Kylmäjärjestelmän energia-analyysi

Abstract

Työn tavoitteena oli kartoittaa Valio Oy Jyväskylän meijerin kylmäjärjestelmän energiankäyttöä ja selvittää kylmätehon lisätarve. Meijerin B-rakennuksen pumppukiertoiselle ammoniakkikylmälaitokselle toteutettiin energia-analyysi kevättalvella 2014. Kylmäjärjestelmän sähköenergian käyttöä mitattiin 10.2. - 24.2.2014 sekä kerättiin kiinteistön automaatiojärjestelmästä muita mittatietoja, kuten paineita ja lämpötiloja. Mittaustulosten ja vuoden 2013 ulkolämpötilojen perusteella määritettiin vuosihyötysuhde, jolla määritettiin vuodessa tuotettu kylmä- ja lämpöenergia vuosittaisen sähköenergian mittaustietojen perusteella. Keskimääräiseksi kylmäkertoimeksi saatiin 4,2, jolloin kylmäenergian hinnaksi muodostui 14,80 €/MWh vallitsevalla sähkönhinnalla.

Työn toinen tavoite oli kylmätehon lisätarpeen määrittäminen, joka ei vuodenajasta ja kuormituksesta johtuen onnistunut. Kylmätehon lisätarve onnistutaan selvittämään myöhemmin, mikäli automaatiojärjestelmään lisätyt raportit tallennetaan riittävän tarkasti vähintään vuoden ajan, jolloin kesäajan kuormitus saadaan kartoitettua.

Kylmäjärjestelmän kartoituksen yhteydessä tutkittiin myös energiansäästötoimia. Kokonaisenergiankulutusta pystytään pienentämään mm. tulistuslämmön lisähyödyntämisellä, adaptiivisella paineensäädöllä sekä kylmävaraston jäähdytyskonvektoreiden sulatusten optimoinnilla. Säästöjä toimenpiteillä kertyy vuodessa sähkönkäytöstä 317 MWh ja lämmöstä 856 MWh. Toimenpiteet vähentävät hiilidioksidipäästöjä yli 300 t/a ja tuovat rahallista hyötyä vuositasolla noin 96 000 €. Säästöt edellyttävät investointeja, jotka yhteensä olisivat noin 60 000 €, jolloin takaisinmaksuajaksi muodostuu noin 0,6 vuotta.

Analyysin toteutusaika ei ollut paras mahdollinen, koska kylmäjärjestelmän kuormitus ei talviaikaan ole suurimmillaan. Lämpötila oli vuodenaikaan nähden normaalia korkeampi.

The aim of this study was to examine the energy use of Valio Oy Jyväskylä dairy’s refrigeration system and to explore the need of extra cooling power. The energy analysis for industrial refrigeration systems was carried out during winter 2014. Valio Oy Jyväskylä dairy’s liquid overfeed system use ammonia (R717) as refrigerant. The system’s energy use and some other variables like pressure, temperature and liquid flow rates were measured in February 2014. The cooling efficiency factor SCOP (Seasonal Coefficient Of Performance) was determined by the results of the measurements and annual outside-air temperature. The determined SCOP was 4.2 and so the price of cooling energy was 14.80 € at the current price of electricity.

The study shows that the saving potential of electricity is 317 MWh and heat 856 MWh. The reduction of greenhouse gas emissions is over 300 tons per year. Heat is saved by a superheater heat exchanger and electricity by optimizing the defrosting control of the cooling convectors in the cold store´s and using adaptive pressure control by condensers. With the savings the economic benefits are about 96 000 € per year and capital investments almost 60 000 €. The payback period would be 0.6 years.

Winter is not the best time to neither carry out the refrigeration energy analysis nor define the need of cooling capacity. Despite of the time of the year the energy analysis was carried out and the results were acceptable. Additionally there should be more than 17 results of measurements per day as this study suggests. About 24 measurements per day would be more practical measuring frequency.