Raffreddament solar

Categoria:Impiant tèrmotècnich
El raffreddament solàr a l’è l’ottegnì del frècc a partì de la radiazion solar. El sistèma el consist in del cobbià i pannèj solár, cont i màcchin a assorbiment. I pannèj solàr riceven l’energìa de sol; i màcchin a assobìment hinn, inveci, di màcchin bon de doperà el calór che ‘l ven de l’energia solàr per fa el lavorà de la pompa de calor, o ben per spostà el calór d’on sit pussée frècc a ‘n sìt pussée cald. Quèll spostamént chì, in del nòster caso fàa per mèzz d'ona pompa de calór a assorbimént, a bon cunt, el pò vèss sfruttà de ottegnì el “frècc” dopràbil per esempi per l’aria condizionada. 

 Schèma de l'impiant 
I component principàj de l’impiant hinn i pannèj solar e la macchina a assorbimént. I pannèj solàr ricéven el calór de la radiazion solàr che 'l ven miss ind on circùit. L’acqua (o comunque on flùid che ‘l mena el calór) la circola infra i pannèj solàr e la macchina de manera de trasferìgh el calór di pannèj a la macchina (generadór). A gh’è poeu on alter circuìt che ‘l trasferìss el calór di ambiént de infreggià a la macchina a assorbimént (in particolar al sò svaporadór). I ambiént pòden vèss reffreggià in divèrsi manér, per esempi per mèzz di pannèj radiant o con l’aria condizionada. 

 I sostanz doperad in di macchin a assorbiment 
La macchina assorbimént a l’è ‘na macchina fondada in sul princippi del calór che 'l ven fornì per el  svaporamént e 'l se lìbera con la condensa d’on solvént ind on soluu a fa su ‘na soluzion.

I soluzión pussée dopràd per i impiànt de raffreddamént solàr  hinn:

 H20-LiBr (acqua- bromùr de litio) indoe l’acqua la fa el mestée del rinfrescant (o ben del soluu) e ‘l bromur del litio quèll de l’assorbént;
 NH3-H2O (amoniaca-acqua) indoe inscambi l’amonìaca la fa el mestée del rinfrescànt e l’acqua quèll de l’assorbént.

La scèrna de la cobbia se sostànz de doperà la gh’hà de vèss fada cont el tegnì in cunt i caratteristìch di flùid:

 -l'affinità infra el solvént e 'l solùu;
 -la volatilità (el flùid assórbent el gh’hà de vèss nò volàtil al fin che el se separa de la soluzión domà el flùid frigorìfer);
 -la solubilità di flùid in del intervàll di temperadùr de lavorà, al fin che se fórmen nò di cristàj;
 - el calor sconduu de vaporizzazion del flùid rinfrescànt (l’è mèj che ‘l sìa alt);
 -la stabilità del flùid rinftrescànt.

La cobbia acqua-bromur de litio la gh’hà i vantàgg che l’acqua l’è minga tòssica, facilmént reperìbil e la gh’hà on calor sconduu de svaporamént alt. El svantàgg l’è che la pò andà nò sòta i 0°C. Quant al bromùr de litio i vantàgg hinn: che l’è on sal cristallìn, che ‘l gh’hà ‘na granda affinità con l’acqua, on alt pont de buidura, a l’è minga tòssich e pòcch corosìv. El svantàgg l’è che l’è nò del tùtt solùbil e gh’è donca el ris’c che ‘l vaga a fa su di cristàj, per quèst el po’ vèss doperàa ind on camp limitàa de temperadùr de laô.
La cobbia amoniaca-acqua la gh’hà inveci el vantàgg de podè anda giò sòta i 0°C,ma cont i svantàgg de vèss pussée volàtil, tòssica e infiammàbil e ancasì la gh’hà besògn de alt pressión de condensa  (>10 bar). 

 Rendiment di macchin a assorbiment 
El rendiment di màcchin a assorbimént el varia a segonda di temperadùr de laô e vegnen definìi travèrs el coefficent de rendiment (COP, coefficent of performance) ch’ a l’è el rappòrt infra el calór QE fornìi al svaporadór de la macchina a assorbimént (o ben el frècc fornìi del sistèma) e ‘l calór QG che ‘l ghe ven dàa a la macchina (grazie a l’energia solàr) per fa el sò mestée.

Ciapèmm adèss, per esempi el ciclo de Carnot, ch’ a l’è on ciclo ideàl, el coefficent de rendiment del quàl el pò vèss nò superà.

Cont el tegnì in cunt el primm princippi de la tèrmodinamica segond el quàl el calór fornì l’è l’istèss del calór manda foeura de la macchina



(con QG calor solàr foernìi del defoeura a la macchina a assorbimént, QE calor surbì del svaporadór (o ben frècc fornìi del la macchina, QC calor mandàa foeura del condensatór, QA calór mandàa foeura del surbitor) e ‘l segónd princippi 



(indoe Tamb l'è la temperadura a la quàl el ven cedùu el calór mandàa foeura de la macchina a assorbimént , TE l'è la temperadura foeura del svaporador o ben de l’ambiént che ven reffreggiàa), se otten che ‘l coefficent del servizzi l’è:

Se ved che 'l COP a el rappòrt del rendiment del ciclo del Carnot ( (TG-Tamb)/TG  ) infra la temperadura del generadór TG (cioè la temperadura a la quàl el calór solàr el ghe ven dàa a la macchina) e quèlla intorna del surbitor Tamb e 'l rendimént del ciclo del Carnot a l’incontrari TE/(Tamb-TE).

A vardà la fórmola ottegnuda  del coefficént de rendiment del ciclo del Carnot se capìss come i temperadùr influenzen nel coefficént medèmm.

El coefficent de rendiment el gh’hà de vèss comprés infra 0 e 1 ma i valór tìpich hinn intorna de 0,6. 

 Limit di macchin a assorbiment 

 El coefficent de rendiment di màcchin a assorbiment el se sbassa se la temperadura de l’acqua de raffreddamént la se sbassa, ma soratùtt se la temperadura a la quàl el calór del sol el ghe ven fornìi la se alza. (L'acqua de raffreddameént l’acqua che la ven fada circolà in la macchina a assorbimént, in particolar, la servìss de toeu via el calór in del surbitór de manera de sbassànn la temperadura e fa surbì el vapór in del solùu, e in del condensatór, per portà via el calór spostàa de la pompa de calór)
 La temperadura de l’acqua de raffreggiàment la dev minga sbassàss sòta i 24°C per evità la cristallizzazion de la soluzión de laô.
 La temperadura de alimént (o ben la temperadura la quàl el calór del sol el ghe ven dàa a la macchina a assorbimént per mèzz del circùit che 'l conliga el pannèll solàr a la macchina medèsima) la gh’hà de vèss comunque minora de 95°C per di resón de sicurèzza.
 I macchin a assorbiment hinn molto costós. 

 Vantagg di macchin a assorbiment 

 Bass consùmm de energia elèttrica rispètt ai pomp de calór che dopéren on compressór. I màcchin a assorbimént gh’hànn domà  besògn per l’energia de fa circolà i flùid de laô.
 Installazion a la serena. I macchin a assorbimént hinn stàa progettà de resìstegh a di atmosfér aggressìv de bon, compagn di sit de mar e industriàj.

 I macchin a assorbimént gh’hànn besògn de pòcch de manutenzión, defàtt i part meccànich hinn pòcch e per quèst i probabilità che se rompen hinn pòcch.
 I macchin a assorbimént hinn silenziós grazie ai grupp insonorizzàa e senza vibrazión e d§ren in del cors del temp.
 Parzializzazion e contròll mòdol a mòdol: i surbidór pòden fonzionà in manera parziàl, segond el càregh tèrmich (o ben segond la domanda de frècc) che gh’è besògn. 

 Procedura per la scèrna de la grandèzza di component del sistèma de raffreddament solar 
Innanz de tutt se gh’hà de scernì la temperadura de l’acqua reffreggiada, quèlla del circùit che ‘l gh’hà denter i còrp tèrmich che reffreggén i ambiént intèrna de l'edifizzi e soratùtt la potenza che gh’è de fornì eguàl del càregh tèrmich (o ben de la domanda de frècc) di ambiént. La macchina de installà la gh’hà avègh ‘na potenza che la sia assée de soddisfà la domanda. Se gh’hà donca de scernì el tipo de pannèll solàr (ogni tipo de pannèllo solàr el lavora mèj è per cèrti valór de la temperadura estèrna, de quèlla del circùit che ‘l mena el calór a la macchina a assorbimént e de la radiazión solàr). El sò rendimént el varia cont i temperadùr. El problema l’è donca complèss, già che ‘l consìst in del fa de manera che la cobbia pannèll-macchina la gh’abìa el rendimént massìm e tant el rendimént del pannèll quànt quèll de la macchina vàrien cont i temperadùr e l'andana del redimént de lor du ( pannèll e macchina) l'è contraria rispètt a la temperadura. De sorapù la temperadura del flùid in del circùit che ‘l  conliga el pannèll con la macchina la dipenden tant del pannèll quant de la macchina, defàtt per stabilila se gh’avarìss de fa ‘n’equazión de bilànc tèrmich di fluss de calór che van denter e foeura del circùit medèmm [...]. 

 El rendiment del pannèll 
El varià del rendimént del pannèll cont i temperadùr a l’è descrivùu per mèzz di grafich che mostren l’andana del rendimént in funzion d’ona variàbel x [m2 K/W] che l’è 'na fonzión di temperadùr e de la radiazión solàr insci:  indoe Tm a l’è la temperadura media in del pannèll in Kelvin, Ta a l’è l’è quèlla de l’aria estèrna segond el temp meteorològich, G l’è la radiazion solar in W/m2. In tucc i casi el rendiment ηpann el va adrée a sbassàss quand che 'l valór de “x” el va su. 

 El rendiment de la macchina a assorbiment 
Quant a la macchina a assobimént hèmm giamò vist el rendimént de la macchina ideàl del Carnot (varda capitol in sul " Rendiment di macchin a assobiment").



Quèll coefficent de rendimént chì el pò vèss nò superà e quèll di màcchin reàj l'è semper minór de chesschì. Per tegnì in cunt el vèss nò ideàl di màcchin reàj i vegnen introdòtt el rendimént de segond princippi ηII (che ‘l ten in cunt el faa che la macchina l’è reàl) e ‘l coefficént de correzión per i càregh parziàj Fp che ten in cunt el faa che la macchina quand che la lavorà nò a la soa massima potenza l’è efficiént de men. El coefficént de rendiment d’ona macchina reàl el pò vèss donca dedòtt a quèlla manera chì:



indoe 

 El rendiment del sistèma de raffreddament solar 
El rendiment del sistèma complessiv COPsol (coefficent de rendiment del raffreddament solar) el dipend tant del rendiment, ηpann ,del pannèll quant de quèll de la macchina, COPfrig, o ben:



 Degià che i rendimént del pannèll e de la macchina gh'hànn on'andana oppòsta rispètt a la temperadura estèrna se gh'hà donca de trovà ‘na temperadura òttima de fonzionamént ch’a l’è quèlla per la quàl el prodòtt di du rendimént l’è màssim.
Come che l’è stàa giamò dì prima el problema l’è complèss perché gh’hànn de vèss studiàa i scambi de calór infra el pannèll e la macchina travèrs el circùit ch’je conliga e quèj infra el pannèll e l’ambiént defoeura  el fin de savè i temperadur TG a la quàl el calór el ghe ven fornì a la macchina e Tm, quèlla media in del pannèll [...].

On’altra manera de esprìmm l’efficienza del sistèma l’è e Rappòrt de Raffreddamént solàr (SCR , de la lengua inglesa Solar Coolig Ratio):



ch’ a l’è el rappòrt infra l’energia rinfrescanta fornida e la radiazion solà incidenta in sul pián del pannèll solar. Quèlla manera chì de esprìmm el rendimént la pò tornà ùtil de comprend com’a l’è che ‘l rendimént el varia in fonzión di caratteristich del clima ( temperadura). In generàl tant l’è pussée alta la temperadura estèrna Ta, tant  el sarà maggiór el rendimént del sistèma complessìv de raffreddamént solàr.

In ògni caso de capì quàl è la temperadura migliora se dev simulà com’a l’è che l’impànt el lavora con el varià climàtich de la temperadura estèrna e de la radiazion solar momént a momént. Grazie a la simulazion se pòden anca decìd di strategij de regolazión del sistèma. 

 Vos correlad 

 Radiazion solar
 Ciclo rinfrescant
 Aria condizionada
 Energia rinnovabil
Pannèj solar tèrmich

 Riferiment