Energy efficiency increase in refrigeration systems and heating pumps used in residential sector

Autor/autori: A. GIRIP, R. DUMITRESCU, V. CUBLESAN, A. ILIE

Rezumat: Prezenta lucrare conţine atât un studiu teoretic, cât şi unul experimental, referitor la pompele de căldură destinate clădirilor rezidenţiale. Scopul lucrării este acela de a determina varianta optimă de pompă de căldură, atât din punctul de vedere al eficienţei ei energetice, cât şi din punctul de vedere al impactului ecologic pe care îl are agentul frigorific utilizat. Studiile au fost efectuate asupra unei pompe de căldură cu izvor de căldură reprezentat de apa freatică, care utilizează R 404A ca agent frigorific şi care are puterea termică de 25kW. Pompa prepară apă caldă utilizată atât pentru încălzire, cât şi pentru consum menajer. Ea a funcţionat pe parcursul întregului sezon rece 2005-2006 şi datele experimentale înregistrate în această perioade au stat la baza proiectării ulterioare a unei pompe de căldură de capacitate mai mare, destinată consumatorilor dintr-un bloc de locuinţe. Întrucât valorile coeficientului TEWI (Efect global de încălzire a mediului înconjurător) corespunzătoare R404A sunt ridicate, s-a efectuat un studiu teoretic de funcţionare a unei pompe de căldură cu compresie mecanică de vapori într-o treaptă, de aceeaşi capacitate, funcţionând însă cu amoniac. Valorile inacceptabil de mari ale temperaturii de refulare a vaporilor au determinat înlouirea instalaţiei frigorifice cu una de tip compresie mecanică de vapori în două trepte. Concluzia studiului este aceea că pompa de căldură cu amoniac, fie într-o treaptă, fie în două trepte de comprimare, este caracterizată de valori superioare ale Coeficientului de Performanta (COP), în raport cu pompa de căldură care funcţionează cu R404A, si anume: COP-ul este mai mare cu 23.4% la funcţionarea într-o treaptă şi cu 44.7%, la funcţionarea în două trepte

Cuvinte cheie: eficienţa energetică, agenţi ecologici, încălzire centralizată, pompa de căldură – instalaţie frigorifică.

Abstract: This paper is a theoretical and experimental study on heat pumps designed to serve residential buildings. It aimed to determine the best heat pump option in terms of high energy efficiency and ecological impact. Both types of studies were carried out on a water driven R404A heat pump of 25kW that provided hot water for both the heating system and the domestic water system. It has been operated over the entire cold season of 2005 to 2006 and based on these experimental values further design work was developed for a heat pump of higher heating capacity demand, corresponding to an apartment building consumer. High values of Total Environment Warming Effect (TEWI) for R 404A as compared to ammonia triggered another theoretical study developed for an ammonia compression type heat pump, of the same total heating capacity of 25kW. Since under the operating conditions the vapour discharge temperatures showed unacceptable large values the theoretical study was extended to a two-stage compression system. The study concluded that compared in terms of energy efficiency, the ammonia heat pumps, in either single or two stages of vapour compression are characterised by higher COPs (coefficient of performance) than the R 404A single stage vapour compression heat pump by 23.4% and 44.7%, respectively.

Keywords: energy efficiency, ecological refrigerants, district heating system, Heat Pump – Refrigeration System.

DOWNLOAD PDF