The hybrid sorption-compression refrigeration cycle control system

• Autorzy: Cyklis, P. , Duda, R.

Warianty tytułu

PL

Automatyka i sterowanie hybrydowego sorpcyjno-sprężarkowego systemu ziębniczego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The requirements for environmentally friendly refrigerants promote the application of both CO₂ and water as working fluids. Both solutions have disadvantages resulting from the high temperature limit for CO₂ and the low temperature limit for water. This can be avoided by the application of the hybrid adsorption-compression system, where water is the working fluid in the adsorption cycle which is used to cool down the CO₂ compression cycle condenser. The adsorption process is powered with a low-temperature renewable heat source such as solar collectors or waste heat sources. This solution has been developed by the authors of this paper and has not been reported in any other literature source. The different ambient conditions over the course of the year require specially designed control procedures and the automation system. The algorithm has to control positive and negative heat sources operation, valve actions, pumps, fans and compressor operation. In the control algorithm, the ambient temperature and solar conditions or other waste heat sources have to be introduced as control parameters, optimised to achieve maximum efficiency of the whole system. The refrigeration effect as a parameter has to be considered both for the refrigeration capacity as well as the CO₂ evaporation temperature.

PL

Wymagania dotyczące użycia przyjaznych dla środowiska czynników chłodniczych promują zastosowanie CO₂ i wody jako czynników roboczych. Oba rozwiązania posiadają wady będące wynikiem ograniczeń maksymalnej temperatury CO₂ i dolnej granicy temperatury wody. Można tego uniknąć przez zastosowanie hybrydowego adsorpcyjno-sprężarkowego systemu chłodniczego, w którym woda jest cieczą roboczą w cyklu adsorpcyjnym, który zaś stosuje się w celu ochłodzenia skraplacza CO₂ w cyklu sprężarkowym. Adsorber jest zasilany energią z niskotemperaturowego odnawialnego źródła ciepła, takiego jak kolektory słoneczne lub źródła ciepła odpadowego. Takie rozwiązanie to nasz własny pomysł i nie odnotowano go w żadnym innym źródle literatury. Natomiast różne warunki otoczenia przez cały rok wymagają specjalnie zaprojektowanych procedur sterowania i rozwiązań automatyki. Algorytm sterujący musi kontrolować działanie dodatnich i ujemnych źródeł ciepła, zawory, pompy, wentylatory i pracę układu sprężarkowego. W tym algorytmie temperatura otoczenia i warunki słoneczne lub z innego źródła ciepła na przykład odpadowego muszą być wprowadzone jako jego parametry, biorąc pod uwagę działanie obiegów w celu osiągnięcia maksymalnej wydajności całego systemu. Zapotrzebowanie na efekt chłodniczy jest parametrem zarówno pod względem mocy chłodniczej, jak i temperatury odparowania CO₂.

Słowa kluczowe

PL

hybrydowy adsorpcyjno-sprężarkowy system chłodniczy; sterowanie

EN

hybrid adsorption-compression refrigeration; control

• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Mechanika
• Rocznik: 2015
• Tom: Y. 112, iss. 1-M
• Strony: 11--19
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Cyklis, P.

• Faculty of Mechanical Engineering, Cracow University of Technology

autor

Duda, R.

• Faculty of Mechanical Engineering, Cracow University of Technology

Bibliografia

• [1] Cecchinato L., Corradi M., Transcritical carbon dioxide small commercial cooling applications analysis, Elsevier International Journal of Refrigeration, No. 34, 2012, pp. 50-62.
• [2] da Silva A., Pedone Bandarra Filho E., Heleno Pontes Antunes A., Comparison of a R744 cascade refrigeration system with R404A and R22 conventional systems for supermarkets, Elsevier Applied Thermal Engineering, No. 41, 2012, pp. 30-35.
• [3] Getu H.M., Bansal P.K., Thermodynamic analysis of an R744-R717 cascade refrigeration system, Elsevier International Journal of Refrigeration, No. 31, 2008, pp. 45-54.
• [4] Pearson A., Carbon dioxide-new uses for an old refrigerant, Elsevier International Journal of Refrigeration, No. 28, 2005, pp. 1140-1148.
• [5] Ge Y.T., Tassou S.A., Control optimisation of CO2 cycles for medium temperature retail food refrigeration systems, Elsevier International Journal of Refrigeration, No. 32, 2009, pp. 1376-1388.
• [6] Girottoa S., Minettoa S., Neksa P., Commercial refrigeration system using CO2 as the refrigerant, Elsevier International Journal of Refrigeration, No. 27, 2004, pp. 717-723.
• [7] Desideri U., Proietti S., Sdringola P., Solar-powered cooling systems: Technical and economic analysis on industrial refrigeration and air-conditioning applications, Elsevier Applied Energy, No. 86, 2009, pp. 1376-1386.
• [8] Cimsit C., Ozturk I.T., Analysis of compressioneabsorption cascade refrigeration cycles, Elsevier Applied Thermal Engineering, No. 40, 2012, pp. 311-317.
• [9] Fernandez-Seara J., Sieres J., Vazquez M., Compression-absorption cascade refrigeration system, Elsevier Applied Thermal Engineering, No. 26, 2006, pp. 502-512.
• [10] Bhattacharyya S., Garai A., Sarkar J., Thermodynamic analysis and optimization of a novel N2O‒CO2 cascade system for refrigeration and heating, Elsevier International Journal of Refrigeration, No. 32, 2009, pp. 1077-1084.
• [11] Wang L., Ma A., Tan Y., Cui X., Cui H., Study on Solar-Assisted Cascade Refrigeration System, Elsevier Energy Procedia, No.16, pp. 1503-1509.
• [12] Labus J., Bruno J.C., Coronas A., Performance analysis of small capacity absorption chillers by using different modeling methods, Elsevier Applied Thermal Engineering, No. 58, 2013, pp. 305-313.
• [13] Sekret R., Turski M., Research on an adsorption cooling system supplied by solar energy, Elsevier Energy and Buildings, No. 51, 2012, pp. 15-20.
• [14] Cyklis P., Kantor R., Concept of hybrid adsorption-compression refrigeration system, Zeszyty Naukowe Politechniki Poznanskiej, 2011.
• [15] Cyklis P., Kantor R., Górski B., Ryncarz T., Hybrydowe sorpcyjno-sprężarkowe systemy ziębnicze. Część III – Wyniki badań systemu, Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna, No. 1, 2013, p. 203.

Uwagi

EN

This publication has been written as a part of the project financed from the funds of the Polish National Centre of Research and Development (agreement no. N R06 0002 10 0936/R/T02/2010/10)