Канадское исследование: солнечная энергия помогает повысить эффективность воздушных тепловых насосов

Репортаж от Wedoany，Исследователи из Университета Калгари в Канаде изучили термодинамические характеристики комбинации воздушного теплового насоса (ASHP) с воздушным солнечным коллектором (SAC) для радиационного напольного отопления в холодном климате. Система была смоделирована в программе для моделирования переходных процессов в системах (TRNSYS) с учетом климатических условий Калгари.

«Тепловые насосы, интегрированные с солнечной энергией и радиационным напольным отоплением, обладают потенциалом для достижения высокой эффективности», — заявили ученые. «Однако производительность комбинированных систем в холодном климате все еще недостаточно широко изучена. Кроме того, влияние рециркуляции воздуха и связанной с ней логики управления на производительность SAC, соединенного с воздушным тепловым насосом ASHP, также еще не было широко исследовано».

Основным нагревательным компонентом является воздушный тепловой насос ASHP с номинальной теплопроизводительностью 10,52 кВт, работающий в диапазоне температур от -25°C до 35°C и подающий воду с температурой 45°C для радиационного напольного отопления. Горячая вода хранится в баке-аккумуляторе тепловой энергии объемом 300 л, оснащенном резервным вспомогательным нагревателем. Для улучшения зимних характеристик воздушного теплового насоса ASHP используется неостекленный SAC с абсорбирующей пластиной из алюминия с черным покрытием, который предварительно нагревает наружный воздух, поступающий в испаритель, с массовым расходом воздуха 1 кг/с и площадью от 16 до 40 м².

В отличие от предыдущих исследований, в данной системе используется рециркуляция воздуха из испарителя теплового насоса: когда температура воздуха на выходе превышает температуру окружающей среды, воздух перенаправляется обратно в SAC; в противном случае окружающий воздух подается непосредственно в SAC. Здание, смоделированное в исследовании, представляет собой одноэтажный дом площадью 79,15 квадратных метров, с термостатом отопления, установленным на 22°C, и радиационным напольным отоплением в качестве основного источника тепла.

«Сочетание воздушного теплового насоса ASHP с SAC улучшило коэффициент производительности (COP) с 2-4 до 2-6, особенно зимой и в дневное время при наличии солнечной радиации», — подчеркнули ученые. «При работе на нижнем пределе -25°C интеграция SAC площадью 40 м² повысила среднегодовой COP воздушного теплового насоса ASHP на 7%, сократив годовое потребление энергии на 256 кВт·ч». Интеграция SAC большей площади может дополнительно повысить COP и снизить потребление электроэнергии. Интеграция SAC позволяет системе эффективно работать в суровых условиях при -25°C, при этом производительность сопоставима с работой воздушного теплового насоса ASHP без SAC при температуре около -15°C.

Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com