METODY AKUMULACJI CHŁODU W INSTALACJACH KLIMATYZACYJNYCH

Kwestie zmniejszenia zużycia energii stanowią obecnie obszar, wokół których skupia się większość prac badawczych i ich technicznych aplikacji. W pracy przedstawiono możliwości magazynowania energii chłodniczej w postaci jawnej bazującej na pojemności cieplnej materiału akumulacyjnego, którym najczęściej jest woda, oraz w postaci utajonej, która umożliwia magazynowanie energii chłodniczej w przemianach fazowych zachodzących podczas procesu ładowania i rozładowywania materiału akumulacyjnego, często określanego jako materiał PCM (ang: Phase Change Material – materiał zmieniający stan skupienia). Ponieważ ciepło związane ze zmianą stanu skupienia jest kilkanaście razy większe w porównaniu z ciepłem właściwym danego materiału, uzyskuje się mniejsze pojemności zasobników chłodu. W artykule zestawiono objętości akumulatorów energii chłodniczej dla wybranych systemów produkcji chłodu oraz związane z tym wymagane moce urządzeń ładujących zasobniki. Opracowano autorską metodę obliczeniową (w chwili publikacji bez weryfikacji eksperymentalnej), umożliwiającą określenie mocy agregatu chłodniczego w poszczególnych systemach akumulacji z uwzglę-
dnieniem dobowej zmienności w zapotrzebowaniu na energię chłodniczą lub przy założeniu procentowego stopnia wykorzystania mocy chłodniczej pochodzącej
z zasobnika chłodu. Umożliwia ona obliczenia systemu produkcji chłodu dla układów w postaci akumulacji pełnej, częściowej i z limitem wydajności chłodniczej. Przedstawiono porównanie wymaganej pojemności całkowitej zasobników w systemie akumulacji pełnej dla wybranych metod akumulacji z wykorzystaniem różnych materiałów akumulacyjnych, zaczynając od wody, lodu binarnego, przez lód w kapsułkach oraz systemy z bezpośredniego i pośredniego wytwarzania wody lodowej.

Pełny tekst (pdf)

1.  Rubik M.: Pompy ciepła. Poradnik. Technika cieplna w budownictwie. Warszawa
     2006.

2.  Mehling H., Cabeza L.F.: Heat and cold storage with PCM. Springer, 2008.

3.  Semadeni M.: Energy storage as an essential part of sustainable energy systems.
     CEPE working paper 24, May 2003.

4.  Eckerlin H.: Thermal Energy Storage: Analysis and application. A diploma thesis
     submitted to the Graduate Faculty of North Carolina State University, Raleigh, North
     Carolina 2009.

5.  Wilson P.: Source energy and environmental impacts of thermal energy storage.
     California Energy Commission, Governor 1996.

6.  ASHRAE Handbook. HVAC systems and equipment. ASHRAE Inc., Atlanta, GA
     1996.

7.  Dorgan C.E., Elleson J.S.: Design guide for cool thermal storage. ASHRAE Inc.,
     Atlanta 1993.

8.  Williams C.D.: Optimizing TES chiller management. ASHRAE Journal, 4, 1996,
     43-48.

  9. Stamm R.H.: Thermal storage systems. Heating/Piping/Air Conditioning, January
       1985, 133-151.

10. Lumpkin R.M.: Thermal storage: A reversible process. HPAC, 1, 1998, 136-142.

11. Shan K. Wang: Handbook of air conditioning and refrigeration, 2^nd ed. McGraw-
       -Hill, New York 2000.

12. Wang S.K., Lavan Z.: Air-conditioning and refrigeration. Mechanical Engineering
       Handbook, Frank Kreith (ed.). CRC Press LLC, Boca Raton 1999.

13. Wojtas K.: Systemy akumulacji chłodu sposobem na podniesienie efektywności
       instalacji klimatyzacyjnej. Geneza i opis systemu. Chłodnictwo i Klimatyzacja,
       9/2001.

14. Bonca Z.: Czynniki chłodnicze i nośniki ciepła. IPPU Masta, Gdańsk 1997.

15. ASHRAE Handbook-HVAC Applications. Thermal storage. ASHRAE Inc., Atlanta
       2007, 34.1-34.33.