Sonraki Nesil Soğutma İçin Acil Durum
Küresel sıcaklıklar yükseliyor, şehirler genişliyor ve kapalı konfor talebi gökyüzü sallanıyor. Konvansiyonel buhar-kompresyon hava sistemi zaten önemli miktarda toplam bina enerji kullanımı için hesaplanıyor ve 2050 yılına kadar üç katına çıkıyor. Bu yörünge elektrik şebekeleri, sera gazı emisyonlarını azaltmak ve çok kentsel ısı adanın taleplerini kötüleştiriyor; bu da kaloriferli soğutma çözümleri ve araştırmacılar, ısıl olarak soğutma döngülerine doğru yol açıyorlar - adsorpsiyon ve absorpsiyonlar ve absorpsiyonlar ve absorpsiyonlar - bu yörüngede enerjiler ve doğal olarak enerjiler, enerjiler ve doğal olarak enerjiler için enerjiler sağlıyor.
Termal olarak Driven Soğutmanın Temelleri
Hem adsorpsiyon hem de absorpsiyon sistemleri aynı termodinamik hedefi paylaşıyor: soğuk bir yerden ısınıyor - mekanik bir kompresöre güvenmeksizin ısıtıyor - bu da ısıyı soğutmak için elektrik kullanmaya devam ediyor.
Nasıl Bağlanma Soğutma Çalışması
Bir adsorbent materyalinde (parçalı jel, zeolit veya aktive edilen karbon) kapalı bir odada bulunur.Soruksiyon sırasında, refrigerant buhar (ortak su veya mol) evapordan alınır ve kuru reklamcı tarafından yakalanır.
Çünkü adorpsiyon aerosolleri reklamlarda veya yatak odasında hareket etmiyor (başka kapaklardan ve ısı transfer sıvıları için pompalar dışında), son derece güvenilir ve sessiz. ana sınırlamaları, optimizasyon sistemleri ile kıyasla daha düşük bir performans katsayısı olmuştur, ancak yeni reklamlarorbent malzemeler bu boşluğu kapatmaktadır.
Aborpsiyon Soğutma Nasıl Çalışır
Aborpsiyon aerosol, bir jeneratör, bir kondüktör ve bir buhar makinesi ile kompresörü değiştirir.En yaygın çiftleştirici, soğutmalı ve suları soğutmak için yoğun bir çözüm bırakır.
Büyük absürtücüler, endüstriyel ve ilçe soğutma tesislerinde onlarca yıldır kullanılıyor, buhar veya sıcak su mevcut. Son zamanlardaki yenilikler tek ve iki etkili aerosoller daha küçük ticari binalara getiriyor, üçlü etkiler birimleri 1.5'in üzerinde ısıtılırken ısınıyor - kaynağı ısının aslında özgür olduğu bazı elektrikli soğuk havalimanları ile rekabet.
Breakthrough Materials Araba Adase Performansı
Herhangi bir adsorpsiyon ürpertici kalbi, reklamcı ve soğutmalı çiftleri onlarca yıldır, silik jel ve zeolitler işhorsuydu, ancak sınırlı su yukarı kapasiteye sahip ve iyi performans için 80 °C'nin üzerindeki yeni sıcaklık sıcaklık sıcaklıklarını gerektiriyor.
MetalOrganic Frameworks (MOFs)
Metalorganik çerçeveler ultra yüksek reflektif ile kristal yapılardır - bazı yüzey alanları gramerde 7.000 m2'yi aşıyorlar.Su adsorbents, MOFs gibi tasarlanmışlarda, standart düz-köpektif güneş ısı toplayıcıları veya düşük kaliteli ısıtılmış ısınmış ısınmış ısınmış ısınmış su miktarı ile uyumlu hale getirirler.
Kompozit "Salt-in-Porous-Matrix" Adsorbents
Bir başka umut verici rota, hipnozun hipnoskopik tuzları (örneğin CaCl2 veya LiCl) aktif karbon veya genişletilmiş grafikler gibi göz ardı edebilir. tuz, özellikle de yüksek su almak için çok yüksek sağlar - 1.8 g-1 - matrix gerekli ısıyı önler ve koruyabilir.- Bu kompozitler düşük ısıyı (50-70 °C) kullanarak yeniden oluşturulabilir ve yüzlerce döngü üzerinde mükemmel bir istikrar gösterebilirler.
Gelişmiş Zeolitler ve Aluminofos
Konvansiyonel zeolitler (örneğin, 13X) yüksek hidrophilicdir, ancak 120 °C'nin üzerinde yenilenme gerektirir. Yeni olarak, alüminyum fosfat (AlPO) ve silicoaluminofofozofof (SAPO) yapıları, güneş toplayıcılarına veya motor su ceketlerine izin veren güneş kimyası ile kolayca gerçekleştirilir.
Absorpsiyon Soğutma için SistemLevel Innovations
Metabolizma teknolojisi, adsorpsiyondan daha olgun olsa da, son yenilikler verimliliğini geliştiriyor ve boyutunu azaltır ve yenilenebilir enerji kaynaklarıyla daha uyumlu hale getiriyor.
DeğişkenEffect ve Cascade Cycles
Geleneksel tek etkiler aerosol soğutmacılar yaklaşık 0.7. Double effects döngüleri, COP'ı 1.2-1.4'e yükseltmek için ikinci bir jeneratör ve kondüktör içerir, ancak mevcut ısı kaynağı sıcaklığına göre (140 °C) ve yüklemeye dayanan yüksek sıcaklıklara (>200 °C) ve çok özel malzemelere sahip olur.
Cascade yapılandırmaları mekanik bir kompresör veya bir ad absürtücü ile bir çift birleştirici soğuk ısıyı seride ısıtabilir. Örneğin, ısı kaynağının 7 °C'de soğutmak için doğal gaz veya güneş ısısını kullanır, o zaman bu soğuk su, daha küçük bir buharlı su ısıtılır.
Kompakt Heat Exchanger Designs
Daha geniş bir absürtücü benimsemeye engel - özellikle konut ve küçük ticari binalarda - emici ve jeneratör gemilerinin yığın büyüklüğü olmuştur. plaka ve kanalda yenilik, brazed plaka ve mikro ısı değiştirici modüllerinin geliştirilmesi, ısı ve kütle transferi ile birlikte standart bir mekanik odaya sığması sağlar. Gelişmiş üretim teknikleri (additive üretim, lazerwelded folyo yığınları) ünite başına yüzey alanını artırmak için yarı soğutma izin verir.Bu, soğutma uygulamaları için daha önce birçok ısı pompasına sahip olan soğukkanlılık uygulamaları için daha önce birçok cihazda dondurabilir.
Solar Thermal ve Atık Heat Recovery ile entegrasyon
Aborpsiyon soğutması doğal olarak güneş termal koleksiyoncularla çiftleşir, çünkü her ikisi de ısıtılır. Modern sistemler, havalimanları için sıcak su sağlamak için çöp veya parabolik toplayıcıları 150-200 °C'de, bu doğrudan iki kat daha soğuk bir ısıtıcıya yol açıyor. Düşük soğutma talebi sırasında, aynı koleksiyoncular aynı ısıtma veya ev ısıtma sistemi için sıcak su sağlayabilirler - büyük otellerde, hastanelerde ve ofis binaları güneş ışığına-belki bölgelerden verimli bir şekilde dönüştürmek için kullanılabilir.
Orta Doğu ve Kaliforniya'daki son projeler, güneş destekli soğutmanın, en üst saat boyunca 70-90 oranında soğutma için elektrik talebini azaltabileceğini gösterdi, aynı zamanda CO2 emisyonlarını da orantılı olarak kesmeye devam ediyor. Kalan elektrik genellikle pompalar ve hayranlar için kullanılıyor, bu da tüm sistemi neredeyse sıfır test etmek için kullanılabilir.
Hybrid ve Multi-Kayderma Yapıları
Bina sahipleri ve tasarımcılar genellikle değişken ısı kaynakları, yük profilleri ve faydalı tarifeler ile karşı karşıya kalır. adsorpsiyonları, absorpsiyonları ve hatta geleneksel sıkıştırma bu koşullarda performansları optimize edebilir.
Bağımlılık Alcades
Gelişen bir hibrit konsept, reklamorbent'i bir “yüzey döngüsü” olarak adlandırıyor ve bu, belirli bir ısı girişinden daha fazla soğutmayı geri alma olanağına sahiptir.Genellikle, % 15–25 oranında Berlin Teknik Üniversitesi'nde inşa edilen ve Warwick Üniversitesi'nde yapılan prototipler bu yaklaşımı hem güneş hem de atık ısı girişleriyle doğrulamaktadır.
DRReady ve Grid-Interaktif Kontroller
Binalar akıllı ağdaki daha aktif katılımcılar haline geldikçe, termal olarak tahrik edilen soğutma sistemleri eşsiz bir avantaj sunuyor: “soğuk su veya buz şeklinde önemli elektrik çizimi olmadan “soğuk su veya buz depolayabiliyorlar. Aborpsiyon ve adsorpsiyonörler, klima fiyatları içeren doğal olarak uygundur, çünkü birincil enerji girişi bu kadar da ısıtılabilir.
Pratikler ve Ekonomi
Açık çevresel faydalara rağmen, termal olarak tahrik edilen soğutma sistemlerinin benimsenmesi, ilk maliyetle ilgili engellerle, teknik karmaşıklığa ve eğitimli taksitlerden yoksundur. Bu zorluklar, paydaşların yatırım yapmayı planlaması için önemlidir.
Sermaye Maliyeti ve Payback Dönemi
Tam bir adorpsiyon soğuk sistemi (Güneş koleksiyoncusları, ısı reddedilmesi ve kontrolleri dahil) genellikle% 1.5 ila 2.5 kat daha fazla bir buhar ısısı ısıtılır, ancak işletme maliyetleri, elektrik tüketimi ve Almanya'da yüksek elektrik tüketimi için yatırım vergi kredilerinden 60-80 daha düşük maliyetle azaltılabilir. - yüksek elektrik fiyatları, cömert güneş geri yükleme maliyetlerine sahip bölgelerden 30 ila 7 yıl kadar düşük maliyetle tasarruf sağlar.
Bakım ve Güvenilirlik
Ads sistemleri çok az hareketli parçalara sahiptir - hiçbir kompresör, petrol, yüksek hızlı rotasyonda soğutulma - bu da düşük bakım ve uzun hizmet hayatına yol açar. Ana periyodik görevleri, her 10-15 yıl ve ısı değiştiricileri değiştirir. Aborbent çözümleri, 10-15 yıl boyunca daha fazla dikkat gerektirir çünkü lityum genel çözüm, çözüm sıcaklığı veya konsantrasyon özelliklerini azaltıcı bileşenlerden uzaklaşır.
Uygun Bina Türleri ve Boyutları
Tarihsel olarak, adsorpürücüler sadece 100 kW'ın üzerindeki kapasitelerde mevcuttu, onları büyük ticari ve endüstriyel binalara sınırlamak için. Bugün, modüler adsorpsiyon aerosolleri 5 kW (Tek aile evleri için) pazara giriyor, kompakt adsorbent yatakları ve verimli ısı değiştiricileri tarafından etkinleştirildi. Aborbent yatakları ve endüstriyel ısı değiştiricileri olan 10 kW'dan birkaç megawatta kadar. Her iki teknoloji için de bir tesadüfi talep var.
Çevre ve Politika
Dünyadaki hükümetler, iklim eylem planlarının bir parçası olarak doğrudan ısıtılmış soğutmayı tercih eden politikaları uyguluyorlar.The Kigali Changes to the Montreal Protokolü stage down high-GWP HFC refrigerants, make natural refrigerants (water, amonyak, CO2), Avrupa Birliği'nde, yeni termokimyasal çevrimleri içeren yeni soğutma teknolojilerinin revize edilmiş Enerji Performansı (EPBD) ve aynı şekilde, ABD'nin ısıtma ve soğutma için yenilenebilir enerji kullanımını teşvik ediyor.
Bina sertifikasyon cephesinde, hem LEED hem de BREEAM ödül puanları yerinde yenilenebilir enerji kullanımı için ve üst düzey elektrik talebini azaltmaya yardımcı olabilir. Güneş destekli bir aerosol her iki kategoriye de katkıda bulunabilir, genellikle Platinum veya Üstün derecelendirmelere ulaşmak için daha kolay hale getirebilir.
Vaka Çalışmaları: Gerçek Dünya Montajları
Singapur'un Bölgesi Soğutma Ağı
Dünyanın en büyük soğuk bölge soğutma sistemlerinden biri, Singapur Marina Bay bölgesine hizmet etmek, birleştirilmiş gaz türbininden gelen ısıyı kullanarak 35 MW absürt bitkisi kullanın. Soğuk su tesisi 2014 yılından bu yana ortalama% 98 oranında yüksek bir kullanılabilirlik ile işletmektedir.
Arizona'da Güneş Enerjisi Edilen Okul
Tucson'da netzero enerji okulu, Arizona, 50 kW çift etkili bir aerosol 500 m2 tahliye edilmiş tüp güneş toplayıcıları tarafından yönlendirilen bir sistemdir ve soğuk hava soğutma tesisinin sadece beş Nisan'dan itibaren ücretli olduğu için, aynı koleksiyonculara ısıtma ve iç sıcak su sağlamaktadır. Okul, yıllık bir enerji maliyetinin 65,000 tasarrufunu temel bir elektrik doğrudan dışlayıcı sistemi ile karşılaştırır ve güneş soğutma tesisatı için ödenen tüm soğutma tesisatı sadece beş yıl boyunca ücretli bir devlet yenilenebilir enerji vergisi kredisi ile yardımcı olur.
Future Research
Alan hızla gelişmişken, birkaç açık zorluk, bir sonraki ısı soğutma sistemleri nesli şekillendirecek.
Ultra YüksekPerformance Adsorbents-
Arama yüksek su aranmasını birleştiren reklamlar için devam eder (>1.5 g-1), 50 °C'nin altında yenileme sıcaklıkları ile, düşük derece jeotermal veya güneş ısısının kullanımını hızlandırır. Covalent organik çerçeveler (COFs) ve göz ardı edilebilir polimer ağları vaat ediyor ancak henüz gerçekçi bisiklet koşullarında test edilmemiştir. Makine destekli malzemelerle ilgili kılavuzluk keşif milyonlarca aday yapının taramasını hızlandırıyor.
Low-Cost Manufacturing
Bugün adsorbent katmanlarının metal folyoları üzerinde, ve 3D baskılarının üretimi büyük ölçüde azaltılabilir, yüksek maliyetlere yol açıyor. Bazı startuplar bu süreçleri zaten pilotlaştırıyor.
Isıtma ve Soğutma için ısıtıcı ısı pompalar
Soğutma ve ısıtma modları arasında minimum donanım değişiklikleri ile geçiş yapabilecek olan sabit adsorpsiyon ve absorpsiyon sistemleri aktif bir araştırma alanıdır. Bu tür birimler, yıllık konfor sağlamak için tek bir termal tahrik cihazına izin verir, daha da ekonomiyi geliştirir ve ekipman ayak izin verir.
Building Automation Systems (BAS) ile entegrasyon
Sıcaklıklı soğutma için yaygın olarak kabul edilmek için, modern bina yönetim platformları ile sorunsuz bir şekilde entegre edilmelidir. Standart iletişim protokolleri (BACnet, Modbus) ve ısı girişi ve soğutma çıktısı arasındaki ticarete en aza indirmek için işletim maliyetlerini artırmak için standart olarak kullanılabilir.
Sonuç: Bir Soğutma Geleceği Heat Tarafından
Ads ve absorpsiyon soğutma teknolojileri artık niş alternatifler değildir, ancak sürdürülebilir bina HVAC için ana çözüm haline gelmek için hazırlanmaktadır. Son yenilikler - MOF tabanlı reklamlarorbentss'tan 60 °C'de yeniden üretildikten sonra, güvenilir bir konfor sağlamak için.
Önümüzdeki on yıl, gelişmiş üretim ve ölçek ekonomileri aracılığıyla daha fazla maliyet azaltımı görecek, ayrıca ısıtılmış bir ısı pompası olarak kullanmak için daha kolay soğutmayı hızlandıracak. Bina sahipleri, geliştiriciler ve tesisleri yöneticileri için, mesaj açık: teknoloji gerçekten de karbonatlanmış bir gelecek için hazır.
[FONT=0]Döncükler [Döncükler)
- [FONT:0)U.S. Enerji Bölümü: Abhidrasyon ısı pompaları ve Soğutmalar[DÜT:1).
- [FONT:0) Doğa İletişim: Ads-organik çerçeveler adsorpsiyon soğutma için).
- [FONTRAE: 0) ASRAE: Apsiyon ve Ad Metabolizma Genel Bakış[Dönem: 1)
- [0]DOE Solar Thermal System Case Studies).