajú transcritické systémy s CO₂ pre mliečne výrobky a udelov vyššiu účinnosť. V týchto aplikáciách ukazujú prípadové štúdie, že transcritické systémy s CO₂ spotrebujú o 30 % menej energie ako staršie systémy s HFC za rovnakých prevádzkových podmienok. Výhodná energetická účinnosť a termodynamické vlastnosti CO₂ sa ešte zvyšujú v prípade, keď iné systémy využívajú integrované systémy odberu odpadového tepla. Systémy majú architektúru paralelného stlačovania pre reguláciu teplotných výkyvov. Systémy s architektúrou paralelného stlačovania pracujú s konzistentnou a optimálnou energetickou účinnosťou.
Skutočný dopad v reálnom svete: Implementácia chladiacich systémov s CO₂ u veľkého britského maloobchodníka znížila potenciál globálneho otepľovania (GWP) o 99 % a spotrebu energie o 12 %. Veľký maloobchodník v Spojenom kráľovstve modernizoval chladiace systémy v viac ako 200 obchodoch pomocou transcritickej technológie CO₂. Projekt podporilo nezávislé životné cyklové hodnotenie. Implementácia eliminuje 99 % priameho dopadu na GWP súvisiaceho s chladiacimi médiámi a zníži spotrebu elektrickej energie na úrovni jednotlivých prevádzok o 12 %, čo vedie k ročnému zníženiu nákladov vo výške 740 000 USD na každý obchod (Ponemon Institute, 2023). Tento prechod sa uskutočnil bez výpadkov prevádzky, čo demonštruje možnosť nasadenia moderných riešení s CO₂ a zrelého stavu tejto technológie. Spracovanie potravín a chladné skladovanie: Rozširovanie chladiacich systémov s CO₂ pre nízkoteplotné požiadavky. Operačná potreba: Mrazené dodávacie reťazce, ktoré stimulujú investície do nízkoteplotných chladiacich systémov s CO₂. Pre priemysel mrazených potravín je nevyhnutné mať chladiace systémy, ktoré sú extrémne stabilné a energeticky účinné a ktoré umožňujú údržbu bez toho, aby teplota stúpla nad cieľovú hranicu –25 °C, čo je politický cieľ pre tento priemysel (–18 °C). Táto úroveň chladenia sa dnes považuje za nevyhnutnú, keďže výroba mrazených potravín rastie ročne o 7 % (Food Logistics, 2023). Dopyt po jedlá pripravené na okamžitú konzumáciu a rastlinných bielkovinách zvyšuje dopyt po mrazených potravinách nad cieľovú teplotu –15 °C, čo ohrozuje celú výrobnú reťaz.
Kaskádne a sekundárne okruhové chladiace systémy s CO₂ pre prevádzku pri –40 °C
Kaskádny a sekundárny okruhový chladiaci systém s CO₂ ponúka maximálnu presnosť a bezpečnosť pre rôzne aplikácie, vrátane skladovania výrobkov v lyofilizovanom alebo kryogénnom stave, ako dôsledok hlbokého zmrazovania, napríklad rýchleho zmrazovania. Kaskádne usporiadania využívajú amoniak alebo uhľovodíky spolu s CO₂ v dvojstupňových obvodoch, čím umožňujú prevádzku pri teplote –40 °C so stálymi kolísaniami teploty ±0,5 °C a intervalom odmrazovania presahujúcim 40 % doby prevádzky. Použitím sekundárnych okruhových konštrukcií sa CO₂ cirkuluje v uzavretom systéme a chladiaca kvapalina je oddelená od zón kontaktu s potravinami, čím sa dodržiavajú požiadavky FDA a BRCGS na kontrolu kontaminácie. Pri teplote –35 °C dosahuje tento konkrétny systém hodnotu koeficientu výkonnosti (COP) o 130 % vyššiu v porovnaní s inými nízkoteplotnými systémami používajúcimi HCF (vysokopórové uhľovodíkové peny). Okrem toho predohrev kondenzorov kaskádneho systému zvyšuje energetickú účinnosť celého systému.
Farmaceutický a mliečny priemysel: systémy chladičov s CO₂ na presné chladenie kritické pre dodržiavanie predpisov
Predpisová smernica: FDA a EMA uprednostňujú systémy chladičov s CO₂ s nekoróznymi a nehorľavými vlastnosťami
Výrobné procesy farmaceutických a mliečnych výrobkov sú prísne regulované rôznymi dozornými orgánmi, ako sú FDA a EMA, ktoré sa zaujímajú o používanie chladiacich prostriedkov v sterilných a potravinárskych prostrediach, pričom tieto prostriedky nesmú byť horľavé ani toxické. Keďže CO₂ (R744) je prírodný chladiaci prostriedok, nehrozí riziko kontaminácie v dôsledku úniku chladiaceho prostriedku. Systémy chladičov s CO₂ predstavujú riešenie, ktoré spĺňa požiadavky Kigaliho dodatku k globálnemu postupnému znižovaniu hydrofluór-uhlíkových zlúčenín (HFC) a je vhodné na výrobu injekčných a biologických liekov, fermentovaných mliečnych výrobkov, ako aj pasztérovanej mlieka.
Stabilita procesu: systémy chladičov s CO₂ poskytujú presnú (±0,3 °C) tepelnú reguláciu pre proces pasztérovania a výrobu biologických liekov
Farmaceutický a mliekarský priemysel vyžadujú porovnateľnú bezpečnosť a účinnosť, ktoré je možné dosiahnuť len prostredníctvom konštantnej regulácie teploty. Chladiace systémy s CO₂ dosiahli stabilitu až ±0,3 °C na prevenciu denaturácie bielkovín pri vysokorýchlostnom napĺňaní a dokončovaní vakcín, pascautizácii v HTST linkách s dialýzou a mikrobiálnej deštrukcii v mliekárskom priemysle. Zákazníkom sa zabezpečuje prevencia denaturácie vďaka jedinečnej schopnosti CO₂ regulovať teplotu, aj počas štartu systému alebo pri vysokom zaťažení systému podľa jeho požiadaviek. Počas fázy zmrazovania v kaskádových aplikáciách s CO₂ umožňuje stabilita pri teplote –40 °C ochrániť integritu formulácií monoklonálnych protilátok pred poškodením spôsobeným zmrazovaním. CO₂ tiež zníži mieru odmietnutia dávok a získa dôveru zákazníkov znížením výskytu poškodenia zmrazovaním v prémiových mliekárskych surovinách.
Logistika a distribučné centrá: Integrácia chladiacich systémov s CO₂ do viaczónových chladiacich systémov
Flexibilita systému: Hybridné systémy CO₂/NH₃ a systémy s výhradne CO₂ pre viacoteplotné distribučné centrá
Zásobovanie moderných logistických distribučných centier znamená, že súčasne je potrebné udržiavať viacero teplotných zón – od prijímacích dokov pri izbovej teplote (15–25 °C) cez chladené (2–8 °C) a mrazničné (–25 °C) úložné priestory až po ultra-mrazničné úložné priestory (–40 °C) v rámci jedného komplexného riešenia logistického centra. Hybridné systémy CO₂/amoniak využívajú najlepšie vlastnosti amoniaku – jeho vysokú účinnosť pri nízkoteplotných úlohách – a zároveň výhody CO₂ – jeho účinnosť pri stredných a nízkych teplotách – čím sa eliminuje riziko krížovej kontaminácie chladiacich prostriedkov. Na druhej strane systémy s výhradne CO₂, ktoré využívajú kaskádové chladiace prostriedky, kombinujú transkritické a subkritické chladiace riešenia. Navyše návrhy hybridných systémov s CO₂ podporujú tri funkcie, ktoré by mali mať modulárne systémové riešenia, a to nasledovné tri funkcie:
- Optimalizácia pre konkrétnu zónu: Vyhradené okruhy chladiacej kvapaliny minimalizujú tepelné prenikanie a chránia integritu chladového reťazca v častiach na uchovávanie čerstvých a mrazených potravín.
- Škálovateľná kapacita: Distribuované jednotky s CO₂ umožňujú prispôsobiť kapacitu prietoku a rastu jednotky.
- Integrované využitie odpadovej energie: Energia straty vykazované mraziacimi kompresormi sa využíva na odmrazovanie a vykurovanie priestoru jednotky.
Tradične každé z týchto návrhových riešení umožňuje znížiť celkové ročné náklady na energiu o 15–20 % v porovnaní s viaczónovými systémami chladiacej kvapaliny a zároveň zníži množstvo používaného chladiaceho média, úniky a náklady súvisiace s dodržiavaním predpisov, ktoré vyplývajú z dlhšieho procesu tesnenia systému.
Často kladené otázky
Prečo sa CO₂ uprednostňuje pred HFC pre chladiace systémy?
CO₂ sa uprednostňuje vzhľadom na jeho nízky potenciál globálneho otepľovania (GWP) rovnajúci sa 1, nulový potenciál poškodenia ozónovej vrstvy a zhodu s globálnymi predpismi, ktoré smerujú k postupnému vyradeniu HFC. Poskytuje environmentálne prijateľnú a efektívnu alternatívu.
Aké sú výhody transcriticalných systémov s CO₂ pre supermarkety?
Transcriticalné systémy s CO₂ zlepšujú tradičné systémy s HFC tým, že spotrebujú približne o 30 % menej energie a využívajú prirodzene lepšiu termodynamiku, pričom zároveň poskytujú vylepšené možnosti energetickej rekuperácie.
Aké sú výhody chladiacich systémov s CO₂ pre farmaceutický a mliekarský priemysel?
Chladiace systémy s CO₂ spĺňajú požadované normy a predpisy prostredníctvom neškodných, nehorľavých a chemicky neutrálnych chladiacich riešení. Okrem toho zabezpečujú presnú reguláciu teploty na zachovanie integrity výrobkov a bezpečnostných riešení.