Κάντε ψύξη με τον ήλιο και μειώστε την κατανάλωση έως και 60% ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ SOLARCOOL ΓΙΑ ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟ ΚΑΙ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΨΥΞΗ

Transcript

1 Κάντε ψύξη με τον ήλιο και μειώστε την κατανάλωση έως και 60% ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ SOLARCOOL ΓΙΑ ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟ ΚΑΙ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΨΥΞΗ

2 Η απόδοση του SolarCool προέρχεται από το φυσικό φαινόμενο της αυξημένης ροής μάζας, αποτέλεσμα της δωρεάν θερμότητας που προσφέρει ο ηλιακός συλλέκτης Η βάση του SolarCool είναι ο Νόμος των Ιδανικών Αερίων : p * V = n * R * T Το γινόμενο της πίεσης(p) και του περιεχόμενου όγκου(v) για το αέριο είναι ανάλογο της ποσότητας του (n) και της Θερμοκρασίας (T).Το R είναι η σταθερά των που είναι αμετάβλητη για το συγκεκριμένο αέριο (εδώ το R410). Αυτός είναι νόμος της Φυσικής και ισχύει παντού και για τα πάντα. Προκειμένου να κατανοήσουμε το SolarCool πρέπει να αλλάξουμε την προοπτική μας. Οι περισσότερες περιγραφές ξεκινούν με το συμπιεστή και συνεχίζουν με τα υπόλοιπα μέρη για να εξηγήσουν τον τρόπο λειτουργίας. Το μυστικό του SolarCool βρίσκεται στη εκτονωτική βαλβίδα; Όταν ανοίγει ο κύριος σκοπός της είναι να επιτρέψει τη ταχύτερη ροή του ψυκτικού μέσου από ότι δίχως ηλιακούς συλλέκτες. Όταν ξεκινάμε με την εκτονωτική βαλβίδα και την επίδραση της στα υπόλοιπα μέρη, λαμβάνοντας υπόψη ότι έχουμε ένα σύστημα με μεταβλητές παροχές και όχι πλέον συμπιεστές σταθερής ταχύτητας, γίνεται εμφανές, κοιτώντας το «Νόμο των Ιδανικών Αερίων": p * V = n * R * T Στη περίπτωση του SolarCool, ο όγκος(v) μέσα στις σωληνώσεις και τον συλλέκτη παραμένει σταθερός, ο συντελεστής(rείναι σταθερός. Όταν η θερμοκρασία (T) του αερίου αυξάνεται κατά 40 C, τότε είτε η πίεση (p) αυξάνεται ενώ η ποσότητα του αερίου(n) παραμένει η ίδια, ή η ποσότητα του αερίου (n) μειώνεται καθώς η πίεση παραμένει σταθερή. Στη δεύτερη περίπτωση, το αέριο που ωθείται διαμέσου της εκτονωτικής βαλβίδας αυξάνεται σημαντικά. Μερικοί ονομάζουν το φαινόμενο αυτό, φαινόμενο της τσαγιέρας που σφυρίζει. Όταν το νερό βράσει, ο ατμός βγαίνει μέσα από τη σφυρίχτρα της τσαγιέρας. Επιστημονικά: Το νερό θερμαίνεται (T), η ποσότητα του ατμού στην τσαγιέρα μειώνεται (n), καθώς η πίεση (p) και ο όγκος (V) της τσαγιέρας παραμένουν σταθερά. Η αύξηση αυτή της ροής της μάζας έχει σαν αποτέλεσμα στα κλιματιστικά μας 1:1 αύξηση της ισχύος (ψύξη και θέρμανση) στην εσωτερική μονάδα. Στην περίπτωση που η εκτονωτική βαλβίδα κλείνει για δευτερόλεπτα, η πίεση του αερίου αρχίζει να αυξάνεται έως ότου η βαλβίδα αναγκαστεί να ανοίξει πάλι. Στην περίπτωση αυτή βλέπουμε μια αύξηση της πίεσης. Μερικοί θα υποστηρίξουν ότι η υψηλή πίεση επιδρά αρνητικά στο συμπιεστή. Όμως αυτό μπορεί να συμβεί όταν κλείσει η εκτονωτική και ο συμπιεστής συνεχίζει τη λειτουργία του. Τυπικά η βαλβίδα θα κλείσει για δευτερόλεπτα ή ακόμη και για μικροδευτερόλεπτα, και αυτό έχει μηδενική επίδραση στο συμπιεστή λόγω του μήκους των σωληνώσεων και των αντιστάσεων. Όταν η βαλβίδα κλείσει για περισσότερο χρόνο είναι όταν η εσωτερική μονάδα δεν χρειάζεται να εξατμίσει άλλο ψυκτικό μέσο. Στην περίπτωση αυτή, μετά από μερικά δευτερόλεπτα ο συμπιεστής και όλο το σύστημα σταματάνε να λειτουργούν, καθώς δεν απαιτείται ψύξη. 2

3 Η αύξηση της απόδοσης προέρχεται από την αύξηση της ροής της μάζας και ένα ειδικά σχεδιασμένο σύστημα μπορεί να έχει υψηλότατη απόδοση Απόδοση και κατανάλωση ενέργειας Πως επιτυγχάνουμε μικρότερη κατανάλωση? Σε ένα κλιματιστικό ο συμπιεστής καταναλώνει το 80% της συνολικής κατανάλωσης. Η υψηλότεση ροή μάζας αναγκάζει το συμπιεστεί να μειώσει ταχύτητα με ελεγχόμενο τρόπο από το κύκλωμα ελέγχου του κλιματιστικού. Θυμηθείτε, ζητάμε μια συγκεκριμένη ισχύ στην εσωτερική μονάδα που σημαίνει μια συγκεκριμένη ροή μάζας. όταν η ροή της μάζας αυξάνεται λόγω του ηλιακού συλλέκτη, ό συμπιεστής μειώνει ταχύτητα για να ικανοποιήσει την απαιτούμενη ροή μάζας. Για παράδειγμα: Αν ο εξατμιστής απαιτεί μια ροή μάζας 50g/s, όταν ο συλλέκτης παράγει μια ροή μάζας των 70g/s, ο συμπιεστής μειώνει αμέσως ταχύτητα για να επιστρέψει στα 50g/s. Σχεδιασμός συστήματος εν μπορούν όλοι οι συμπιεστές και τα κλιματιστικά να λειτουργήσουν σε αυτό τον ειδικό θερμοδυναμικό κύκλο. Οι δικοί μας συμπιεστές (scroll και rotary, συστήματα πολλαπλών σταδίων) είναι πολλαπλά αποδεδειγμένα ικανά να κάνουν τη δουλειά. Αυτοί που σκέπτονται να αντιγράψουν την τεχνολογία ας έχουν κατά νου : Είναι κάτι περισσότερο από τους συμπιεστές. Είναι η σωστή μίξη συμπιεστή, ηλιακού συλλέκτη, θερμοδυναμικού σχεδιασμού και το σπουδαιότερο η λογική των ελεγκτών των κλιματιστικών. Όπου και να βρίσκεστε στο πλανήτη και ανεξάρτητα από πόση δωρεάν ηλιακή ενέργεια έχετε - το γεγονός είναι ότι πάντα επανερχόμαστε πίσω στο Νόμο των Ιδανικών Αερίων ; Αν η θερμοκρασία ενός αερίου αυξηθεί και ο όγκος του παραμείνει σταθερός η ροή μάζας ή η πίεση του αυξάνονται. Θυμηθείτε ότι πρόκειται για τη δωρεάν UV ακτινοβολία του ήλιου, ΟΧΙ την θερμοκρασία περιβάλλοντος. Άρα η μέθοδος αυτή μπορεί να εφαρμοστεί σχεδόν παντού στο κόσμο για την αύξηση της απόδοσης και τη δραματική μείωση εκπομπών CO2. 3

4 Ο συμπυκνωτής μπορεί άνετα να ανταπεξέλθει με την αυξημένη θερμότητα του αερίου από τον ηλιακό συλλέκτη Παραμένει, όμως, μια ανησυχία για τους μηχανικούς που προέρχονται από τον κόσμο των συμπιεστών σταθερής ταχύτητας, αυτή είναι ότι ο συμπυκνωτής δεν θα μπορέσει να ανταποκριθεί με την επιπλέον θερμότητα που προσθέτει ο ηλιακός συλλέκτης. Τα γεγονότα είναι: ένα κλιματιστικό είναι σχεδιασμένο για συγκεκριμένο σημείο λειτουργίας. Το σημείο λειτουργίας αυτό ι και το μέγεθος του συμπυκνωτή, του συμπιεστή, και των άλλων μερών του. Ο συμπυκνωτής πρέπει να ψύξει το συμπιεσμένο αέριο. Είναι συνήθως σχεδιασμένος με 5-10% περιθώριο ασφαλείας πάνω από τις δυνατότητες του συμπιεστή. Στο κόσμο των συμπιεστών σταθερών στροφών η μονάδα λειτουργεί σε ένα συγκεκριμένο σημείο λειτουργίας. Η αναλογική λειτουργία γίνεται ανοιγοκλείνοντας το συμπιεστή. Στο κόσμο των συμπιεστών μεταβλητών στροφών οι συμπιεστές ρυθμίζουν την ισχύ τους, αλλά τώρα : οι συμπυκνωτές όχι. Όταν ξέρουμε ότι στη πράξη όλα τα κλιματιστικά λειτουργούν σε χαμηλότερα σημεία λειτουργίας από εκείνα που έχουν σχεδιαστεί, θα δούμε ότι υπάρχει αρκετό περιθώριο στο συμπυκνωτή για να αντιμετωπίσει την πρόσθετη από τον ηλιακό συλλέκτη θερμότητα του αερίου. Για τι ποσότητα επιπλέον θερμότητας μιλάμε? Αν σχεδιάσουμε όλα τα σημεία στο διάγραμμα Mollier, θα παρατηρήσουμε ότι είναι μια αύξηση της ενθαλπίας κατά 10. Και τελικά, αν συγκρίνουμε τη θερμοκρασία μετά το συμπυκνωτή για το ίδιο σύστημα με και χωρίς συλλέκτη, δεν θα δούμε διαφορά (μπλε γραμμή). Αν και η θερμοκρασία μετά το συλλέκτη ανεβαίνει στους 70 C και πάνω, η θερμοκρασία μετά το συμπυκνωτή παραμένει η ίδια. Άρα ο συμπυκνωτής μπορεί άνετα να αποβάλλει τη κατά 10% αυξημένη από το συλλέκτη θερμότητα. Και το κέρδος στη μείωση της κατανάλωσης του συμπιεστή είναι τεράστιο. 4

5 Μερικές μετρήσεις σημείων λειτουργίας του ψυκτικού κύκλου (μονάδα 3,5 kw) Θερμ. υγρού 29,6 C Συμπυκνωτής Θερμ. μετά το συλλ. 71,8 C Πίεση μετά το συλλ. 18,3 bar 265 psig Κέρδος θερμ. από συλλ. 28,5 C Συλλέκτης Θερμοκρασία κατάθλιψης 43,3 C Πίεση κατάθλιψης 18,3 bar 265 psig Εκτονωτική Συμπιεστής Θερμ. περιβάλλοντος 26,4 C ETX Εξατμιστής Θερμ. αναρρόφησης 8,6 C Κατανάλωση(συνολική) 240 W Πίεση αναρρόφησης 9,1 bar 140 psig Λειτουργία Inverter mode 5

6 Τα διαγράμματα Mollier υπάρχουν, αλλά δεν αποδίδουν το πλήρες αποτέλεσμα Χωρίς συλλέκτη, συμπιεστής σταθερών στροφών Με συλλέκτη, συμπιεστής DC Inverter Μία γραμμή λειτουργίας εν φαίνεται η επίδραση της ροής μάζας Μια από τις 100 γραμμές λειτουργίας εν φαίνεται η επίδραση της ροής μάζας 6

7 Το διάγραμμα Mollier δεν καλύπτει συστήματα DC Inverter και πολλαπλών σταδίων επαρκώς, γιατί έχουν εκατοντάδες γραμμές λειτουργίας 1 Χωρίς συλλέκτη, συμπιεστής σταθερών στροφών 2 Χωρίς συλλέκτη, συμπιεστής πολλαπλών σταδίων (παράλληλα) Είναι κατάλληλο το διάγραμμα Mollier για τα νέα συστήματα? 3 Μία γραμμή λειτουργίας DC-Inverter Εκατοντάδες γραμμές λειτουργίας 4 Ίδια γραμμή λειτουργίας Συστήματα SolarCool Inverter & Πολ. σταδίων (παράλληλα) Εκατοντάδες γραμμές λειτουργίας Fixed speed compressors do not adjust their speed and volume flow. They switch on or off Mollier diagram covers a static condition, it shows no volume flow, which is the most important element for the cooling capacity happening at the evaporator (L= specific heat, constant) DC Inverter adjust their speed and their volume flow. As a result they have variable discharge pressure variable suction pressures varyiable volume flows Varyiable slopes of compression along isentropic curve Which one is the dominant? And we have not even talked about varying ambient temperatures 7