Reklama
Reklama
 
 
 
Reklama
Warianty solarnych systemów klimatyzacyjnych SDEC
Ocena użytkowników: / 3
SłabyŚwietny 
Wydanie 6/2008  |  Data dodania: 20.06.2008

Konieczność oszczędzania energii z powodu stale wzrastających cen oraz malejących zasobów paliw kopalnianych wymusza szukanie rozwiązań pozwalających na uzyskanie energii z innych źródeł. Można to osiągnąć poprzez wykorzystanie energii ze źródeł odnawialnych.
W artykule przedstawiono współczesne rozwiązania systemów klimatyzacyjnych SDEC, w których do uzdatniania powietrza wykorzystywana jest energia słoneczna. Systemy te należą do grupy tzw. układów otwartych, w których efekt chłodzenia uzyskiwany jest w wyniku zmiany wilgotności powietrza przez jego kontakt ze stałym sorbentem oraz w wyniku chłodzenia wyparnego.
 

Wstęp – solarne systemy klimatyzacyjne
    Obecne zainteresowanie wykorzystaniem ogólnie dostępnej energii słonecznej w klimatyzacji jest podyktowane koniecznością poszukiwania rozwiązań energooszczędnych i bardziej przyjaznych środowisku naturalnemu. Dzięki wykorzystaniu energii słonecznej możliwe jest bowiem zmniejszenie zużycia energii ze źródeł kopalnianych, a tym samym ograniczenie emisji gazów cieplarnianych do atmosfery.
    Aby wykorzystać energię promieniowania słonecznego do celów chłodniczych konieczna jest jej konwersja. Można to uczynić w różny sposób, co przedstawiono na schemacie (rys. 1). Konwersja energii promieniowania słonecznego zachodzi na drodze elektrycznej lub termicznej. W pierwszym przypadku w ogniwach fotowoltaicznych następuje zamiana energii promieniowania słonecznego bezpośrednio na energię elektryczną, która następnie może być wykorzystana do napędu sprężarkowych urządzeń chłodniczych. W procesach termicznych natomiast ciepło wytwarzane za pomocą kolektorów słonecznych wykorzystywane jest do napędu urządzeń termochemicznych lub termomechanicznych.

   Można wyróżnić różnego rodzaju urządzenia pracujące w dwóch podstawowych układach:
● otwartym, w którym efekt chłodzenia uzyskiwany jest w wyniku zmiany wilgotności powietrza (urządzenia z płynnym lub stałym sorbentem),
● zamkniętym, w którym efekt chłodzenia uzyskiwany jest w wyniku przemian termochemicznych w układach absorpcyjnych lub adsorpcyjnych.

    Solarne systemy klimatyzacyjne SDEC (solar desiccant and evaporative cooling) stanowią przykład rozwiązań systemów otwartych DEC (desiccant and evaporative cooling). W systemach tych energia promieniowania słonecznego wykorzystywana jest do regeneracji wypełnienia rotora sorpcyjnego strumieniem ogrzanego powietrza, co umożliwia zmniejszenie zawartości wilgoci w powietrzu klimatyzacyjnym. Obniżenie temperatury powietrza klimatyzacyjnego uzyskuje się natomiast dzięki chłodzeniu wyparnemu w nawilżaczach adiabatycznych. Dzięki tym procesom możliwe jest utrzymanie parametrów powietrza w pomieszczeniu klimatyzowanym w zakresie komfortu cieplnego, również w okresie letnim.

    Systemy SDEC stanowią obecnie pewną alternatywę zarówno w stosunku do konwencjonalnych instalacji klimatyzacyjnych wyposażonych w agregaty chłodnicze sprężarkowe, jak i w stosunku do systemów z agregatami absorpcyjnymi i adsorpcyjnymi.
    W zależności od potrzeb i zewnętrznych warunków klimatycznych systemy SDEC stosowane są w różnych wariantach rozwiązań.

Solarne systemy SDEC przeznaczone do pracy... ...w klimacie umiarkowanym
    W strefie klimatu umiarkowanego, w szczególności zaś na obszarze Europy Środkowej, a więc także w warunkach krajowych, możliwe jest zastosowanie systemów SDEC w podstawowym wariancie. Każde inne rozwiązanie bazuje praktycznie na tej konfiguracji. Podstawowe urządzenie klimatyzacyjne składa się z następujących elementów:
● od strony powietrza nawiewanego: rotor sorpcyjny, wymiennik obrotowy do odzysku ciepła, nawilżacz adiabatyczny, wentylator nawiewny,
● od strony powietrza wywiewanego/regeneracyjnego: nawilżacz adiabatyczny, wymiennik obrotowy do odzysku ciepła, kolektory słoneczne, nagrzewnica regeneracyjna, rotor sorpcyjny, wentylator wywiewny.

    Zasadniczo systemy SDEC mogą współpracować ze słonecznymi kolektorami powietrznymi lub cieczowymi. W przypadku zastosowania kolektorów powietrznych, powietrze regeneracyjne jest w nich ogrzewane do niezbędnej temperatury w sposób bezpośredni. Może ono być pobierane z pomieszczenia lub czerpane z zewnętrz budynku, a następnie poddawane odpowiedniej obróbce termodynamicznej. Nieco lepsze efekty daje na ogół wykorzystanie powietrza usuwanego z pomieszczenia, gdyż z uwagi na odzysk ciepła z powietrza nawiewanego zmniejsza się zużycie energii cieplnej potrzebnej do regeneracji wypełnienia w rotorze sorpcyjnym. Schemat tego rozwiązania przedstawiono na rys. 2. Natomiast drugie rozwiązanie stosowane jest zwykle w przypadku zanieczyszczenia powietrza usuwanego z pomieszczenia substancjami, które są szkodliwe dla ludzi, bądź uniemożliwiają wykorzystanie rotorów sorpcyjnych. Przykładowe rozwiązanie systemu z kolektorami powietrznymi pracującymi na powietrzu zewnętrznym przedstawiono na rys. 4 W urządzeniach tych realizowane są następujące przemiany stanu powietrza (wykresy h-x – rys. 3 i 5): (...)

...w klimacie śródziemnomorskim
(...)

...w klimacie gorącym i wilgotnym
(...)

Podsumowanie
    Solarne systemy klimatyzacyjne SDEC mogą stanowić interesującą alternatywę w stosunku do konwencjonalnych urządzeń klimatyzacyjnych. Do ich budowy wykorzystuje się typowe elementy stosowane w technice wentylacyjnej i klimatyzacyjnej. Odnalezienie na rynku odpowiednich komponentów układu nie powinno zatem przysporzyć większych problemów.
    Jednakże pomimo braku konieczności stosowania w rozwiązaniach przeznaczonych do pracy w naszej strefie klimatycznej stosunkowo drogich agregatów chłodniczych, to już na etapie zakupu systemu trzeba liczyć sięz dodatkowymi kosztami związanymi z zakupem rotora sorpcyjnego, nawilżaczy adiabatycznych i kolektorów słonecznych. Oszczędności eksploatacyjne związane ze zmniejszonymi kosztami wytwarzania chłodu powinny jednak, przynajmniej w części, zrekompensować większe nakłady inwestycyjne.
    Systemy te powinny umożliwić zapewnienie właściwych parametrów powietrza w pomieszczeniach. Dla naszej strefy klimatycznej zarówno temperatura jak i wilgotność względna powietrza utrzymywane są zwykle w zakresie komfortu (tp=21÷26oC, φp=40÷60%). Nie ma jednak możliwości uzyskania niskiej temperatury powietrza nawiewanego (dla obliczeniowej temperatury zewnętrznej +30oC minimalna do uzyskania temperatura powietrza nawiewanego wynosi ok. +18oC). Powoduje to pewne ograniczenia w zastosowaniu tych urządzeń, szczególnie w stosunku do obiektów, w których występują duże zyski ciepła lub też, w których należy utrzymać odpowiednio niską temperaturę lub wilgotność względną powietrza w lecie. Poza tym układy te mogą być stosowane właściwie tylko wtedy, gdy ochładzanie powietrza odbywa się w sposób centralny (w jednostce centrali klimatyzacyjnej).
    Wyżej przedstawione przykłady konfiguracji systemów klimatyzacyjnych SDEC, oprócz układów podstawowych, stosowane są głównie w klimacie tropikalnym i śródziemnomorskim. Wielorakie warianty rozwiązań tych systemów pozwalają zobrazować dużą elastyczność w zastosowaniu tego typu układów, polegającą na stosunkowo łatwej możliwości dostosowania odpowiedniej konfiguracji do potrzeb wynikających z lokalnego klimatu zewnętrznego. Pozwala to myśleć o dostosowaniu tego typu układów również do warunków klimatu polskiego. Prace badawcze nad eksploatowanym w warunkach naturalnych eksperymentalnym solarnym systemem klimatyzacyjnym SDEC wyposażonym w baterię słonecznych kolektorów powietrznych trwają obecnie w Katedrze Klimatyzacji i Ciepłownictwa Politechniki Wrocławskiej.

LITERATURA
[1] KWIECIEŃ D.: Osuszanie sorpcyjne w słonecznym systemie klimatyzacji. Instal 20/2002.
[2] KWIECIEŃ D.: Wykorzystanie kolektorów słonecznych w systemie klimatyzacji. Chłodnictwo & Klimatyzacja 12/2003.
[3] KWIECIEŃ D.: Ocena opłacalności wykorzystania energii słonecznej w klimatyzacji. Chłodnictwo & Klimatyzacja 3/2006.
[4] HINDENBURG C. i inni, Systemlösungen und Regelungskonzepte von Solarunterstützten Klimatisierungssystemen. HLH 6/2002.
[5] ERPENBECK Th.: Sorption1sgestützte solare Klimatisierung. Rozpraw doktorska. Universität Karlsruhe 1999.
[6] HENNING H.M.: Solar assisted air conditioning of buildings – an overview. Applied Thermal Engineering 27 (2007) 1734–1749.
[7] HENNING H.M. i inni: Micro tri-generation system for indoor air conditioning in the mediterranean climate. HPC 2004 – 3rd International Conference on Heat Powered Cycles, Cyprus, October 2004.
[8] KOWALSKI P., Badania solarnego systemu klimatyzacyjnego. Praca magisterska. Politechnika Wrocławska 2007.
[9] HENNING H.M.: Solar - Assisted Air - Conditioning in buildings. A Handbook for Planners. Springer - Verlag, Wien 2004.
[10] BESLER M., KOWALSKI P., KWIECIEŃ D., SCHWITALLA A.: Solarne systemy klimatyzacyjne. Instal 12/2007.
[11] BESLER M., KOWALSKI P., KWIECIEŃ D., SCHWITALLA A.: Solarne systemy klimatyzacyjne SDEC. Instal 1/2008.

    Praca naukowa finansowana ze środków na naukę w latach 2005–2008 jako projekt badawczy nr 4 T07E 009 29. 

 

POLECAMY WYDANIA SPECJALNE

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2021

  • Pompy ciepła 2020-2021

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2020

  • Pompy ciepła 2019-2020

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2019

  • Pompy ciepła 2018

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2017

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2018

  • Pompy ciepła 2015

  • Pompy ciepła 2016

Katalog firm chłodnictwo, klimatyzacja, wentylacja

CHŁODNICTWO: Agregaty (chillery) chłodzone powietrzem, Agregaty (chillery) chłodzone wodą, Agregaty absorpcyjne, Agregaty skraplające, Aparatura kontrolno-pomiarowa, Chłodnice, Chłodnictwo w transporcie, Chłodziwa i nośniki ciepła, Czynniki chłodnicze, Dry-coolery, Drzwi chłodnicze (okucia, akcesoria), Elementy rozprężające, Filtry - osuszacze czynnika chłodniczego, Komory chłodnicze i zamrażalnicze, Kontenery chłodnicze, Maszyny do produkcji lodu (płatkarki, kostkarki), Materiały termoizolacyjne, Meble chłodnicze i zamrażalnicze, Monobloki chłodnicze, Odolejacze, separtory, Oleje sprężarkowe, Płyty warstwowe, Pompy cyrkulacyjne, Silniki, Siłowniki, Sprężarki chłodnicze, Tunele mroźnicze (kriogeniczne), Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Urządzenia rozmrażające, Wieże chłodnicze, Wyłączniki i przekaźniki czasowe, Wymienniki ciepła (parowacze, skraplacze), Wymienniki płytowe, Zasobniki chłodu, Zawory, Zespoły spręzarkowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

KLIMATYZACJA i WENTYLACJA: Aparatura kontrolno-pomiarowa, Aparaty grzewczo-wentylacyjne, Centrale klimatyzacyjne monoblokowe, Centrale klimatyzacyjne rooftop, Centrale klimatyzacyjne sekcyjne, Chłodnice/nagrzewnice kanałowe, Czerpnie i wyrzutnie, Filtry powietrza, Kanały wentylacyjne, Klapy ppoż. (oddymiające, odcinające), Klimakonwektory, Klimatyzacja samochodowa, Klimatyzatory kompaktowe (przenośne, okienne), Klimatyzatory split, Klimatytory multi splity, Kolektory słoneczne, Kratki, nawiewniki, dysze, Kurtyny powietrzne, Materiały termoizolacyjne, Nasady kominowe, wywietrzniki, Nawilżacze (parowe, zraszające, ultradźwiękowe, komory zraszania), Oczyszczacze powietrza, Odciągi miejscowe, Okapy kuchenne, Osuszacze powietrza, Pompy ciepła, Pompy cyrkulacyjne, Przepustnice, Rekuperatory i regeneratory do odzysku ciepła, Siłowniki, Stropy, belki chłodząco-grzejące, Systemy Super Multi, Szafy klimatyzacji precyzyjnej, Tłumiki hałasu, Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Wentylatory dachowe, Wentylatory oddymiające, przeciwwybuchowe, chemoodporne, Wentylatory osiowe, Wentylatory promieniowe, Wentylatory strumieniowe (oddymiające), Wymienniki gruntowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

MATERIAŁY, NARZĘDZIA, PRZYRZĄDY, AKCESORIA: Izolacje akustyczne, termiczne, Materiały i przyrządy lutownicze i spawalnicze, Materiały uszczelniające, Narzędzia, Rury, kształtki, akcesoria, Urzadzenia i środki czyszczące, Urządzenia do inspekcji i czyszczenia systemów wentylacyjno-klimatyzacyjnych, Urządzenia do usuwania i napełniania instalacji chłodniczych; recyklingu czynników chłodniczych, Wibroizolacje, Zamocowania i tłumiki drgań.

INNE: Zrzeszenia i organizacje, Oprogramowanie komputerowe, Portale internetowe, Targi, wystawy, szkolenia.