Нова конструкція системи для PVT-систем у поєднанні з реверсивним тепловим насосом типу повітря-вода
Іспанські вчені запропонували новий підхід до поєднання фотоелектричних теплових панелей з реверсивним тепловим насосом типу “повітря-вода” у промислових будівлях. Система призначена для забезпечення опалення, охолодження, гарячого водопостачання та електроенергії.
Схема пілотної сонячної гібридної електростанції з основними компонентами
Дослідники з Університету Сарагоси в Іспанії запропонували новий дизайн енергетичних систем на основі фотоелектричних панелей, інтегрованих з тепловим насосом типу “повітря-вода” через теплоакумулюючі баки.
Система призначена для забезпечення опалення, охолодження, гарячого водопостачання (ГВП) та електроенергії для промислових будівель.
“Розподільчий контур опалення/охолодження приміщень використовує фанкойли в якості кінцевих блоків, що дозволяє підтримувати мінімальну температуру подачі 35°C взимку і 7°C влітку”, – кажуть вони, описуючи режим роботи системи. “Щоб збільшити використання низькотемпературного тепла, ГВП подається при температурі 50 С замість 60 С, виконуючи періодичну термічну обробку при 60 С, щоб уникнути легіонельозу згідно з санітарними нормами”.
Вчені протестували запропонований дизайн системи протягом 5-місячного періоду в реальній системі, розгорнутій на промисловому об’єкті, що належить іспанській компанії Endef, яка спеціалізується на PVT, в Сарагосі. Гібридна пілотна установка складається з восьми фотоелектричних модулів загальною потужністю 2,6 кВт, що покривають поверхню площею 13,6 м2, двох баків для зберігання води ємністю 350 л для ГВП і 263 л для опалення та охолодження приміщень, а також реверсивного теплового насосу типу “повітря-вода” Yutaki S6, наданого японським виробником Hitachi.
Тепловий насос має номінальну потужність 16 кВт в режимі опалення та 10,5 кВт в режимі охолодження. Його номінальний коефіцієнт продуктивності (COP) в режимі опалення становить 4,57, а в режимі охолодження – 3,31. Бак для води ГВП використовує два внутрішні теплообмінники, один для сонячного контуру, а інший для теплового насосу. Система може забезпечувати температуру від 20 C до 60 C в режимі опалення, від 30 C до 60 C для виробництва ГВП і від 5 C до 22 C в режимі охолодження.
Дослідницька група використовувала температурні датчики та витратоміри для моніторингу теплових характеристик системи, а також інвертор постійного/змінного струму для аналізу роботи фотоелектричної установки. “Реальні погодні дані, що відстежуються на пілотній установці, інтегровані в модель. Модель перехідних процесів запускається з 5-хвилинним часовим кроком, а результати, показані в цій роботі, усереднюються щогодини для згладжування результатів, оскільки в іншому випадку коливання затьмарюють графічну інтерпретацію та порівняння результатів”, – пояснюється далі. “Тижневі енергетичні результати також розраховуються шляхом інтеграції для порівняння тижневих показників ефективності”.
Завдяки цьому аналізу вчені виявили, що система є потенційно “в цілому самодостатньою” для задоволення потреб будівлі в енергії. Вони також встановили, що пілотна установка демонструє незначні відхилення від змодельованих умов. “Результати показують, що COP теплового насосу, розрахований у перехідній моделі, подібний до отриманого на пілотній установці, із середньою похибкою -10%”, – пояснили розробники.