Klimatyzacja z wykorzystaniem sorpcyjno-wyparnych systemów chłodzenia

Sorpcyjno-wyparne systemy chłodzenia DEC (ang. desiccant evaporation cooling) stanowią alternatywę dla klasycznych systemów klimatyzacji wykorzystujących sprężarkowe urządzenia chłodnicze. Stosowanie systemów DEC pozwala na obniżenie zużycia energii elektrycznej przez systemy klimatyzacyjne nie pogorszając przy tym jakości powietrza dostarczanego do pomieszczeń. Nie wykorzystują przy tym „freonowych” czynników chłodniczych, dzięki czemu nie mają negatywnego wpływu na środowisko. W technologii DEC powietrze chłodzone jest poprzez odparowanie wody, aby zwiększyć efekt chłodzenia powietrze wstępnie jest osuszone przy zastosowaniu stałych, bądź ciekłych sorbentów. Do regeneracji sorbentów, wymagają dostarczenia ciepła o temperaturze w zakresie 50 – 100˚C. Ze względu na możliwość wykorzystania odpadowych i odnawialnych źródeł ciepła technologia DEC stanowi interesujące rozwiązanie. W artykule opisano zasadę działania systemu DEC, oraz przedstawiono wyniki obliczeń dla systemu pracującego w warunkach letnich w klimacie umiarkowanym. Obliczenia wykonane zostały przy założeniu temperatury powietrza zewnętrznego równej 27°C, wilgotność względną przyjmowano z przedziału 45 – 80% zmieniając tę wartość co 5%. Do analizy przyjęto stałe zyski ciepła jawnego i utajonego wewnątrz przestrzeni klimatyzowanej, które wynoszą odpowiednio 15 kW i 3 kW. Strumień powietrza wentylacyjnego przyjęto na poziomie 1000 __⁄ℎ. Wyniki obliczeń pokazują, że w zakresie wilgotności względnej powietrza zewnętrznego poniżej 60 % systemy DEC są w stanie zapewnić odpowiednią jakość powietrza wentylacyjnego, oraz odebrać zyski ciepła i wilgoci z pomieszczeń klimatyzowanych. Wybrany sorbent, do regeneracji wymaga dostarczenia strumienia ciepła o temperaturze około 70°C, w ilości trzykrotnie większej w stosunku do strumienia ciepła jaki jest do odebrania z pomieszczeń.

Desiccant evaporation cooling systems (DEC) are an alternative to conventional vaporcompression cooling units. The use of DEC systems reduces the electricity consumption of air conditioning systems and do not deteriorating the quality of supplied air at the same time. They do not use refrigerants, so do not have a negative impact on the environment. In DEC technology cooling effect is achived by evaporation of water. To increase the cooling effect first the air is dehumidified by a solid or liquid sorbent. Regeneration of sorbents requires the input of heat at a temperature in the range of 50 - 100 ° C. Due to the possibility of using waste, or renewable heat the DEC technology is an interesting solution. This paper describes the principle of operation of the DEC, and showing the influence of some operating parameters for a system efficiency. Calculations were made with the assumption of an outdoor air temperature at the 27 ° C, relative humidity was taken between 45 - 80% by changing the value by 5%. For the analysis a sensible and latent heat gains inside the conditioned space were assumed, respectively 15 kW and 3 kW. Ventilation air flow is assumed to be 1000 __/ℎ. The calculation results show that for the relative humidity of the outside air below 60% DEC systems are able to ensure the required quality of ventilation air, and take of the heat and moisture gains from the air-conditioned space. The selected sorbent regeneration requires the heat flux at a temperature of about 70 ° C, in an amount three times as compared to the heat flow taken from the air conditioned space.