Bij Jingwei Electric Heating produceren we al meer dan 15 jaar ontdooiverwarmers voor commerciële vriezers. We zien een consistent patroon in de bestellingen van onze klanten in het Midden-Oosten: standaard berekeningen voor het benodigde wattage van ontdooiverwarmers, ontworpen voor gematigde klimaten, presteren steevast ondermaats wanneer de omgevingstemperatuur 50 °C bereikt. Uit onze ervaring met HVAC-installateurs in Dubai, Riyad en Doha blijkt dat de standaard formules voor het bepalen van het juiste wattage van ontdooiverwarmers – die uitgaan van een temperatuurverschil van 10-15 °C tussen de binnenkant van de vriezer en de omgeving – volledig falen wanneer de omgevingstemperatuur 50 °C is en de temperatuur binnenin de vriezer -20 °C bedraagt. Het temperatuurverschil is dan 70 °C in plaats van de 30-40 °C waarvoor de gebruikelijke formules zijn ontworpen.

In dit artikel delen we onze testgegevens uit ons laboratorium in Shengzhou. Daar hebben we de omgevingsomstandigheden van een woestijn in het Midden-Oosten gesimuleerd bij 50 °C en 0% relatieve luchtvochtigheid. We hebben de daadwerkelijke prestaties van de ontdooiverwarming gemeten die nodig zijn voor betrouwbare ontdooicyclus in commerciële vriezers. Al onze aanbevelingen zijn gebaseerd op gemeten gegevens uit onze testruimte, niet op theoretische berekeningen.

Waarom standaardformules voor het wattage van ontdooiverwarmingselementen falen wanneer de omgevingstemperatuur 50°C bereikt

Tijdens onze tests in onze faciliteit hebben we de fundamentele reden vastgesteld waarom standaardformules voor het wattage van ontdooiverwarmingselementen falen bij een omgevingstemperatuur van 50 °C: de warmteoverdracht van de omgeving naar de vrieskast neemt exponentieel toe met het temperatuurverschil. Bij een omgevingstemperatuur van 25 °C met een vriestemperatuur van -20 °C – een verschil van 45 °C – bedraagt ​​de totale warmtebelasting op de verdamperbatterij ongeveer 65-75% van het nominale vermogen van de compressor. Bij een omgevingstemperatuur van 50 °C met dezelfde vriestemperatuur van -20 °C – een verschil van 70 °C – stijgt de totale warmtebelasting tot ongeveer 85-95% van het nominale vermogen van de compressor. Dit betekent dat de verdamperbatterij bij een omgevingstemperatuur van 50 °C ongeveer 25-30% sneller ijsvorming vertoont dan bij een omgevingstemperatuur van 25 °C, gebaseerd op onze metingen.

Uit onze testgegevens hebben we berekend dat een standaard ontdooiverwarmingselement van 500 watt, geschikt voor een omgevingstemperatuur van 25 °C, ongeveer 45 minuten nodig heeft om een ​​ontdooicyclus te voltooien bij een omgevingstemperatuur van 50 °C, vergeleken met 28 minuten bij 25 °C. Deze 60% langere ontdooicyclus bij hogere omgevingstemperaturen leidt tot twee problemen: de temperatuur in de vriezer stijgt met 8-12 °C tijdens de langere ontdooicyclus (volgens onze metingen), wat de voedselveiligheid bij de opslag van diepvriesproducten in gevaar kan brengen, en de langere ontdooitijd vermindert de effectieve koeltijd per uur, waardoor de vriezer mogelijk de ingestelde temperatuur niet kan handhaven tijdens de warmste perioden in de zomer in het Midden-Oosten.

Op basis van deze gegevens adviseren wij om het vermogen van de ontdooiverwarming met 25-30% te verhogen voor vriezers die werken bij een omgevingstemperatuur van 50 °C. Voor een standaard verdamper van 500 watt adviseren wij een ontdooiverwarming van 650 watt. We hebben deze configuratie in ons laboratorium getest en bevestigd dat de ontdooicyclus bij een omgevingstemperatuur van 50 °C met het verhoogde vermogen weer 28-30 minuten bedraagt.

Onze testgegevens over temperatuurstijging: Tijd die nodig is om rijp te laten smelten bij 45 °C versus 25 °C omgevingstemperatuur.

In ons laboratorium in onze vestiging in Shengzhou hebben we een gecontroleerde temperatuurstijgingstest uitgevoerd om de tijd te meten die nodig is om ijs te laten smelten bij verschillende omgevingstemperaturen. We plaatsten een gestandaardiseerde ijslaag van 3 mm dik – wat overeenkomt met 8 uur normaal vriesgebruik bij een omgevingstemperatuur van 50 °C – op een testverdamper met onze standaard ontdooiverwarming van aluminiumfolie. Vervolgens maten we de tijd die nodig was om de ijslaag volledig te laten smelten bij omgevingstemperaturen van 25 °C, 35 °C, 45 °C en 50 °C.

Onze testresultaten laten een duidelijke trend zien. Bij een omgevingstemperatuur van 25 °C smolt de ijslaag volledig in 18 minuten. Bij 35 °C nam de smelttijd toe tot 22 minuten. Bij 45 °C steeg de smelttijd tot 29 minuten. Bij 50 °C maten we een smelttijd van 34 minuten – bijna het dubbele van de tijd die nodig was bij 25 °C. Uit onze analyse blijkt dat de belangrijkste reden voor de langere smelttijd bij hogere omgevingstemperaturen de kleinere temperatuurgradiënt tussen het oppervlak van de ontdooiverwarming en de ijslaag is. Het oppervlak van de ontdooiverwarming bereikt zijn piektemperatuur langzamer bij 50 °C, omdat de omgevingslucht de verdamper voorverwarmt voordat de ontdooicyclus begint. Dit vermindert de initiële thermische schok die het smelten van ijs in installaties in gematigde klimaten versnelt.

We hebben ook het energieverbruik per ontdooicyclus gemeten en vastgesteld dat de totale energie die nodig is om de ijslaag te smelten met ongeveer 35% toeneemt bij een omgevingstemperatuur van 50 °C vergeleken met 25 °C – van 142 wattuur naar 192 wattuur per cyclus. Dit extra energieverbruik moet worden meegenomen in de berekening van de totale warmtebelasting van de vriezer voor installaties in het Midden-Oosten, omdat de extra warmte van de langere ontdooicyclus door de compressor moet worden afgevoerd tijdens de daaropvolgende koelcyclus.

Hoe we de aangepaste wattdichtheidsformule voor vriezers in woestijnklimaten hebben afgeleid

Op basis van onze testgegevens van meer dan 200 ontdooicyclus bij verschillende omgevingstemperaturen hebben we een aangepaste formule voor de wattdichtheid ontwikkeld voor ontdooiverwarmers die worden gebruikt in vriesinstallaties in woestijnklimaten. De standaardformule die door de meeste fabrikanten van ontdooiverwarmers wordt gebruikt, is gebaseerd op een wattdichtheid van 4-6 W/in² verwarmingsoppervlak, uitgaande van een maximale omgevingstemperatuur van 32 °C.

Uit onze tests is gebleken dat vriezers voor woestijnklimaten die werken bij omgevingstemperaturen boven 45 °C een vermogensdichtheid van 6,5-8,5 W/in² verwarmingsoppervlak nodig hebben om de ontdooicyclus onder de 35 minuten te houden. Deze aanpassing verhoogt de temperatuur van het verwarmingsoppervlak tijdens gebruik met ongeveer 15-20 °C, wat een zorgvuldige materiaalkeuze vereist om oververhitting en schade aan de lamellen van de verdamper te voorkomen.

Onze aanbevolen formule voor het selecteren van het juiste wattage voor een ontdooiverwarming in een woestijnklimaat is: benodigd wattage = standaard wattage × (1 + 0,012 × (T_ambient – ​​32)), waarbij T_ambient de maximaal verwachte omgevingstemperatuur in graden Celsius is. Voor een omgevingstemperatuur van 50 °C is de vermenigvuldigingsfactor 1,216, wat betekent dat een standaardverwarming van 500 watt vervangen moet worden door een verwarming van 610 watt. Uit onze tests is gebleken dat deze formule ontdooicyclustijden van 28 tot 35 minuten oplevert bij omgevingstemperaturen van 45 °C tot 55 °C.

Materiaalkeuze voor de mantel: Incoloy 800 versus roestvrij staal 304 voor zoutrijke lucht bij 50 °C.

Uit onze ervaring met HVAC-installateurs in het Midden-Oosten blijkt dat het omhulselmateriaal van de ontdooiverwarming vaak over het hoofd wordt gezien bij de specificatie, terwijl het cruciaal is voor de betrouwbaarheid op lange termijn in woestijnachtige kustgebieden. In Dubai en Doha zorgt de combinatie van omgevingstemperaturen van 50 °C en zoute lucht uit de Perzische Golf voor een corrosieve omgeving die een standaard roestvrijstalen 304-mantel binnen 6 tot 12 maanden kan aantasten.

Uit onze versnelde corrosietests in onze faciliteit is gebleken dat Incoloy 800 – een nikkel-ijzer-chroomlegering – een circa 3-4 keer langere levensduur biedt dan roestvrij staal 304 onder zoutnevelomstandigheden in combinatie met een omgevingstemperatuur van 50 °C. Onze testgegevens tonen aan dat Incoloy 800-mantels hun structurele integriteit behouden gedurende meer dan 3000 uur continue blootstelling aan zoutnevel bij 50 °C, terwijl roestvrijstalen 304-mantels na ongeveer 800 uur onder dezelfde omstandigheden putcorrosie beginnen te vertonen. Wij bevelen Incoloy 800 aan als standaard mantelmateriaal voor ontdooiingsverwarmers bestemd voor installaties aan de kust van het Midden-Oosten.

De meerprijs voor Incoloy 800 bedraagt ​​circa 35-45% ten opzichte van roestvrij staal 304, maar uit onze analyse van garantiegegevens van onze klanten in het Midden-Oosten blijkt dat de totale eigendomskosten over een periode van 5 jaar 20-30% lager liggen voor Incoloy 800 vanwege de lagere vervangingsfrequentie.

Onze overwegingen met betrekking tot de stroomvoorziening: 380V versus 220V bij commerciële vriesinstallaties in het Midden-Oosten.

Uit onze ervaring met het verzenden van ontdooiverwarmers naar klanten in het Midden-Oosten is gebleken dat de keuze van de voedingsspanning een cruciale factor is die de prestaties van de ontdooiverwarmer bij hoge omgevingstemperaturen beïnvloedt. Commerciële vriesinstallaties in het Midden-Oosten maken gebruik van een 380V driefasen- of een 220V eenfasevoeding, afhankelijk van de grootte van de faciliteit en de lokale elektrische voorschriften.

Uit onze tests blijkt dat een 380V driefase ontdooiverwarmingselement een circa 8-10% hogere wattdichtheid levert bij hetzelfde nominale vermogen in vergelijking met een 220V eenfase verwarmingselement. Dit komt doordat de driefase voeding zorgt voor een stabielere spanningsregeling onder belasting. In onze ervaring is deze hogere wattdichtheid gunstig voor vriezers in woestijnklimaten, omdat het helpt om de kortere ontdooicyclus te handhaven die nodig is bij een omgevingstemperatuur van 50 °C. We raden HVAC-installateurs in het Midden-Oosten aan om 380V driefase ontdooiverwarmingselementen te specificeren voor alle commerciële vriezerinstallaties waar deze voeding beschikbaar is.

De aanbevolen instelling van de timer voor de ontdooicyclus voor installaties in woestijngebieden.

Op basis van onze veldgegevens verzameld bij installaties in het Midden-Oosten hebben we een aanbeveling ontwikkeld voor het aanpassen van de timer voor de ontdooicyclus van vriezers in woestijnklimaten. Standaard ontdooitimers zijn doorgaans ingesteld op 3-4 ontdooicycli per dag, waarbij elke cyclus 20-30 minuten duurt. Onze ervaring leert dat deze configuratie onvoldoende is voor installaties in woestijnklimaten, waar de ijsvorming sneller verloopt.

We raden aan om de ontdooifrequentie te verhogen naar 5-6 cycli per dag voor vriezers die werken bij omgevingstemperaturen boven 45 °C, waarbij elke cyclus wordt ingesteld om te stoppen op basis van temperatuur in plaats van tijd. Temperatuurgestuurde ontdooicycli – waarbij de verwarming uitschakelt wanneer de verdamper een ingestelde temperatuur van 15-20 °C bereikt – zijn aanzienlijk efficiënter dan tijdgestuurde cycli, omdat ze automatisch rekening houden met variaties in ijsvorming tussen de cycli. Uit onze praktijkgegevens is gebleken dat temperatuurgestuurd ontdooien het totale energieverbruik voor het ontdooien met ongeveer 18-22% vermindert in vergelijking met tijdgestuurd ontdooien in installaties in woestijnklimaten.

Conclusie: Diepvriezers voor woestijnklimaten vereisen aangepaste specificaties voor de ontdooiverwarming.

Bij Jingwei Electric Heating hebben we door middel van directe tests en praktijkervaring geleerd dat de specificaties voor ontdooiverwarmers voor commerciële vriezers die werken in woestijnomgevingen met een omgevingstemperatuur van 50 °C aanzienlijke aanpassingen vereisen ten opzichte van standaardspecificaties voor gematigde klimaten. Onze ervaring leert dat een combinatie van een hogere wattdichtheid, de keuze voor corrosiebestendig mantelmateriaal, de voorkeur voor een driefasige voeding en temperatuurgestuurde ontdooiing de levensduur van de ontdooiverwarmer met een factor 2 tot 3 kan verlengen en het energieverbruik per ontdooicyclus met 15 tot 20% kan verlagen in installaties in woestijnklimaten.

Bent u een HVAC-installateur en specificeert u ontdooiverwarmers voor commerciële vriesinstallaties in het Midden-Oosten? Ons engineeringteam kan u voorzien van wattageberekeningen en materiaalaanbevelingen op basis van uw specifieke omgevingstemperatuurprofiel. Bezoek onze website.aluminiumfolie verwarmingselement paginaVoor meer informatie over onze ontdooiverwarmers die geschikt zijn voor woestijnklimaten, kunt u contact opnemen met ons team om uw projectvereisten te bespreken.

Richtlijnen voor de installatie van ontdooiverwarmingssystemen voor HVAC-installateurs in het Midden-Oosten

Op basis van onze praktijkervaring met het ondersteunen van HVAC-installateurs in het Midden-Oosten hebben we specifieke installatierichtlijnen ontwikkeld voor ontdooiverwarmers in commerciële vriescellen in woestijnklimaten. De ontdooiverwarmer moet 15-20 mm van de lamellen van de verdamper worden geplaatst om voldoende ruimte te creëren voor luchtcirculatie en tegelijkertijd een effectieve warmteoverdracht naar de ijslaag te garanderen. De verwarmer moet worden bevestigd met roestvrijstalen klemmen in plaats van aluminium klemmen, omdat uit onze tests is gebleken dat roestvrijstalen klemmen hun klemkracht behouden bij een omgevingstemperatuur van 50 °C, terwijl aluminium klemmen tot 30% van hun klemkracht kunnen verliezen door temperatuurverschillen. De elektrische aansluiting van de verwarmer moet gebruikmaken van hittebestendige bedrading die geschikt is voor minimaal 150 °C, met een siliconenrubberen isolatie die flexibel blijft bij een omgevingstemperatuur van 50 °C. Uit onze analyse van retourgegevens van klanten in het Midden-Oosten blijkt dat ongeveer 25% van de voortijdige defecten aan ontdooiverwarmingselementen wordt veroorzaakt door onvoldoende isolatie van de bedrading. Deze isolatie degradeert wanneer de draadtemperatuur tijdens de ontdooicyclus 80-90 °C bereikt in combinatie met een omgevingstemperatuur van 50 °C, wat resulteert in een draadtemperatuur van 130-140 °C. Dit overschrijdt de nominale temperatuur van standaard PVC-geïsoleerde draden. We leveren daarom bij elk ontdooiverwarmingselement dat we naar klanten in het Midden-Oosten verzenden, een bedradingsset voor hoge temperaturen mee. Tevens leveren we een bedradingsschema dat de juiste bedrading aangeeft om de warmteoverdracht van aangrenzende verwarmingselementen te minimaliseren.

Energie-efficiëntievergelijking: onze ontdooiverwarmers versus ontdooisystemen met heet gas

Tijdens onze tests in onze faciliteit hebben we het energieverbruik van onze elektrische ontdooiverwarmers vergeleken met dat van ontdooisystemen met heet gas in een gesimuleerde woestijnomgeving met een omgevingstemperatuur van 50 °C. De elektrische ontdooiverwarmer verbruikte gemiddeld 192 wattuur per ontdooicyclus, terwijl het ontdooisysteem met heet gas gemiddeld 265 wattuur per cyclus verbruikte, inclusief de energie die nodig is voor de compressor om het hete gas te genereren. Het elektrische ontdooisysteem voltooide de ontdooicyclus ook in gemiddeld 30 minuten, vergeleken met 38 minuten voor het systeem met heet gas, omdat de elektrische verwarmer direct in contact kan worden gebracht met de verdamperbatterij, terwijl het hete gas het gehele volume van de batterij moet verwarmen. Uitgaande van een typische commerciële vriezer die werkt in een omgevingstemperatuur van 50 °C met 5-6 ontdooicycli per dag, bedraagt ​​de jaarlijkse energiebesparing door het gebruik van onze elektrische ontdooiverwarmer in plaats van een systeem met heet gas ongeveer 150-180 kWh per vriezer, wat neerkomt op een kostenbesparing van ongeveer USD 180-220 per jaar bij industriële elektriciteitstarieven in het Midden-Oosten. Uit onze ervaring blijkt dat het elektrische ontdooisysteem ook minder onderhoud vereist dan systemen met heet gas, omdat er geen kleppen, magneetventielen of leidingaansluitingen zijn die koelmiddel kunnen lekken in de hete woestijnomgeving.

Inkapselingsmaterialen voor verwarmingselementen in HVAC-systemen met hoge luchtvochtigheid in kuststeden in het Midden-Oosten

Uit onze ervaring met het leveren van ontdooiverwarmers aan HVAC-installateurs in het Midden-Oosten blijkt dat het inkapselingsmateriaal van het verwarmingselement een cruciale specificatie is voor toepassingen in kuststeden zoals Dubai, Doha en Jeddah. Daar creëert de combinatie van een hoge luchtvochtigheid (80-90% het hele jaar door) en de aanwezigheid van zout in de lucht een corrosieve omgeving voor blootgestelde verwarmingselementen. De meest voorkomende oorzaak van storingen die we in deze omgevingen waarnemen, is het binnendringen van vocht door het inkapselingsmateriaal. Dit veroorzaakt elektrische geleiding en uiteindelijk kortsluiting van het verwarmingselement.

Uit onze versnelde milieutests blijkt dat inkapseling met siliconenrubber en een minimale wanddikte van 1,5 mm de beste vochtbestendigheid biedt in omgevingen met een hoge luchtvochtigheid en zoutnevel. In onze testkamer bij 85 °C en 85% relatieve luchtvochtigheid met blootstelling aan 5% NaCl-zoutnevel behielden verwarmingselementen met siliconeninkapseling een isolatieweerstand van meer dan 100 MΩ na 1000 uur blootstelling, terwijl elementen met PVC-inkapseling onder identieke omstandigheden na 400 uur onder de 1 MΩ zakten. We adviseren siliconenrubberinkapseling met een Shore A-hardheid van 60-70 te specificeren voor ontdooiingsverwarmingselementen bestemd voor HVAC-installaties aan de kust van het Midden-Oosten. De meerkosten van siliconen ten opzichte van PVC-inkapseling bedragen ongeveer 15-25% per verwarmingselement, maar onze ervaring leert dat de vermindering van het uitvalpercentage in de praktijk van 12% naar 2% over een installatieperiode van 5 jaar de materiaalupgrade rechtvaardigt.

Berekeningsmethode voor de wattdichtheid van verwarmingselementen voor het ontdooien van vriezers bij een omgevingstemperatuur van 50 °C in een woestijn.

De wattdichtheid van een ontdooiverwarmingselement – ​​gemeten in watt per vierkante centimeter verwarmingsoppervlak – bepaalt de oppervlaktetemperatuur van het verwarmingselement en heeft direct invloed op zowel de ontdooiprestaties als de levensduur van het element. In woestijngebieden in het Midden-Oosten, waar de omgevingstemperatuur buiten de vriesruimte 50 °C kan bereiken, werkt het ontdooiverwarmingselement met een aanzienlijk kleiner temperatuurverschil dan in installaties in een gematigd klimaat. Uit onze thermische analyse blijkt dat een ontdooiverwarmingselement dat is ontworpen voor een omgevingstemperatuur van 25 °C met een wattdichtheid van 1,5 W/cm² een oppervlaktetemperatuur van ongeveer 180 °C bereikt tijdens de piek van de ontdooicyclus. Bij een omgevingstemperatuur van 50 °C bereikt hetzelfde element ongeveer 205 °C, wat de maximale continue bedrijfstemperatuur van standaard PVC-geïsoleerde verwarmingsdraden (geclassificeerd op 200 °C) overschrijdt. Voor installaties in woestijnomstandigheden adviseren wij ontdooiverwarmers met een maximale vermogensdichtheid van 1,2 W/cm² te specificeren, in combinatie met siliconen- of PTFE-geïsoleerde aansluitdraden die geschikt zijn voor een continue bedrijfstemperatuur van minimaal 220 °C. Onze praktijkgegevens van HVAC-installaties in Riyad tonen aan dat verwarmers met een vermogensdichtheid van 1,2 W/cm² een 40% langere levensduur hebben (4.500 ontdooicycli versus 3.200 cycli) vergeleken met standaardverwarmers van 1,5 W/cm² bij een omgevingstemperatuur van 50 °C.

Gerelateerde branchereferenties en -normen

1. IEC 60068-2-78 — Norm voor het testen van vochtige warmte
2. ASHRAE HVAC-ontwerprichtlijnen

Veelgestelde vragen