Analiza doboru obiegu termodynamicznego w sprężarkowych powietrznych pompach ciepła (część 1)

• Autorzy: Bohdal T. , Charun H. , Kuczyński W.

Identyfikatory

DOI

10.15199/8.2015.9.1

Warianty tytułu

EN

Analysis of the selection of the thermodynamic cycle in compressor air heat pumps (part 1)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono przegląd podstawowych problemów dotyczących współczesnych sprężarkowych pomp ciepła w zakresie obliczeniowych kryteriów doboru obiegu porównawczego, Wskazano aktualne trendy i kierunki rozwoju, zwłaszcza powietrznych, wysokotemperaturowych pomp ciepła. Zwrócono uwagą na projektowanie obiegów współczesnych wysokotemperaturowych pomp ciepła sprężarkowych powietrznych przedstawiając możliwości zastosowania obiegów dwustopniowych oraz kaskadowych. Wskazano na trudności obliczeniowe temperatury międzystopniowej w kaskadowym obiegu z dwoma różnymi czynnikami chłodniczymi. Uwzględniono w rozważaniach nowoczesne, zmodyfikowane rozwiązania konstrukcyjne sprężarek chłodniczych spiralnych oraz możliwości zastosowania proekologicznych przyszłościowych czynników chłodniczych.

EN

The present article contains a review of the basic issues related to current compressor heat pumps regarding computational comparative cycle selection criteria. The current trends and directions of development were indicated of high temperature air heat pumps. Emphasis was placed on the designing of the cycles of modern high temperature compressor air heat pumps. The potential was discussed of the use of two-stage cycles and cascade cycles. Computational difficulties were referred to related to inter-stage temperature in the cascade cycle with two different refrigerants. The discussions covered state-of-the-art modified design solutions of spiral refrigeration compressors and the possibilities to use environment friendly prospective refrigerants.

Słowa kluczowe

PL

powietrzna pompa ciepła; czynnik chłodniczy; sprężarka; ogrzewnictwo

EN

air heat pump; refrigerant; compressor; heating

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Chłodnictwo : organ Naczelnej Organizacji Technicznej
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 50, nr 9
• Strony: 6--11
• Opis fizyczny: Bibliogr. 46 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bohdal T.

• Politechnika Koszalińska, Katedra Techniki Cieplnej i Chłodnictwa

autor

Charun H.

• Politechnika Koszalińska, Katedra Techniki Cieplnej i Chłodnictwa

autor

Kuczyński W.

• Politechnika Koszalińska, Katedra Techniki Cieplnej i Chłodnictwa

Bibliografia

• [1] Bohdal T., Charun H., Kuczyński W..: Analiza wyboru czynników roboczych dla sprężarkowych, wysokotemperaturowych, powietrznych pomp depta. Chłodnictwo 2015, nr 9, s. 24-32, 001:10.15199/8.2015.9.4
• [2] Bohdal I, Charun H., Sikora M.: Wybrane aspekty prawno-techniczne i ekologiczne stosowania sprężarkowych pomp ciepła. Rocznik Ochrona Środo¬wiska 2015, tom 17, Część 1, s. 461-484.
• [3] PN-EN 14511: 2009 Klimatyzatory, ziębiarki cieczy i pompy ciepła ze sprężarkami o napędzie elektrycznym do grzania i oziębiania.
• [4] Ustawa o odnawialnych źródłach energii z dnia 20 lutego 2015 r., Dz.U z 2015 r., póz. 478.
• [5] Łachman P.: Kiedy pompy ciepła korzystają 2 OZE. Czysta Energia 2013, nr 12.
• [6] Łachman P.: Metodyka obliczania OZE z pomp ciepta zgodnie z najnowszymi wytycznymi UE. Instal Reporter 2013, nr 3, s. 41-46.
• [7] Zalewski W.: Pompy ciepła sprężarkowe, sorpcyjne i termoelektryczne. Podstawy teoretyczne. Przykłady obliczeniowe. IPPU MASTA, Gdańsk 2001.
• [8] Rubik A.: Pompy ciepła. Poradnik. Wyd. Ośrodek Informacyjny „Technika Instalacyjna w Budownictwie", Warszawa 1999.
• [9] Bohdal T., Charun H., Czapp M.: Urządzenia chłodnicze sprężarkowe porowe. Podstawy teoretyczne i obliczenia. WNT, Warszawa 2003.
• [10] Królicki Z., Białko B„ Zajączkowski B.: Termodynamiczne aspekty doboru obiegu porównawczego. Chłodnictwo & Klimatyzacja 2010, nr 7, s. 16-20.
• [11] Grzebielec A., Ociepa M.: Możliwość zastosowania nowoczesnych algorytmów sterowania w powietrznych pompach ciepła dużej mocy. Materiały Konferencji Naukowo-Technicznej, XLVI Dni Chłodnictwa, Poznań 2014, s. 43-49.
• [12] Driver R.W., Davidson D.P.: A rotory positive displocement heat pump compressor and turbinę combined in one motor, Proc. Int. Compr. Engng. Conf. at Purdue 1996, vol. 1, 669-674.
• [13] Tamura l., Tanigucchi H., Sasaki H., Yoshida R., Sekigucchi l., Yokogawa M.: Analytical investigation of high temperature heat pump system with screw compressor and screw expander for power recovery. Energy Convers. Mgmt 1997, vol. 38, no. 10-13, 1007-1013.
• [14] Harell G.S., Kornhauser A.A.: Performance tests of a two-phase ejector. Proc. the 30th Intersociety Energy Convers. Engn. Conference, Orlando 1995, Florida, 49-53.
• [15] Olszewska-Jóźwiak J., Gaziński B.: Analiza efektywności regeneracji ciepła w obiegach chłodniczych. Chłodnictwo & Klimatyzacja 2010, nr 12, s. 60-64.
• [16] Praca zbiorowa (red. B. Gaziński): Sprężarki chłodnicze. Budowa i zastosowanie. Wyd. Systherm, Poznań 2014.
• [17] Bertsch.S., Groll E.A.: Two - stage air - source heat pump for residential heating and cooling application in notherrn U.S. climates. Int. Journal of Refrigeration 2008, vol. 31, pp. 1282-1292.
• [18] Jiang 5., Wang S., Jin X., Zhang T.: A general model fort two-stage vapor compression heat pump system. Int. J. of Refrigeration 2015, vol. 51, pp. 88-102.
• [19] Zogg M.: The swiss retrofit heat pump programme. In: Proceedings of the 7th International energy agency conference on heat pumping technologies, vol. 1, 2002, p. 209-218.
• [20] Ma G., Li X.: Exergetic optimilization ofa key design parameter in heat pump system with economizer coupled with scroll compressor. Energy Conversion and Management 2007, vol. 48,1150-1159.
• [21] Bonca Z., Butrymowicz D., Dambek D., Depta A., Targański W.: Czynniki chłodnicze i nośniki ciepła. Własności cieplne, chemiczne i eksploatacyjne. Wyd. IPPU MASTA, Gdańsk 1997.
• [22] Winandy E.L., Lebrun J.: Scroll compressors using gas and liquid injection: experimental analysis and modeling. Int. Journal of Refrigeration 2002, vol. 25, pp. 1443-1456.
• [23] Umezu K., Suma S.: Heat pump room air-conditioner using variable capacity compressor. ASHRAE Transaction 1984, vol. 90 (1a), 335-349.
• [24] Wang X., Hwang Y., Radermacher R. two-stage heat pump system with vapor-injected scroll compressor using R4TOA as a refrigerant. Int. Journal of Refrigeration 2009, vol. 32,1442-1451.
• [25] Głowała A.: Sprężarki spiralne z wtryskiem par. Propozycja Copeland dla nowoczesnych pomp ciepła. Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna 2007, nr 1,s. 42-45.
• [26] Żółtaniecki A.: Kryteria doboru sprężarek dla pomp ciepła i ich praktyczne zastosowanie. Materiały Konferencji Naukowo-Technicznej, XLV Dni Chłodnictwa, Poznań 2013, s. 125-130.
• [27] Żak M., Żółtaniecki A.-.Charakterystyka zespołu sprężającego ze sprężarką o ciągłej regulacji obrotów. Chłodnictwo & Klimatyzacja 2006, nr 9, s. 78-82.
• [28] Fahlen P.: Capacity control of heat pumps. The REHUA European HYAC Journal 2012, vol. 49 (5), 28-31.
• [29] Matyjasik X., Piwowarczyk Sz.: Elementy pompy ciepła kształtujące COP: sprężarka (1). InstalRe-porter 2014, nr 6.
• [30] Bagiński D., Bonca Z.: Ocena techniczno-ekonomiczna kaskadowego systemu chłodzenia opartego na układzie amoniak-dwutlenek węgla. Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna 2008: Część 1:nr 2, s. 48-52; Część 2: nr 3, s. 114-118; Część 3: nr 4, s. 159-165.
• [31] Baj P, Butrymowicz D.: Ocena efektywności energetycznej obiegu kaskadowego w układzie dwutlenek węgla/amoniak. Chłodnictwo i Klimatyzacja 2008, nr 11, s. 30-35.
• [32] Schnotale J., Baradziej T: Metody obliczania temperatury międzystopniowej dla urządzeń kaskadowych. Ocena jej wpływu na efektywność energetyczną urządzenia. Chłodnictwo & Klimatyzacja 2008, nr 4, s. 92-96.
• [33] Getu H.M., Bansal P.K.: Thermodynamic analysis of an R744-R7T7 cascade refrigeration system. International Journal of Refrigeration 2008, vol. 31,5.45-54.
• [34] Hiren A., Shah A., Ragesh B., Kapadia G.: Comparative assessment of a cascade refrigeration cycle with different refrigerant pair. Proc. of International Conference on Current trends in technology - Institut of Technology, Nirma University, Ahmedabad 2011.
• [35] Fiori J.J., Lima C.U.S., Junior V.S.: Theoretic-experimental evaluation of a cascade refrigeration system for Iow temperature applications using the pair R22/R404A. Thermal Engineering 2012, vol. 11, no. 1-2,5.7-14.
• [36] Dalkilic A.5.: Theoretical analysis on the prediction of performance coefficient of two-stage cascade refrigeration system using various alternative refrigerants. Journal of Thermal Science and Technology 2012, vol. 21, no. 1, s. 67-79.
• [37] Messineo A.: R744-R717 cascade refrigeration system performance evaluation compared with a HFC two-stage system. Energy Procedia 2012, vol. 14,5.56-65.
• [38] Abdelaziz O., Shen B., Gao Z., Baxter R., Ju l.: Development of a high performance air source heat pump for the US market Proc. IEA Heat Pump Centre Newsletter 2011, vol. 29, no. 3, 60-71.
• [39] Bertsch S.S., Groll E.A.: Air to water heat pump for Iow temperature climate. Proc. 8th International Energy Agency Heat Pump Conference, Las Vegas 2005, MV.
• [40] Kim D.H., Park H.S., Kim M.S.: Charakteristics of R134a/R4WA cascade heat pump and opti mization. International Refrigeration and Air Conditioning Conference at purdue, 2012, s.1 -8.
• [41] Kim D.H., Park H.S., Kim M.S.: Optimal temperature between high and Iow stage cycles for R 134a/ R4 WA cascade heat pump water heater syatem.
• [42] Colorado D., Hernandez J. A., Rivera W.: Comparative study of a cascade cycle for simultaneous refrigeration and heating operating with ammonia, r134a, butane, propane and CO2 as working fluids. International Journal of Sustainable energy 2011,06.
• [43] Corberan J.M., Gonzaluez J., Urchurguia J., Lendoiro A.M.: Simulation o fan air-to-water reversible heat pump. Eight Int. Refrigeration Conference at Purdue University, West Lafayette, USA 2000, pp. 529-536.
• [44] Corberan J.M., Martinez J.O., Gonzaluez J..: Change optimization study of o revesible water - to -water propane heat pump, International Journal of Refrigeration 2008, vol. 31, pp. 716-726.
• [45] Dalkilic A.S.: Theoretical analysis on the prediction of performance coefficient of two - stage cascade refrigeration system using various alternative refrigerants. Journal of Thermal Science and Technology 2012, vol. 32 (1), pp. 67-79.
• [46] Fukuda S., Kondou C, Takata N., Koyama S.: Low GWP refrigerants R1234ze€ and RT234ze(Z) for high temperature heat pumps. International Journal of Refrigeration 2014, vol. 40, pp. 161-173.