Performance analysis of a combined heat pumpdehumidifying system تحليل أداء نظام مزدوج لمضخة حرارة وإزالة رطوبة

Abstract

During the past few decades all Gulf States have experienced a rapid growth in living standard which was naturally associated with rapid increase in demand for electricity and potable water Due to changes of living style large portion of the electric power was consumed for air conditioning (A C) Lack of natural water resources and striving needs for water made desalination the main technology to provide potable water In an effort to search for a novel method for producing fresh water the present paper investigates a combination of a heat pump (HP) with a dehumidification process to extract water from the atmospheric air The unit supplies 1586 m3 s air to an office building (250 m2 area) by the sea side in Jeddah Kingdom of Saudi Arabia (KSA) where the average ambient temperature is 34oC and relative humidity of 71 % The unit has two series evaporatorcoils to maximize the water condensation process by reducing the air exit temperature to 8 oC The performance of the combined HPDehumidifying unit has been investigated for one year employing measured climatic conditions for representative days of the months The maximum water production was in September (223 m3 day) and the least was in January (0618 m3 day) The power consumed by the unit was determined and the mean specific power rate was 042 kWh liter of fresh water The pilot unit was purchased at a relatively high cost that raises the fixed charges rate the estimated maximum water cost was 23 $ m3 for electricity rate of 0045 $ kWh A more realistic estimate based on sharing the expenses between the A C and water production processes reduced the water cost to 135 $ m3 (506 Saudi Riyal m3) The combined A CDehumidifying unit can be efficient for resort areas of high humidity low water demand and need for air conditioning

شهدت دول الخليج في العقود القليلة الماضية نموا سريعا في مستويات المعيشة، وصاحب ذلك بطبيعة الحال زيادة مضطردة على طلب الكهرباء والمياه، ونتيجة للتغيرات في نمط الحياة، فإن الجزء الأكبر من الطاقة الكهربائية يستهلك في تكييف الهواء إن نقص الموارد الطبيعية للماء مع الحاجة الشديدة له جعل تحلية المياه التقنية الرئيسية لتوفير مياه الشرب وكجهد للبحث عن طرق غير مألوفة لإنتاج مياه عذبة، فإن الورقة الحالية تحقق في عملية مزدوجة لمضخة حرارية مع إزالة الرطوبة لاستخراج الماء من الهواء الجوي تقوم الوحدة بضخ 1586 م3 ث لمبنى مكاتب (مساحته 250 م2) يقع على جانب البحر في مدينة جدة في المملكة العربية السعودية، حيث يبلغ متوسط درجة الحرارة 34 درجة مئوية، ونسبة الرطوبة 71 % وتتكون الوحدة من ملفي تبخير لزيادة عملية تكثيف الماء بخفض درجة الهواء الخارج إلى 8 درجات مئوية وقد تم اختبار كفاءة أداء وحدة التكييف والتكثيف المزدوجة لسنة واحدة بتطبيق أوضاع جوية مقاسة لأيام محددة تمثل كل شهر من السنة، وكان أكثر إنتاج للماء في شهر (سبتمبر) بواقع (223 م3 يوم) والأقل في شهر (يناير) بواقع (0618 م3 يوم) تم حساب كمية الطاقة المستخدمة وكان متوسط معدل الطاقة الخاص 042 كيلوات ساعة لتر من الماء النقي، وقد تم شراء الوحدة التجريبية بقيمة عالية نوعاً ما، مما أدى إلى زيادة معدل التكلفة الثابتة وقد بلغت القيمة المتوقعة الأعلى للماء المكثف 23 دولار م3 لمعدل سعر الكهرباء 0045 دولار كيلوات ساعة إذا تم توزيع التكلفة بين التكييف وإنتاج الماء، فإن السعر المتوقع الأكثر واقعية هو 135 دولار م3 (506 ريال سعودي)، ومن الممكن أن تكون الوحدة المزدوجة للتكييف والتكثيف أكثر كفاءة لمناطق المنتجعات ذات الرطوبة العالية والطلب الأقل على الماء والحاجة لتكييف الهواء