Холодопродуктивність експериментальної системи з природною циркуляцією холодильного агента та радіаційним охолодженням конденсатора

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.253651

Ключові слова:

радіаційне охолодження, ефективне випромінювання, природна циркуляція, холодильна машина, термосифонна система, енергозбереження

Анотація

Поверхня Землі є джерелом випромінювання теплової енергії, яка, проходячи через атмосферу, частково поглинається, а основна частина енергії йде в навколишній космічний простір. Спосіб охолодження, що базується на цьому фізичному явищі, відомий як радіаційне охолодження (РО). Зменшити витрати електроенергії на охолодження, а також скоротити капітальні витрати можна, якщо інтегрувати установку з радіаційним охолодженням безпосередньо в контур циркуляції холодоагенту холодильної машини. Розроблено експериментальну холодильну систему, в якій у холодні періоди року відведення теплоти від об'єкта, що охолоджується, здійснюється за рахунок режиму природної циркуляції холодоагенту з випарника в теплообмінник, що охолоджується радіаційним охолодженням. Проведено експериментальні дослідження холодильної системи з природною циркуляцією та радіаційним охолодженням холодоагенту R134a протягом осіннього періоду у місті Алмати. У ході експериментального дослідження встановлено, що за допомогою аналізованої системи відбувається охолодження камери, а температура в об'ємі, що охолоджується, підтримується на 5...7 K вище температури атмосферного повітря в нічний час. Визначено залежність температури повітря в холодильній камері від температури атмосферного повітря. Розроблено методику оцінки холодопродуктивності системи.

Дане дослідження показало можливість застосування радіаційного охолодження для відведення теплоти в режимі природної циркуляції холодоагенту.

Холодильна система дозволяє скоротити витрати електроенергії в холодні періоди року за рахунок відведення теплоти в навколишнє середовище без роботи компресора

Біографії авторів

Alexandr Tsoy, Almaty Technological University

PhD

Department of Machines and Devices of Manufacturing Processes

Alexandr Granovskiy, Almaty Technological University

Senior Researcher, Master of Technical Sciences

Department of Machines and Devices of Manufacturing Processes

Diana Tsoy, Almaty Technological University

PhD

Department of Machines and Devices of Manufacturing Processes

Dmitriy Koretskiy, Almaty Technological University

Junior Researcher, Graduate Student

Department of Machines and Devices of Manufacturing Processes

Посилання

  1. Zhao, B., Hu, M., Ao, X., Chen, N., Pei, G. (2019). Radiative cooling: A review of fundamentals, materials, applications, and prospects. Applied Energy, 236, 489–513. doi: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2018.12.018
  2. Liu, J., Zhou, Z., Zhang, J., Feng, W., Zuo, J. (2019). Advances and challenges in commercializing radiative cooling. Materials Today Physics, 11, 100161. doi: https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2019.100161
  3. Family, R., Mengüç, M. P. (2017). Materials for Radiative Cooling: A Review. Procedia Environmental Sciences, 38, 752–759. doi: https://doi.org/10.1016/j.proenv.2017.03.158
  4. Samuel, D. G. L., Nagendra, S. M. S., Maiya, M. P. (2013). Passive alternatives to mechanical air conditioning of building: A review. Building and Environment, 66, 54–64. doi: https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2013.04.016
  5. Tevar, J. A. F., Castaño, S., Marijuán, A. G., Heras, M. R., Pistono, J. (2015). Modelling and experimental analysis of three radioconvective panels for night cooling. Energy and Buildings, 107, 37–48. doi: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2015.07.027
  6. Man, Y., Yang, H., Qu, Y., Fang, Z. (2015). A Novel Nocturnal Cooling Radiator Used for Supplemental Heat Sink of Active Cooling System. Procedia Engineering, 121, 300–308. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.08.1072
  7. Thomason, H. E. (1965). Pat. No. US3295591A. Apparatus for cooling and solar heating a house. declareted: 09.09.1965; published: 03.01.1967. Available at: https://patents.google.com/patent/US3295591
  8. Bagiorgas, H. S., Mihalakakou, G. (2008). Experimental and theoretical investigation of a nocturnal radiator for space cooling. Renewable Energy, 33 (6), 1220–1227. doi: https://doi.org/10.1016/j.renene.2007.04.015
  9. Baer, S. C., Mingenbach, W. (2000). Pat. No. US6357512B1. Passive heating and cooling system. declareted: 26.07.2000; published: 19.03.2002. Available at: http://www.google.com/patents/US6357512
  10. Tsoy, A. P., Granovskiy, A. S., Tsoy, D. A. (2013). Pat. No. 30048 KZ. Sposob proizvodstva kholoda i ustroystvo dlya ego osuschestvleniya. No. 2013/0849.1; declareted: 26.06.2013; published: 15.06.2015. Available at: https://gosreestr.kazpatent.kz/Invention/Details?docNumber=222328
  11. McCann, N. (2007). Pat. No. US20090090488A1. Night sky cooling system. declareted: 05.10.2007; published: 03.10.2008. Available at: http://www.google.com/patents/US20090090488
  12. Tsoy, A. P., Baranenko, A. V., Granovsky, A. S., Tsoy, D. A., Dzhamasheva, R. A. (2020). Energy efficiency analysis of a combined cooling system with night radiative cooling. International Conference on Science and Applied Science (ICSAS2020). doi: https://doi.org/10.1063/5.0026908
  13. Titlov, A., Osadchuk, E., Tsoy, A., Alimkeshova, A., Jamasheva, R. (2019). Development of cooling systems on the basis of absorption water-ammonia refrigerating machines of low refrigeration capacity. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (8 (98)), 57–67. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.164301
  14. Goldstein, E. A., Raman, A. P., Fan, S. (2017). Sub-ambient non-evaporative fluid cooling with the sky. Nature Energy, 2 (9). doi: https://doi.org/10.1038/nenergy.2017.143
  15. Tsoy, A. P., Granovskiy, A. S., Tsoy, D. A. (2018). Pat. No. 4789. Sistema khladosnabzheniya s radiatsionnym otvodom teploty. No. 2020/0098.2; declareted: 02.10.2018; published: 13.03.2020, Bul. 10. Available at: https://gosreestr.kazpatent.kz/Utilitymodel/Details?docNumber=323707
  16. Ezekwe, C. I. (1990). Performance of a heat pipe assisted night sky radiative cooler. Energy Conversion and Management, 30 (4), 403–408. doi: https://doi.org/10.1016/0196-8904(90)90041-v
  17. He, T., Mei, C., Longtin, J. P. (2017). Thermosyphon-assisted cooling system for refrigeration applications. International Journal of Refrigeration, 74, 165–176. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2016.10.012
  18. Lamaison, N., Marcinichen, J. B., Szczukiewicz, S., Thome, J. R., Beucher, P. (2015). Passive two-phase thermosyphon loop cooling system for high-heat-flux servers. Interfacial Phenomena and Heat Transfer, 3 (4), 369–391. doi: https://doi.org/10.1615/interfacphenomheattransfer.2016015637
  19. Cataldo, F., Thome, J. R. (2018). Experimental Performance of a Completely Passive Thermosyphon Cooling System Rejecting Heat by Natural Convection Using the Working Fluids R1234ze, R1234yf, and R134a. Journal of Electronic Packaging, 140 (2). doi: https://doi.org/10.1115/1.4039706
  20. Tamura, Y., Koyatsu, M., Machida, A. (2002). Pat. No. US7293425B2. Thermo siphon chiller refrigerator for use in cold district. declareted: 13.05.2002; published: 13.11.2007. Available at: https://patents.google.com/patent/US7293425B2/
  21. Sudnev, I. N., Bryzgalova, O. (2018). Kholodil'noe serdtse Udmurtii. Kezskiy syrzavod - zhemchuzhina v korone energoeffektivnosti komosa. Kholodil'naya Tekhnika, 2, 38–40.
  22. Zhao, D., Aili, A., Zhai, Y., Lu, J., Kidd, D., Tan, G. et. al. (2019). Subambient Cooling of Water: Toward Real-World Applications of Daytime Radiative Cooling. Joule, 3 (1), 111–123. doi: https://doi.org/10.1016/j.joule.2018.10.006
  23. Chen, Z., Zhu, L., Raman, A., Fan, S. (2016). Radiative cooling to deep sub-freezing temperatures through a 24-h day–night cycle. Nature Communications, 7 (1). doi: https://doi.org/10.1038/ncomms13729
  24. Nuzhdin, A. S., Uzhanskiy, V. S. (1986). Izmereniya v kholodil'noy tekhnike. Moscow: Agropromizdat, 368.

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-04-30

Як цитувати

Tsoy, A., Granovskiy, A., Tsoy, D., & Koretskiy, D. (2022). Холодопродуктивність експериментальної системи з природною циркуляцією холодильного агента та радіаційним охолодженням конденсатора . Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(8 (116), 45–53. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.253651

Номер

Том 2 № 8 (116) (2022): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Alexandr Tsoy, Alexandr Granovskiy, Diana Tsoy, Dmitriy Koretskiy

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.