Investigación y aplicación de tecnología de refrigeración y aire acondicionado geotérmica

(Instituto de Energía de Guangzhou, Academia de Ciencias de China)

Resumen: este artículo presenta una tecnología de refrigeración por absorción para desarrollar recursos geotérmicos de temperatura media-baja: agua caliente. Tecnología de refrigeración por absorción de bromuro de litio en dos etapas. Los datos de las pruebas muestran que cuando la temperatura de la fuente de calor es de 63 ~ 65 °C, el coeficiente de rendimiento del refrigerador aún puede permanecer estable en 0,38 ~ 0,42. En comparación con el sistema de aire acondicionado y refrigeración por compresión eléctrica original, el sistema de aire acondicionado y refrigeración geotérmica puede ahorrar aproximadamente un 62% de electricidad. El período de recuperación de la inversión de todo el sistema es inferior a 4 años y tiene un alto valor práctico y perspectivas de mercado.

1 Introducción

La energía geotérmica es una fuente de energía limpia y renovable. Tiene las ventajas de una alta densidad de flujo de calor, fácil recolección y transporte, parámetros estables (caudal y temperatura) y fácil uso. La energía geotérmica no es sólo un recurso mineral, sino también un valioso recurso turístico y un recurso hídrico. Se ha convertido en un punto importante para el desarrollo y la utilización en varios lugares.

La utilización de recursos geotérmicos de baja temperatura en mi país ha logrado buenos resultados en algunas áreas. Por ejemplo, Beijing y Tianjin utilizan agua geotérmica para calefacción en invierno [1, 2], lo que ha reducido el uso. de combustibles fósiles y mejoró la calidad de las dos ciudades. El ambiente atmosférico produjo buenos resultados. Sin embargo, en comparación con algunos países desarrollados en el extranjero, existe una cierta brecha en la cantidad total y el nivel de utilización del desarrollo y utilización geotérmica en mi país. A excepción de los recursos geotérmicos de alta temperatura utilizados para la generación de energía, la mayoría de los recursos geotérmicos de temperatura media y baja todavía se utilizan de manera simple y primitiva. Especialmente cuando muchos hoteles turísticos cerca de puntos calientes utilizan agua geotérmica de 70 a 90°C, a menudo dependen del enfriamiento natural para bajar la temperatura por debajo de 50°C para el baño y la fisioterapia, lo que desperdicia mucha energía térmica.

En los últimos años, se han construido muchos centros turísticos alrededor de puntos geotérmicos en todo Guangdong, y los inversores han invertido gran interés en el desarrollo y la utilización racionales de los recursos geotérmicos. Según las necesidades de los centros turísticos, se utiliza un refrigerador de absorción de bromuro de litio de dos etapas con agua caliente [3, 4, 5] para aprovechar al máximo los recursos geotérmicos por encima de 70 °C para proporcionar refrigeración y aire acondicionado a los edificios. El agua geotérmica utilizada (60 ℃) se puede utilizar para secar productos agrícolas y secundarios, bañarse, criarse, etc., logrando la utilización integral en cascada de los recursos geotérmicos y promoviendo el desarrollo del turismo local y la economía agrícola.

El principio de refrigeración del refrigerador de absorción de bromuro de litio de dos etapas con agua caliente

El sistema de ciclo de refrigeración por absorción de bromuro de litio de dos etapas consta de un evaporador, un absorbente de baja presión, un absorbente de alta presión y un generador de baja presión, un generador de alta presión, un condensador, un intercambiador de calor de solución de baja presión, un intercambiador de calor de solución de alta presión, una bomba de circulación de solución y una bomba de refrigerante, como se muestra en la Figura 1.

El proceso de refrigeración se puede dividir en tres procesos: ① circulación de refrigerante (línea continua); (2) circulación de solución a baja presión (línea discontinua); (3) circulación de solución a alta presión (línea discontinua). . El vapor de refrigerante de baja presión del evaporador E es absorbido por la solución en el absorbente de baja presión Al, se evapora en el generador de baja presión Gl a través de la circulación de solución de la etapa de baja presión, es absorbido por la solución en el absorbente de alta presión absorbente Ah, y genera energía de alta presión a través de la circulación de la solución de la etapa de alta presión. Se evapora en el evaporador gh, disipa el calor en el condensador K y luego se enfría y descomprime a través de la válvula de mariposa (tubo en forma de U) y ingresa. el evaporador E para proporcionar carga de enfriamiento de aire acondicionado para el edificio.

Figura 1 Diagrama esquemático de la refrigeración por absorción de bromuro de litio de dos etapas

En comparación con el enfriador de absorción tradicional de una sola etapa, el enfriador de absorción de dos etapas está equipado con un absorbente de alta presión y un generador de baja presión, el propósito es obtener la misma agua fría a baja temperatura en las mismas condiciones ambientales cuando la temperatura del agua caliente local es baja.

3 Coeficiente de rendimiento del refrigerador de absorción de bromuro de litio de dos etapas para agua caliente

La capacidad de enfriamiento del refrigerador de absorción de bromuro de litio de dos etapas es Qo. El generador de baja presión se genera a partir de energía geotérmica. El calor absorbido en el agua es Qhg y Qlg, por lo que el coeficiente de rendimiento del refrigerador es:

Energía Geotérmica Superficial: Actas de la Geotermia Nacional (Shallow Geothermal Energy). ) Conferencia de intercambio de experiencias de campo sobre desarrollo y utilización

Se puede ver en la fórmula anterior que en un refrigerador de absorción de bromuro de litio de dos etapas, el generador ingresa dos partes de calor y obtiene una parte de energía fría. , el coeficiente real de rendimiento COP del refrigerador de absorción de bromuro de litio de dos etapas es aproximadamente 0,4.

4 ejemplos de aplicaciones de ingeniería

En 2002, el Instituto de Energía de Guangzhou de la Academia de Ciencias de China construyó el primer sistema práctico de refrigeración y aire acondicionado geotérmico en China y lo puso en funcionamiento que año.

El sistema fue construido en Wuhua Hot Mineral Mud Villa, ciudad de Meizhou, provincia de Guangdong. Utilizando agua geotérmica a alrededor de 70°C como fuente de calor, producimos agua fría a 9°C, que se utiliza para el aire acondicionado en la cafetería y el salón de la villa de barro termal.

4.1 Composición del sistema de refrigeración y aire acondicionado geotérmico

El sistema consta principalmente de un refrigerador de absorción de bromuro de litio de dos etapas de agua caliente, una bomba de circulación de agua enfriada y una bomba de pozo profundo. , una bomba de circulación de agua geotérmica y un intercambiador de calor de placas, bomba de circulación de agua caliente, bomba de circulación de agua de refrigeración, torre de refrigeración, caja de control, tuberías de conexión y equipos terminales de aire acondicionado. El sistema se muestra en la Figura 2. La temperatura del agua de salida del pozo geotérmico utilizado en este sistema es de 70 ~ 75 °C, la entrada de agua del intercambiador de calor es de 20 m3/h y el flujo de agua enfriada generado por el sistema es de 15,2 m3/h, que es suministrado por Bombas de agua enfriada a las unidades fan coil del salón y de la cafetería respectivamente. Aire acondicionado, el flujo de agua enfriada en el salón es de 4,7 m3/h, el flujo de agua enfriada en la cafetería es de 10,5 m3/h, las dos aguas de retorno están combinadas. /p>

Figura 2 Sistema geotérmico de refrigeración y aire acondicionado de 100kW

4.2 Parámetros principales del sistema

Los principales parámetros del sistema de refrigeración geotérmica se muestran en la Tabla 1:

Tabla 1 Parámetros principales del sistema de refrigeración geotérmica

4.3 Análisis de datos de prueba del sistema

Agua caliente, agua de refrigeración y agua fría son los tres medios intercambiados entre los sistemas de absorción. refrigerador y el mundo exterior. Los parámetros de estos tres medios afectan directamente la capacidad de enfriamiento del refrigerador. Con el fin de estudiar las condiciones de funcionamiento de una enfriadora de absorción de dos etapas accionada por agua caliente geotérmica de baja temperatura para aire acondicionado, el sistema fue probado y analizado en detalle.

Como se puede ver en la Figura 3, la temperatura de la fuente de calor del refrigerador es básicamente estable entre 63 y 65 °C, y su estabilidad determina la estabilidad de la temperatura del agua enfriada de salida y el coeficiente de rendimiento del refrigerador. . Aunque la temperatura geotérmica es baja, el coeficiente de rendimiento del frigorífico se mantiene en 0,38 ~ 0,42.

Figura 3 Curva de operación de refrigeración y aire acondicionado geotérmico

4.4 Análisis económico del sistema

La comparación entre el sistema de refrigeración y aire acondicionado geotérmico y el aire original -El sistema de acondicionamiento se muestra en la Tabla 2 a continuación. En comparación con el sistema de aire acondicionado original, el sistema de aire acondicionado y refrigeración geotérmico reduce la potencia de entrada en 27,35 kW por año y ahorra 5,565438 millones de yuanes en facturas de electricidad. Tiene buenas características de ahorro de energía. La inversión única en el sistema de refrigeración y aire acondicionado geotérmico requiere 2.654,38 millones de RMB adicionales. Si el tiempo de climatización es de 7 meses al año, la inversión adicional en el sistema de refrigeración y aire acondicionado geotérmico se puede recuperar en menos de 4 años.

Tabla 2 Análisis económico de los sistemas geotérmicos de refrigeración y aire acondicionado

5 Conclusiones

Una característica notable de los recursos geotérmicos de China es su abundancia y distribución desigual. La mayoría de ellos están distribuidos en algunas zonas remotas, como las zonas rurales, y no han sido bien utilizados en el pasado. Con el desarrollo de la urbanización rural, el desarrollo racional de la energía geotérmica, un recurso natural único, y el desarrollo del turismo, la acuicultura y otras industrias relacionadas son de gran importancia para revitalizar la economía rural, impulsar el enriquecimiento de los agricultores y acelerar la construcción de una sociedad acomodada en las zonas rurales.

La tecnología de refrigeración por absorción de bromuro de litio de dos etapas con agua caliente utiliza eficazmente recursos geotérmicos de temperatura media y baja (70 ~ 90 ℃) y se convierte en un vínculo muy importante en el proceso de utilización integral en cascada de los recursos geotérmicos. Esta tecnología se aprovechará en la construcción de centros turísticos cerca de puntos calientes.

Referencia

Liu, Xie. Desarrollar la industria geotérmica con características de la capital china. Geología de Beijing 1995, (2): 1 ~ 5

[2]Wang Zuwei. Estado actual y estrategias de desarrollo de los recursos geotérmicos de Tianjin. Land and Natural Resources Research, 2000, (3): 50 ~ 51

[3] Xia Wenhui, Ma Weibin, etc. Un nuevo tipo de refrigerador de agua caliente a baja temperatura, 1996, (2). ): 1 ~ 6 .

Ma Weibin, Xia Wenhui, etc. Aplicación del refrigerador de absorción de dos etapas de bromuro de litio de agua caliente en la industria. Refrigeración, 1998, (4): 37 ~ 40.

[5] Ma W B, Deng S M. ¿El análisis teórico es bajo? ¿Controlador dos de la fuente de calor de temperatura? Sistema de refrigeración por absorción de bromuro de litio/H2O. Revista Refrigeración, Volumen 19, Número 2