Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Wpływ algorytmu sterowania instalacją wody chłodzącej na efektywność źródła trójgeneracyjnego

Źródła trójgeneracyjne - dokończenie
Autorzy artykułu dokonali przeglądu publikacji dotyczących optymalizacji pracy układów trójgeneracyjnych z agregatami absorpcyjnymi do wytwarzania chłodu. Między innymi wskazali na zalety i ograniczenia takich układów w kontekście energetycznym...
Autorzy artykułu dokonali przeglądu publikacji dotyczących optymalizacji pracy układów trójgeneracyjnych z agregatami absorpcyjnymi do wytwarzania chłodu. Między innymi wskazali na zalety i ograniczenia takich układów w kontekście energetycznym...
Rys. redakcja RI
Ciąg dalszy artykułu...

Oczywiście sole charakteryzują się znaczącymi własnościami korozyjnymi, które dzięki odpowiednim inhibitorom korozji (najczęściej stosowanym jest chromian litu bądź molibden litu) oraz działaniu urządzenia przy ciśnieniu bliskim próżni zostały ograniczone do minimum i w wieloletnim cyklu życia urządzenia ich wpływ na pracę urządzenia został zmarginalizowany.

W razie awarii prowadzącej do wycieku roztwór roboczy nie stanowi praktycznie żadnego zagrożenia dla ludzi bądź środowiska naturalnego [18]. Dodatkowo podczas wieloletniego cyklu pracy istnieje możliwość regeneracji roztworu i ewentualnego dopełnienia (urządzenia tego typu pracują przy ciśnieniu niższym od atmosferycznego, więc straty czynnika są praktycznie zerowe), jeśli ze względu na nieprawidłową eksploatację (np. zasilanie urządzenia ciepłem o zbyt wysokiej temperaturze) pojawi się taka potrzeba.

Za zaletę agregatów absorpcyjnych uznano także zminimalizowanie liczby części ruchomych (np. zastąpienie zaworu rozprężnego kapilarą), co znacząco ograniczyło wpływ pracy i czasu na ich zużywanie się i konieczność wymiany.

Oczywiście agregaty absorpcyjne oparte na wodnym roztworze bromku litu nie są pozbawione wad. W stosunku do układów sprężarkowych są znacząco większe i cięższe, a więc nakłady inwestycyjne i zapotrzebowanie na miejsce będą w tym wypadku większe. Sam roztwór bromku litu po przekroczeniu stężenia granicznego dla danej temperatury może krystalizować [19], jednak zaawansowane układy sterowania oraz zabezpieczenia mechaniczne i elektroniczne skutecznie zapobiegają takiej sytuacji.

  • Zgodnie z rys. 1 ciepło (w postaci gorącej wody, pary, spalin, energii elektrycznej itd.) jest doprowadzane do warnika w celu odparowania wody z rozcieńczonego roztworu bromku litu. Powstały stężony roztwór bromku litu kierowany jest do absorbera, a para wodna pod wysokim ciśnieniem do skraplacza.
  • W skraplaczu para wodna pod wysokim ciśnieniem ulega skropleniu na ściankach miedzianych rur bądź płyt wymiennika, w którym płynie ciecz chłodząca (pochodząca najczęściej z wieży chłodniczej, źródła gruntowego, chłodnicy wentylatorowej itp.) odprowadzająca ciepło skraplania. Powstały kondensat zasila parownik.
  • Do parownika rurami wpływa woda przeznaczona do schłodzenia. Rury wymiennika zraszane są czynnikiem chłodniczym (skroploną wcześniej wodą), która parując, dzięki obniżeniu ciśnienia w parowniku odbiera ciepło i w postaci zimnej pary wodnej trafia do absorbera, w którym stężony wcześniej w warniku roztwór ją absorbuje. Dzięki ciągłemu i stałemu przebiegowi procesu absorpcji i desorpcji ciśnienie w absorberze i parowniku utrzymywane jest na stale niskim poziomie, a w warniku i skraplaczu na stale wysokim.

Jednoczesne występowanie zapotrzebowania na energię elektryczną, ciepło i chłód umożliwia instalację źródła trójgeneracyjnego – skojarzonego wytwarzania energii elektrycznej, ciepła i chłodu (CCHP – Combined Cooling Heating and Power) [20].

Instalacja urządzenia zamieniającego energię w danym momencie nieużyteczną (ciepło) na użyteczną (chłód) pozwala znacząco wydłużyć czas pracy układów kogeneracyjnych z mocą nominalną [21], poprawiając ich eksploatacyjną efektywność energetyczną.

Jak zauważają Fumo i inni [22], Patchers [23], Wu i Wang [24] oraz Cho i in. [25], należy indywidualnie rozważyć zasadność stosowania technologii, precyzyjnie dobrać urządzenia z dostępnych na rynku rozwiązań oraz zaprojektować instalację źródła i strategię jego pracy [26].

Kong i inni [27], Cardona i Picantero [28], Lozano i in. [29] oraz Mohammadi [30] koncentrują się w swoich analizach na najbardziej rozpowszechnionym modelu instalacji trójgeneracyjnych, składającym się z układu skojarzonego wytwarzania energii elektrycznej i ciepła – kogeneratora oraz układu wykorzystania ciepła do produkcji chłodu – chłodziarki absorpcyjnej, które wg Seyfouri [31] mogą być rozbudowane o źródła szczytowe w celu poprawy wskaźników ekonomicznych inwestycji.

Rys. 2. Podstawowe elementy źródła trójgeneracyjnego; CHP – układ kogeneracyjny, ABS – układ absorpcyjny, WI – wieża chłodnicza; rys. archiwa autorów
Rys. 2. Podstawowe elementy źródła trójgeneracyjnego; CHP – układ kogeneracyjny, ABS – układ absorpcyjny, WI – wieża chłodnicza; rys. archiwa autorów

Na rys. 2 zaprezentowano podstawowe elementy źródła trójgeneracyjnego. Rola układów trójgeneracyjnych wyraźnie wzrasta w kontekście rosnącego zapotrzebowania na energię elektryczną do celów klimatyzacyjnych latem, dochodzącego w budynkach biurowych nawet do 85% całej zużywanej energii [32].

Na korzyść rozwiązań trójgeneracyjnych działają także widoczne zmiany w sektorze ciepłowniczym, w którym szuka się nowych odbiorców ciepła, szczególnie w okresie letnim, w celu zwiększenia ilości możliwej do wyprodukowania w skojarzeniu energii elektrycznej oraz otwierania się na dostawy nowych rodzajów usług dla odbiorców [33].

Trójgeneracja znajduje zastosowanie wszędzie tam, gdzie poza zapotrzebowaniem na energię elektryczną występuje także zapotrzebowanie na ciepło oraz chłód.

Podstawowym zadaniem źródła trójgeneracyjnego jest produkcja mediów (energii elektrycznej, ciepła, chłodu) w sposób niezawodny, przyjazny środowisku oraz ekonomiczny. Stąd w ostatnich latach na krajowym rynku pojawiło się wiele instalacji trójgeneracyjnych działających na potrzeby odbiorców komercyjnych (centra handlowe, biurowce), przemysłowych (różnego rodzaju zakłady produkcyjne) i użyteczności publicznej (szpitale).

Istotne znaczenie ma także fakt produkcji chłodu praktycznie bez wykorzystania energii elektrycznej, z jednej strony znajdując zapotrzebowanie na ciepło, a z drugiej ograniczając zużycie energii elektrycznej na cele chłodzenia, odciążając system elektroenergetyczny, którego szczyt zapotrzebowania w okresie letnim zdefiniowany jest przez zapotrzebowanie energetyczne konwencjonalnych układów chłodniczych.

Najpopularniejszym rodzajem układu trójgeneracyjnego stosowanego na rynku polskim jest połączenie silnika tłokowego wykorzystującego gaz ziemny jako paliwo z układem odzysku ciepła do gorącej wody bądź pary zasilającego bromolitową chłodziarkę.

Wielu autorów potwierdziło przewagę zastosowania w źródłach trójgeneracyjnych silników z zapłonem iskrowym, zarówno w obszarze technicznym, ekonomicznym, jak i ekologicznym [34, 35]. Tego rodzaju układy zawdzięczają swoją popularność m.in. szerokiemu zakresowi dostępnych mocy produkcyjnych, od tak małych jak 30 kWe do tak dużych jak 9 MWe na jednostkę. W połączeniu z dostępnymi na rynku krajowym chłodziarkami absorpcyjnymi dają możliwość produkcji energii elektrycznej, ciepła oraz chłodu, zaspokajając potrzeby energetyczne większości lokalnych odbiorców.

Wśród układów trójgeneracyjnych można także wyróżnić układy wykorzystujące turbinę gazową, parową, gazowo-parową, a poza bromolitowymi chłodziarkami absorpcyjnymi, sprężarkowe czy absorpcyjne oparte na mieszaninie amoniaku i wody. Są to źródła stanowiące mniejszość na rynku krajowym, choćby ze względu na znacząco większe (w porównaniu z układami opartymi na silnikach tłokowych) zastosowane moce, a w efekcie nakłady inwestycyjne.

Dużą popularność w źródłach trójgeneracyjnych zyskały absorpcyjne chłodziarki bromolitowe (H2O/LiBr) dzięki możliwości produkcji wody lodowej o temperaturze nie niższej od ok. 5°C przy zasilaniu ciepłem o temperaturze dostępnej z układu kogeneracyjnego silnika tłokowego (od ok. 80°C) oraz stosunkowo dużej dostępności urządzeń i ich serwisu. W chłodziarkach H2O/LiBr czynnikiem chłodniczym jest woda, stąd ograniczenie temperatury produkowanej wody lodowej do ok. 5°C, która może być z powodzeniem wykorzystywana w systemach klimatyzacyjnych oraz różnych zastosowaniach technologicznych. Amoniakalne chłodziarki absorpcyjne (NH3/H2O) mogą zapewnić produkcję czynnika chłodniczego nawet o temperaturze –50°C, więc znajdują zastosowanie wszędzie tam, gdzie wymagane są niskie parametry czynnika chłodniczego (przemysł mięsny itp.). Do prawidłowej pracy wymagają one znacząco wyższej temperatury zasilania ciepłem oraz wyższych nakładów inwestycyjnych, szczególnie pod względem kosztów urządzenia i instalacji, stąd zakres ich stosowania jest bardziej ograniczony niż urządzeń bromolitowych.

Czytaj też: Wentylacja pożarowa garaży – dobór systemu i projektowanie wg ITB 493/2015 >>>

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!
   29.03.2017

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Zdradzamy sposób na projektowanie instalacji najwyższej jakości »

projektowanie

 



Z jakiego powodu tworzywa sztuczne zdominowały rynek wod-kan » Jak bez problemowo przeprowadzić iniekcję mikropali, kotew i gwoździ gruntowych »
bezpieczeństwo instalatora pomoc w projektowaniu
czytam więcej » poznaj go dziś »

 


Czy można dobrze odseparować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

innowacyjne projektowanie

 



Poznaj bezpieczne systemy do dezynfekcji wody pitnej i basenowej » Jak zabezpieczyć wentylatory dachowe »
czysta woda wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Przedłuż certyfikat HVAC bez wychodzenia z firmy »

szkolenia hvac

 



Czy łatwo zainstalować podwieszaną toaletę » Z jakego powodu ta pompa wyprzedza przyszłość »
podwieszana toaleta pompy ciepła
wiem więcej » wiem więcej »

 


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
10/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 10/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Ogrzewanie obiektów przemysłowych
  • - Wentylacja domów jednorodzinnych
Zobacz szczegóły
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