Аккумуляторная батарея Trojan T145
Китайские учёные разработали новую систему охлаждения и обогрева на основе фотоэлектрических элементов, которая сочетает в себе газовый охладитель с водяным и воздушным охлаждением. Система прошла серию симуляций, которые показали, что она потенциально может достигать коэффициента полезного действия до 7,34.
Группа исследователей из Китая разработала новую систему отопления и охлаждения, которая использует солнечную энергию и аккумуляторы.
«В этом исследовании для коммерческого супермаркета предлагается экологичная комбинированная система отопления и охлаждения, интегрированная с солнечной фотоэлектрической системой и накопителем энергии, а также утилизация отработанного тепла компрессора для производства горячей воды, — объяснили учёные. — Горячая вода, производимая этой системой, может использоваться во многих сферах, таких как купание, отопление и других».
Ученые смоделировали термодинамические характеристики и выбросы углекислого газа системой в разных регионах Китая.
Новизна системы заключается в сочетании газового охладителя с водяным (WC) и воздушным (AC) охлаждением. Кроме того, в ней используются дроссельные клапаны (TV), испаритель, водяной насос, фотоэлектрическая панель, аккумулятор, фотоэлектрический инвертор и фотоэлектрический контроллер. Предполагалось, что система будет работать в супермаркете площадью 1866 м2, где система находится в стабильном состоянии, а степень перегрева компрессора составляет 5 °C.
В предлагаемой конфигурации системы рабочее тело в системе испаряется в испарителе перед подачей в компрессор и сжатием, а высокотемпературное рабочее тело после сжатия поступает в конденсатор с водяным охлаждением для нагрева водопроводной воды. Затем водопроводная вода нагревается до высокой температуры и перекачивается в резервуар для хранения горячей воды в качестве бытовой горячей воды.
«После предварительного охлаждения в газовом охладителе с водяным охлаждением рабочая жидкость поступает в конденсатор с воздушным охлаждением для отвода тепла в атмосферу. Затем рабочая жидкость дополнительно охлаждается и поступает в дроссельный клапан. После этого рабочая жидкость с низкой температурой и низким давлением поступает в испаритель для завершения холодильного цикла», — пояснили учёные.
Новая система была смоделирована численно в пяти городах Китая: Харбине, Пекине, Шанхае, Куньмине и Гуанчжоу. Она также была смоделирована в сравнении с эталонной системой, которая не включала фотоэлектрические компоненты и не имела кондиционера, а только WC для обогрева.
«Коэффициент полезного действия (КПД) системы сначала увеличивается, а затем уменьшается с ростом давления нагнетания, достигая максимального КПД при оптимальном давлении нагнетания. При давлении нагнетания 8,13 МПа максимальный общий КПД составляет 7,34, — сообщила команда. — По мере увеличения широты города его общее потребление электроэнергии имеет тенденцию к снижению. Потребление энергии может быть снижено на 61,8–76,2% по сравнению с базовой системой».
Анализ также показал, что выбросы сокращаются по мере увеличения широты города. В целом выбросы углекислого газа сокращаются на 51,3–63,3% при использовании новой предложенной системы. «Новая система может снизить давление выбросов по сравнению с базовой системой. Чем выше температура окружающей среды, тем значительнее снижается давление выбросов, которое может уменьшиться до 12,28% при температуре окружающей среды 40 °C», — заключили исследователи.
Система была представлена в статье «Экологичная комбинированная система отопления и охлаждения, интегрированная с солнечной фотоэлектрической системой и накопителем энергии: оценка термодинамических характеристик и выбросов углекислого газа», опубликованной в «Практических исследованиях в области теплотехники» . Исследование проводили учёные из Guangzhou Automobile Group в Китае, Пекинского университета Цзяотун и Тяньцзиньского коммерческого университета.