Komfort hűtések egyes műszaki, tervezési kérdései I. Klímaberendezések, folyadékhűtők hűtéstechnikai jellemzői

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Komfort hűtések egyes műszaki, tervezési kérdései I. Klímaberendezések, folyadékhűtők hűtéstechnikai jellemzői"

Rudolf Balázs
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 Komfort hűtések egyes műszaki, tervezési kérdései I. Klímaberendezések, folyadékhűtők hűtéstechnikai jellemzői

2 I/1.Hűtőkörfolyamanatok klímaberendezésekben

3 Alapfogalmak Hűtőközegek T-s diagrammja Fizikai mennyiségek: hőmérséklet - T [ºC] entrópia - s [kj/kgk] folyadék-tartalom - x [kg/kg] nyomás - p [bar] fajtérfogat - V[m3/kg] Folyadék Nedves gőz Túlhevített gőz entalpia - h [kj/kg] A hőmennyiségeket és a technikai munkát területek jelenítik meg.

[bar] fajtérfogat - V[m3/kg] Folyadék Nedves gőz Túlhevített gőz entalpia

4 Alapfogalmak Hűtőközegek log p/h diagrammja Folyadék Nedves gőz Túlhevített gőz Fizikai mennyiségek: hőmérséklet - T[ºC] entrópia - s [kj/kgk] folyadék-tartalom - x [kg/kg] nyomás - p [bar] fajtérfogat - V [m3/kg] entalpia - h [kj/kg] A hőmennyiségek és a technikai munka (az entalpia-különbségek) egyenes szakaszokkal ábrázolhatók.

x [kg/kg] nyomás - p [bar] fajtérfogat - V [m3/kg] entalpia - h [kj/kg] A

5 Alapfogalmak A hűtőkör-folyamat jellegzetes pontjai, és a hűtőközegekkel szemben támasztott főbb követelmények Folyadék Nagy párolgáshő az alacsony tömegáram érdekében p kond túlhűtés kondenzáció túlhevítés Kis fajtérfogat gőz állapotban, a kis gépméretek miatt Minél kisebb kondenzációs nyomás a p elp expanzió elpárolgás A kompresszor által előállított nyomáskülönbség [bar] szilárdság miatt A kritikus hőmérséklet és a dermedéspont essen távol a körfolyamattól Az olajat kevéssé oldja A hűtéssel elvont fajlagos hőmennyiség: h [kj/kg] Túlhevített gőz Vegyileg stabil legyen A szerkezeti anyagokat ne támadja meg Ne legyen tűzveszélyes, mérgező

elpárolgás A kompresszor által előállított nyomáskülönbség [bar] szilárdság miatt A kritikus hőmérséklet és a dermedéspont essen távol a körfolyamattól Az olajat

6 Tipikus hűtőkörök Egyfokozatú hűtőkörfolyamat Folyadék w komp =461,91-415,01=46,9kJ/kg p kond 4 túlhűtés 4 kondenzáció túlhevítés 3 2 JÓSÁGFOK hűtés = q hűt /w komp q hűt +w komp =q kond p elp expanzió 5 elpárolgás A hűtéssel elvont fajlagos hőmennyiség: q hűt = h [kj/kg] Kompressziós munka - w [kj/kg] A kompresszor által előállított nyomáskülönbség [bar] Túlhevített gőz JÓSÁGFOK fűtés = q hősziv /w komp (Q = q x m)

elpárolgás A hűtéssel elvont fajlagos hőmennyiség: q hűt = h [kj/kg] 6-1 6 Kompressziós munka - w [kj/kg]

7 Hűtőköri méretezések Szabadon letölthető hűtőköri méretező program:

8 COP a hőnyerő közeg hőmérséklete a hőleadó(k) hőmérséklete, illetve a hővisszanyerés tekintetében Összegzés: 1. Minden egyes ºC elpárolgási hőfok emeléssel körülbelül 2-3 %, és 2. minden egyes ºC kondenzációs hőfok csökkentéssel körülbelül 3-4 % energiamegtakarítás érhető el.

Minden egyes ºC elpárolgási hőfok emeléssel körülbelül 2-3 %, és 2.

9 I/2.Kompresszorok

10 Kompresszorok Dugattyús kompresszorok Szabályozás Fordulatszám szabályozás: egyszerű, de hajtógép függő, a ford. szám nem csökkenthető sokkal Állandó fordulatszám melletti szabályozások: ki-be kapcsolás (nagy gyűjtőtartály) lökettérfogat szabályozásával (bolygótárcsás komp.-nál) szívószelep kitámasztása szívóvezeték fojtása szívóvezeték lezárása (teljes fojtás) by-pass pót káros-tér beiktatása

szám nem csökkenthető sokkal Állandó fordulatszám melletti szabályozások: ki-be kapcsolás (nagy

11 Kompresszorok Kompresszorok hatásfoka Dugattyús kompresszorok λ, η i jelleggörbe-tartománya

12 Kompresszorok Scroll kompresszorok Jellemzők: - magas hatásfok - egyszerű felépítés, kevés alkatrész - egyenletes (nem lüktető) gázszállítás - nincs káros tér - nincsenek rezgések, nincs zaj - kis méret és tömeg - fordulatszám szabályozással, és tárcsa kiemeléssel szabályozható

gázszállítás - nincs káros tér - nincsenek rezgések, nincs zaj - kis

13 Inverter technologia: előnyök A frekvencia és a feszültség koordinálja hogy a nyomatékot és a szállítást fenntartsa a szabályzás során VOLTS FREQUENCY Fixed Scroll Low Pressure High Pressure Orbiting Scroll Low Pressure Before operation During operation

során 280 240 VOLTS 130 30 60 80 120 FREQUENCY Fixed Scroll Low

14 Kompresszorok Csavar kompresszorok - kenéses (olaj és víz) és kenésmentes változatok - nagy axiális terhelés - egyenletes (nem lüktető) gázszállítás - nincs károstér - nincsenek rezgések - fordulatszám: /perc Szabályozás: - fordulatszám szabályozás - szívóvezeték elzárása - szívóvezeték fojtása - ki-be kapcsolás - csúszó- vagy forgószelepes megoldás

rezgések - fordulatszám: 6000-25000 1/perc Szabályozás: - fordulatszám szabályozás -

15 Kompresszorok Rotációs - gördülődugattyús kompresszor - kenéses és kenésmentes változatok - nincs axiális terhelés - egyenletes (nem lüktető) gázszállítás - nincsenek rezgések - hosszú élettartam, kis karbantartásigény - magas, konstans vagy növekvő volumetrikus hatásfok a teljes szabályozott tartományban - fordulatszám: /perc - szállítás: m3/h

hosszú élettartam, kis karbantartásigény - magas, konstans vagy növekvő volumetrikus

16 I/3. Hővisszanyerés a hűtéstechnikában

17 MIRŐL BESZÉLÜNK? Szivárgásvizsgálatra kötelezett hűtőberendezések (Q hűtő <10kW) hozzávetőleges száma Magyarországon: db (HKVSZ). Az átlag 25 kw hűtőteljesítménnyel rendelkező géppark becsült energiafelhasználása: ~700 GWh/év (PAKS ~ GWh/2009) A reálisan visszanyerhető hőenergia kb.: a fenti 30%. ~210 GWh/év ~ ,- Ft/év megtakarítás Oka: a hűtés és a hőtermelés (fűtés, HMV) energia igényének korlátozott időbeni átfedése.

18 REÁLIS CÉLOK 1. MelegVíz előállítás, illetve előfűtés: óvodák, iskolák, kórházak, rendelőintézetek, konyhák, szociális létesítmények, HMV ellátása 2. Technológiai melegvíz előállítás, illetve előfűtés: ipari fogyasztók 3. Nagy belső hőfejlődésű és/vagy kis hőtehetettlenségű üveghomlokzatos épületek hűtése-fűtése: irodaház, könnyűszerkezetes épületek 4. 4 csöves fan-coilos rendszerek hűtése-fűtése: irodaházak, kórházak 5. Légtechnikai rendszerek elő- illetve utófűtőinek hőellátása: légkezelők kultúrházak, mozik, színházak, sportlétesítmények

Technológiai melegvíz előállítás, illetve előfűtés: ipari fogyasztók 3.

19 A TELJES VISSZANYERHETŐ HŐMENNYISÉG=KONDENZÁCIÓS+TÚLHEVÍTÉSI kj/kg A KONDENZÁCIÓS HŐMENNYISÉG kj/kg A TÚLHEVÍTÉS MIATT VISSZANYERHETŐ FAJLAGOS HŐMENNYISÉG kj/kg A HŰTÉSSEL ELVONT FAJLAGOS HŐMENNYISÉG kj/kg q hűt +w komp =q kond =q visszanyert =(q hősziv ) JÓSÁGFOK= q hősziv /w komp (Q = q x m) EGY KIS TERMODINAMIKA

HŐMENNYISÉG kj/kg A HŰTÉSSEL ELVONT FAJLAGOS HŐMENNYISÉG kj/kg q hűt +w komp

20 COP - COP - COP EGY KIS TERMODINAMIKA COP és EER = Q hasznos / E befektetett EER = Q hűtés / (W komp. + E segédenergia ) COP = Q hősziv. / (W komp. + E segédenergia ) COP hővisszanyer. = (Q hősziv + Q hűtés ) / (W komp. + E segédenergia ) COP hővisszanyer. = (Q hűtés + W komp. + Q hűtés ) / (W komp. + E segédenergia ) COP hővisszanyeréssel»» COP Példa a Galletti MCP 009 multifunkciós hőszivattyúval: EER hűtés = 9.5kW / (2, ,135) = 3,36 COP hővisszanyer. = (9.5kW + 2,885kW + 9,5kW) / (2, ,135) =7,24! COP hővisszanyer. = 2,15 X EER COP hővisszanyer. = 2,08 X COP

+ Q hűtés ) / (W komp. + E segédenergia ) COP hővisszanyeréssel»» COP Példa a Galletti MCP 009 multifunkciós hőszivattyúval: EER hűtés = 9.

21 TÚLHEVÍTÉSI HŐVISSZANYERÉS VÍZ: 50/60ºC R410A 80ºC 50/60ºC R410A 50ºC 25-30% nyerhető vissza Magas fűtővíz hőmérséklet Legjobb az R410A

22 TELJES HŐVISSZANYERÉS VÁLTÓSZELEP ELPÁROLOGTATÓ 45/40ºC KONDENZÁTOR 100% visszanyerhető Alacsonyabb fűtővíz hőmérséklet Minden hűtőközegnél ideális

23 TÚLHEVÍTÉSI HŐVISSZANYERÉS 25-30% nyerhető vissza Magas fűtővíz hőmérséklet, HMV-hez is alkalmas Egyszerű kialakítás, vezérlés Gazdaságos üzemeltetés: melegvíz kvázi ingyen, a hűtés jóval gazdaságosabb HCS primer old.: R410A túlhevített gőz: 78/49ºC Thcs Thmv Hőcserélő szekunder oldal: 55/45ºC glikol-víz keverék

24 Légtechnikai rendszerek hővisszanyerése osztott levegő-levegő hőszivattyúkkal I. Elpárologtató T elp =30ºC Kidobott: T=-8ºC; φ=99% Külső: T=-13ºC; φ=95% T=-2ºC; φ=82% Expanziós szelep 1.Befúvó ventilátor 2.Elszívó ventilátor 3.Rekuperatív hővisszanyerő η=67% Elszívott: T=20ºC; φ=15% T=9ºC; φ=17% Kondenzátor T kond =30ºC Kompresszor Befújt: T=20ºC; φ=8%

25 Példa: V=1.000 m 3 /h Légtechnikai rendszerek hővisszanyerése osztott levegő-levegő hőszivattyúkkal II. Kondenzátor 0,9 kw Rekuperatív Hővissz: 1,9kW Friss levegő η=67% P vent =0,15 kw Rekuperatív Hővisszanyerő:1,9 kw Elszívás, η=67% P ventilátor =0,15 kw Elpárologtató 0,8 kw P HSZel =0,21 kw Méretezési állapotban: A rekuperatív hővisszanyerő jóságfoka: 1,9/0,3=6,3 A teljes hővisszanyerésre vonatkoztatott jóságfok: 2,8/0,51= 5,5 Méretezési állapotban a COP=3,79 +4ºC-ban a COP=6,21

26 Műszaki javaslatok: ESZKÖZÖK, JAVASLATOK I. A fokozottabb hulladékhő hasznosítás (HHH) érdekében Központi vagy zóna központi klímarendszerek telepítése A hulladékhő fogadására alkalmasabb épületgépészeti rendszerek alkalmazása, pl. indirekt fűtésű tárolók, pufferek Alacsony hőmérsékletű HMV és fűtési rendszerek kialakítása: padlófűtés, falfűtés, szerkezet temperálás, fan-coilos rendszerek

27 ESZKÖZÖK, JAVASLATOK II. A fokozottabb hulladékhő hasznosítás (HHH) érdekében Közigazgatási, ill. szabványügyi javaslatok ösztönzők: A HHH beemelése az ép. energiahatékonyságáról szóló 2010/31/EK (régi: 2002/91/EK) irányelvbe: HHH alkalmazás kötelező vizsgálata A HHH beemelése a 2005/32/EK számú ökodizájn irányelvbe (termékek környezetbarát tervezése): hűtőberendezések, klímaberendezések esetén A HHH beemelése a 7/2006 (V.24.) TNM rendelet, 4.melléklet: Az alternatív energiafelhasználás vizsgálata előírása közé abban az esetben ha az épület nyári túlmelegedése meghaladja a szabványban rögzített értéket ( t bnyár 3 K nehéz ép.szerk. és t bnyár 2 K könnyű ép.szerk. esetén) A 264/2008 (XI.6.) kormány rendelet a Hőtermelő berendezések és légkondíciónáló rendszerek energetikai felülvizsgálatáról szól ahol előírják a rendszeres felülvizsgálatot a 12 kw-nál nagyobb teljesítményű klímaberendezésekre: a felülvizsgáló tegyen javaslatot a HHH kihasználására Az építésügyi szabványok írják elő a HHH alkalmazását új építésnél, bizonyos feltételek esetén (gazdaságosság)

28 Köszönöm a figyelmet! Tóth Tamás Műszaki tanácsadó-megújuló energiák 06-20/ totht@columbus-klima.hu

Hasonló dokumentumok

Épületek hűtéstechnikája Komfort hűtések egyes műszaki, tervezési kérdései I.

Épületek hűtéstechnikája Komfort hűtések egyes műszaki, tervezési kérdései I. Klímaberendezések, folyadékhűtők hűtéstechnikai jellemzői Tóth Tamás gépészmérnök műszaki tanácsadó Komfort hűtések egyes műszaki,