Cải thiện hiệu suất của điều hòa không khí trên mái nhà bằng cách tối ưu mạch môi chất lạnh
Improving the Performance of a Roof Top Air-Conditioning Unit by Refrigerant Circuitry Optimization
Tác giả: , Sunil Lee
Ngày đăng tải: 02/04/2013
Nghiên cứu này cho thấy sự cải thiện hiệu suất của một thiết bị không khí trên mái nhà (RTU) đạt được bằng cách tối ưu mạch môi chất lạnh của thiết bị bay hơi nhờ sử dụng các thuật toán tiến hóa. Đối tượng của nghiên cứu này là một thiết bị có công suất làm lạnh 7,5 tấn (26,4 kW). RTU sử dụng hai chu trình làm lạnh riêng biệt có máy nén, bình ngưng và van giãn nở nhiệt (TXV) riêng biệt nhưng sử dụng một tấm thiết bị bay hơi duy nhất trong đó thực hiện hai mạch làm lạnh riêng biệt.
Chúng tôi đã sửa đổi RTU bằng cách thay thế các thiết bị ngưng tụ môi chất lạnh-không khí bằng các bộ trao đổi nhiệt dạng tấm hàn làm mát bằng nước để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thử nghiệm. Các thử nghiệm hiệu suất được tiến hành trong buồng môi trường có điều hòa theo tiêu chuẩn AHRI 340/360-2007; để thực hiện điều này, chúng tôi đã duy trì áp suất bão hòa của dòng chất lỏng và quá trình làm mát phụ từ dữ liệu thử nghiệm của nhà sản xuất bằng cách điều chỉnh nhiệt độ và tốc độ dòng nước ngưng tụ. Chúng tôi cũng đã đo cấu hình vận tốc không khí tại chỗ bằng Phép đo vận tốc hình ảnh hạt (PIV), một kỹ thuật dựa trên tia laser, không xâm nhập. Các phép đo cho thấy phạm vi vận tốc không khí đi qua bộ trao đổi nhiệt thay đổi từ 0,5 ms-1 đến 3,0 ms-1, với giá trị trung bình theo diện tích của các phép đo là 1,75 ms-1. Dữ liệu PIV được sử dụng để tạo bản đồ phân phối luồng không khí qua bộ trao đổi nhiệt, làm cơ sở để tối ưu hóa mạch môi chất lạnh.
Chúng tôi đã mô phỏng hiệu suất của thiết bị bay hơi ban đầu bằng cách sử dụng phân bố vận tốc không khí đo được và mô hình trao đổi nhiệt của Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST), tình trạng hệ thống kiểm soát hơi nhiên liệu (EVAP-COND) và điều chỉnh mô hình tính toán của chúng tôi để khớp chính xác với các phép đo trong phòng thí nghiệm. Sau đó, chúng tôi đã sử dụng sự phân bố vận tốc không khí đo được với mô-đun tối ưu hóa thuật toán tiến hóa của NIST, Hệ thống thông minh cho thiết kế bộ trao đổi nhiệt (ISHED), để thiết kế lại mạch thiết bị bay hơi. Quá trình tối ưu hóa dẫn đến một thiết kế có công suất mô phỏng cao hơn gần 8% so với thiết kế ban đầu.
Nhà sản xuất RTU đã sản xuất một thiết bị bay hơi mới triển khai mạch môi chất lạnh được tối ưu hóa. Chúng tôi đã thay thế Thiết bị bay hơi ban đầu bằng nguyên mẫu của thiết bị bay hơi được tối ưu hóa và đo hiệu suất của hệ thống. Hệ thống có thiết bị bay hơi được tối ưu hóa cho thấy công suất được cải thiện 2,2% và COP 2,9% so với hiệu suất của hệ thống ban đầu, điều này phù hợp với sự cải thiện hệ thống dự kiến nhờ thiết bị bay hơi có công suất lớn hơn 8%. Sự cải thiện đạt được về hiệu suất RTU không yêu cầu chi phí vật liệu bổ sung vì nó chỉ liên quan đến những thay đổi đối với mạch môi chất lạnh.
Link: NIST
