Πειραματική αξιολόγηση συστήματος ανοικτού κύκλου με στερεό αφυγραντικό υλικό silica gel

Abstract

Η συγκεκριμένη διπλωματική εργασία έχει ως στόχο την πειραματική αξιολόγηση ενός συστήματος ανοιχτού κυκλώματος (αέρα- αέρα) που χρησιμοποιεί την τεχνολογία «αφύγρανσης». Η συσκευή κλιματισμού είναι εγκατεστημένη στο χώρο του εργαστηρίου του τομέα Θερμότητας της σχολής Μηχανολόγων Μηχανικών Ε.Μ.Π. Η μελέτη και κατασκευή εκπονήθηκε από την εταιρία «ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΨΥΚΤΙΚΗ Α.Ε.», εξειδικευμένη σε θέματα κλιματισμού, σε συνεργασία με τον τομέα Θερμότητας της σχολής Μηχανολόγων Μηχανικών Ε.Μ.Π. Ο έλεγχος της συσκευής αφύγρανσης γίνεται διαμέσου ενός PLC (Λογικά Προγραμματιζόμενος Ελεγκτής), που διαθέτει λογισμικό και interface για ηλεκτρονικό υπολογιστή. Με το λογισμικό αυτό, είναι δυνατή τόσο η παρακολούθηση όσο και η μεταβολή των επιμέρους συνθηκών στα διάφορα στάδια της διαδικασίας. Η μεθοδολογία ελέγχου ακολουθεί τα παρακάτω βήματα: •Καθορισμός συνθηκών αναφοράς για τον αναμεμειγμένο αέρα (περιβάλλοντος και ανακυκλοφορίας) •Καθορισμός συνθηκών αναφοράς για τον αέρα εσωτερικού χώρου •Υπολογισμός συντελεστή συμπεριφοράς της εγκατάστασης (COP) •Υπολογισμός της ικανότητας αφύγρανσης (DW) του τροχού •Μοντελοποίηση της εγκατάστασης στο λογισμικό MATHCAD Στην συσκευή έχουν ήδη εγκατασταθεί οι αισθητήρες θερμοκρασίας και υγρασίας, που είναι απαραίτητοι για την πραγματοποίηση της παραπάνω διαδικασίας ελέγχου. Οι αισθητήρες αυτοί είναι τοποθετημένοι στα ρεύμα αναγέννησης και στο ρεύμα επεξεργασίας της εγκατάστασης σε διάφορα σημεία, ώστε να λαμβάνουμε πληροφορίες για τις ακόλουθες συνθήκες: •Ρεύμα επεξεργασίας: 1) συνθήκες του αέρα ανακυκλοφορίας από το χώρο, 2) συνθήκες του αέρα περιβάλλοντος, 3) συνθήκες του αναμεμειγμένου αέρα, 4) συνθήκες του αέρα πριν τον αφυγραντικό τροχό, 5) συνθήκες του αέρα μετά τον αφυγραντικό τροχό, 6) συνθήκες του αέρα προσαγωγής, καθώς μπαίνει στον κλιματιζόμενο χώρο. •Ρεύμα αναγέννησης: 1) συνθήκες του αέρα περιβάλλοντος, 2) συνθήκες του αέρα μετά τις ηλεκτρικές αντιστάσεις θέρμανσης, 3) συνθήκες του απορριπτόμενου αέρα μετά τον αναγεννητή. Κατά την διεξαγωγή της διπλωματικής εργασίας, αρχικά λαμβάνονται μετρήσεις σε διάφορες συνθήκες λειτουργίας της εγκατάστασης. Μέσω της επεξεργασίας των μετρήσεων αυτών, γίνεται ο υπολογισμός διαφόρων μεγεθών, που αφορούν στη «συμπεριφορά» της συσκευής. Τέλος, γίνεται η σύγκριση των πειραματικών αυτών αποτελεσμάτων με τα θεωρητικά από την μοντελοποίηση της εγκατάστασης.

The aim of this thesis is the experimental assessment of an open cycle system (air-air) which uses the dehumidification technology. The air-conditioning device is located to the lab of heat section at the faculty of Mechanical Engineering of N.T.U.A. The study and construction of this air-conditioning installation was worked out by the company <<ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΨΥΚΤΙΚΗ Α.Ε.>>, which is specified in air-conditioning matters, in cooperation with the heat section at the faculty of Mechanical Engineering of N.T.U.A. The control of the dehumidification device was achieved through a PLC (Programmable Logical Controller) with the suitable software and interface in order to communicate with a personal computer. With this particular software we can manage to watch and change the operation conditions during the process. The control procedure consists of the following steps : •Determination of the reference conditions for the mixed air (environmental and recirculation) •Determination of the reference conditions for the indoor air •Calculation of the COP of the installation •Calculation of the DW of the desiccant wheel •Modeling of the installation using MATHCAD software Heat and humidity sensors have been placed on this air-conditioning installation in order to achieve the control of the unit. There sensors are placed in various spots of the regeneration stream and also of the process stream, in order to obtain the following information: •Process stream :1) conditions of the recirculation air from the inside space, 2) conditions of the environmental air, 3) conditions of the mixed air, 4) conditions of the air before the desiccant wheel, 5) conditions of the air after the desiccant wheel, 6) conditions of the supply air as it enters the air-conditioned room. •Regeneration stream: 1) conditions of the environmental air, 2) conditions of the air after the electrical resistances which are used for heating the air, 3) conditions of the thrown-out air after the regenerator. In the beginning of this experimental process we take measurements in various operation conditions of this specific air-conditioning installation. Through the assessment of the experimental results , we calculate various parameters which describe the behavior of the installation. Finally we compare the experimental to the theoretical results, obtained through the modeling of the installation.