Opracowano i zweryfikowano quasi-ustalony zerowymiarowy model symulacyjny pompy ciepła wykorzystujący metodę NTU. Model ten stanowił bazę do wieloparametrowej optymalizacji pompy ciepła, która została zastosowana do innowacyjnej konstrukcji szafy susząco-sanityzującej.
Praca ta stanowi nowatorskie przedsięwzięcie w temacie symulacyjno-optymalizacyjnym. Jako główną metodę optymalizacyjną wybrano Taguchi wraz z ANOVA. Oryginalność pracy polega na innowacyjnym podejściu, które łączy wykorzystanie modelu symulacyjnego i wieloparametrowego algorytmu optymalizacyjnego z elementem doborowym kluczowych komponentów układu chłodniczego. Do porównań wykorzystano wskaźnik SMER [kgH2o/kWh] (Specific Moisture Extraction Ratę). Ograniczeniem była możliwość bazowania na komponentach wskazanych przez producenta. Analiza wykazała, że otrzymywane wyniki różniły się z danymi katalogowymi. Wprowadzono rzeczywiste i wynikające z pomiarów sprawności - sprężarki i wymienników. Dla określonych nowych sprawności dokonano rekalkulacji obliczeń, które wykazały zbieżne wyniki z eksperymentem.
Opracowana metodyka optymalizacyjna pozwoliła na uzyskanie dla optymalnej konfiguracji pompy ciepła wyniku lepszej efektywności energetycznej określanej parametrem SM ER o ponad 33 [%], przy skróceniu czasu suszenia o około 44 [%]. Ukazuje to zasadność prowadzenia optymalizacji obiegów chłodniczych.
A quasi-steady zero-dimensional simulation model of a heat pump using the NTU method was developed and validated. This model served as the basis for multi-parameter optimisation of the heat pump, which was applied to a design of a drying and sanitising cabinet.
This work represents a novel approach in the field of simulation and optimization. The main optimization method chosen was Taguchi along with ANOVA. The originality of the work lies in the innovative approach that combines the use of a simulation model and a multi- parameter optimisation algorithm with the selective incorporation of key components of the refrigeration system. The Specific Moisture Extraction Ratę (SMER) [kgH2o/kWh] indicator was used for comparisons. A limitation was the necessity to rely on components specified by the manufacturer. The analysis showed that the obtained results differed from the catalogue data. Actual performance based on measurements of the compressor and heat exchangers was introduced. For the newly determined efficiencies, recalculations were performed, which showed results consistent with the experiment.
The developed optimisation methodology led to a morę than 33% improvement in energy efficiency, as measured by the SMER parameter, for the optimal heat pump configuration, while reducing drying time by about 44%. This underscores the importance of optimising refrigeration cycles.
