Soğutma Sistemlerindeki Kondenseri Yoğuşma Suyu ile Soğutarak Performansın Arttırılması: Adıyaman İli Örneği

Abstract

Soğutma sistemlerinde ilk yatırım ve işletme maliyetleri ısıtma sistemlerine göre daha yüksektir. Bu nedenle soğutma sistemlerinde yapılacak verimlilik çalışmaları ısıtma sistemlerine göre daha faydalı olacaktır. Kondenser üzerindeki sıcaklığın yüksek olması dış ortam koşullarına bağlı olarak ısısını yeteri kadar atamamasının bir göstergesidir. Isısını istenilen düzeyde atamayan soğutucu gaz ise tamamen sıvı hale dönüşmez. Bu da soğutma sisteminin verimini düşürür. Bu çalışmada klima iç ünitesinde oluşan yoğuşma suyunun dış üniteye (kondensere) aktarılmasının performans üzerinde olan etkisi deneysel olarak araştırılmıştır. Bu bağlamda, 9000 btu inverter split klimanın soğutma modunda çalışırken iç ünite eşanjörü üzerinde oluşan yoğuşma suyunun dış ünite eşanjörüne aktarılması sonucunda enerji tüketimi, ortama üfleme sıcaklığı, iç ünite emme sıcaklığı, dış ünite üfleme sıcaklığı, kompresör gaz çıkış basıncı, evaporatör gaz giriş ve çıkış basıncı üzerinde etkisi incelenmiştir. Dış ünite eşanjörünün üzerine aktarılan yoğuşma suyu soğutucu akışkanın yoğuşmasını kolaylaştırmış, harcanan elektrik sarfiyatında ve iç ünite üfleme sıcaklığında belli bir miktar düşüş sağlamıştır. Üfleme sıcaklığına bağlı olarak soğutulan mahalin sıcaklığında da belli bir miktar azalma görülmüştür. Sonuçlara göre azalma oranının dış ortamın nem ve sıcaklığına bağlı olduğu tespit edilmiştir.

Keywords

• Soğutma sistemi
• Performans
• Kondenser
• Yoğuşma suyu
• Enerji tüketimi

Enhancing the Performance of Cooling Systems by Cooling Condenser: Adıyaman Case Study

Abstract

Initial investment and operating costs in cooling systems are higher than heating systems. Therefore, efficiency increment in cooling systems will be more useful than heating systems. The high temperature on the condenser is an indicator that it does not adequately release its temperature depending on the external environment conditions. The refrigerant cannot completely liquified when it cannot release its heat in the condenser. This reduces the efficiency of the cooling system. In this study, the effect of transferring condensed water in the inner unit to the condenser on the performance has been investigated experimentally. In this context, air conditioning system (9000 BTU/h) has been selected and condensed water in inner unit of the system has been transferred to the condenser unit. Then the effect of using this modification on energy consumption, average blowing air temperature, suction temperature of evaporator, output pressure of compressor, inlet and outlet pressure of evaporator has been studied. Depending on the blowing temperature, a significant reduction was observed in the temperature of the cooled area. In the modified system, evaporator blowing temperature was decreased between %5-10.8. According to the results, it was determined that the rate of decrease depends on the humidity and temperature of the external environment. In addition, a maximum reduction of 6.4% in the condenser blowing temperature was recorded.

Keywords

• Cooling system
• Condenser
• Condensed water
• Performance
• Energy consumption

References

1. [1] N. Nethaji, S. Tharves Mohideen, “Energy conservation in domestic refrigerators by cooling compressor shell - A case study,” Case Studies in Thermal Engineering, vol. 10, pp. 382-387, 2017.
2. [2] A. Siricharoenpanich, S. Wiriyasart, R. Prurapark, P. Naphon, “Effect of cooling water loop on the thermal performance of air conditioning system,” Case Studies in Thermal Engineering, vol. 15, pp. 100518, 2019.
3. [3] Y. Yang, C. Ren, Z. Wang, B. Luo, “Theoretical performance analysis of a new hybrid air conditioning system in hot-dry climate,” International Journal of Refrigeration, vol. 116, pp. 96-107, 2020.
4. [4] K. Harby, F. Al-Amri, “An investigation on energy savings of a split air-conditioning using different commercial cooling pad thicknesses and climatic conditions,” Energy, vol. 182, pp. 321-336, 2019.
5. [5] E. Hajidavalloo, “Application of evaporative cooling on the condenser of window-air conditioner,” Applied Thermal Engineering, vol. 27, pp. 1937-1943, 2007.
6. [6] M. Hosoz, A. Kilicarslan, “Performance evaluations of refrigeration systems with air-cooled, water-cooled and evaporative condensers,” International Journal Of Energy Research, vol. 28, pp. 683-696, 2004.
7. [7] G. G. Heidingera, S. M. Nascimentoa, P. D. Gasparb, P. D. Silva, “Experimental evaluation of the thermal performance at different environmental conditions of a low temperature display case with built-in compressor and water-cooled condenser,” Applied Thermal Engineering, vol. 144, pp. 825-835, 2018.
8. [8] A.S. Manirathnam, K. Senthil Kumar, R. Prabhu, M. Sivashankar, N. Hariharan, “Experimental study of the performance of al2o3/water nanofluid in condensing unit of air conditioner,” Materials Today: Proceedings, doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.04.011.

9. [9] P. S. Raveendran, S. J. Sekhar, “Performance studies on a domestic refrigerators retrofitted with building-ıntegrated water-cooled condenser,” Energy and Buildings, vol. 134, pp. 1-10, 2017.
10. [10] Y. Erşahin, “Evaporatör ve kondenser sıcaklıklarının soğutma yüküne bağlı kontrolü ile bir soğutma grubunun veriminin değişiminin incelenmesi,” Yüksek Lisans tezi, Makina Mühendisliği Bölümü, Gazi Üniversitesi, Ankara, Türkiye, 2017.
11. [11] A. Akçay, “Mekanik soğutma sistemlerinde kondenser sıcaklık kontrolü ile değişik soğutma kapasitelerinin sağlanması,” Yüksek Lisans tezi, Makina Eğitimi Bölümü, Zonguldak Karaelmas Üniversitesi, Zonguldak, Türkiye, 2004.
12. [12] F. Afshari, B. Şahin, A. Khanlari, E. Manay, “Experimental optimization and investigation of compressor cooling fan in an air-to-water heat pump,” Heat Transfer Research, vol. 51, no. 4, pp. 319-331, 2020.
13. [13] F. Afshari, O. Comaklı, Ş. Karagöz, H. Ghasemi Zavaragh, “A thermodynamic comparison between heat pump and refrigeration device using several refrigerants,” Energy and Buildings, vol. 168, pp. 272-283, 2018.
14. [14] F. Afshari, O. Comaklı, N. Adıgüzel, H. Ghasemi Zavaragh, “Influence of refrigerant properties and charge amount on performance of reciprocating compressor in air source heat pump,” Journal of Energy Engineering, vol. 143, pp. 04016025, 2017.
15. [15] H. Acül, “Kanatlı borulu tip hava soğutmalı kondensenler ve sistem enerji verimliliğine etkileri,” Ege Soğutma Sanayicileri ve İş Adamları Derneği, c. 477, ss. 1-12, 2008.
16. [16] A. Yıldız, “Soğutma sistemlerinde soğutma kapasitesinin adyabatik nemlendirme yöntemi kullanılarak iyileştirilmesi,” Yüksek Lisans tezi, Makina Mühendisliği Bölümü, Karabük Üniversitesi, Karabük, Türkiye, 2013.