Solutii energetice eficiente de racire si incalzire

INTRODUCERE

Procesele energetice de racire si incalzire artificiala, cu aplicatii in toate domeniile, tehnic, alimentar, social, de cercetare, etc., sunt, pe de o parte, indispensabile vietii actuale. Pe de alta parte, explozia demografica, dar si disponibilitatea limitata a resurselor energetice primare, precum si incalzirea globala accentuata, impun solutii energetice rapide, mult mai eficiente, de racire si incalzire. Cercetari recente in aceasta directie [Staicovici, 2006a-e, 2007a-g, 2008a-c, 2009a-d, 2011a-f, 2012, 2013a, b], au scos la iveala solutii noi, cu potential ridicat in economisirea energiei primare, clasica sau neconventionala, aplicabile fara o cercetare prealabila de durata. In aceasta carte, vor fi prezentate, pe scurt, cele mai semnificative dintre aceste solutii. Ne referim, in primul rand, la tehnologia cu coabsorbant [Staicovici, 2006a-e, 2007a-g, 2008a-c, 2009a-d, 2011a, b, 2013a, b]. Elaborata recent, aceasta se bazeaza pe tehnologia absorbtiei, sau a compresiei termochimice, cum mai este cunoscuta in literatura de specialitate. Tehnologia cu coabsorbant este mai generala decat cea a absorbtiei si poate oferi solutii eficiente, practic, pentru orice aplicatie de racire si/sau incalzire din domeniile industrial, casnic, districtual, agricol, etc., daca se dispune de doua surse de caldura de temperaturi ce difera cu minimum (12-15) ºC. Este indicat ca ea sa se foloseasca in special in aplicatiile in care recupereaza surse calde gratuite de potential termic scazut, provenite din natura sau din procese tehnologice. Se descriu succint, in acest sens, ciclurile noi cu coabsorbant netrunchiate, trunchiate si hibride de producere a frigului si caldurii si se prezinta grafic rezultatele modelarii lor termice. O a doua tehnologie se refera la producerea de frig si caldura folosind compresia mecanica de vapori. Aceasta este cea mai raspandita in lume in momentul de fata, clasandu-se pe primul loc in ceea ce priveste numarul de aplicatii si capacitatea de racire si incalzire. Fata de ciclurile clasice, tehnologia propune ca noutate recuperarea caldurii de supraincalzire a gazelor comprimate [Staicovici, 2011c-f, 2012], cu consecinte energetice pozitive importante. Recuperarea acestei calduri se face prin doua metode distincte. Conform primei metode, caldura este convertita in lucru mecanic, ce reduce consumul de lucru mecanic de comprimare. Conform celei de-a doua, caldura este convertita in efect de frig sau caldura, via tehnologia cu coabsorbant, marind efectul util al ciclului. In felul acesta, pentru prima data cele doua tehnologii mature, a absorbtiei si cu comprimare mecanica de vapori, din concurente pe piata aplicatiilor de frig si caldura, devin asociate, in limitele tehnologiei propuse, pentru marirea eficientei. Ciclurile cu comprimare mecanica de vapori cu recuperare sunt, de asemenea, prezentate grafic si descrise pe scurt, iar, o parte din ele, sunt modelate termic, ca instalatii de producere a frigului si ca pompe de caldura. Rezultatele acestei modelari sunt aratate grafic pentru cele doua moduri de recuperare mentionate mai sus, din care rezulta avantajul energetic evident al noii tehnologii in comparatie cu cea existenta.

CUPRINS

Semnificatia simbolurilor folosite 7

1. INTRODUCERE 9

2. CICLURI ALE TEHNOLOGIEI CU COABSORBANT 11
2.1. Cicluri netrunchiate de racire si incalzire cu coabsorbant 11
2.1.1. Ciclul de racire cu coabsorbant netrunchiat 12
2.1.1.1. Descriere 12
2.1.1.2. Modelul ciclului 16
2.1.1.3. Rezultate ale modelarii ciclului 21
2.1.2. Ciclul de incalzire (transformator de caldura) cu coabsorbant netrunchiat 23
2.2. Cicluri neizobare netrunchiate cu coabsorbant 25
2.2.1. Primul ciclu hibrid de racire 26
2.2.2. Pompa de caldura hibrida (transformator de caldura hibrid) 35
2.2.2.1. Generalitati 35
2.2.2.2. Descrierea functionarii pompei de caldura hibrida 37
2.2.2.3. Alegerea domeniului optim de functionare a pompei hibride de caldura si rezultatele modelarii 39
2.3. Cicluri cu coabsorbant trunchiate 48
2.3.1. Ciclul de racire cu coabsorbant trunchiat 50
2.3.2. Ciclul de incalzire (transformator de caldura) cu coabsorbant trunchiat 52
2.3.3. Teoria trunchierii 53
2.3.4. Rezultate ale modelarii ciclurilor de racire cu coabsorbant trunchiate 59
2.3.5. Rezultate ale modelarii ciclurilor de incalzire cu coabsorbant trunchiate 63
2.4. Trunchierea hibrida a ciclului cu coabsorbant 68
2.4.1. Cicluri de racire cu coabsorbant simplu trunchiate hibride 70
2.4.2. Cicluri de incalzire (transformator de caldura) cu coabsorbant simplu trunchiate hibride 74

3. CRESTEREA EFICIENTEI CICLURILOR DE REFRIGERARE SI CALDURA CU COMPRIMARE MECANICA DE VAPORI 79
3.1. Introducere 79
3.2. Metode de marire a eficientei refrigerarii si limitele lor termodinamice ideale 81
3.2.1. Metoda TWRC 82
3.2.2. Metoda TTRC 90
3.3. Rezultate ale modelarii pomparii caldurii cu TWRC si TTRC 82

BIBLIOGRAFIE 103

DESPRE AUTOR

Andrei-Marius STAICOVICI a urmat Facultatea de informatica manageriala, la Universitatea Romano-Americana (2001-2005). In perioada 2005-2007 a urmat cursurile de master in informatica economica la Universitatea Romano-Americana, cu tema Tehnologii informationale aplicate in industrie. Din anul 2007 este manager la S.C. INCOME PLUS S.R.L. si la S.C. VARIA ENERGIA S.R.L., cu activitate de management si cercetare in domeniul informational si al pomparii caldurii.