The hybrid sorption-compression refrigeration cycle control system

The requirements for environmentally friendly refrigerants promote the application of both CO2 and water as working fluids. Both solutions have disadvantages resulting from the high temperature limit for CO2 and the low temperature limit for water. This can be avoided by the application of the hybrid adsorption-compression system, where water is the working fluid in the adsorption cycle which is used to cool down the CO2 compression cycle condenser. The adsorption process is powered with a low-temperature renewable heat source such as solar collectors or waste heat sources. This solution has been developed by the authors of this paper and has not been reported in any other literature source. The different ambient conditions over the course of the year require specially designed control procedures and the automation system. The algorithm has to control positive and negative heat sources operation, valve actions, pumps, fans and compressor operation. In the control algorithm, the ambient temperature and solar conditions or other waste heat sources have to be introduced as control parameters, optimised to achieve maximum efficiency of the whole system. The refrigeration effect as a parameter has to be considered both for the refrigeration capacity as well as the CO2 evaporation temperature.

---

Wymagania dotyczące użycia przyjaznych dla środowiska czynników chłodniczych promują zastosowanie CO2 i wody jako czynników roboczych. Oba rozwiązania posiadają wady będące wynikiem ograniczeń maksymalnej temperatury CO2 i dolnej granicy temperatury wody. Można tego uniknąć przez zastosowanie hybrydowego adsorpcyjno-sprężarkowego systemu chłodniczego, w którym woda jest cieczą roboczą w cyklu adsorpcyjnym, który zaś stosuje się w celu ochłodzenia skraplacza CO2 w cyklu sprężarkowym. Adsorber jest zasilany energią z niskotemperaturowego odnawialnego źródła ciepła, takiego jak kolektory słoneczne lub źródła ciepła odpadowego. Takie rozwiązanie to nasz własny pomysł i nie odnotowano go w żadnym innym źródle literatury. Natomiast różne warunki otoczenia przez cały rok wymagają specjalnie zaprojektowanych procedur sterowania i rozwiązań automatyki. Algorytm sterujący musi kontrolować działanie dodatnich i ujemnych źródeł ciepła, zawory, pompy, wentylatory i pracę układu sprężarkowego. W tym algorytmie temperatura otoczenia i warunki słoneczne lub z innego źródła ciepła na przykład odpadowego muszą być wprowadzone jako jego parametry, biorąc pod uwagę działanie obiegów w celu osiągnięcia maksymalnej wydajności całego systemu. Zapotrzebowanie na efekt chłodniczy jest parametrem zarówno pod względem mocy chłodniczej, jak i temperatury odparowania CO2.