DESIGN, CONSTRUCTION AND AUTOMATIC CONTROL SYSTEM OF SINGLE-STAGE SIX-BED ADSORPTION HEAT PUMP


Abstract

The construction and automatic control of single-stage six-bed adsorption heat pump for heating and cooling purposes is discussed. The presented device is design to simulate operating conditions as well as temperature and uptake changes in the adsorbers/desorbers and consequently to describe the performance of the six–bed adsorption heat pump. The authors focus on advanced operation and strategy of multi-bed heat pump adsorber/desorber performance configuration. Through the use of a sequential system of sorption columns operation, the continuous character of the gained power of device in a wide range is obtained. It is possible as a result of using in the device the quantitative control of the pump by switching sequentially columns (sequential control), quality control by changing the temperature of heating/cooling water flowing in series or parallel through sorption columns and by changing the time parameter of sorption process (adsorption/desorption time) of the bed.


Keywords

heat pump; adsorption; automatic control

Akisawa A., Miyazaki T.: Mutli-bed adsorption heat pump cycles and their optimal operation. In: Saha B.B., Ng K. C. (Ed.): Advances in Adsorption Technology. Nova Science Publishers, 2010.

Badura J., Wiśniewski A.: Dociążenie obiegu energetycznego elektrociepłowni z wykorzystaniem urządzeń chłodniczych i pomp ciepła. In: Trela M. (Ed.): Ciepło skojarzone: komfort zimą i latem – trójgeneracja : materiały z konferencji naukowo-technicznej, Wydawnictwo Instytutu Maszyn Przepływowych, Gdańsk 2005.

Chua H. T., Ng K. C., Malek A., Kashiwagi T., Akisawa A., Saha B. B.: Multi-bed regenerative adsorption chiller – improving the utilization of waste heat and reducing the chilled water outlet temperature fluctuation. International Journal of Refrigeration 24(2), 2001, 124–136. DOI: https://doi.org/10.1016/S0140-7007(99)00078-X

Demira H., Mobedi M., Ülkü S.: A review on adsorption heat pump: Problems and solutions. Renewable and Sustainable Energy Reviews 12, 2008, 2381–2403. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2007.06.005

Fan Y., Luo L., Souyri B. B.: Review of solar sorption refrigeration technologies: Development and applications. Renew. Suist. Energy Rev 11(8), 2007, 1758–1775. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2006.01.007

Grisel R. J. H, Smeding S. F., De Boer R.: Waste heat driven silica gel/water adsorption cooling in trigeneration. Applied Thermal Engineering 30, 2010, 1039–1046. DOI: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2010.01.020

Grzebielec A.: Zastosowanie i perspektywy rozwoju adsorpcyjnych urządzeń chłodniczych w chłodnictwie i klimatyzacji. Chłodnictwo i Klimatyzacja 4, 2005, 52–57.

Gwadera, M., Kupiec, K.: Adsorpcyjne układy chłodnicze. Inż. Ap. Chem. 50(5), 2011, 38–39.

Idczak M.: Współczesne technologie wykorzystania ciepła do produkcji chłodu małej wydajności. Workshop: Wykorzystanie ciepła sieciowego do produkcji chłodu, sposobem na zwiększenie efektywności systemów ciepłowniczych, Warszawa 2008.

Jaskólski M.: Adsorpcyjne układy klimatyzacyjne. In: Trela M. (Ed.): Ciepło skojarzone: komfort zimą i latem – trójgeneracja : materiały z konferencji naukowo-technicznej, Wydawnictwo Instytutu Maszyn Przepływowych, Gdańsk 2005.

Meunier F.: Solid sorption heat powered cycles for cooling and heat pumping applications. Applied Thermal Engineering 18, 1998, 715–729. DOI: https://doi.org/10.1016/S1359-4311(97)00122-1

Nunez T., Mittelbach W., Henning H. M.: Development of an adsorption chiller and heat pump for domestic heating and air-conditioning applications. Appl Therm Eng 27(13), 2007, 2205–12. DOI: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2005.07.024

Paderewski M. L.: Procesy adsorpcyjne w inżynierii chemicznej. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1999.

Park I., Knaebel K. S.: Adsorption breakthrough behavior: unusual effects and possible causes. AIChE Journal 38(5), 1992, 660–670. DOI: https://doi.org/10.1002/aic.690380504

Rosiński M.: Odzyskiwanie ciepła w wybranych technologiach inżynierii środowiska. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2008.

San J-Y, Hsu H-Ch.: Performance of a multi-bed adsorption heat pump using SWS-1L composite adsorbent and water as the working pair. Appl Therm Eng, 29(8–9), 2009, 1606–1613. DOI: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2008.07.008

Srivastava N. C., Eames I. W.: A review of developments in solid–vapour adsorption refrigeration and heat pump systems. Journal of the Institute of Energy 70, 1997, 116–127.

Wang A., Chua H. T., Ng K. C.: Experimental investigation of silica gel–water adsorption chillers with and without a passive heat recovery scheme. International Journal of Refrigeration 28(5), 2005, 756–765. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2004.11.011

Yildirim Z. E, Mobedi M., Ulku S.: A Review on proper working pairs for solar adsorption heat pumps. Proceedings Book: Solar Future, 2010.

Zarzycki R.: Wymiana ciepła i ruch masy w inżynierii środowiska. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2010.

Zwarycz-Makles K., Kuczynski K.: Model and simulation of six-bed silica gel-water adsorption heat pump. In: Stanek W., Gładysz P. et al. (Ed.): 4th International Conference on Contemporary Problems of Thermal Engineering. The Silesian University of Technology, Institute of Thermal Technology, Gliwice-Katowice 2016, 809–818.

Zwarycz-Makles K., Szaflik W., Kuczynski K., Nejranowski J.: Projekt sześciokomorowej adsorpcyjnej pompy ciepła i jej automatycznej regulacji. In: Besler M., Fijewski M. (Ed.): 2014 Air & Heat Energy in Buildings. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2014, 317–322.

Download

Published : 2019-12-15


Zwarycz-Makles, K., & Jaszczak, S. (2019). DESIGN, CONSTRUCTION AND AUTOMATIC CONTROL SYSTEM OF SINGLE-STAGE SIX-BED ADSORPTION HEAT PUMP. Informatyka, Automatyka, Pomiary W Gospodarce I Ochronie Środowiska, 9(4), 93-98. https://doi.org/10.35784/iapgos.728

Katarzyna Zwarycz-Makles  Katarzyna.Zwarycz-Makles@zut.edu.pl
West Pomeranian University of Technology Szczecin  Poland
http://orcid.org/0000-0002-3738-9596
Sławomir Jaszczak 
West Pomeranian University of Technology Szczecin  Poland
http://orcid.org/0000-0002-5591-2512