Ciclo transcrítico

En los sistemas transcríticos, el CO2 se enfría pero no se condensa en la salida del enfriador de gas, manteniéndose por encima de la temperatura crítica.

Un sistema booster implica dos etapas de compresión del mismo refrigerante, por lo tanto el CO2 descargado por los compresores de baja temperatura fluye, a través de un intercooler, hasta el punto de succión de los compresores de temperatura media.

Los sistemas booster de CO2 transcrítico son las soluciones más prometedoras para utilizar los refrigerantes naturales en el ámbito del retail, sobre todo para climas no demasiado cálidos.

Normalmente se caracterizan por cuatro secciones con diferentes presiones:

• Alta presión: la zona de impulsión de los compresores de media temperatura hasta la válvula HPV (en rojo), configuración de seguridad 130 bars;
• Presión intermedia: la zona desde la válvula HPV hasta todas las vávulas de expansión (en naranja), seguridad 90 bars;
• Presión media: la sección desde los evaporadores de media temperatura de las válvulas de expansión hasta la aspiración de los compresores de media (en azul), seguridad 60 bars;
• Baja presión: la zona de los evaporadores de baja temperatura de las válvulas de presión hasta la aspiración de los compresores de baja (en azul), seguridad 45 bars.

Se pueden encontrar distintas versiones en el mercado, sobre todo por el uso de intercambiadores de placas que aumentan la eficiencia del sistema y/o ayudan a su correcto funcionamiento.  

Pros:

• Instalación con utilización completa de refrigerantes naturales (CO2);
• Varios estudios demuestran una eficiencia mayor que otros tipos de instalación (tradicional R404a o subcrítica CO2) con temperatura media ambiental inferior a 15°C;
• La tecnología empieza a ser estándar, luego los costes se reducen.

Contras:

• Altas presiones (hasta 120 barg);
• Instalaciones más complejas que las tradicionales;
• Alta eficiencia incluso en ambientes cálidos (>15 °C), utilizando tecnología adicional como los compresores paralelos, chillBooster o recuperadores del calor.

En un sistema booster CO2, la función de recuperación del calor aprovecha el calor normalmente disipado por el gas cooler para producir agua caliente o climatizar los espacios.

El controlador diseñado para soluciones CO2 transcríticas (pRack pR300T) puede gestionar dos funciones del recuperador de calor al mismo tiempo (agua o aire).

Cada función del recuperador de calor se activa y controla de acuerdo con el porcentaje de calor demandado, el cual se calcula en base a:

• Una entrada digital;
• Una sonda de temperatura;
• Una señal externa analógica.

Se puede utilizar una entrada digital adicional para habilitar previamente la función.

Una vez activado el recuperador de calor puede, si es necesario, actuar en el set point de la válvula de alta presión y en el set point efectivo del gas cooler, ya sea simultánea o secuencialmente, según los límites (primero la válvula de alta presión y después el gas cooler, cuando excede el límite de demanda de calor).

Si actúa sobre el set point de la válvula de alta presión, la recuperación de calor tiene un efecto directo en el límite inferior para calcular el set point de la presión de la válvula dinámica de alta presión.

El incremento del set point mínimo significa que el sistema trabajará en condiciones transcríticas incluso cuando la temperatura de salida del gas cooler es inicialmente inferior al valor crítico, como ocurre normalmente en el hemisferio norte en invierno, el período cuando es mayor la necesidad de recuperación del calor.

Si el set point de la válvula de alta presión, calculado en base a la temperatura del gas cooler, excede el set point mínimo modificado por la función de recuperación del calor, el controlador calculará de nuevo el set point.

Si se actúa sobre el set point del gas cooler, el set point de la temperatura del ventilador del gas cooler puede incrementarse gradualmente hasta alcanzar el límite máximo permitido.

Si la función de condesación flotante está activada, es decir, la posibilidad de controlar los ventiladores en base a la temperatura exterior, esta función puede desactivarse cuando el recuperador de calor está activo.

Si, por el contrario, esta función no se desactiva cuando el recuperador de calor está activo, el aumento en el set point del gas cooler puede añadirse directamente a la temperatura exterior.

Una acción final para maximizar la recuperación de calor consiste en pasar por el gas cooler cuando se dan las siguientes condiciones:

• Bypass activado;
• El porcentaje de demanda de calor excede un porcentaje establecido;
• La temperatura del gas cooler supera el límite establecido.

Cuando se dan estas condiciones, la válvula de paso iniciará la modulación de acuerdo con el  When these conditions are true, the bypass valve will start modulating according to the calculated bypassed gas cooler temperature set point, until totally bypassing the gas cooler when this temperature makes it possible.

Cuando la recuperación de calor se desactiva, el set point de la válvula HPV vuelve gradualmente al valor calculado en un tiempo establecido.  También el set point de la temperatura de condensación.