Πειραματικός χαρακτηρισμός λειτουργίας κλιματιστικής μονάδας

Abstract

Στους σύγχρονους χώρους κατοικίας και εργασίας έχει γενικευτεί η χρήση συσκευών κλιματισμού και αντλιών θερμότητας, ιδιαίτερα των αντλιών τύπου αέρα - αέρα. Η τάση αυτή έχει ως συνέπεια την απαίτηση για περαιτέρω βελτίωση της λειτουργικής ευελιξίας και ενεργειακής αποδοτικότητας των συσκευών αυτών. Στόχος από την δεδομένη συσκευή είναι η απόδοση ικανοποιητικού θερμικού (ή ψυκτικού) φορτιού για μεγάλο εύρος εξωτερικών συνθηκών και η ελαχιστοποίηση της καταναλισκόμενης ηλεκτρικής ισχύος (μεγιστοποίηση θερμοδυναμικού βαθμού απόδοσης). Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η πειραματική μελέτη της εξάρτησης της απόδοσης αντλίας θερμότητας από τις συνθήκες λειτουργίας και ειδικότερα από την ποσότητα ψυκτικού μέσου στο κύκλωμα. Ελεγχόμενη μεταβολή της ποσότητας ψυκτικού, επιτρέπει αυξομείωση της στάθμης υψηλής / χαμηλής πίεσης του κύκλου και συνεπώς των θερμοκρασιών απορρόφησης και απόρριψης θερμότητας. Για τον σκοπό αυτό εμπορική αντλία θερμότητας εγκαταστάθηκε και εξοπλίστηκε με μετρητικά θερμοκρασίας και πίεσης και σύστημα καταγραφής των μετρήσεων. Εκτελέστηκε με επιτυχία μια πρώτη σειρά μετρήσεων με μεταβλητή την ποσότητα ψυκτικού μέσου στο κύκλωμα. Με βάση το διάγραμμα πίεσης - ενθαλπίας του ψυκτικού μέσου, έγιναν υπολογισμοί θερμικών φορτίων και βαθμών απόδοσης για τις διάφορες συνθήκες λειτουργίας. 1. Ο ισοεντροπικός βαθμός απόδοσης του συμπιεστή είναι φθίνουσα συνάρτηση της ποσότητας ψυκτικού και παρουσιάζει μείωση κατά 10% για δεκαπλασιασμό της ποσότητας ψυκτικού. 2. Ο συντελεστής απόδοσης της αντλίας παρουσιάζει μικρή αύξηση με την ποσότητα του ψυκτικού Επειδή όμως ο ιδανικός συντελεστής ισχύος αυξάνεται αισθητά για αντίστοιχη μεταβολή, ο θερμοδυναμικός βαθμός απόδοσης (συντελεστής ισχύος) / (ιδανικός συντελεστή) μειώνεται σταθερά με αύξηση του ψυκτικού. Κατά την δεύτερη σειρά μετρήσεων μελετήθηκε η εξάρτησης της απόδοσης αντλίας θερμότητας, κατά την λειτουργία του INVERTER. Τα συμπεράσματα τα οποία προέκυψαν από τις πειραματικές μετρήσεις και τους υπολογισμούς των συντελεστών απόδοσης δεν ήταν τα αναμενόμενα. Κάτι τέτοιο μπορεί να αιτιολογηθεί λόγω της μικρής χρονικής διάρκειας λειτουργίας του INVERTER, αλλά και της χαμηλής απόκρισης των θερμοστοιχείων, τα οποία δεν ήταν δυνατό να απεικονίσουν μεγάλες θερμοκρασιακές αλλαγές.