Résumé des applications pour supermarchés

Le contrôleur KE2 Evap for Rack Efficiency (KE2 Evap-RE) contrôle l’ensemble des composants et fonctions d’un évaporateur dans un système de réfrigération. Ces contrôles ont été utilisés par une chaîne de supermarchés au cours des quatre dernières années, au départ en tant que moyen d’éliminer les appels de service pour des problèmes de givrage dans les chambres et au niveau des capteurs de température.

Depuis les premières installations, les performances au niveau de la température dans la chambre, la réduction des appels de service et la réduction des cycles de dégivrage ont donné lieu à des programmes d’application supplémentaires. Une première étude de cas a été menée dans le magasin n° 05, à Vinita, en Oklahoma, pour illustrer les économies réalisées.

CONGÉLATEUR POUR CRÈME GLACÉE

Figure 1: FRÉQUENCE DE DÉGIVRAGE

BAS (système d’automatisation des bâtiments) vs. KE2 Evap for Rack Efficiency (KE2 Evap-RE)

Ce graphique présente 31 jours d’historique pour la température du capteur de température de l’évaporateur (ligne bleue) et de la température ambiante (ligne verte).

BAS (côté droit du graphique) : il s’agit de l’information la plus ancienne. Le BAS lançait 4 dégivrages par jour, soit 28 dégivrages par semaine, conformément à sa programmation. Ce résultat couvre l’ensemble de la période pendant laquelle nous avons collecté des données.

KE2 Evap-RE (côté gauche du graphique) : le contrôleur KE2 Evap-RE a pris le contrôle du circuit, lançant des dégivrages stratégiques uniquement lorsque cela était nécessaire, avec une moyenne de seulement 9 dégivrages par semaine.

Les pics de température ambiante entre les dégivrages sont des indications de périodes de chargement intense, généralement des ouvertures de portes, que l’on peut observer tout au long des 31 jours.

Figure 2: AVANT - Chambre utilisant le BAS

Accumulation de glace, conséquence de longues périodes d’ouverture des portes et de cycles de dégivrage mal gérés.

Figure 3: TEMPÉRATURE MOYENNE EN FIN DE DÉGIVRAGE

Sur ce graphique, nous avons mis en évidence la température du capteur de température de l’évaporateur pour indiquer la température moyenne en fin de dégivrage.

Température moyenne du capteur de température de l’évaporateur en fin de dégivrage :

BAS (right side of graph):  température de l’évaporateur en fin de dégivrage :

KE2 Evap-RE Controller (left side of graph): a terminé avec une moyenne plus froide, autour de 48 °F.

Ce que cela révèle°: La température moyenne plus élevée en fin de dégivrage est un bon indicateur que le BAS fait fonctionner les résistances de dégivrage pendant des périodes plus longues, provoquant plus de chaleur dans le congélateur à chaque dégivrage. Les capteurs de température plus chauds contribuent à l’effet de buée dans les congélateurs, ce qui entraîne une accumulation accrue de « neige et de glace » sur les protections des ventilateurs, les plafonds, les produits et les rayons.

Figure 4: EFFETS DU DÉGIVRAGE SUR LA TEMPÉRATURE AMBIANTE

Sur ce graphique, il est difficile de visualiser la température ambiante (en vert) à la fin du dégivrage. Cependant, les données .csv extraites du contrôleur montrent clairement la température ambiante moyenne à la fin du dégivrage. Avec le BAS, la moyenne était de 26 °F et avec le contrôleur KE2 Evap-RE, elle était de 15 °F.

BAS est d’environ 26 °F

KE2 Evap-RE Controller est d’environ 15 °F

Ce que cela révèle°: Encore une fois, il s’agit d’un indicateur de la charge supplémentaire que le BAS place dans la pièce pendant le dégivrage. Cette charge supplémentaire, l’air chaud et humide, contribue également au givrage des produits, des étagères, des plafonds et des murs. De plus, cette « charge supplémentaire » affecte la température et l’intégrité des produits dans l’espace. Cette « charge supplémentaire » entraîne une durée de réduction de la température plus longue après le dégivrage et contribue aux alarmes intempestives liées à la température ambiante. L’effet secondaire le plus évident est que la charge supplémentaire doit être éliminée par les compresseurs du rack. Ceci peut être évité et entraîner des économies d’énergie significatives*.

*Voir les calculs d'économie d'énergie ci-dessous.

Figure 5: PERFORMANCE HEBDOMADAIRE AVEC LE KE2 EVAP-RE

Ce graphique représente la dernière semaine de données avec le KE2 Evap-RE contrôlant le circuit. Cette semaine, il y a eu 9 dégivrages et la période entre les dégivrages varie en fonction du nombre de chargements/d’ouvertures des portes. Le BAS aurait dû lancer 28 dégivrages dans ce laps de temps.

Figure 6:
AVANT - Chambre utilisant le BAS

Accumulation de glace, conséquence de longues périodes d’ouverture des portes et de cycles de dégivrage mal gérés.

APRÈS - Chambre utilisant le KE2 Evap-RE

La réduction du givre et de la glace sur les capteurs de température de l’évaporateur, les produits, le plafond et les étagères indiquent qu’un système de réfrigération est correctement contrôlé.

Résumé du retour sur investissement*

• Économies d’énergie grâce à l’efficacité des performances de l’évaporateur
  • Avec le KE2 Evap-RE, l’évaporateur fonctionne à un minimum de 90 % de son efficacité ou de sa capacité. De toute évidence, le BAS, qui provoque des appels de service pour dépanner les capteurs de température gelés, ne maintient pas ce niveau d’efficacité opérationnelle.
  • La quantité de kWh économisée grâce à cet avantage est difficile à calculer sur un système en racks en raison des variables de tous les autres circuits qui peuvent affecter un test à long terme.
• Économies d’énergie dues à la réduction des dégivrages (831 $)
  • Dans l’étude de cas du magasin nº 05 de Vinita, en Oklahoma, le KE2 Evap-RE a réduit le nombre de dégivrages de 28 par semaine à 9. La réduction des kWh pour alimenter les résistances de dégivrage sur une base annuelle est calculée comme suit : 7 331 kWh, soit environ 660 $ par an.
  • La réduction de la charge sur le rack due à ces dégivrages supplémentaires est calculée à 0.877 tonnes par jour, soit 320 tonnes par an. On estime que cela élève la consommation du rack à 1 908 kWh d’électricité supplémentaires par an, soit environ 171 $.
• Économies d’énergie dues à des dégivrages plus efficaces (269 $)
  • À partir des graphiques de cette étude, on peut voir clairement que le KE2 Evap-RE contrôle plus efficacement le processus de dégivrage de l’équipement. En conséquence, l’augmentation de la température ambiante pendant le dégivrage est en moyenne 11 °F inférieure à celle obtenue avec le BAS. L’augmentation supplémentaire de la température ambiante avec le BAS entraîne une charge annuelle supplémentaire de 47 tonnes sur le rack. Cela entraîne une consommation supplémentaire de 286 kWh d’électricité, soit environ 26 $ par an.
  • En plus de réduire l’augmentation de la température pendant le cycle de dégivrage, le KE2 Evap-RE fait fonctionner les résistances de dégivrage environ 15 minutes de moins par dégivrage. Cela permet d’économiser 2 701 kWh par an, soit environ 243 $ par an.
• Réduction et, dans la plupart des cas, élimination des appels de service (3 000 $)
  • À partir des graphiques de cette étude, on peut voir clairement que le KE2 Evap-RE contrôle plus efficacement le processus de dégivrage de l’équipement. En conséquence, l’augmentation de la température ambiante pendant le dégivrage est en moyenne 11 °F inférieure à celle obtenue avec le BAS. L’augmentation supplémentaire de la température ambiante avec le BAS entraîne une charge annuelle supplémentaire de 47 tonnes sur le rack. Cela entraîne une consommation supplémentaire de 286 kWh d’électricité, soit environ 26 $ par an.
  • Le personnel du magasin a également constaté que les conditions de travail dans ces chambres se sont améliorées.
  • Le givrage des sols a été réduit ou éliminé.
  • Le givre et la glace présents sur les produits destinés aux vitrines ne doivent plus être essuyés.

  • La glace et le givre sur les étagères ont été éliminés ou réduits au point que les boîtes et conteneurs ne sont plus collés ensemble et sont plus faciles à décharger et à déplacer.

Données récentes

Récemment, davantage de données d’assistance ont été collectées auprès de 16 congélateurs-chambres dans 5 magasins ; Arnold, MO #4151, Broomfield, CO #1435, Maplewood, MO #0515, Moore, OK #772 et Saint Louis, MO #1322

Ce qui suit est un résumé des calculs et des données collectées auprès de ces cinq supermarchés. Les données collectées portent sur les 30 derniers jours d’exploitation (de mi-mars à mi-avril 2018). Veuillez noter que les magasins de la région de Saint-Louis, dans le Missouri, ont connu de fortes périodes de pluie pendant la période où ces ensembles de données ont été recueillis. Voici une brève explication des calculs :

Économies annuelles au niveau des résistances de dégivrage :

• Utilisation d’énergie de base = watts utilisés par la résistance de dégivrage (mesurés)* durée de fonctionnement programmée de la résistance de dégivrage.
  • La programmation de la durée de fonctionnement de la résistance de dégivrage avec le BAS actuel est de 4 fois par jour pendant 45 minutes. Le BAS est réglé pour terminer à une température ambiante de 55 °F ou après 45 minutes, selon la première éventualité. Cependant, aucune des données historiques que nous avons collectées n’indique que le BAS atteint une température ambiante de 55 °F en moins de 45 min. C’est pourquoi nous avons déterminé que les résistances de dégivrage fonctionnent 4 fois par jour pendant 45 minutes lors de l’utilisation du BAS.
• Utilisation du KE2 Therm = watts utilisés par la résistance de dégivrage (mesurés)* durée de fonctionnement de la résistance de dégivrage sur les données enregistrées.
  • Le système KE2 Therm fait généralement moins fonctionner les résistances de dégivrage pendant le dégivrage et lance moins de dégivrages par semaine. L’algorithme de dégivrage à la demande ne lance le dégivrage qu’en cas de besoin.
• Les économies annuelles sur les résistances de dégivrage correspondent à la différence entre les kWh utilisés entre ces deux systèmes de contrôle, multipliée par 0,09 $, soit un coût d’énergie moyen estimé.

Économies annuelles de refroidissement :

• Toute durée de fonctionnement supplémentaire des résistances de dégivrage entraîne une augmentation de la chaleur évacuée dans le congélateur qui doit être évacuée par le système de réfrigération. Les économies annuelles de refroidissement sont un calcul estimant la quantité d’énergie utilisée par le rack pour éliminer cette chaleur supplémentaire.
  • Avec la température ambiante enregistrée après un dégivrage effectué par un BAS standard, les BTU nécessaires pour abaisser à nouveau la température ambiante jusqu’au point de consigne de la pièce peuvent être calculés. Ces BTU sont multipliés par la différence du nombre de cycles de dégivrage requis par le BAS par rapport au KE2 Evap-RE. Exemple : si le BAS dégivre 28 fois par semaine et que le système KE2 Evap-RE ne nécessite que 12 cycles de dégivrage, nous avons économisé la charge de refroidissement nécessaire pour une récupération après 16 cycles de dégivrage en moins. (La température ambiante après dégivrage par un BAS a été capturée via deux systèmes dans des supermarchés dans le passé et la moyenne a été calculée pour ces systèmes puisqu’aucune durée d’exécution du système BAS n’a été capturée sur ces sites pour cet exercice. Les dimensions réelles des pièces et le nombre de dégivrages pour chaque chambre individuelle ont été utilisés dans le calcul des économies.)
  • Pour ce calcul, la consommation électrique estimée du rack a été obtenue en utilisant une unité de condensation et un évaporateur standard « prêts à l’emploi ». Nous avons utilisé la capacité de refroidissement et la consommation électrique du catalogue de cette « unité générique » et avons calculé la durée de fonctionnement pour supprimer les BTU de la durée de fonctionnement supplémentaire des résistances de dégivrage (calculée ci-dessus). Avec la durée de fonctionnement de cette unité, nous pouvons calculer la puissance nécessaire pour faire fonctionner cette « unité générique » (nous pensons qu’il s’agit d’une approche extrêmement conservatrice. Cette méthode suppose que l’unité fonctionne à son efficacité maximale sans temps de démarrage pour répondre aux conditions et atteindre la capacité publiée dans le catalogue.)
  • Étant donné que le KE2 Evap-RE ne fait pas fonctionner les résistances de dégivrage aussi longtemps pendant un cycle de dégivrage, la température ambiante n’augmente pas autant que lorsque le BAS fait fonctionner les résistances de dégivrage pendant 45 minutes. Ainsi, pour chaque dégivrage, le rack dispose d’une charge supplémentaire en BTU nécessaire pour éliminer l’augmentation supplémentaire de la température ambiante du BAS par rapport au système KE2 Evap-RE. Nous avons calculé la différence entre les BTU requis pour abaisser la température de la pièce à partir de ces différentes températures, comme décrit ci-dessus. La consommation d’énergie nécessaire pour éliminer cette différence en BTU est ajoutée aux économies annuelles de refroidissement.

Les économies d’énergie annuelles moyennes par chambre sont estimées à 693,36 $, en supposant une moyenne nationale de 0,09 $/kWh.

Ces économies d’énergie ne tiennent compte que de la durée de fonctionnement des résistances de dégivrage et de la durée de réduction de la température après un dégivrage. Les algorithmes d’efficacité du rack de KE2 Therm surveillent les performances de l’évaporateur et lancent un cycle de dégivrage à la demande une fois que l’accumulation de givre sur la le capteur de température a provoqué une dégradation de l’efficacité de 10 %. Cela réduit le temps de fonctionnement « HP/compresseur » requis pour affronter la perte de transfert de chaleur causée par une accumulation excessive de givre au cours d’un cycle de réfrigération normal entre des programmes de dégivrage programmés conventionnels.

Cette réduction du temps de fonctionnement « HP/compresseur » n’est pas prise en compte dans ces données. Il est difficile de capturer cela sur des systèmes de racks qui contrôlent également d’autres boîtiers. Cependant, lorsque ces contrôles sont appliqués à des racks ou à des RCU qui ne contrôlent qu’une seule chambre, les économies totales d’énergie de fonctionnement montrent ce gain de performances.

Le contrôleur KE2 Evap-RE évite également les appels de service dus aux évaporateurs gelés. Si deux appels de service sont évités par an, nous estimons une économie annuelle de 1 000,00 $.

À l’exception du magasin de Broomfield, dans le Colorado (nous ne connaissons pas l’historique de service de ce magasin), l’historique de service des magasins indique que le KE2 Evap-RE évite bien plus de 2 appels de service par an et par chambre.

Les économies moyennes totales estimées par chambre pour ces cinq sites s’élèvent à 1 693,36 $ par an.

Considérations climatiques

Nous pensons que les conditions météorologiques nominales de ces sites (Broomfield, Colorado ; Moore, Oklahoma ; et Saint-Louis, Missouri) sont bonnes pour le pays. À mesure que l’on évolue vers des climats plus secs, les contrôles permettent de faire davantage d’économies en termes de réduction des dégivrages et au niveau du refroidissement. Plus l’on se déplace vers des climats à humidité plus élevée, plus les économies sont grandes en termes de réduction des appels de service et d’efficacité de la réfrigération grâce à des capteurs de température plus propres et sans glace.

Quel que soit l’endroit où les contrôles sont appliqués, ils s’adapteront et optimiseront le fonctionnement de l’équipement pour cet environnement. Si la porte est beaucoup ou peu ouverte, le KE2 Evap-RE maximise l’efficacité du système de réfrigération. Le BAS « standard » n’est pas conçu pour s’adapter à ces variables dans les conditions d’exploitation. Il dégivrera le même nombre de fois, pendant la même durée, à la même heure chaque jour, quelles que soient les conditions. Si la porte n’est jamais ouverte, si la chambre se situe à Phoenix ou à La Nouvelle-Orléans, peu importe si nous sommes en hiver, au printemps, en été ou à l’automne, le BAS ne s’adapte pas pour maximiser les performances de l’équipement.

Arnold, MO Magasin nº 4151

Broomfield, CO Magasin nº 1435

Maplewood, MO Magasin nº 0515

Moore, OK Magasin nº 772

St. Louis (Telegraph) Magasin nº 3122

* A8 Les données du contrôleur sur ce circuit indiquent qu’il y a un problème qui a commencé il y a 20 à 25 jours. Avec quelques évaluations et dépannages, il devrait pouvoir fonctionner bien mieux. Nous n’avons pas inclus ce circuit en raison de problèmes avec le système. Détails visibles dans le graphique sur la page suivante.

Graphique des performances sur 31 jours du circuit B9 du magasin 3122 de Saint-Louis (Telegraph)

Graphique des performances sur 31 jours du circuit B3 du magasin nº 1435 de Broomfield, Colorado

Graphique des performances sur 31 jours du circuit B8 du magasin nº 1435 de Broomfield, Colorado

Graphique des performances sur 31 jours du circuit B9 du magasin nº 1435 de Broomfield, Colorado

Bénéfices supplémentaires

Grâce à notre expérience avec de nombreuses applications, les capacités graphiques et de diagnostic des contrôleurs KE2 Therm aideront également les techniciens à identifier les systèmes qui ne fonctionnent pas efficacement, avant qu’ils ne deviennent un problème. Des contrôles périodiques lors des visites régulières en magasin permettront d’identifier rapidement les problèmes potentiels avec les données et les graphiques disponibles. (Exemple : problèmes d’ouverture de porte, problèmes au niveau du bac de vidange/ des conduites, problèmes d’empilage de produits, réglages du point de consigne, fonction de résistance de dégivrage) Le graphique ci-dessous est un exemple de la façon dont un problème peut être identifié.

Graphique des performances sur 31 jours du circuit A8 du magasin 3122 de Saint-Louis (Telegraph)

Additional Benefits

From our experience on many applications, the graphing and diagnostic capabilities of the KE2 Therm controllers will also help technicians identify systems that are not operating efficiently, before they become a problem. Periodic checkups on walk-ins during regular store visits will quickly identify potential issues with the data and graphs available. (Example; door opening issues, drain pan / line issues, product stacking issues, set point adjustments, defrost heater function) The graph below is an example of how an issue can be identified.

Graphique des performances sur 31 jours du circuit A8 du magasin 3122 de Saint-Louis (Telegraph)

Résumé

Le contrôleur KE2 Evap-RE offre de nombreux avantages par rapport à un BAS « standard ». La facilité de dépannage pour les problèmes du système, le maintien d’une température ambiante plus stricte, la stabilité de la température des produits et la réduction des coûts de service constituent quelques-uns de ces avantages. Avec les données collectées pour ce projet, les économies moyennes estimées sont :

Économies moyennes par chambre