Wykorzystanie energii słonecznej do produkcji chłodu na potrzeby systemów klimatyzacyjnych

Solar-assisted air conditioning

Doświadczenie z praktycznych realizacji solarnych układów absorpcyjnych w klimatyzacji wskazuje na występowanie wielu problemów, które utrudniają projektowanie takich instalacji.

Nie ma jednoznacznej odpowiedzi na pytanie, czy jest to zawsze opłacalna inwestycja w porównaniu z tradycyjnymi układami chłodniczymi. Wiele zależy bowiem od lokalnych warunków i praktycznie w każdym przypadku konieczna jest ekonomiczna analiza projektu.

Z kolei pomiary przeprowadzone dla sprężarkowego urządzenia chłodniczego zasilanego w energię elektryczną wytwarzaną przez panele fotowoltaiczne wskazują na możliwość realizacji takiego rozwiązania przy sprzyjających warunkach pogodowych, a opłacalność inwestycji ściśle zależy od zapotrzebowania na energię elektryczną, ceny paneli PV oraz systemu dopłat do energii produkowanej w instalacjach fotowoltaicznych.

W ostatnich latach rozwijane są techniki wykorzystujące energię słoneczną do wspomagania procesów chłodzenia w budynkach. Wiele prac badawczych i rozwojowych dotyczy absorpcyjnych układów chłodniczych, które w całości lub częściowo zasilane są energią cieplną pobieraną w kolektorach słonecznych [1–3]. W większości są to jeszcze instalacje pilotażowe i doświadczalne, zwłaszcza jeśli chodzi o urządzenia o małej mocy chłodniczej.

Dzięki zastosowaniu absorpcyjnych urządzeń chłodniczych możliwe jest obniżenie zapotrzebowania na energię elektryczną potrzebną do napędu tradycyjnych (sprężarkowych) urządzeń chłodniczych. Ma to szczególne znaczenie w okresie letnim, gdy występują szczytowe wartości zapotrzebowania na energię elektryczną [4].

Przeczytaj także: Wpływ klimatu polskiego na pracę i projektowanie słonecznego systemu klimatyzacyjnego SDEC >>

W sprężarkowych systemach chłodniczych wykorzystywane są jako czynniki robocze freony (CFC, HCFC), które niszczą warstwę ozonową. Tej niekorzystnej cechy nie wykazują czynniki robocze stosowane w absorpcyjnych układach chłodniczych. Nadal jednak na rynku dominują urządzenia sprężarkowe, głównie ze względu na niższą cenę i dostępność rozwiązań w szerokim zakresie wydajności chłodniczej.

W artykule scharakteryzowano problemy związane z wykorzystaniem energii słonecznej w absorpcyjnych obiegach chłodniczych. Przedstawiono ponadto badania dotyczące klasycznego sprężarkowego urządzenia chłodniczego zasilanego energią wytwarzaną przez panele fotowoltaiczne.

Absorpcyjne urządzenia chłodnicze zasilane energią słoneczną

W absorpcyjnych systemach klimatyzacyjnych (SVAC – solar-vapor-absorption cooling) zasilanych energią słoneczną wykorzystuje się najczęściej chłodziarki jednostopniowe pracujące z mieszaniną LiBr-H2O.

Współczynniki wydajności chłodniczej (COP), a także udział energii cieplnej pochodzącej ze słońca zależą w przypadku tych systemów od warunków pogodowych. Maksymalne wartości COP mieszczą się w zakresie 0,6–0,7, przy temperaturze zasilania generatora ciepła 75–90oC [5, 6].

Przeczytaj także: Wykorzystanie kolektorów słonecznych w instalacjach klimatyzacyjnych >>

W urządzeniach dwustopniowych można uzyskać wyższe współczynniki COP (1,2–1,5), ale wymaga to podwyższenia temperatury nośnika zasilającego generator pary (120–160°C) [5, 6]. Tak wysokie temperatury wody zasilającej można uzyskać jedynie, stosując kolektory wyposażone w rury próżniowe, z parabolicznym lustrem i układem śledzenia słońca.

Schemat przykładowego układu absorpcyjnego zasilanego ciepłem z kolektorów słonecznych przedstawia rys. 1. Wiele testowanych układów ma charakter pilotażowy, powstają jednak również komercyjne układy absorpcyjne zasilane energią słoneczną (częściowo lub w całości).

Według obliczeń przedstawionych w publikacji [7] w krajach południowej Europy i śródziemnomorskich systemy klimatyzacyjne wspomagane energią słoneczną pozwalają zaoszczędzić nawet do 40–50% energii pierwotnej.

Współczynnik opisujący sprawność (wydajność chłodniczą) dla urządzenia absorpcyjnego zasilanego energią słoneczną (COPsolar) można wyznaczyć w oparciu o współczynnik wydajności chłodniczej COP urządzenia absorpcyjnego i sprawność kolektorów słonecznych (hkol), wg zależności [7]:

(1)

Sprawność kolektorów słonecznych maleje wraz ze wzrostem temperatury w generatorze. Jednocześnie współczynnik COP rośnie wraz ze wzrostem temperatury w generatorze, można zatem wyznaczyć pewną optymalną temperaturę pracy urządzenia, zapewniającą optymalne zyski od słońca i produkcję chłodu.

Na podstawie uproszczonej analizy (urządzenie chłodnicze pracuje w nominalnych warunkach, stałe natężenie promieniowania słonecznego, układ automatycznej regulacji stabilizuje działanie urządzenia dla zadanej temperatury zasilania) ustalono optymalną temperaturę pracy dla dwóch różnych typów kolektorów słonecznych [7].

Rozpatrywano jednostopniowe bromo-litowe urządzenie absorpcyjne współpracujące z chłodnią kominową. Dla płaskich, selektywnych kolektorów słonecznych optymalna temperatura pracy wynosiła ok. 70–75°C i była bliska minimalnej temperaturze działania urządzenia absorpcyjnego, które w tych warunkach nie pracowało z maksymalną efektywnością i uzyskany COPsolar » 0,44.

W przypadku kolektorów z rur próżniowych optymalna temperatura pracy była wyższa i wynosiła ok. 87°C, co pozwoliło uzyskać COPsolar » 0,52. Należy podkreślić, że jest to analiza uproszczona, optymalna temperatura pracy generatora zależy bowiem od wielu zmiennych, takich jak: temperatura zewnętrzna, wilgotność powietrza, natężenie promieniowania słonecznego, kąt padania promieniowania na powierzchnię kolektora.

Zatem współczynnik COPsolar też będzie zależał od wymienionych parametrów, które zmienne są przecież zarówno w cyklu dziennym, miesięcznym, jak i nawet rocznym.

Czytaj dalej: Współpraca sprężarkowego urządzenia chłodniczego z panelem fotowoltaicznym >>

   15.01.2014

Komentarze

(1)
Karol | 09.05.2017, 16:25
Hm ciekawa sprawa. Ale w sumie czemu nie wykorzystać fotowoltaiki w ten sposób? :) Ważne, że daje sporo oszczędności!
   1 / 1   

Wybrane dla Ciebie

 


Co osuszy powierzchnię do 80 m² »

osuszanie pomieszczeń


 


Zaprojektuj niezawodne instalacje w budynku »

Czy wiesz, jakich błędów unikać przy instalacji? »

zawory antyskażeniowe
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


 Jak zapewnić skuteczny monitoring parametrów środowiskowych w pomieszczeniach medycznych »

izolacje w instalacji


 


Czy bezdotykowy design stanie się standardem? »

Jak zminimalizować stratę energii w układach wentylacyjnych »
armatura bezdotykowa
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Skróć czas montażu i uruchomienia układu mieszającego nawet o 50% »

uklad mieszający projektowanie



Jak zadbać o higienę w miejscach publicznych »

Zarejestruj się i zgarnij  pieniądze na kolejne zakupy   »
 
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Co zrobić kiedy nie możesz pozbyć się wody z wycieku »

wyciek z rury


 


Jaki wybrać płyn do instalcji w przemyśle spożywczym »

Od czego zacząć, gdy chcesz zabezpieczyć hale przemysłowe przed pożarem »
panele fotowoltaiczne ochrona przed pożarem
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Jak zabezpieczyć dylatację przed pożarem »

dyletacja

 



Do 77% oszczędności na zużyciu energii »

Z poradnika hydraulika - gdzie kupisz sprawdzony sprzęt »

cichy oszczedny klimatyzator hydraulik
jestem na bieżąco » korzystam z wiedzy »

 


Jakich elemntów potrzebujesz do projektu fotowoltaicznego »

alternatywne zrodla energii


 


Które pompy ściekowe mogą być stosowane na dużej głębokości » Upały dają się we znaki! Co lepsze? Centrala wentylacyjna czy rooftop? »
kanalizacja wentylatory
wiem więcej » poznaj dziś »

 


Czy pompa ciepła się opłaca »

alternatywne zrodla energii


 


Poznaj metody na oszczędność wody »

W czym tkwi sedno w projektowaniu instalacji grzewczej »
produkcja studni wodomierzowych
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Który grzejnik wybrać? Aluminiowy czy stalowy »

grzejniki aluminiowe czy stalowe


 

Ekspert Budowlany - zlecenia

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
11/2021

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 11/2021
W miesięczniku m.in.:
  • - OZE w budynkach wielorodzinnych
  • - Klimat w pomieszczeniach szkolnych
Zobacz szczegóły

Bezpłatny newsletter

Mamy dla Ciebie prezent 


Wystarczy,

że zapiszesz się na newsletter,
a otrzymasz link do

e-book

" Kotły na biomasę i biopaliwa "

Zapisuję się »

Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl