Comparación integral del desempeño de fluidos de trabajo para almacenamiento térmico por absorción en modos de frío/calor

Sui Yunren ,  

Wu Wei ,  

摘要

La tecnología de almacenamiento térmico por absorción puede mitigar eficazmente el desajuste temporal y de intensidad entre el suministro de energías renovables y la demanda de frío y calor, mientras que la selección del fluido de trabajo es un factor clave que influye en el rendimiento y la aplicabilidad del almacenamiento. Este artículo establece un método integral unificado de evaluación de los fluidos de trabajo para el almacenamiento térmico por absorción, realizando una comparación sistemática de tres generaciones de materiales: sales inorgánicas tradicionales, líquidos iónicos y disolventes eutécticos profundos. Se evalúa el rendimiento integral en términos de ciclos de suministro de frío/calor, tasa de respuesta, rango de temperatura operacional y económica. Los resultados muestran que el líquido iónico H2O- presenta un rendimiento cíclico alto en ambos modos de frío y calor; en modo frío, la densidad y eficiencia de almacenamiento de H2O-[EMIM][OAc] son las más altas, alcanzando 380 kJ/kg y 0.86 respectivamente; en modo calor, H2O-[EMIM][EtSO4] tiene la máxima densidad y eficiencia, alcanzando 375 kJ/kg y 1.65 respectivamente. El tradicional H2O-LiBr tiene buenas propiedades de transferencia térmica, pero su rango operativo está limitado por cristalización; con el aumento de la temperatura de calefacción, la temperatura mínima requerida para la activación del almacenamiento aumenta, elevando las exigencias de temperatura para la fuente de calor del sistema. Los fluidos basados en amoníaco pueden satisfacer la demanda de refrigeración a baja temperatura por debajo de 0 ℃, NH3-Glyceline en modo calor presenta una densidad y eficiencia de almacenamiento de 227 kJ/kg y 1.61 respectivamente, con un amplio rango operativo. En términos económicos, los disolventes eutécticos profundos muestran una ventaja notable, con el costo nivelado más bajo de almacenamiento para H2O-Ethaline en una vida útil del sistema de 15 años, siendo de 0.091 USD/(kW·h), un 36.5 % menor que el de H2O-LiBr. Los resultados de esta investigación pueden servir de referencia para la selección de fluidos de trabajo para almacenamiento térmico por absorción en diferentes escenarios de aplicación.

关键词

almacenamiento térmico por absorción;fluido de trabajo;líquidos iónicos;disolventes eutécticos profundos;densidad de almacenamiento

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