Ψύξη απορροφήσεως

Αντίθετα με τα συστήματα συμπίεσης ατμών, που χρησιμοποιούν ηλεκτρικούς συμπιεστές, η τεχνολογία της ψύξης απορροφήσεως επιτρέπει τη χρησιμοποίηση μιας πηγής θερμότητας ώστε να παράγει ψύξη. Αυτό το χαρακτηριστικό κάνει την ψύξη απορροφήσεως πολύ ελκυστική σε περιπτώσεις που έχουμε απορριπτόμενη θερμότητα, είτε θέλουμε να αξιοποιήσουμε την ηλιακή ενέργεια.

Γράφει ο Πέτρος Δαλαβούρας
Αρχιτέκτων μηχανικός Ε.Μ.Π., MSc W.S.A. BREEAM assessor, ASHRAE BEMP Certified, nZEB Designer
Για την εταιρεία ΓΕΝΙΚΗ ΨΥΚΤΙΚΗ Α.Τ.Ε.Κ.Ε.

Το ενδιαφέρον για την ψύξη απορροφήσεως ποικίλει από την εισαγωγή της τον 19ο αιώνα, ακολουθώντας τις διακυμάνσεις του κόστους του ηλεκτρικού ρεύματος και των ορυκτών καυσίμων. Πρόσφατα η αυστηρότερη νομοθεσία για την ενεργειακή αποδοτικότητα των κτιρίων, καθώς και οι περιβαλλοντολογικές ανησυχίες για τα ψυκτικά ρευστά και τον αντίκτυπό τους στο φαινόμενο του θερμοκηπίου, οδηγούν στην ανάπτυξη του ενδιαφέροντος όσων αφορά την ψύξη απορροφήσεως. Ως αποτέλεσμα το εύρος και η αποδοτικότητα των ψυκτών απορροφήσεως έχει αυξηθεί σημαντικά.

Κύκλος απορρόφησης

Ο κύκλος απορρόφησης είναι παρόμοιος με τον κύκλο συμπίεσης ατμών. Η κύρια διαφορά τους έγκειται στην αντικατάσταση του συμπιεστή με ένα χημικό κύκλο, ανάμεσα στο υλικό απορροφήσεως, την αντλία και τον αναγεννητή. Ουσιαστικά, αντί για συμπίεση του ατμού του ψυκτικού ρευστού στον κύκλο απορροφήσεως, έχουμε την απορρόφηση του ατμού από ένα υγρό (τον απορροφητή), την άντληση του διαλύματος σε μια υψηλότερη πίεση (το οποίο απαιτεί πολύ μικρότερο έργο από το αντίστοιχο ενός συμπιεστή) και τέλος χρήση θερμότητας ώστε να εξατμιστεί το ψυκτικό ρευστό από το διάλυμα. Φυσικά τα παραπάνω αποτελούν την περιγραφή ενός βασικού κύκλου και ένα πραγματικό σύστημα είναι πιο σύνθετο, με περισσότερα εξαρτήματα.

Σχηματική αναπαράσταση του βασικού κύκλου απορροφήσεως

Τεχνολογία

Οι πιο διαδεδομένες τεχνολογίες σήμερα στον κύκλο απορρόφησης είναι η χρήση του ζεύγους βρωμιούχου λιθίου/νερού (LiBr/H2O), ή του ζεύγους αμμωνίας/νερού (NH3/H2O). Στην πρώτη περίπτωση το νερό λειτουργεί ως το ψυκτικό μέσο και το LiBr ως απορροφητής, ενώ στη δεύτερη περίπτωση η αμμωνία δρα ως το ψυκτικό ρευστό και το νερό ως απορροφητής. Τα συστήματα με LiBr κατηγοριοποιούνται σε μονοβάθμια και σε διβάθμια, τα οποία είναι πιο αποδοτικά αλλά και πιο σύνθετα, ενώ απαιτούν και πηγή θερμότητας σε υψηλότερο θερμοκρασιακό επίπεδο. Τριβάθμια συστήματα είναι υπό ανάπτυξη, τα οποία προσφέρουν ακόμα μεγαλύτερους βαθμούς αποδοτικότητας. Ο βαθμός αποδοτικότητας (COP) των ψυκτών απορρόφησης είναι χαμηλός. Τα μονοβάθμια συστήματα LiBr προσφέρουν βαθμούς αποδοτικότητας της τάξεως 0,65-0,80 και τα διβάθμια συστήματα μπορούν να επιτύχουν βαθμό αποδοτικότητας της τάξεως του 1,20. Ο πιο σημαντικός παράγοντας της αποδοτικότητας του ψύκτη απορροφήσεως είναι η θερμοκρασία της θερμαντικής πηγής, έτσι όσο αυξάνεται η θερμοκρασία τόσο βελτιώνεται ο βαθμός αποδοτικότητας. Επίσης η αποδοτικότητα του ψύκτη απορρόφησης μειώνεται δραστικά αν η θερμοκρασία της πηγής πέσει κάτω από τη θερμοκρασία σχεδιασμού (τυπικά αυτή η θερμοκρασία είναι 90oC για μονοβάθμια συστήματα).

Βαθμός αποδοτικότητας σε σχέση με τη θερμοκρασία της πηγής

Χαρακτηριστικά

Στα πλεονεκτήματα της ψύξης απορρόφησης εντάσσονται η χαμηλή κατανάλωση ηλεκτρικού ρεύματος, τα λίγα κινούμενα μέρη του συστήματος, η αθόρυβη λειτουργία, καθώς και η χρήση ψυκτικών ρευστών με ελάχιστο αντίκτυπο στο φαινόμενο του θερμοκηπίου (GWP). Ωστόσο τα συστήματα με ψύξη απορρόφησης δεν μπορούν να επιτύχουν υψηλούς βαθμούς αποδοτικότητας και η θερμοκρασία εξάτμισης δεν μπορεί να είναι πολύ χαμηλή.

Πρακτικές Οδηγίες Εφαρμογής

• Προσδιορίστε και επιλύστε υπάρχοντα προβλήματα στο σύστημα ψύξης, απόρριψης θερμότητας, διαχείρισης νερού κλπ. πριν την εγκατάσταση ψύκτη απορροφήσεως.
• Επιλέξτε έναν ψύκτη απορρόφησης που θα δουλεύει σε πλήρες φορτίο, καθώς ο βαθμός αποδοτικότητας μπορεί να πέσει έως 33% σε μερικό φορτίο.
• Εξετάστε τον έλεγχο Variable Speed Drive (VSD) για την αντλία του μέσου απορροφήσεως για τη βελτίωση του βαθμού αποδοτικότητας σε χαμηλό φορτίο.
• Εξασφαλίστε την πρόσβαση στον ψύκτη και τις ανοχές φορτίου του δαπέδου, καθώς τα συστήματα απορροφήσεως έχουν αυξημένο βάρος.
• Βεβαιωθείτε ότι η θερμοκρασία του ψυχροστασίου δεν πέφτει κάτω από τους 5oC για αποφυγή κρυστάλλωσης.
• Αφιερώστε επαρκή χρόνο για το commissioning. Οι ψύκτες απορρόφησης απαιτούν δύο εβδομάδες ώστε να δημιουργηθεί εσωτερική επίστρωση ύστερα από την πρώτη φόρτιση με το ψυκτικό ρευστό και τα χημικά.
• Θυμηθείτε ότι θα χρειαστείτε ένα επαρκές φορτίο για να γίνει σωστά το commissioning.
  Βεβαιωθείτε ότι οι χρήστες είναι επαρκώς ενημερωμένοι για λειτουργία και χρήση του ψύκτη απορρόφησης.

Πηγές: Murthy, S.S. 2011. Solar Cooling Technologies, India-Spain Workshop on Renewable Energies, Sevilla, Spain.
2017 ASHRAE handbook Fundamentals. (2017). .Alazazmeh, A. and Mokheimer, E. (2015). Review of Solar Cooling Technologies. Journal of Applied Mechanical Engineering, 04(05). Eicker, U. and Pietruschka, D. (2009). Design and performance of solar powered absorption cooling systems in office buildings. Energy and Buildings, 41(1), pp.81-91. Gugulothu, R., Somanchi, N., Banoth, H. and Banothu, K. (2015). A Review on Solar Powered Air Conditioning System. Procedia Earth and Planetary Science, 11, pp.361-367. Nkwetta, D. and Sandercock, J. (2016). A state-of-the-art review of solar air-conditioning systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 60, pp.1351-1366.