Πρότυπο Περιοδικό Παραγωγή

Η ευρεία υιοθέτηση και εφαρμογή των ηλεκτρικών συστημάτων ψύξης συμπίεσης

ατμού είναι ένας από τους κύριους λόγους αύξησης των αιχμών φορτίου κατά τη

διάρκεια του καλοκαιριού.

Οι Mukhopadhyay et al. (2013) μελέτησαν την ιδέα κατασκευής ενός κλιμακωτού

συστήματος ψύξης σε συνδυασμό με την παραλαβή της απαιτούμενης θερμότητας

από τον ήλιο. Σκοπός τους ήταν η αύξηση της απόδοσης του συνολικού ψυκτικού

κύκλου, με την εκμετάλλευση της δωρεάν ηλιακής ενέργειας, η αύξηση της οποίας

βρίσκεται σε ταυτοχρονισμό με τη ζήτηση της ψύξης όταν πρόκειται για τον

κλιματισμό χώρων.

Η κύρια ιδέα στηρίχθηκε στη θερμοδυναμική, στο γεγονός ότι η αύξηση του COP

μπορεί να επιτευχθεί με μείωση της θερμοκρασιακής διαφοράς του κύκλου (Carnot).

Όμως υπάρχει ένα συγκεκριμένο όριο στην αύξηση της θερμοκρασίας του εξατμιστή

(T L ) λόγω του περιορισμού του ψυκτικού μέσου. Οπότε εξετάστηκε η περίπτωση

μείωσης της θερμοκρασίας συμπύκνωσης (T H ) του κύκλου. (Mukhopadhyay et al.

2013)

Για το λόγο αυτό σχεδιάστηκε η σύνδεση σε σειρά ενός συστήματος ψύξης

συμπίεσης ατμού με ένα σύστημα απορρόφησης ατμού. Το εν λόγω σύστημα

φαίνεται στην Εικόνα 3.4. Σε συνδυασμό με την ηλιακή ενέργεια, το εν λόγω

σύστημα έχει πλεονεκτήματα από άποψη εξοικονόμησης ενέργειας, ενώ παράλληλα

αποτελεί μια φιλικότερη προς το περιβάλλον λύση.

Ο κύκλος που φαίνεται στην Εικόνα 3.4 μπορεί να χωρισθεί σε δυο διαφορετικές

ροές, μια ροή που είχε μίγμα αμμωνίας-νερού και η άλλη με ψυκτικό μέσο το R-

134a. Τα σημεία 1-4 του παραπάνω κύκλου διαρρέονται από R-134a, ενώ τα

υπόλοιπα αποτελούν τον κύκλο ατμού της αμμωνίας. Στον κατώτερο κύκλο το R-

134a παραλαμβάνει θερμότητα και εξατμίζεται (1), στη συνέχεια συμπιέζεται (2) και

εισέρχεται στον συμπυκνωτή (3), όπου τελικά εκτονώνεται μέσω της βαλβίδας (4)

και επιστρέφει ξανά στον εξατμιστή (1). Από την άλλη, ο άνω κύκλος έχει ένα

διάλυμα πλούσιο σε ψυκτικό μέσο το οποίο αντλείται (7) σε μεγαλύτερη πίεση προς

τον εναλλάκτη θερμότητας (5) όπου παραλαμβάνει θερμότητα και το μίγμα ατμών

αμμωνίας – νερού οδηγείται στον ανορθωτή, προς καθαρισμό του μίγματος μέσω

συμπύκνωσης του νερού, στη συνέχεια το καθαρά ψυκτικό διάλυμα οδηγείται στον

απορροφητή. Ο ατμός καθαρής αμμωνίας οδηγείται στον συμπυκνωτή, ενώ το νερό

σε υγρή μορφή στέλνεται στη γεννήτρια. Ο ατμός αμμωνίας αποβάλλει θερμότητα

στον περιβάλλον μέσω συναγωγής, μιας και εισέρχεται στον συμπυκνωτή. Στη

συνέχεια η υγρή αμμωνία διέρχεται από έναν περιοριστής ροής όπου υφίσταται μια

ξαφνική πτώση πίεσης και εξατμίζεται λόγω του ότι η νέα αυτή πίεση είναι

μικρότερη από την πίεση κορεσμού της. Ο κορεσμένος ατμός αμμωνίας οδηγείται

στη συνέχεια στον εξατμιστή όπου απορροφάται θερμότηα από τον κατώτερο

κύκλο. Τέλος, ο ατμός αμμωνίας απορροφά θερμότητα την οποία διοχετεύει στο

νερό, προτού επιστρέψει για την επανάληψη του κύκλου. (Mukhopadhyay et al.

2013) Συνοπτικά λοιπόν, το ηλιακό κλιμακωτό σύστημα ψύξης των Mukhopadhyay et al.

(2013) περιλαμβάνει μια μονάδα απορρόφησης και μια ηλεκτρική μονάδα

συμπίεσης ατμού. Ο συντελεστής συμπεριφοράς COP που επιτυγχάνει το εν λόγω

σύστημα φθάνει στο 6,1, με ηλιακή ένταση 7000W/m 2 , επίσης άλλες παραδοχές ήτα

εξωτερική θερμοκρασία αέρα 35 ο C και θερμοκρασία παρεχόμενου νερού 7 ο C. Οι

Mukhopadhyay et al. (2013) επίσης διαπίστωσαν μείωση της ηλεκτρικής

κατανάλωσης του κλιμακωτού συστήματος έως και 50% χαμηλότερη από αυτή του

συμβατικού συστήματος συμπίεσης ατμού. Ενώ το μέγιστο του COP επιτυγχάνεταιόταν το COP του συμβατικού ψυκτικού συστήματος συμπίεσης ατμού είναι

ελάχιστο. (Mukhopadhyay et al. 2013)