Прототип топлотне пумпе уз помоћ ПВ-а са двоструким кондензатором достиже коефицијент перформанси од 7,59

Истраживачи на Универзитету Мигел Хернандез у Елчеу у Шпанији дизајнирали су систем топлотне пумпе ваздух-на-систем топлотне пумпе који може да пребаци производњу топле воде за домаћинство (ПТВ) на централно дневно светло, чиме се максимизира коришћење ПВ производње енергије.

Новина система је у употреби два кондензатора уместо једне јединице.

Истраживачи су објаснили да конвенционална компактна топлотна пумпа за топлу воду за домаћинство (ПТВ) укључује компресор, испаривач, експанзиони вентил и кондензатор омотан око дна резервоара за складиштење, загревајући пуну запремину воде природном конвекцијом. Предложена двострука-конфигурација кондензатора додаје други кондензатор на врху резервоара, у комбинацији са оптимизованим контролним системом за избор режима рада, уз задржавање стандардних компоненти.

И доњи и горњи кондензатори се састоје од спиралних цеви постављених између зида резервоара и изолационог слоја. Када доњи кондензатор ради, топлота се испоручује на дно резервоара од 215 литара, промовишући слојевитост и загревање целе запремине. Када се активира горњи кондензатор, само горњи део резервоара се загрева, што омогућава циљанији рад и мање складиштење енергије.

Прототип је развијен од комерцијалне топлотне пумпе са подељеним-типом ваздух-на-вода опремљене спиралним компресором од 600 В и расхладним средством Р134а. Оригинални електрични отпорни грејач од 2400 В је искључен да би се обезбедио рад искључиво у режиму топлотне пумпе. Систем је имао произвођач{9}}процењени коефицијент перформанси (ЦОП) од 3,17 на 14 Ц. Модификације су укључивале интеграцију другог кондензатора, редизајн расхладног кола и надоградњу контролног система за тестирање у реалним радним условима ПТВ-а и ПВ-а.

Експериментална поставка је дизајнирана да реплицира стварну потрошњу топле воде у домаћинству користећи систем затворене{0}}петље како би се избегло расипање воде. Састојао се од две климатске коморе, топлотне пумпе са двоструком-кондензатором, ПВ инсталације од 600 В и контролисаног хидрауличког кола. Топлотна пумпа је била прикључена и на мрежу и на фотонапонски систем, без финансијске надокнаде за вишак електричне енергије убачен у мрежу.

Помоћни резервоар, циркулациона пумпа и расхладник воде одржавали су улазну температуру воде на 10 Ц да би симулирали услове напајања из мреже. Ардуино Мега контролер је управљао пумпама, вентилима, расхладним уређајем и топлотном пумпом како би омогућио аутоматизовано тестирање. Систем је такође опремљен са 30 температурних сензора, мерача протока и електричних уређаја за надзор, са подацима који се бележе у-минутним интервалима.

Истраживачи су проценили три конфигурације на температури околине од 18 Ц: конвенционалну топлотну пумпу са једним-кондензатором, исти систем упарен са ПВ и двоструку- топлотну пумпу са кондензатором са ПВ. Тестови су пратили профил потрошње ПТВ-а заснован на ЕН 16147, обезбеђујући температуре довода изнад 45 Ц.

Резултати су показали да је двострука{0}}конфигурација кондензатора побољшала контролу раслојавања, смањила укупну потрошњу енергије и одржала квалитет услуге ПТВ-а уз значајно повећање сопствене-потрошње ПВ.

Анализа је открила да је просечан сезонски ЦОП топлотне пумпе достигао 3,55 у конфигурацији са једним-кондензатором и 3,65 када се комбинује са ПВ.

„Очекивано, обе вредности су сличне, јер између њих нема разлике у режиму рада“, нагласио је истраживачки тим. „У трећем тесту, са два кондензатора и побољшаном стратегијом управљања која омогућава рад са нижом температуром воде, ова ефикасност расте на 3,71. Овај тренд је израженији када се анализира ефикасност ПТВ сервиса, где су резултати 3,08 и 3,12 за прва два режима рада и 3,37 за конфигурацију са два ПВ панела у конфигурацији са хладним кондензатором. кондензатори, мањи су губици топлоте“.

У међувремену, само{0}}потрошња соларне енергије са двоструким-кондензаторским системом порасла је са 9,9% на 55,5%.

„Резултати такође наглашавају потребу да се узме у обзир тренутна сопствена{0}}потрошња, користећи базу за израчунавање од највише минут-по-минут, а не сваки сат или дан, јер ово последње доводи до нереално високих соларних доприноса“, закључили су академици. „Узимајући у обзир енергију коју обезбеђују ПВ панели, перформансе ХП-а се могу поново проценити, што доводи до ЦОП од 3,46 када се ради са једним кондензатором и од 7,59 када се ради са конфигурацијом двоструког кондензатора.

Систем је описан у "Експерименталној процени новог дизајна фотонапонске топлотне пумпе са двоструким кондензатором", објављеном у Солар Енерги.