Kolektory słoneczne wykorzystane do chłodzenia

Kolektory słoneczne wykorzystane do
chłodzenia
Uzdatnianie powietrza w systemie klimatyzacyjnym możliwe jest dzięki osuszaniu powietrza w
osuszaczu sorpcyjnym i chłodzeniu wyparnym w komorach zraszania pracujących na wodzie
obiegowej. Do wymaganej regeneracji środka absorbującego wilgoć wykorzystuje się powietrze,
wcześniej podgrzane w kolektorach słonecznych.
Dla zapewnienia znaczących oszczędności energii chłodniczej, niezbędna powierzchnia kolektorów
słonecznych współpracujących z systemem klimatyzacji nie przekracza 10 m2 na każde 1000 m3/h
powietrza klimatyzacyjnego.
Współcześnie panuje powszechna zgoda co do słuszności i celowości ograniczenia zużycia energii ze
źródeł konwencjonalnych, którego ciągły wzrost, także na cele grzewczo-wentylacyjne, powoduje
kurczenie się kopalnych surowców energetycznych. Jednocześnie występuje coraz bardziej świadoma
potrzeba zapewnienia optymalnych warunków mikroklimatu w pomieszczeniach, w których stale lub
czasowo przebywają ludzie. Utrzymanie właściwego mikroklimatu pomieszczeń pociąga jednak za
sobą zwiększenie zapotrzebowania na drogą energię chłodniczą. Fakty powyższe wymuszają
konieczność poszukiwania nowych, bardziej energooszczędnych rozwiązań urządzeń wentylacyjnych
i klimatyzacyjnych.
Zużycie konwencjonalnej energii cieplnej i chłodniczej można obniżyć poprzez zastosowanie
różnych sposobów odzysku ciepła, wykorzystanie pomp ciepła oraz naturalnych energii
odnawialnych (takich, jak energii słonecznej pozyskiwanej w kolektorach słonecznych oraz energii z
gruntu pozyskiwanej w wymiennikach gruntowych różnej konstrukcji).
Istnieje także możliwość wykorzystania w jednym systemie grzewczo-wentylacyjnym dwóch energii
odnawialnych: energii promieniowania słonecznego oraz energii czerpanej z niewielkiej głębokości
gruntu. [1]. W pomieszczeniach, w których reżim utrzymania temperatur powietrza na zadanym
poziomie jest wysoki, zastosowanie w systemie samego wymiennika gruntowego jest jednak
niewystarczające. System taki nie zapewnia bowiem dokładnego normowania temperatury powietrza
pomieszczenia w okresie letnim.
Od pewnego czasu analizuje się możliwość wykorzystania w klimatyzacji systemu chłodzenia z
osuszaniem sorpcyjnym i nawilżaniem adiabatycznym (chłodzeniem wyparnym) [3-9]. Wówczas
system klimatyzacji może poprawnie pracować także bez konwencjonalnego urządzenia chłodniczego.
Rys. 1. Osuszacz obrotowy typu RECUSORB B firmy DST [10]
Rys. 2. Osuszacz obrotowy typu CONSORB DC firmy DST [10]
Rys. 3. Schemat słonecznego systemu klimatyzacji z osuszaniem sorpcyjnym
Rys. 4. Wykres h-x; charakterystyczne przemiany powietrza w systemie klimatyzacji z osuszaniem
sorpcyjnym
Wykorzystanie powietrznych kolektorów słonecznych
Powietrzne kolektory słoneczne można efektywnie wykorzystywać do podgrzewania powietrza
regeneracyjnego w zasadzie tylko przy niższych temperaturach regeneracji (50÷80oC). Osiągnięcie
wyższej temperatury powietrza jest w kolektorach powietrznych utrudnione, a wymagana
powierzchnia kolektorów słonecznych może okazać się zbyt duża pod względem ekonomicznym.
Rys. 5. Zmiany natężenie promieniowania słonecznego Ic docierającego do powierzchni kolektora
słonecznego pochylonego pod katem 30o do poziomu i zysków ciepła jawnego Qzj dla analizowanego
pomieszczenia w warunkach obliczeniowych okresu ciepłego (lipiec i wrzesień)
Podsumowanie
Z wstępnych danych eksperymentalnych wynika, że oszczędności energii chłodniczej w wyniku
zastosowania systemu klimatyzacji z osuszaniem sorpcyjnym w porównaniu z rozwiązaniami
konwencjonalnymi w klimacie środkowoeuropejskim dochodzą do 75-80% [5].
Rys. 6. Temperatury powietrza regeneracyjnego, możliwe do osiągnięcia w wyniku konwersji
promieniowania słonecznego w lipcu, przy różnej powierzchni zainstalowanych kolektorów
słonecznych w systemie klimatyzacji z osuszaniem sorpcyjnym
Rys. 7. Temperatury powietrza regeneracyjnego, możliwe do osiągnięcia w wyniku konwersji
promieniowania słonecznego we wrześniu, przy różnej powierzchni zainstalowanych kolektorów
słonecznych w systemie klimatyzacji z osuszaniem sorpcyjnym
Rys. 8. Stopień pokrycia zapotrzebowania na energię cieplną do regeneracji osuszacza w systemie
klimatyzacji o różnej powierzchni kolektorów słonecznych w wyniku konwersji promieniowania
słonecznego i odzysku ciepła w obliczeniowym dniu września
Pomimo znacznych oszczędności eksploatacyjnych, koszty inwestycyjne systemu klimatyzacji z
osuszaniem sorpcyjnym (w którym osuszacz sorpcyjny, wymiennik obrotowy, bateria kolektorów
słonecznych należą do najbardziej kosztownych) mogą znacząco przewyższać koszty inwestycyjne
tradycyjnego systemu klimatyzacyjnego (w którym najdroższym urządzeniem jest agregat
chłodniczy). Dlatego też obecnie system ten może okazać się nieopłacalny pod względem
ekonomicznym. Pamiętać jednak należy także o kosztach ochrony środowiska naturalnego,
związanych, w przypadku eksploatacji systemu konwencjonalnego, z uwalnianiem do atmosfery
niekorzystnych freonów. Także obserwowana tendencja spadku cen niektórych komponentów
słonecznego systemu klimatyzacji, w tym kolektorów słonecznych [11], przyczynić się może w
niedalekiej przyszłości do większego zainteresowania wykorzystaniem energii słonecznej w
klimatyzacji.
Źródło: www.ekoenergia.polska-droga.pl