Influence of Transformation Coefficient of Refrigerating Machine on Exergetic Efficiency of Air Conditioning System of Operating Clean Rooms

Abstract

Ексергетичний метод є універсальним способом термодинамічного дослідження різноманітних процесів перетворення енергії в енергетичних технологічних системах, до яких належить система кондиціювання повітря для чистого приміщення. Здійснення ексергетичного аналізу для енерготехнологічної системи дає можливість визначити вплив різних елементів її системи на її роботу і завдяки цьому підвищити ефективність роботи енерготехнологічної системи в цілому. Ефективність роботи будь-якої системи кондиціонування залежить від енергоефективності холодильної машини, яка її обслуговує і споживає електроенергію для зменшення теплоти припливного повітря, яке надходить у приміщення. А це означає, що основною метою підбору тієї чи іншої холодильної машини для системи кондиціонування є досягнення максимальної холодопродуктивності за мінімального споживання енергії. У статті використана авторська інноваційна математична модель дослідження впровадженої центральної прямотечійної системи кондиціонування повітря для діючих чистих приміщень. Метою моделі є комп’ютерна оцінка ексергетичної ефективності системи кондиціювання повітря залежно від різних факторів, що впливають на її роботу, зокрема коефіцієнта трансформації EER її холодильної машини. Наведено залежність ексергетичного ККД впровадженої системи кондиціонування повітря для діючих чистих приміщень від коефіцієнта трансформації EER її холодильної машини за різних параметрів зовнішнього та внутрішнього повітря та різниць температур внутрішнього та припливного повітря. Показано, що впроваджена система кондиціонування повітря має переважно використовуватися з вищим коефіцієнтом трансформації EER її холодильної машини та більшою різницею між температурами внутрішнього та припливного повітря за різних температур зовнішнього повітря, що дасть можливість отримати найвищий ексергетичний ККД. Це означає забезпечення найощаднішого економічного варіанта експлуатації впровадженої системи кондиціонування.Exergetic method is a universal way of thermodynamic research of various processes of energy transformation in energy technological systems, to which air conditioning system for clean room belongs. Implementation of exergetic analysis for energy technological system makes it possible to determine the influence of various elements of its system on its work and because of this to increase the effectiveness of work of energy technological system in general. Performance of any air conditioning system depends on energy effectiveness of refrigeration machine, which serves it and consumes electricity to reduce the heat of supply air which enters the room. And it means that the main purpose of selection of certain refrigeration machine for air conditioning system is to reach the maximum cooling capacity with minimum energy consumption. Innovative mathematical research model of the implemented central straight flow air conditioning system for operating clean rooms was used in this article. The aim of the model is to make computer estimation of exergetic efficiency of existing air conditioning system depending on different factors which have influence on its work, in particular the coefficient of transformation (or energy efficiency rate, EER) of its refrigeration machine. The dependence of the exergetic output-input ratio of implemented air conditioning system for operating clean rooms on coefficient of transformation of its refrigeration machine by different parameters of outdoor and indoor air and the temperature difference between the indoor and supply air were presented. It is shown that the implemented air conditioning system should be preferably used with higher coefficient of transformation of its refrigeration machine and higher difference between temperatures of indoor and supply air by various temperatures of outdoor air that will give the opportunity to gain the highest exergetic output-input ratio, which means gaining the most cost effective option for the exploitation of implemented air conditioning system.