Новая конструкция системы PVT в сочетании с реверсивным тепловым насосом воздух-вода
Испанские ученые предложили новый подход к сочетанию фотоэлектрических панелей с реверсивным тепловым насосом «воздух-вода» в промышленных зданиях. Система предназначена для отопления помещений, охлаждения, снабжения горячей водой и электроэнергией.
Исследователи из Университета Сарагосы (Испания) предложили новую конструкцию энергетических систем на основе фотоэлектрических панелей, интегрированных с тепловым насосом «воздух-вода» через теплоаккумулирующие баки.
Схема гибридной солнечной пилотной установки с указанием основных компонентов
Система предназначена для отопления, охлаждения, горячего водоснабжения и электроснабжения промышленных зданий.
«В распределительном контуре отопления/охлаждения помещений в качестве оконечных устройств используются фанкойлы, обеспечивающие минимальную температуру подачи 35 С зимой и 7 С летом», — говорится в описании режима работы системы. «Для повышения эффективности использования низкотемпературного тепла ГВС подается при температуре 50 С вместо 60 С, при этом периодически проводится тепловая обработка при 60 С, чтобы избежать легионеллеза в соответствии с санитарными нормами».
Ученые в течение 5 месяцев тестировали предложенную схему на реальной установке, развернутой на промышленном объекте, принадлежащем испанской компании Endef, специализирующейся на производстве фотоэлектрической продукции, в Сарагосе. Гибридная пилотная установка состоит из восьми фотоэлектрических модулей суммарной мощностью 2,6 кВт площадью 13,6 м2 , двух баков-аккумуляторов воды емкостью 350 л для ГВС и 263 л для отопления и охлаждения помещений, а также реверсивного теплового насоса «воздух-вода» Yutaki S6 японского производителя Hitachi.
Номинальная мощность теплового насоса составляет 16 кВт в режиме отопления и 10,5 кВт в режиме охлаждения. Его номинальный коэффициент полезного действия (COP) в режиме отопления составляет 4,57, а в режиме охлаждения — 3,31. В баке ГВС используются два внутренних теплообменника: один — для солнечного контура, другой — для теплового насоса. Система может обеспечивать температуру от 20 C до 60 C в режиме нагрева, от 30 C до 60 C для производства ГВС и от 5 C до 22 C в режиме охлаждения.
Исследовательская группа использовала датчики температуры и расходомеры для контроля тепловых характеристик системы, а также инвертор постоянного/переменного тока для анализа работы фотоэлектрического генератора. «В модель интегрированы реальные погодные данные, отслеживаемые на экспериментальной установке. Модель переходных процессов запускается с временным шагом 5 минут, а результаты, представленные в данной работе, усредняются каждый час для сглаживания результатов, поскольку в противном случае колебания мешают графической интерпретации и сравнению результатов», — поясняется далее. «Для сравнения недельных показателей эффективности также рассчитываются недельные энергетические результаты путем интегрирования».
В результате проведенного анализа ученые пришли к выводу, что система потенциально «в целом самодостаточна» для удовлетворения потребности здания в энергии. Они также убедились, что экспериментальная установка демонстрирует незначительные отклонения от смоделированных параметров. «Результаты показывают, что COP теплового насоса, рассчитанный в переходной модели, аналогичен COP, полученному на экспериментальной установке, со средней ошибкой -10%», — пояснили они.