PV-siltumsūkņa prototips ar dubultu kondensatoru sasniedz 7,59 veiktspējas koeficientu

Pētnieki no Migela Hernandesa universitātes Elčes Spānijā ir izstrādājuši gaiss -uz-ūdens siltumsūkņu sistēmu, kas var novirzīt karstā ūdens (karstā ūdens) ražošanu uz centrālo dienasgaismas laiku, tādējādi maksimāli izmantojot PV enerģijas ražošanu.

Sistēmas jaunums slēpjas divu kondensatoru izmantošanā vienas vienības vietā.

Pētnieki paskaidroja, ka parastajā kompaktajā karstā ūdens (karstā ūdens) siltumsūknī ir kompresors, iztvaicētājs, izplešanās vārsts un kondensators, kas aptīts ap uzglabāšanas tvertnes apakšu, uzsildot visu ūdens daudzumu, izmantojot dabisko konvekciju. Piedāvātā dubultā{1}}kondensatora konfigurācija pievieno otru kondensatoru tvertnes augšpusē, apvienojumā ar optimizētu vadības sistēmu, lai izvēlētos darbības režīmu, vienlaikus saglabājot standarta sastāvdaļas.

Gan apakšējais, gan augšējais kondensators sastāv no spirālveida caurulēm, kas uzstādītas starp tvertnes sienu un izolācijas slāni. Kad darbojas apakšējais kondensators, siltums tiek novadīts 215 litru tvertnes apakšā, veicinot noslāņošanos un visa tilpuma uzsildīšanu. Kad augšējais kondensators ir aktivizēts, tiek uzkarsēta tikai tvertnes augšējā daļa, kas nodrošina mērķtiecīgāku darbību un mazāku enerģijas uzglabāšanu.

Prototips tika izstrādāts no komerciāla -tipa gaisa-uz-ūdens siltumsūkņa, kas aprīkots ar 600 W spirālkompresoru un R134a aukstumnesēju. Oriģinālais 2400 W elektriskās pretestības sildītājs tika atvienots, lai nodrošinātu darbību tikai siltumsūkņa režīmā. Sistēmas ražotāja nominālais veiktspējas koeficients (COP) bija 3,17 pie 14 C. Modifikācijas ietvēra otrā kondensatora integrēšanu, dzesēšanas ķēdes pārprojektēšanu un vadības sistēmas jaunināšanu, lai veiktu testēšanu reālistiskos karstā ūdens un PV darbības apstākļos.

Eksperimentālā iestatīšana tika izstrādāta, lai atkārtotu reālu mājsaimniecības karstā ūdens pieprasījumu, izmantojot slēgtas -cilpas sistēmu, lai izvairītos no ūdens izšķērdēšanas. Tajā bija divas klimatiskās kameras, divu -kondensatoru siltumsūknis, 600 W PV instalācija un kontrolēta hidrauliskā ķēde. Siltumsūknis tika pieslēgts gan tīklam, gan PV sistēmai, un netika ņemta vērā finansiāla kompensācija par tīklā ievadīto elektroenerģijas pārpalikumu.

Papildu tvertne, cirkulācijas sūknis un ūdens dzesētājs uzturēja ieplūdes ūdens temperatūru 10 C līmenī, lai modelētu tīkla padeves apstākļus. Arduino Mega kontrolieris pārvaldīja sūkņus, vārstus, dzesētāju un siltumsūkni, lai nodrošinātu automatizētu testēšanu. Sistēma bija aprīkota arī ar 30 temperatūras sensoriem, plūsmas mērītājiem un elektriskām uzraudzības ierīcēm, un dati tika reģistrēti ar vienas minūtes intervālu.

Pētnieki novērtēja trīs konfigurācijas pie apkārtējās vides temperatūras 18 C: parasto viena-kondensatora siltumsūkni, to pašu sistēmu, kas savienota ar PV, un divu-kondensatoru siltumsūkni ar PV. Testi tika veikti pēc EN 16147 balstīta karstā ūdens patēriņa profila, nodrošinot padeves temperatūru virs 45 C.

Rezultāti parādīja, ka dubultā{0}kondensatora konfigurācija uzlaboja stratifikācijas kontroli, samazināja kopējo enerģijas patēriņu un saglabāja karstā ūdens pakalpojumu kvalitāti, vienlaikus ievērojami palielinot PV pašpatēriņu.

Analīze atklāja, ka siltumsūkņa vidējā sezonas COP sasniedza 3,55 viena-kondensatora konfigurācijā un 3,65, apvienojot to ar PV.

"Kā gaidīts, abas vērtības ir līdzīgas, jo starp tām nav atšķirības darbības režīmā," uzsvēra pētnieku grupa. "Trešajā testā ar diviem kondensatoriem un uzlabotu vadības stratēģiju, kas ļauj strādāt ar zemāku ūdens temperatūru, šī efektivitāte pieaug līdz 3,71. Šī tendence ir izteiktāka, analizējot karstā ūdens pakalpojuma efektivitāti, kur rezultāti ir 3,08 un 3,12 pirmajiem diviem darbības režīmiem un 3,37 konfigurācijai ar diviem tvertņu kondensatoriem un A konfigurāciju ar diviem tvertņu kondensatoriem. kondensatori, ir mazāki siltuma zudumi."

Tikmēr saules enerģijas pašpatēriņš{0}}ar dubulto-kondensatoru sistēmu pieauga no 9,9% līdz 55,5%.

"Rezultāti arī norāda uz nepieciešamību ņemt vērā momentāno pašpatēriņu-, izmantojot aprēķinu bāzi, kas ir ne vairāk kā minūtes-pēc-minūtes, nevis stundu vai katru dienu, jo pēdējais rada nereāli augstu saules enerģijas devu," secināja akadēmiķi. "Ņemot vērā PV paneļu piegādāto enerģiju, HP veiktspēju var pārvērtēt, kā rezultātā COP ir 3,46, strādājot ar vienu kondensatoru, un 7,59, strādājot ar divu kondensatoru konfigurāciju."

Sistēma tika aprakstīta "Eksperimentālais novērtējums jaunam fotoelementu siltumsūkņa dizainam ar dubultu kondensatoru", kas publicēts Solar Energy.