Pompy ciepła

Rewolucyjna technologia SAHP - pierwsza na świecie, unikalna pompa ciepła

Autor Janusz Kamiński
Janusz Kamiński21.12.20234 min.
Rewolucyjna technologia SAHP - pierwsza na świecie, unikalna pompa ciepła
banner

Pompa ciepła co2 opracowana przez naukowców z Uniwersytetu w Padwie to pierwsza na świecie konstrukcja wykorzystująca dwa źródła energii - powietrze i energię słoneczną. Hybrydowa jednostka z czynnikiem CO2 pozwala na efektywne ogrzewanie wody dzięki obiegowi nadkrytycznemu oraz panelom fotowoltaicznym w roli parownika.

Kluczowe wnioski:
  • Pompa ciepła może współpracować z instalacją PV - panale fotowoltaiczne pełnią rolę parownika.
  • Zastosowanie CO2 zapewnia wysoką wydajność dzięki obiegowi nadkrytycznemu.
  • Symulacja wykazała poprawę produkcji energii z paneli PV o 8% przy pracy z czynnikiem CO2.
  • Pompa ciepła może pracować naprzemiennie z powietrznym wymiennikiem ciepła lub modułami PVT.
  • To prototyp urządzenia o nowatorskiej konstrukcji wykorzystującej dwa źródła energii.

Rewolucyjna technologia pompy ciepła z podwójnym źródłem zasilania

Naukowcy z Uniwersytetu w Padwie opracowali prototyp pompy ciepła, która jako parownik wykorzystuje albo powietrzny wymiennik ciepła albo moduły fotowoltaiczne PVT. Taka konstrukcja pozwala uzyskać energię z dwóch źródeł - powietrza i promieniowania słonecznego.

Hybrydowa pompa ciepła działa w oparciu o dwutlenek węgla jako czynnik chłodniczy i wykorzystuje obieg nadkrytyczny do produkcji ciepłej wody. Prototyp osiąga moc grzewczą 5 kW i może pracować naprzemiennie na dwa sposoby.

Dwa tryby pracy pompy ciepła

Pierwszym trybem jest praca z lamelowym powietrznym wymiennikiem ciepła, który pobiera energię z otoczenia. Drugim trybem jest wykorzystanie jako parownika paneli fotowoltaicznych PVT.

W tym drugim przypadku, oprócz konwersji energii słonecznej na prąd, moduły PV pełnią jednocześnie funkcję parowacza dla czynnika chłodniczego. Rozwiązanie to pozwala zwiększyć efektywność całego układu.

Obiecujące wyniki testów prototypu

Aby sprawdzić działanie nowatorskiej technologii, naukowcy przeprowadzili symulacje komputerowe oraz testy eksperymentalne prototypu. Wyniki okazały się bardzo obiecujące.

Symulacja wykazała, że podczas pracy hybrydowej z wykorzystaniem modułów PVT jako parownika, produkcja energii elektrycznej z paneli wzrosła o 8%. Jest to spowodowane chłodzeniem modułów PV poprzez odparowanie CO2.

Ponadto obliczony współczynnik efektywności COP prototypu wyniósł 2,58 w trybie solarnym. Wartość ta jest o 2% niższa od rezultatu testów eksperymentalnych.

Perspektywy rozwoju technologii

Zdaniem autorów badania, przeprowadzone symulacje potwierdzają przydatność zastosowanych modeli obliczeniowych do projektowania tego typu urządzeń hybrydowych.

Kolejne prace badawcze będą skupiać się na udoskonaleniu metod modelowania w celu jak najlepszego wykorzystania energii z dwóch źródeł i maksymalizacji efektywności takich systemów.

Czytaj więcej: Jak efektywnie zrealizować wykonanie dolnego źródła ciepła? Poradnik dla inwestora!

Schemat działania hybrydowej pompy ciepła

Aby lepiej zrozumieć zasadę funkcjonowania nowatorskiego rozwiązania, przyjrzyjmy się schematowi obiegu czynnika chłodniczego w badanej pompie ciepła.

Sprężarka rotacyjna COMP
Chłodnica gazu GC
Wewnętrzzy wymiennik ciepła INT
Elektroniczny zawór rozprężny EEV
Zbiornik odbiorczy niskiego ciśnienia REC

Sprężony w sprężarce CO2 trafia najpierw do chłodnicy gazu GC, w której zachodzi wymiana ciepła z wodą. Następnie w wymienniku INT następuje schłodzenie i rozprężenie za pomocą elektronicznego zaworu EEV.

W tym miejscu czynnik chłodniczy odparowuje w lamelowym wymienniku powietrznym lub słonecznych modułach PVT, a następnie jest zasysany z powrotem do sprężarki ROT.

Nadkrytyczny obieg CO2

Rewolucyjna technologia SAHP - pierwsza na świecie, unikalna pompa ciepła

Kluczowym elementem opisywanej technologii jest wykorzystanie dwutlenku węgla jako czynnika roboczego w obiegu nadkrytycznym. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie wysokiego współczynnika efektywności COP sięgającego nawet 4-5.

Obieg nadkrytyczny polega na przekroczeniu punktu krytycznego czynnika podczas sprężania w sprężarce. Wymusza to przejście CO2 ze stanu gazowego bezpośrednio w stan nadkrytyczny (o właściwościach pośrednich między cieczą a gazem).

Dzięki temu uzyskuje się bardzo duży skok entalpii pomiędzy parownikiem i skraplaczem, co przekłada się na wysoką wydajność całego obiegu.

Zalety czynnika CO2

Stosowanie dwutlenku węgla jako czynnika roboczego ma jeszcze inne zalety, takie jak:

  • Brak szkodliwego wpływu na środowisko (współczynnik GWP=1)
  • Wysoki współczynnik przewodności cieplnej i niskie straty ciśnienia
  • Brak palności i toksyczności

Dlatego CO2 ma duży potencjał, aby stać się ekologiczną alternatywą dla konwencjonalnych czynników chłodniczych w pompach ciepła.

banner

Najczęstsze pytania

Jest to pompa ciepła wykorzystująca CO2 jako czynnik roboczy i pracuijąca w oparciu o obieg nadkrytyczny. Może ona działać na dwa sposoby: z lamelowym powietrznym wymiennikiem ciepła lub z panelami fotowoltaicznymi PVT pełniącymi rolę parownika.

Podczas pracy hybrydowej z panelami PVT jako parownikiem, oprócz konwersji energii słonecznej na ciepło, następuje dodatkowa produkcja prądu z modułów PV. Ponadto ich chłodzenie zwiększa sprawność o 8%.

Dwutlenek węgla cechuje się m.in. zerowym wpływem na efekt cieplarniany, brakiem toksyczności i palności. Ponadto umożliwia uzyskanie bardzo wysokich parametrów pracy dzięki obiegowi nadkrytycznemu.

Symulacja komputerowa wykazała wzrost produkcji energii elektrycznej z paneli PV o 8% w trybie hybrydowym. Ponadto zmierzony współczynnik COP wyniósł 2,58 i był zbliżony do wartości obliczeniowych.

Naukowcy planują kontynuację prac badawczych nad udoskonaleniem metod modelowania w celu maksymalizacji wykorzystania energii z obu źródeł i zwiększenia efektywności systemu.

Oceń artykuł

rating-fill
rating-fill
rating-fill
rating-fill
rating-fill
Ocena: 0.00 Liczba głosów: 0

5 Podobnych Artykułów:

  1. Podłączenie pieca gazowego - montaż i podłączenie kotła gazowego
  2. Pompa ciepła odwierty - najlepsze rozwiązanie do budowy ogrzewania
  3. Atakujące ceny fotowoltaiki w 2024! Panele od 19zł/Wp? Sprawdź!
  4. Rewolucyjne wykorzystanie niedopałków na Litwie - czy Polacy podążą za tendencją?
  5. Czy importowane panele z Azji zagrażają przyszłości branży fotowoltaicznej w Europie?
Autor Janusz Kamiński
Janusz Kamiński

Jako doświadczony budowniczy i doradca w zakresie efektywności energetycznej domów, koncentruję się na łączeniu nowoczesnych technologii, takich jak pompy ciepła, oraz fotowoltaika, z tradycyjnymi metodami budowy. Ukończyłem Budownictwo na Politechnice Krakowskiej i rozszerzyłem swoją wiedzę o zarządzanie projektami budowlanymi. Jako członek Polskiego Stowarzyszenia Budownictwa Ekologicznego, regularnie publikuję artykuły w branżowych czasopismach. Moje praktyczne podejście do budowy przyniosło mi zaufanie klientów, którzy cenią moje skuteczne i ekonomiczne rozwiązania.

Udostępnij post

Napisz komentarz

Polecane artykuły