WPŁYW ODZYSKU CIEPŁA NA DZIAŁANIE URZĄDZENIA CHŁODNICZEGO

Podobne dokumenty
ASPEKT EKONOMICZNY ODZYSKU CIEPŁA W PRZEMYSŁOWEJ INSTALACJI CHŁODNICZEJ

Chłodnictwo i Kriogenika - Ćwiczenia Lista 7

BADANIE SPRĘŻARKOWEJ POMPY CIEPŁA

Alternatywne do R134a czynniki proponowane jako płyny robocze w klimatyzacji samochodowej i innych instalacjach chłodniczych o małej wydajności

Obiegi rzeczywisty - wykres Bambacha

BADANIE CHŁODZIARKI SPRĘŻARKOWEJ

Amoniakalne urządzenia chłodnicze Tom I

Pompy ciepła powietrze woda serii T-CAP, czyli stała wydajność grzewcza do temperatury zewnętrznej -15stC.

c = 1 - właściwa praca sprężania izoentropowego [kj/kg], 1 - właściwa praca rozprężania izoentropowego

Wykład 1: Obiegi lewobieżne - chłodnictwo i pompy ciepła. Literatura. Przepisy urzędowe

OCENA TECHNICZNO-EKONOMICZNA KASKADOWEGO SYSTEMU CHŁODZENIA OPARTEGO NA UKŁADZIE AMONIAK DWUTLENEK WĘGLA

4. Sprężarka tłokowa czy śrubowa? Dobór urządzenia instalacji chłodniczej

SEMINARIUM Z CHŁODNICTWA

Automatyzacja procesu odszraniania wentylatorowych chłodnic powietrza gorącymi parami czynnika w małych urządzeniach chłodniczych

EKSPERYMENTALNE OKREŚLENIE WPŁYWU DOBORU CZYNNIKA CHŁODNICZEGO NA MOC CIEPLNĄ CHŁODZIARKI SPRĘŻARKOWEJ**

Dobór urządzenie chłodniczego

Porównanie strat ciśnienia w przewodach ssawnych układu chłodniczego.

SpręŜarki Danfoss dedykowane do pomp ciepła poprawiają sezonową efektywność energetyczną o 10%!

BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA ABSORPCYJNEJ POMPY CIEPŁA

Materiały dydaktyczne. Chłodnictwo, klimatyzacja i wentylacja. Semestr VI. Laboratoria

Zastosowanie zasobników chłodu metodą poprawy efektywności energetycznej autobusów elektrycznych

Pompy ciepła

ASPEKT TECHNICZNO-EKONOMICZNY ODZYSKU CIEPŁA W INSTALACJACH CHŁODNICZYCH

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY

Układ siłowni z organicznymi czynnikami roboczymi i sposób zwiększania wykorzystania energii nośnika ciepła zasilającego siłownię jednobiegową

Kurs początkowy i uzupełniający w zakresie substancji kontrolowanych

GEA rozwiązania dla sektora rybnego

AUTOMATYKI CHŁODNICZEJ I KLIMATYZACYJNEJ

Czynniki alternatywne - przyszłość chłodnictwa? Dr hab. inż. Artur Rusowicz Instytut Techniki Cieplnej Politechnika Warszawska

DX FREE-COOLING DX FREE-COOLING ODZYSK CIEPŁA MARNOTRAWSTWO ENERGII POWAŻNIE SZKODZI ŚRODOWISKU

SEMINARIUM Z AUTOMATYKI CHLODNICZEJ

Techniki niskotemperaturowe w medycynie

ECTS Liczba godzin w tygodniu Liczba godzin w semestrze W C L P S W C L S V VII

Politechnika Gdańska

Technika Chłodnicza- Poradnik Tom II

ZMIANA PARAMETRÓW TERMODYNAMICZNYCH POWIETRZA W PAROWNIKU CHŁODZIARKI GÓRNICZEJ Z CZYNNIKIEM R407C***

Skraplanie czynnika chłodniczego R404A w obecności gazu inertnego. Autor: Tadeusz BOHDAL, Henryk CHARUN, Robert MATYSKO Środa, 06 Czerwiec :42

ZAGADNIENIA ODZYSKU CIEPŁA W URZĄDZENIACH CHŁODNICZYCH NA PODSTAWIE DOŚWIADCZEŃ FIRMY DK

SPOSÓB NA ZASTĄPIENIE KOTŁÓW OLEJOWO-GAZOWYCH W INSTALACJACH NOWYCH I MODERNIZOWANYCH

CASE STUDY. Wykorzystanie ciepła odpadowego w zakładzie wytwórczym frytek. Źródła ciepła odpadowego w przemyśle dla agregatów chłodniczych

Efektywność energetyczna powietrznych pomp ciepła dla CWU

Bezpłatne ogrzewanie, wyrównywanie temperatury za połowę ceny

Obiegi gazowe w maszynach cieplnych

Instalacja z zaworem elektronicznym EEV dla TELECOM Italia

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY. Seminarium z przedmiotu AUTOMATYKA CHŁODNICZA I KLIMATYZACYJNA

Ocena techniczna systemu FREE COOLING stosowanego w agregatach wody lodowej dla systemów klimatyzacji.

Numeryczna analiza pracy i porównanie nowoczesnych układów skojarzonych, bazujacych na chłodziarce absorpcyjnej LiBr-H 2 O

Obieg Ackeret Kellera i lewobieżny obieg Philipsa (Stirlinga) podstawy teoretyczne i techniczne możliwości realizacji

POLITECHNIKA GDAŃSKA

SPIS TREŚCI TOMU I. Przedmowa 11. Wprowadzenie 15 Znaczenie gospodarcze techniki chłodniczej 18

AUTOMATYKA CHŁODNICZA

Ćwiczenie nr 3 Wpływ zmiany powierzchni skraplacza na wydajność pracy urządzenia chłodniczego

Wienkra: Hydro Kit - Moduł centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej dla systemów MULTI V

Lewobieżny obieg gazowy Joule a a obieg parowy Lindego.

Informacja o pracy dyplomowej

Poligeneracja wykorzystanie ciepła odpadowego

SolarCool. Instalacja solarna dla systemów HVACR. Energooszczędne rozwiązanie wspomagające pracę układu chłodniczego

KONCEPCJA WYKORZYSTANIA CIEPŁA ODPADOWEGO DO WYTWARZANIA CHŁODU NA JEDNOSTKACH PŁYWAJĄCYCH

Moc energii słonecznej. Innowacyjne odnawialne źródło energii! Oszczędność kosztów. Efektywność systemu nawet do 70%

PL B1. Sposób geotermalnego gospodarowania energią oraz instalacja do geotermalnego odprowadzania energii cieplnej

ANALIZA PORÓWNAWCZA SPRĘŻARKOWEGO UKŁADU CHŁODNICZEGO WSPÓŁPRACUJĄCEGO Z ODWIERTEM I UKŁADU CHŁODZONEGO POWIETRZEM ZEWNĘTRZNYM

Ocena efektywności energetycznej sprężarkowych układów chłodniczych dwustopniowych

WYKORZYSTANIE SILNIKA STIRLINGA W MAŁYCH I ŚREDNICH AGREAGATACH TRIGENERACYJNYCH

- stosunek kosztów eksploatacji (Coraz droższe paliwa kopalne/ coraz tańsze pompy ciepła)

Bałtyckie Forum Biogazu. Skojarzone systemy wytwarzania energii elektrycznej, ciepła, chłodu KOGENERACJA, TRIGENERACJA

Wykorzystanie ciepła odpadowego dla redukcji zużycia energii i emisji

Zagospodarowanie energii odpadowej w energetyce na przykładzie współpracy bloku gazowo-parowego z obiegiem ORC.

Konstrukcja pompy ciepła powietrze/woda typu Split. Dr hab. Paweł Obstawski

Jaka płaca, taka... temperatura - klimatyzatory grzewczo-chłodzące (1)

Mgr inż. Marta DROSIŃSKA Politechnika Gdańska, Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa

Obieg Ackeret-Kellera i lewobieżny obieg Philipsa (Stirlinga) - podstawy teoretyczne i techniczne możliwości realizacji.

Chłodnictwo i klimatyzacja / Kazimierz M. Gutkowski, Dariusz J. Butrymowicz. wyd. 2-1 dodr. (PWN). Warszawa, cop

Możliwości odzysku ciepła z procesów technologicznych

KATEDRA APARATURY I MASZYNOZNAWSTWA CHEMICZNEGO Wydział Chemiczny POLITECHNIKA GDAŃSKA ul. G. Narutowicza 11/ GDAŃSK

Chłodnictwo i Kriogenika - Ćwiczenia Lista 4

STIEBEL ELTRON: Co to jest i jak działa pompa ciepła?

AUTOMATYKA I STEROWANIE W CHŁODNICTWIE, KLIMATYZACJI I OGRZEWNICTWIE L2 STEROWANIE INWERTEROWYM URZĄDZENIEM CHŁODNICZYM W TRYBIE P

POMPY CIEPŁA. grzanie przy temp. zewnętrznej -30 C

2-SPRĘŻARKOWE POMPY CIEPŁA Z WTRYSKIEM PARY (EVI), DO MONTAŻU WEWNĘTRZNEGO

ZAGADNIENIA ODZYSKU CIEPŁA W URZĄDZENIACH CHŁODNICZYCH NA PODSTAWIE DOŚWIADCZEŃ FIRMY DK

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY Katedra Energetyki i Aparatury Przemysłowej PRACA SEMINARYJNA

Rozwój pomp ciepła sprawność energetyczna i ekologia

Wdrożenia projektów oszczędzania energii w zakładzie Coca-Cola w Tyliczu. Krynica-Zdrój 2012

Para wodna najczęściej jest produkowana w warunkach stałego ciśnienia.

Ćwiczenie nr 1 Wyznaczanie charakterystyki statycznej termostatycznego zaworu rozprężnego

Sprawność energetyczna pomp ciepła z wymiennikami typu woda-woda i powietrze-woda

Seminarium z Automatyki Chłodniczej i Klimatyzacyjnej/

Materiały techniczne 2019 rewersyjne pompy ciepła do grzania i chłodzenia

1 Powrót ogrzewania, wejście do pompy ciepła, gwint wew. / zew 1½ 2 Powrót c.w.u., wejście do pompy ciepła, gwint wew. / zew 1

Analiza ekonomiczna chłodzenia bezpośredniego i wyparnego

Prezentacja produktu SPINSAVER 1 SPINSAVER ITA, R5P

Politechnika Gdańska

Układy przygotowania cwu

Lewobieżny obieg gazowy Joule a a obieg parowy Lindego.

SAMOREGULACJA OBIEGÓW URZĄDZEŃ CHŁODNICZYCH NIEBEZPIECZEŃSTWO CZY EFEKT POŻĄDANY

4.1. Określanie charakterystyk energetycznych procesów 4.2. Zużycie energii od produkcji 4.3. Zużycie energii od produkcji c.d. 4.4.

64 Materiały techniczne 2017/1 rewersyjne pompy ciepła do grzania i chłodzenia

PRACA ZINTEGROWANEGO UKŁADU GRZEWCZO- CHŁODZĄCEGO W BUDYNKU ENERGOOSZCZĘDNYM I PASYWNYM

W kręgu naszych zainteresowań jest:

WYKORZYSTANIE CIEPŁA SKRAPLANIA JAKO DOLNEGO ŹRÓDŁA ENERGII SPRĘŻARKOWEJ POMPY CIEPŁA (SPC)

Transkrypt:

WPŁYW ODZYSKU CIEPŁA NA DZIAŁANIE URZĄDZENIA CHŁODNICZEGO mgr inż. Roman SZCZEPAŃSKI KATEDRA TECHNIKI CIEPLNEJ Politechnika Gdańska 1. ANALIZA TEORETYCZNA WPŁYWU ODZY- SKU CIEPŁA NA PRACĘ URZĄDZENIA CHŁOD- NICZEGO DLA RÓŻNYCH WARUNKÓW PRACY SKRAPLACZA Aby zobrazować wpływ zmiany warunków pracy skraplacza na działanie urządzenia chłodniczego poniżej zostanie przedstawiony przykład rachunkowy wykorzystania ciepła odpadowego pozyskiwanego z tego wymiennika dla dwóch różnych opcji jego pracy. Najpierw dokonana zostanie ocena ilości ciepła jakie można uzyskać wykorzystując ciepło skraplania i ciepło przegrzania gorących par czynnika chłodniczego dla warunków nominalnych pracy urządzenia chłodniczego. Druga część analizy będzie dotyczyła skutków jakie powoduje zmiana nominalnej temperatury skraplania. Zmiana ta będzie polegała na jej podwyższeniu o 15 K. Podwyższenie temperatury skraplania ma na celu osiągnięcie wyższej temperatury końcowej podgrzewanej wody użytkowej lub wykorzystania tego ciepła do innych celów grzewczych tak aby osiągana temperatura końcowa nie wymagała dalszego podgrzewania nośnika ciepła przez inne urządzenie grzewcze. Do analizy przyjęto następujące dane charakteryzujące urządzenie chłodnicze (rys. 1): sprężarka tłokowa Grasso 610 wg [11] wydajność chłodnicza Q 0 = 100 kw temperatura parowania temperatura skraplania t 0 = -10 C = +40 C = +55 C przegrzanie czynnika za parownikiem Δt p = 15 K dochłodzenie ciekłego czynnika Δt d = 5 K temperatura par czynnika zasysanych przez sprężarkę t ss = +15 C gdzie: Q 0 wydajność chłodnicza dla warunków początkowych t 0 temperatura parowania nominalna temperatura skraplania t k temperatura skraplania po zmianie warunków pracy skraplacza t p temperatura przegrzania czynnika chłodniczego za parownikiem t d dochłodzenie ciekłego czynnika chłodniczego za skraplaczem t ss temperatura zasysanych par czynnika chłodniczego na dolocie sprężarki. Analizę przeprowadzono dla trzech czynników chłodniczych w celu porównania wyników obliczeń ilości ciepła odpadowego i ilości wody jaką można z tego ciepła uzyskać oraz sprawdzenia czy zmiany parametrów pracy skraplacza dla tych czynników powodują podobne skutki. Czynniki dla których przeprowadzono analizę to: R 134a R 717 i R 407C. Dla każdego z nich rozważano trzy różne przypadki pracy urządzenia chłodniczego: pierwszy z nich dotyczy warunków nominalnych pracy urządzenia oraz ilości ciepła jakie można dla tych warunków osiągnąć wraz z ilością uzyskiwanej ciepłej wody użytkowej; kolejny to ocena wpływu podwyższenia temperatury skraplania wg wcześniejszych założeń na warunki pracy urządzenia chłodniczego oraz ilość uzyskiwanej c.w.u. dla stałej wydajności objętościowej sprężarki (takiej jaką uzyskaliśmy dla warunków nominalnych); trzeci przypadek analizy dotyczy oceny wpływu podwyższenia temperatury skraplania wg wcześniejszych założeń na warunki pracy urządzenia chłodniczego oraz ilość uzyskiwanej c.w.u. dla stałej wydajności chłodniczej urządzenia Q 0 przyjętej dla warunków nominalnych. Wszystkie trzy przypadki tej analizy dotyczą podgrzewania wody wykorzystując do tego celu ciepło przegrzania sprężonych par czynnika i ciepło ich skraplania od temperatury +10 C do temperatury +50 C. 1.1 Obliczenia podstawowych wielkości charakteryzujących teoretyczny obieg chłodniczy dla czynnika R 134a dla = +40 C i +55 C (tab. 1) Obliczenie ilości wody jaką można uzyskać z ciepła odpadowego w analizowanym teoretycznym obiegu chłodniczym pracującym na czynniku R 134a dla =+40 C (tab.1) W analizie założono że odzyskiwane ciepło skraplania zostanie wykorzystane do ogrzewania ciepłej wody użytkowej. temperatura wody wodociągowej która będzie podgrzewana wynosi: t wo =+10 o C technika chłodnicza i klimatyzacyjna 3/2007 103

Rys. 1. Wykres log p-h analizowanego obiegu chłodniczego z naniesionymi punktami charakterystycznymi: obieg chłodniczy dla warunków nominalnych = +40 C; - - - - obieg chłodniczy dla = +55 C temperatura wody jaką chcemy otrzymywać powinna wynosić: t wk = + 50 o C. Przyjęto wskaźnik strat ciepła występujących w urządzeniu na poziomie 20% co prowadzi do zmniejszenia ilości ciepła jaka może być przeznaczona do podgrzewania c.w.u. Tak więc jego użyteczna wydajność grzewcza wyniesie: Q H = Q k. 08 = 1337. 08 = 107 Do podgrzania c.w.u. wykorzystywane będzie zarówno ciepło przegrzania jak i ciepło skraplania. W analizowanym przypadku stosunek ciepła przegrzania do ciepła skraplania wynosi: +40 C wykorzystując wydajność grzewczą procesu skraplania. Drugi etap to podgrzewanie wody od temperatury +40 C do temperatury +50 C wykorzystując wydajność grzewczą przegrzania. Tak więc w pierwszym etapie otrzymamy następującą ilość podgrzanej wody: gdzie: c pw ciepło właściwe wody w [W/kgK] Δt różnica między temperaturą początkową a końcową wody podgrzewanej w [K]. W drugim etapie otrzymamy: Na tej podstawie można wyznaczyć użyteczną wydajność grzewczą procesu skraplania czynnika chłodniczego oraz wydajność grzewczą wynikającą z przegrzania czynnika chłodniczego: wydajność grzewcza procesu skraplania; Zatem w ciągu godziny otrzymujemy 1948 l wody o temperaturze +50 C. Tak więc aby podgrzać taką ilość wody od temperatury +10 C do temperatury +50 C analizowane urządzenie chłodnicze musi pracować przez: Q skr = 079. Q H = 079. 107 = 843 wydajność grzewcza przegrzania; Q prze = 021. Q H = 021. 107 = 226 Podgrzewanie wody zachodzić będzie w wymienniku przeciwprądowym w dwóch etapach. Pierwszy etap to podgrzewanie wody od temperatury +10 C do temperatury Przyjmując że sprężarka będzie pracowała przez 16 godzin dziennie w tym czasie można uzyskać: wody podgrzanej od temperatury +10 C do +50 C. 104 technika chłodnicza i klimatyzacyjna 3/2007

Tabela 1. Wyniki obliczeń charakterystycznych wielkości przyjętego do analizy obiegu chłodniczego dla =+40 C q 0 [kj/kg] l t [kj/kg] q k [kj/kg] q p [kj/kg] V d [m 3 /s] q v [kj/m 3 ] Q 0 ε [-] m rz [kg/s] N e Q k 154 41 206 36 01025 12833 100 375 0649 266 1337 Tabela 2 Wyniki obliczeń ilości uzyskanej c.w.u. dla =+55 C Q H q p [---] Q skr Q prze m wskr [kg/h] [kg/h] t pr [h] 892 026 657 235 1885 2019 0933 32309 Tabela 3 Porównanie obliczeń ilości ciepła i ilości ciepłej wody jakie można uzyskać z omawianego urządzenia chłodniczego dla czynnika R 134a Q H Q sk Q prze q p t pr [ C] [---] [kg/h] [kg/h] [h] +40 107 021 843 226 2417 1948 0806 38682 +55 892 026 657 235 1885 2019 0933 32309 Δ -178 005-186 09-532 71 0127-6373 m wskr gdzie: Δ różnica między daną wielkością dla temperatury skraplania = +55 C i +40 C Tabela 4 Zmiany charakterystycznych wielkości obiegu chłodniczego w wyniku zmiany temperatury skraplania z +40 C na +55 C dla czynników: R 134a R 717 i R 407C Wielkość charakterystyczna obiegu Skutki jakie powoduje podwyższenie Słownie Symbol temperatury skraplania Jednostkowa wydajność chłodnicza q 0 Jednostkowa teoretyczna praca sprężania l t Jednostkowa wydajność cieplna skraplacza q k lub Jednostkowe ciepło przegrzania q p Jednostkowa objętościowa wydajność chłodnicza q v Objętościowa wydajność sprężarki doskonałej V d nie zmienia się Wydajność chłodnicza Q 0 Współczynnik wydajności chłodniczej ε Rzeczywisty strumień masowy czynnika m rz Teoretyczne zapotrzebowanie mocy napędowej sprężarki N e Wydajność cieplna skraplacza Q k Dalsza analiza dotyczy tego samego układu chłodniczego co poprzednio lecz została podwyższona w nim temperatura skraplania z +40 C do +55 C. Analiza ta ma na celu sprawdzenie jak zmienią się parametry pracy urządzenia chłodniczego przy podwyższaniu temperatury skraplania. Podwyższenie tej temperatury ma na celu osiągnięcie wyższej temperatury końcowej podgrzewanej ciepłej wody użytkowej lub uzyskanie korzyści z lepszego wykorzystania ciepła przegrzania czynnika w odniesieniu do ciepła skraplania. W poniższej analizie nie zmieniono temperatury końcowej jaką ma osiągnąć c.w.u. ponieważ nie miałoby sensu porównywanie wyników obliczeń uzyskanej ilości podgrzanej wody. Obliczenia ilości wody jaką można uzyskać z ciepła odpadowego w omawianym teoretycznym układzie chłod- technika chłodnicza i klimatyzacyjna 3/2007 105

Tabela 5. Wpływ zmiany temperatury skraplania z +40 C na +50 C na ilość uzyskiwanej ciepłej wody użytkowej dla czynników: R 134a R 717 i R 407C Wielkość charakterystyczna Skutki jakie powoduje podwyższenie Słownie Symbol temperatury skraplania Użyteczna wydajność grzewcza Q H Stosunek ciepła przegrzania do ciepła skraplania Wydajność grzewcza skraplania Q skr Wydajność grzewcza przegrzania Q prze Ilość podgrzanej wody od temperatury +10 C do +40 C wykorzystując wydajność grzewczą skraplania Ilość podgrzanej wody od temperatury +40 C do +50 C wykorzystując wydajność grzewczą przegrzania Ilość podgrzanej wody od temperatury +10 C do +50 C w ciągu jednego dnia (16 godzin pracy sprężarki) m wskr lub Tabela 6 Porównanie obliczeń podstawowych wielkości charakteryzujących analizowany obieg chłodniczy dla czynnika R 134a [ C] Q 0 V d [m 3 /s] m rz [kg/s] N e Q k +40 100 01025 0649 266 1337 +55 100 01347 0763 382 1465 Δ 0 00322 0114 115 128 gdzie: Δ różnica między daną wielkością dla temperatury skraplania = +55 C i +40 C Tabela 7. Porównanie obliczeń ilości ciepła i ilości ciepłej wody jakie można uzyskać z analizowanego urządzenia chłodniczego dla czynnika R 134a [ C] Q H q p [---] Q skr Q prze m wskr [kg/h] [kg/h] t pr [h] +40 107 021 843 226 2417 1948 0806 38682 +55 1172 026 864 308 2476 2653 0933 42450 Δ 127 005 21 82 58 704 0127 3768 Tabela 8 Porównanie obliczeń ilości ciepła i ilości ciepłej wody jakie można uzyskać z analizowanego urządzenia chłodniczego dla czynnika R 717 [ C] Q H q p [---] Q skr Q prze m wskr [kg/h] [kg/h] t pr [h] +40 1024 028 734 29 2103 2492 0844 39870 +55 1098 038 677 421 1940 3620 0536 57926 Δ 74 01-57 131-163 1128-0308 18055 106 technika chłodnicza i klimatyzacyjna 3/2007

Tabela 9. Porównanie obliczeń ilości ciepła i ilości ciepłej wody jakie można uzyskać z analizowanego urządzenia chłodniczego dla czynnika R 407C [ C] Q H q p [---] Q skr Q prze m wskr [kg/h] [kg/h] t pr [h] +40 1049 022 815 234 2335 2016 0863 37359 +55 1168 032 786 382 2254 3283 0686 52528 Δ 74 01-28 148-806 1267-0176 15168 Tabela 10. Zmiany charakterystycznych wielkości obiegu chłodniczego w wyniku zmiany temperatury skraplania z +40 C na +55 C dla czynników: R 134a R 717 i R 407C Wielkość charakterystyczna obiegu Słownie Symbol Skutki jakie powoduje podwyższenie temperatury skraplania Jednostkowa wydajność chłodnicza q 0 Jednostkowa teoretyczna praca sprężania l t Jednostkowa wydajność cieplna skraplacza q k lub Jednostkowe ciepło przegrzania q p Jednostkowa objętościowa wydajność chłodnicza q v Objętościowa wydajność sprężarki doskonałej V d Wydajność chłodnicza Q 0 bez zmian Współczynnik wydajności chłodniczej ε Rzeczywisty strumień masowy czynnika m rz Teoretyczne zapotrzebowanie mocy napędowej sprężarki N e Wydajność cieplna skraplacza Q k niczym dla =+55 C ( tab. 2 ) W celu wyznaczenia ilości ciepłej wody użytkowej jaką można uzyskać w tym przypadku założono te same warunki i zasady jakie przyjęto dla temperatury skraplania =+40 C. Uzyskane wyniki obliczeń przedstawiono w tabeli 2. Porównanie wyników obliczeń dla różnych temperatur skraplania dla czynnika R 134a prezentuje tabela 3. 2. WPŁYW ZMIAN TEMPERATURY SKRAPLANIA NA DZIAŁANIE URZĄDZENIA CHŁODNICZEGO ORAZ OCENA ILOŚCI UZYSKANEJ C.W.U. PRZY ZACHOWANIU STAŁEJ WYDAJNOŚCI OBJĘTOŚ- CIOWEJ SPRĘŻARKI V d = const. Analiza teoretyczna dwóch pierwszych przypadków czyli obliczenia ilości ciepłej wody użytkowej jaką można uzyskać z danego obiegu chłodniczego dla warunków nominalnych i po zmianie temperatury pracy skraplacza z +40 C na +55 C oraz wpływu tych zmian na wielkości charakterystyczne urządzenia chłodniczego przy zachowaniu stałej wydajności objętościowej sprężarki V d pozwala dokonać szeregu ważnych obserwacji które przedstawiono w tabeli 4. Zawarte w niej wnioski dotyczą wszystkich trzech analizowanych czynników chłodniczych. Podwyższenie temperatury skraplania wpływa niekorzystnie na charakterystyczne wielkości obiegu chłodniczego. Samo podwyższenie bez zmiany wydajności objętościowej sprężarki powoduje duży spadek jej wydajności chłodniczej w granicach 25% co jest praktycznie niedopuszczalnie jeśli chcemy aby urządzenie chłodnicze odprowadzało taki sam strumień ciepła z komory chłodniczej. Ponadto wzrasta zużycie energii przez sprężarkę od 3% do 18% w zależności od rodzaju czynnika chłodniczego z którym pracuje ta maszyna. Współczynnik wydajności chłodniczej również o ok. 30%. Jedyną zaletą takiej technika chłodnicza i klimatyzacyjna 3/2007 107

Tabela 11. Skutki zmiany temperatury skraplania z +40 C na +50 C na ilość uzyskiwanej ciepłej wody użytkowej dla czynnika R 134a R 717 i R 407C Wielkość charakterystyczna Skutki jakie powoduje podwyższenie Słownie Symbol temperatury skraplania Użyteczna wydajność grzewcza Q H Stosunek ciepła przegrzania do ciepła skraplania Wydajność grzewcza skraplania Q skr lub Wydajność grzewcza przegrzania Q prze Ilość podgrzanej wody od temperatury +10 C do +40 C wykorzystując wydajność grzewczą skraplania Ilość podgrzanej wody od temperatury +40 C do +50 C wykorzystując wydajność grzewczą przegrzania Ilość uzyskanej wody od temperatury +10 C do +50 C w ciągu jednego dnia (16 godzin pracy sprężarki) m wskr lub Rys. 2. Porównanie obliczeń podstawowych wielkości charakteryzujących analizowany obieg chłodniczy dla czynnika R 134a Rys. 3 Porównanie obliczeń ciepła skraplania Q skr i ciepła przegrzania Q prze dla analizowanych czynników chłodniczych dla =+40 C i =+55 C 108 technika chłodnicza i klimatyzacyjna 3/2007

Rys. 4 Porównanie obliczeń ilości podgrzanej wody od ciepła skraplania m wskr i ilości podgrzanej wody od ciepła przegrzania dla analizowanych czynników chłodniczych dla =+40 C i =+55 C Rys. 5 Ilość podgrzanej wody od temperatury +10 C do +50 C w ciągu jednego dnia (16 godzin pracy sprężarki) dla analizowanych czynników chłodniczych dla =+40 C i =+55 C zmiany może być to że wzrasta ciepło przegrzania dzięki któremu moglibyśmy uzyskać więcej ciepła z przegrzewu czynnika chłodniczego oraz wyższą temperaturę końcową ciepłej wody użytkowej lub do innych celów grzewczych. W tabeli 5 podsumowano wpływ zmiany temperatury skraplania na użyteczną wydajność grzewczą oraz uzyskiwaną z niej ilość ciepłej wody użytkowej o temperaturze +50 C. Dotyczy to podobnie jak powyżej tych samych parametrów pracy urządzenia chłodniczego czyli porównania nominalnych warunków pracy z pracą urządzenia w warunkach podwyższonej temperatury skraplania dla V d = const. Skutkiem podwyższenia temperatury skraplania jest zmniejszenie użytecznej wydajności grzewczej w wyniku zmniejszenia wydajności cieplnej skraplacza. Natomiast zwiększa się ilość ciepła przegrzania par czynnika chłodniczego oraz wzrasta stosunek tego ciepła do ciepła skraplania. W zależności od rodzaju czynnika chłodniczego wzrost ten powoduje zwiększenie całkowitej ilości podgrzanej wody od temperatury +10 C do +50 C. Mimo tego że dzięki podwyższeniu temperatury skraplania dla czynnika R 717 i R 407C uzyskujemy większą ilość podgrzanej wody to może to być nieekonomiczne ponieważ skutki negatywne wynikające ze zmian warunków pracy urządzenia chłodniczego mogą przewyższać zalety takich zmian. Skutkiem ubocznym może być mniejsza żywotność sprężarki chłodniczej w wyniku pracy przy podwyższonych parametrach (wyższa temperatura końca sprężania i wyższy spręż). 2.1 Analiza wpływu podwyższenia temperatury skraplania na działanie urządzenia chłodniczego oraz ilość uzyskiwanej c.w.u. dla Q 0 = const. Jeżeli urządzenie chłodnicze miałoby pracować z taką samą wydajnością chłodniczą jaka została ustalona dla danej komory chłodniczej wówczas należałoby zwiększyć wydajność objętościowąz sprężarki. Tak więc w kolejnej technika chłodnicza i klimatyzacyjna 3/2007 109

części analizy przedstawione zostaną zmiany jakie spowoduje zwiększenie wydajności sprężarki w celu osiągnięcia takiej samej wydajności chłodniczej jaką założono nominalnie czyli Q 0 = 100 kw. Zmianie ulegną następujące wielkości charakterystyczne obiegu: wydajność objętościowa sprężarki doskonałej V d rzeczywista wydajność masowa m rz teoretyczne zapotrzebowanie mocy napędowej N e wydajność cieplna skraplacza Q k. Pozostałe parametry obiegu nie zmienią się. Tok obliczeń dla tej analizy pozostaje taki sam jak poprzednio z uwzględnieniem stałej wydajności chłodniczej urządzenia. Jak wynika z oceny jakościowej przedstawionej w tabeli 10 podwyższenie temperatury skraplania przy zachowaniu stałej wydajności chłodniczej urządzenia Q 0 powoduje wzrost wydajności objętościowej sprężarki V d o ok. 33% co wpływa na jeszcze większe niż poprzednio zmiany jej mocy napędowej N e która zwiększa się nawet o 54% dla czynnika R 407C a średnio o 45%. Taki wzrost wydajności i mocy napędowej sprężarki powoduje niewielkie zwiększenie wydajności cieplnej skraplacza Q k o ok. 10%. Aby ocenić jakie korzyści powoduje zwiększenie wydajności cieplnej skraplacza w tabeli 11 przedstawiono syntetyczne podsumowanie wyników obliczeń ilości uzyskiwanej ciepłej wody użytkowej o zadanej temperaturze. Utrzymanie wydajności chłodniczej urządzenia Q 0 na stałym poziomie przy podwyższeniu temperatury skraplania z +40 C na +55 C powoduje wzrost ilości uzyskiwanej ciepłej wody użytkowej dla trzech przyjętych do analizy czynników chłodniczych: R 134a R 717 i R 407C. Najkorzystniejsze wyniki osiąga się dla amoniaku bowiem zwiększenie ilości uzyskiwanej wody sięga ok. 55%. Najmniej korzystna zmiana temperatury skraplania dotyczy czynnika R 134a ponieważ powoduje ona wzrost uzyskiwanej ciepłej wody użytkowej o niepełne 10% przy wzroście zapotrzebowania na energię napędową sprężarki o ok. 43%. Tak więc aby podjąć decyzję dotyczącą podwyższenia temperatury skraplania w urządzeniu konieczne jest przeprowadzenie szczegółowej analizy wszystkich parametrów jego pracy i stwierdzenie czy mimo niekorzystnych warunków działania urządzenia celowe będzie podwyższanie po to aby końcowa temperatura podgrzewanej wody nie wymagała dalszego jej podgrzewania. PODSUMOWANIE ANALIZY TEORETYCZNEJ WY- KORZYSTANIA CIEPŁA ODPADOWEGO DO POD- GRZEWANIA CIEPŁEJ WODY UŻYTKOWEJ DLA RÓŻNYCH PARAMETRÓW PRACY SKRAPLACZA Przedstawiona powyżej analiza pozwala stwierdzić że podwyższenie temperatury skraplania powoduje: wzrost poboru mocy napędowej sprężarki N e spadek wydajności chłodniczej urządzenia Q 0 przy stałej wydajności objętościowej sprężarki spadek wydajności cieplnej skraplacza Q k przy stałej wydajności objętościowej sprężarki V d wzrost wydajności cieplnej skraplacza Q k przy zachowaniu stałej wydajności chłodniczej urządzenia Q 0 wzrost temperatury końca sprężania czynnika co powoduje między innymi obniżenie trwałości sprężarki. Wynika stąd że aby uzyskać ciepłą wodę za darmo należy wykorzystywać ciepło skraplania przy nominalnych parametrach pracy urządzenia chłodniczego. LITERATURA: [1] Bonca Z. Butrymowicz D. Dambek D. Depta A. Targański W.: Czynniki chłodnicze i nośniki ciepła. Własności cieplne chemiczne i eksploatacyjne. Wyd. MASTA Gdańsk 1997.. [2] Kalinowski K. Paliwoda A. Bonca Z. Butrymowicz D. Targański W.: Amoniakalne urządzenia chłodnicze. Podstawy teoretyczne budowa działanie. Tom I. Wyd. MASTA Gdańsk 2000. [3] Ullrich H.-J.: Technika chłodnicza. Poradnik. Tom 1. Wyd. MASTA Gdańsk 1998. [4] Ullrich H.-J.: Technika chłodnicza. Poradnik. Tom 2. Wyd. MASTA Gdańsk 1999. [5] Daniewska M.: Odzysk ciepła skraplania czynnika chłodniczego. Chłodnictwo & Klimatyzacja 1996 nr 6. [6] Döhlinger M.: Jak można przyczynić się do zaoszczędzenia energii? Lepsze urządzenia zdrowsze środowisko. Chłodnictwo & Klimatyzacja 1997 nr 1. [7] Gazda W. Task M.: Wybrane aspekty wykorzystania ciepła odpadowego ze skraplacza urządzenia chłodniczego do przygotowania c.w.u. Chłodnictwo & Klimatyzacja 2002 nr 11. [8] Paliwoda A.: Oszczędzanie energii w chłodnictwie żywnościowym. Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna 1999 nr 2. [9] Staniszewski D. Bonca Z.: Aspekt techniczno-ekonomiczny odzysku ciepła w instalacjach chłodniczych. Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna 2006 nr 1. [10] Wójcik P. Bonca Z.: Odzysk ciepła w agregacie do schładzania wody lodowej. Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna 2006 nr 2. [11] Materiały informacyjne firmy Grasso. 110 technika chłodnicza i klimatyzacyjna 3/2007