Новая стратегия управления воздушными тепловыми насосами с фотоэлектрическим приводом
Аккумулятор Challenger G12-200H
Исследователи из Китая разработали новую методику для повышения эффективности тепловых насосов с воздушным источником тепла, работающих на солнечной энергии. Согласно сообщениям, предложенный подход повышает энергоэффективность оптимизированных строительных систем на 18%, а использование солнечной энергии потенциально снижает содержание углерода в них на 37,78%.
Группа исследователей из Пекинского университета гражданского строительства и архитектуры в Китае разработала новую стратегию управления переменной температурой воды и переменным потоком в тепловых насосах с фотоэлектрическим приводом с целью повышения энергосбережения и производительности системы.
«Мы исследовали переменную температуру воды и переменную скорость потока в тепловых насосах с воздушным источником (ASHP), работающих в сочетании с солнечной энергией, включая режим работы солнечных фотоэлектрических систем и ASHP, а также метод оптимизации управления ASHP», — рассказал журналу «pv» автор исследования Сяоцзюнь Ву. «Исследование проводилось в лабораторных зданиях для определения влияния энергосбережения, сокращения выбросов углерода и эффективности системы».
В их анализе рассматривалась система ASHP, состоящая из блока ASHP, резервуара для хранения тепла и конечного блока кондиционирования воздуха. Вода циркулирует из резервуара для хранения тепла в блок ASHP для нагрева или охлаждения, а затем очищенная вода возвращается в резервуар для хранения тепла для последующего использования. При необходимости очищенная вода с помощью водяного насоса подается в конечный блок кондиционирования воздуха для обогрева или охлаждения помещения. На следующем этапе охлажденная или нагретая вода подается в резервуар для хранения и циркулирует обратно через блок ASHP для дальнейшей очистки.
Затем эта система была сконфигурирована в трёх различных вариантах: оптимизированная система ASHP с постоянной температурой воды и переменным расходом (CV-ASHP); система ASHP с переменной температурой воды и постоянным расходом (VC-ASHP); система с регулятором переменной температуры, состоящим из датчика температуры, датчика температуры воды и контроллера температуры (VV-ASHP). Эффективность этих трёх систем сравнивалась с эффективностью обычной системы ASHP с постоянной температурой воды и постоянным расходом (CC-ASHP).
При моделировании предполагалось, что только VV-ASHP будет работать с использованием фотоэлектрической энергии, а избыточная мощность будет передаваться в сеть. В периоды низкой солнечной активности система может использовать электроэнергию из сети.
Предложенная стратегия управления предназначена для использования в основном в тех случаях, когда динамическое управление системой кондиционирования воздуха в здании неэффективно, а фотоэлектрическая энергия используется в меньшей степени. Кроме того, было показано, что мощность охлаждения и обогрева четырёх систем способна удовлетворить потребности в охлаждении и обогреве помещений здания.
Моделирование показало, что годовая энергоэффективность системы CV-ASHP составляет 12,00%, системы VC-ASHP — 13,11%, а системы VV-ASHP — 24,13%. Кроме того, было установлено, что энергоэффективность системы VV-ASHP увеличивается на 25,2 % и 20,6 % соответственно в сезон охлаждения и в сезон отопления.
Также было обнаружено, что система VV-ASHP имеет самый высокий сезонный коэффициент энергоэффективности (SEER), сезонный коэффициент использования энергии при потреблении пищи (HSPF) и годовой коэффициент использования (APF) со значениями 2,60, 3,65 и 2,99 соответственно.
«По сравнению с системой VV-ASHP, системой CV-ASHP, системой VC-ASHP и системой CC-ASHP, годовой показатель энергосбережения системы VV-ASHP с использованием солнечной энергии увеличивается на 18,0 %, 28,4 %, 29,3 % и 37,8 % соответственно, что более благоприятно для энергосбережения в зданиях», — пояснили учёные.
Они подчеркнули, что предложенная стратегия управления может помочь повысить энергоэффективность оптимизированных строительных систем на 18%, а использование солнечной энергии потенциально может снизить содержание углерода в них на 37,78%.
Их выводы можно найти в исследовании «Система ASHP, основанная на солнечной фотоэлектрической энергии, исследование стратегии управления для переменной температуры воды и переменного расхода»,«Строительная инженерия».