Güneş destekli ısı pompası - Solar-assisted heat pump

Enerji Bakanlığı'ndaki deneysel bir kurulumda bir SAHP'nin hibrit fotovoltaik-termal güneş panelleri, Polytechnic of Milan

Bir güneş destekli ısı pompası (SAHP) bir makinenin entegrasyonunu temsil eden bir makinedir. Isı pompası ve termal güneş panelleri tek bir entegre sistemde. Tipik olarak bu iki teknoloji, üretmek için ayrı ayrı (veya yalnızca paralel yerleştirilerek) kullanılır sıcak su.[1] Bu sistemde güneş termal paneli, düşük sıcaklıktaki ısı kaynağı işlevini yerine getirir ve üretilen ısı, ısı pompasının evaporatörünü beslemek için kullanılır.[2] Bu sistemin amacı yükselmektir POLİS ve sonra daha fazla enerji üretin verimli ve daha ucuz bir yol.

Her türlü güneş enerjisi panelini (sac ve tüpler, roll-bond, ısı borusu, termal plakalar) kullanmak mümkündür veya melez (mono /çok kristalli, ince tabaka ) ısı pompası ile birlikte. Hibrit panel kullanılması, ısı pompasının elektrik ihtiyacının bir kısmının karşılanmasına ve güç tüketiminin ve dolayısıyla değişken fiyatlar sistemin.

Optimizasyon

Bu sistemin çalışma koşullarının optimizasyonu ana problemdir, çünkü iki alt sistemin performansında iki karşıt eğilim vardır: örnek olarak, buharlaşma sıcaklığının düşmesi çalışma sıvısı Güneş panelinin ısıl veriminde bir artışa neden olur, ancak COP'de bir azalma ile ısı pompasının performansında bir düşüşe neden olur.[3] Optimizasyonun hedefi, normalde ısı pompasının elektrik tüketiminin en aza indirilmesidir veya Birincil Enerji tarafından gerekli yardımcı kazan kapsanmayan yükü sağlayan yenilenebilir kaynak.

Konfigürasyonlar

Bu sistemin, ısıyı panelden ısı pompasına taşıyan bir ara akışkanın varlığı veya olmamasıyla ayırt edilen iki olası konfigürasyonu vardır. Dolaylı genişleme adı verilen makineler çoğunlukla kullanır Su bir antifriz sıvısı ile karıştırılmış bir ısı transfer sıvısı olarak (genellikle glikol ) kaçınmak buz kış döneminde oluşum olayları. Doğrudan genleşme olarak adlandırılan makineler, soğutucu akışkanı doğrudan termal panelin hidrolik devresine yerleştirir. faz geçişi yer alır.[3] Bu ikinci konfigürasyon, teknik açıdan daha karmaşık olmasına rağmen, birkaç avantaja sahiptir:[4][5]

  • ara akışkan yokluğuna bağlı olarak buharlaştırıcının daha büyük bir termal verimini içeren çalışma akışkanına termal panel tarafından üretilen ısının daha iyi aktarımı;
  • buharlaşan bir akışkanın varlığı, termal verimlilikte sonuçta bir artışla birlikte termal panelde homojen bir sıcaklık dağılımına izin verir (güneş panelinin normal çalışma koşullarında, lokal termal verimlilik, akışkan sıcaklığı arttığı için akışkanın girişinden çıkışına düşer) ;
  • hibrit güneş paneli kullanarak, önceki noktada açıklanan avantaja ek olarak, elektrik verimliliği Panelin oranı artar (benzer hususlar için).

Karşılaştırma

Genel olarak konuşursak, bu entegre sistemin kullanımı, termal panellerin ürettiği ısıyı kış döneminde kullanmanın verimli bir yoludur, bu, sıcaklığı çok düşük olduğu için normalde kullanılmayacak bir şeydir.[2]

Ayrılmış üretim sistemleri

Sadece ısı pompası kullanımına kıyasla, kış mevsiminden bahara kadar olan hava evrimi sırasında makinenin tükettiği elektrik enerjisi miktarını azaltmak ve daha sonra son olarak gerekli tüm ısı talebini üretmek için yalnızca termal güneş panelleri kullanmak mümkündür (yalnızca dolaylı genişleme makinesi durumunda), böylece değişken maliyetlerden tasarruf sağlar.[1]

Sadece termal panelli bir sisteme kıyasla, fosil olmayan bir enerji kaynağı kullanarak gerekli kış ısıtmasının büyük bir bölümünü sağlamak mümkündür.[6]

Geleneksel ısı pompaları

Nazaran jeotermal ısı pompaları temel avantajı, toprakta bir boru tesisatı alanının kurulmasına gerek olmamasıdır, bu da daha düşük bir yatırım maliyeti (sondaj, jeotermal ısı pompası sisteminin maliyetinin yaklaşık% 50'sini oluşturur) ve makinenin daha fazla esnekliği ile sonuçlanır. sınırlı kullanılabilir alanın olduğu alanlarda bile kurulum. Ayrıca, olası termal toprak yoksullaşmasıyla ilgili herhangi bir risk yoktur.[7]

Benzer şekilde hava kaynaklı ısı pompaları Güneş destekli ısı pompası performansı atmosferik koşullardan etkilenir, ancak bu etki daha az önemlidir. Güneş destekli ısı pompası performansı genel olarak değişkenlerden etkilenir. Güneş radyasyonu yerine yoğunluk hava sıcaklığı salınım. Bu, daha büyük bir SCOP (Mevsimsel COP) üretir. Ek olarak, çalışma akışkanının buharlaşma sıcaklığı hava kaynaklı ısı pompalarından daha yüksektir, bu nedenle genel olarak performans katsayısı önemli ölçüde daha yüksektir.[4]

Düşük sıcaklık koşulları

Genel olarak, bir ısı pompası ortam sıcaklığının altındaki sıcaklıklarda buharlaşabilir. Güneş destekli bir ısı pompasında bu, termal panellerin bu sıcaklığın altında bir sıcaklık dağılımını oluşturur. Bu durumda, panellerin çevreye karşı ısı kayıpları ısı pompasına ek kullanılabilir enerji haline gelir.[8][9] Bu durumda güneş panellerinin ısıl veriminin% 100'den fazla olması mümkündür.

Bu düşük sıcaklık koşullarında bir başka serbest katkı, olasılıkla ilgilidir. yoğunlaşma ısı transfer sıvısına (normalde güneş panelleri tarafından toplanan toplam ısının küçük bir kısmıdır) ek ısı sağlayan panellerin yüzeyindeki su buharı, gizli ısı yoğunlaşma.

Çift soğuk kaynaklı ısı pompası

Güneş enerjisi destekli ısı pompasının, evaporatör için ısı kaynağı olarak sadece güneş panelleri olarak basit konfigürasyonu. Ayrıca ek bir ısı kaynağına sahip bir konfigürasyon da olabilir.[1] Amaç, enerji tasarrufunda daha fazla avantaja sahip olmaktır, ancak diğer yandan, sistemin yönetimi ve optimizasyonu daha karmaşık hale gelir.

Jeotermal-güneş konfigürasyonu, termal panellerden toplanan ısı sayesinde boru alanının küçültülmesine (ve yatırımın azaltılmasına) ve yaz aylarında zeminin yenilenmesine izin verir.

Hava-güneş yapısı, bulutlu günlerde de kabul edilebilir bir ısı girişine izin vererek sistemin kompaktlığını ve kurulum kolaylığını korur.

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ a b c "Güneş destekli ısı pompaları". Alındı 21 Haziran 2016.
  2. ^ a b "Pompe di calore elio-assistite" (italyanca). Arşivlenen orijinal 7 Ocak 2012'de. Alındı 21 Haziran 2016.
  3. ^ a b Nicola Fallini; Stefano Luigi Floreano (31 Mart 2011). "Sistemi a pompa di calore elioassistita: modello di simulazione in ambiente TRNSYS e confronto energetico di configurationi impiantistiche" (PDF) (italyanca). Alındı 21 Haziran 2016.
  4. ^ a b Jie, Jia; Hanfeng, Hea; Tin-tai, Chowb; Gang, Peia; Wei, Hea; Keliang, Liua (2009). "PV / T güneş destekli ısı pompasında PV evaporatörünün dağıtılmış dinamik modellemesi ve deneysel çalışması". Uluslararası Isı ve Kütle Transferi Dergisi. 52 (5–6): 1365–1373. doi:10.1016 / j.ijheatmasstransfer.2008.08.017.
  5. ^ Jie, Jia; Gang, Peia; Tin-tai, Chowb; Keliang, Liua; Hanfeng, Hea; Jianping, Lua; Chongwei Hana (2007). "Fotovoltaik güneş destekli ısı pompası sisteminin deneysel çalışması". Güneş enerjisi. 82 (1): 43–52. Bibcode:2008SoEn ... 82 ... 43J. doi:10.1016 / j.solener.2007.04.006.
  6. ^ Kuang, Y.H .; Wang, R.Z. (2006). "Çok işlevli bir doğrudan genleşmeli güneş destekli ısı pompası sisteminin performansı". Güneş enerjisi. 80 (7): 795–803. Bibcode:2006SoEn ... 80..795K. doi:10.1016 / j.solener.2005.06.003.
  7. ^ Carotti, Attilio (2014). WOLTERS KLUWER ITALIA (ed.). Edifici a elevate prestazioni energetiche e acustiche. Enerji yönetimi (italyanca).
  8. ^ Huang, B.J .; Chyng, J.P. (2001). "Entegre tip güneş destekli ısı pompasının performans özellikleri". Güneş enerjisi. 71 (6): 403–414. Bibcode:2001SoEn ... 71..403H. doi:10.1016 / S0038-092X (01) 00076-7.
  9. ^ "Thermboil - Pannelli termodinamici" (italyanca). Alındı 21 Haziran 2016.

Dış bağlantılar