PV-abiga soojuspumba prototüüp kahe kondensaatoriga saavutab jõudluskoefitsiendi 7,59

Hispaania Elche Miguel Hernándezi ülikooli teadlased on välja töötanud õhk{0}}vesi--soojuspumbasüsteemi, mis suudab nihutada sooja tarbevee (DHW) tootmise kesksele päevavalgusele, maksimeerides nii PV elektritootmise kasutamist.

Süsteemi uudsus seisneb kahe kondensaatori kasutamises ühe seadme asemel.

Teadlased selgitasid, et tavaline kompaktne sooja tarbevee (DHW) soojuspump sisaldab kompressorit, aurustit, paisuventiili ja kondensaatorit, mis on mähitud ümber akumulatsioonipaagi põhja, soojendades loomuliku konvektsiooni kaudu kogu veekoguse. Kavandatud kahe -kondensaatori konfiguratsioon lisab paagi ülaossa teise kondensaatori, mis on kombineeritud optimeeritud juhtimissüsteemiga töörežiimi valimiseks, säilitades samas standardkomponendid.

Nii alumine kui ka ülemine kondensaator koosneb spiraaltorudest, mis on paigaldatud paagi seina ja isolatsioonikihi vahele. Kui alumine kondensaator töötab, juhitakse soojust 215-liitrise paagi põhja, soodustades kihistumist ja soojendades kogu mahtu. Kui ülemine kondensaator on aktiveeritud, soojendatakse ainult paagi ülemist osa, mis võimaldab sihipärasemat tööd ja väiksemat energiasalvestust.

Prototüüp töötati välja kaubanduslikust -tüüpi õhk---vesisoojuspumbast, mis oli varustatud 600 W spiraalkompressori ja R134a külmutusagensiga. Algne 2400 W elektriline takistusküttekeha ühendati lahti, et tagada töö ainult soojuspumba režiimis. Süsteemi tootja-nimetatud jõudluskoefitsient (COP) oli 14 C juures 3,17. Muudatused hõlmasid teise kondensaatori integreerimist, jahutuskontuuri ümberkujundamist ja juhtimissüsteemi uuendamist, et testida reaalseid soojavee ja fotoelektrilisi töötingimusi.

Katseline seadistus kavandati kodumajapidamise tegeliku soojaveevajaduse kordamiseks, kasutades suletud{0}}ahela süsteemi, et vältida vee raiskamist. See koosnes kahest kliimakambrist, kahest-kondensaatorist soojuspumbast, 600 W PV-paigaldist ja juhitavast hüdroahelast. Soojuspump oli ühendatud nii võrgu kui ka PV-süsteemiga, ilma võrku söödetud elektrienergia ülejäägi eest rahalist hüvitamist ei arvestatud.

Abipaak, tsirkulatsioonipump ja veejahuti hoidsid sisselaskevee temperatuuri 10 C juures, et simuleerida võrguvarustuse tingimusi. Arduino Mega kontroller haldas pumpasid, ventiile, jahutit ja soojuspumpa, et võimaldada automatiseeritud testimist. Süsteem oli varustatud ka 30 temperatuurianduri, vooluhulgamõõturi ja elektrilise seireseadmega, mille andmed salvestati ühe-minutise intervalliga.

Teadlased hindasid kolme konfiguratsiooni ümbritseva õhu temperatuuril 18 C: tavalist ühe -kondensaatoriga soojuspumpa, sama süsteemi, mis on ühendatud PV-ga, ja kahe -kondensaatoriga soojuspumpa koos PV-ga. Testides järgiti EN 16147-l põhinevat sooja vee tarbimisprofiili, tagades pealevoolutemperatuuri üle 45 C.

Tulemused näitasid, et kahe -kondensaatori konfiguratsioon parandas kihistumise kontrolli, vähendas üldist energiatarbimist ja säilitas sooja vee teenuse kvaliteedi, suurendades samal ajal märkimisväärselt PV omatarbimist.

Analüüsis leiti, et soojuspumba keskmine hooajaline COP jõudis ühe kondensaatori konfiguratsioonis 3,55-ni ja PV-ga kombineerituna 3,65-ni.

"Ootuspäraselt on mõlemad väärtused sarnased, kuna nende töörežiimis pole erinevusi," rõhutas uurimisrühm. "Kolmandas testis, kus on kaks kondensaatorit ja täiustatud juhtimisstrateegia, mis võimaldab töötada madalama veetemperatuuriga, tõuseb see kasutegur 3,71-ni. See suundumus on selgem STV teenuse efektiivsuse analüüsimisel, kus tulemused on 3,08 ja 3,12 kahe esimese töörežiimi puhul ning 3,37 konfiguratsiooni puhul, millel on kaks paagikondensaatorit ja kahe paagi paneeliga kondensaator. kondensaatorid, on soojuskadusid vähem."

Päikeseenergia{0}}omatarbimine kahe kondensaatoriga-kasenes samal ajal 9,9%-lt 55,5%-le.

"Tulemused rõhutavad ka vajadust arvestada hetkelise oma-tarbimisega, kasutades arvutusbaasi maksimaalselt minuti--ha-minutite kaupa, mitte tunni või päeva kohta, kuna viimase tulemuseks on ebareaalselt suur päikeseenergia panus," järeldasid teadlased. "Arvestades PV-paneelide tarnitavat energiat, saab HP jõudlust ümber hinnata, mille tulemuseks on COP 3,46 ühe kondensaatoriga töötamisel ja 7,59 kahe kondensaatori konfiguratsiooniga töötamisel."

Süsteemi kirjeldati ajakirjas Solar Energy avaldatud dokumendis "Uudse kahe kondensaatoriga fotogalvaanilise soojuspumba konstruktsiooni eksperimentaalne hindamine".