Princíp výmeny tepla zásobníka vody solárnej energie v kombinácii s vykurovacím systémom vzduchovým tepelným čerpadlom
Zanechajte správu
Vodná nádrž na výmenu tepla solárnou energiou kombinovaná so vzduchovým tepelným čerpadlom je konštrukčná forma, ktorá bola vyvinutá a aplikovaná skôr. Podľa toho, či sú kolektorová jednotka solárnej energie a jednotka tepelného čerpadla vzduchového zdroja v sebe alebo nie, sa delí najmä na nasledujúce dve systémové štruktúry.
Jednotka solárneho kolektora a jednotka tepelného čerpadla vzduchového zdroja vykurovacieho systému nevnoreného zásobníka vody sú dve nezávislé časti. Medzi nimi nedochádza k výmene tepla. Dve jednotky ohrievajú studenú vodu v zásobníku teplej vody, aby pokryli potreby vykurovania alebo teplej úžitkovej vody. Zásobovanie teplou vodou zásobníka teplej vody je zabezpečované hlavne solárnou kolektorovou jednotkou. Keď jednotka solárneho kolektora nedokáže pokryť požiadavku na tepelnú záťaž, jednotka tepelného čerpadla so vzduchom sa uvedie do vykurovania.
Úroveň koeficientu vykurovacieho výkonu jednotky vzduchového tepelného čerpadla v tomto systéme je rovnaká ako u konvenčného vzduchového tepelného čerpadla a nezlepšila sa pridaním solárnej energie. V lete môže byť jednotka vzduchového tepelného čerpadla vybavená vnútorným výparníkom, ktorý je možné použiť na klimatizáciu a chladenie a zároveň zabezpečiť teplú úžitkovú vodu. V porovnaní s konvenčnými systémami teplej vody a klimatizácie môže priemerná ročná miera úspory energie tohto systému dosiahnuť 25 %-50 %.
Jednotka solárneho kolektora a jednotka tepelného čerpadla vzduchového zdroja teplovýmenného vykurovacieho systému vnoreného zásobníka vody tvoria vzájomne do seba vnorenú štruktúru systému prostredníctvom pripojenia zásobníka vody. Vykurovací výkon jednotky solárnych kolektorov možno využiť na zlepšenie účinnosti vykurovania vzduchového tepelného čerpadla prostredníctvom výmeny tepla zásobníka vody a zásobník vody môže dodávať aj teplú úžitkovú vodu. V lete sú výparník a kondenzátor jednotky vzduchového tepelného čerpadla na obrázku zameniteľné a vzduchom chladený kondenzátor je nakonfigurovaný tak, aby používateľom poskytoval klimatizáciu a chladenie a zároveň zabezpečoval teplú úžitkovú vodu.
Vykurovací terminál môže využívať podlahové sálavé vykurovanie s priamym vykurovaním chladivom, aby sa zabránilo výmene tepla medzi chladivom a vodným podlahovým vykurovaním a spotrebe energie obehového čerpadla vodného podlahového vykurovania a zlepšil sa vykurovací výkon systému; vnútorný terminál klimatizácie a chladenia môže využívať fan coily na zlepšenie komfortu klimatizácie. Keď sa intenzita slnečného žiarenia zvýši z 0 W/m2 na 800 W/m2, koeficient výkonu vykurovania systému sa zvýši z 2,35 na 2,57. V porovnaní s konvenčnými systémami teplej vody a klimatizácie môže priemerná ročná miera úspory energie tohto systému dosiahnuť viac ako 50 %.
Existuje rovnaký problém ako v systéme zobrazenom na obrázku vyššie. Vykurovací systém so solárnym kombinovaným vzduchovým tepelným čerpadlom na výmenu tepla zásobníka vody zaberá veľkú plochu a zahŕňa vibrácie a hluk viacerých vodných čerpadiel. Usporiadanie a inštalácia systémového zariadenia preto kladie požiadavky na zamedzenie rezonancie a zvukovej izolácie a zníženie hluku, aby sa zabezpečil komfort užívateľského prostredia.
Na základe štruktúry systému, pridaním modulov prívodu studenej a teplej vody a akumulácie chladu a tepla možno odvodiť 5 rôznych konštrukcií vykurovacieho systému výmenníka tepla zásobníka vody. V porovnaní s rovnakým modelom vzduchového tepelného čerpadla je možné ušetriť ročnú spotrebu energie týchto 5 vykurovacích systémov s rôznou štruktúrou v priemere o 30 %. Vo vykurovacích systémoch s výmenníkom tepla s vodnou nádržou sa postupne používajú rôzne chladivá. Keď sa neazeotropná zmes R32/R290 aplikuje na systém výmeny tepla nevnorenej vodnej nádrže, koeficient vykurovacieho výkonu systému výmeny tepla nevnorenej vodnej nádrže sa môže zlepšiť o 4,23 %-9.85 % v porovnaní s konvenčným vzduchovým tepelným čerpadlom s R32/R290.
R22, R134a, R744 a CO2 sa aplikujú do vnoreného vykurovacieho systému výmenníka tepla v nádrži na vodu. Keď je vonkajšia teplota suchého teplomera nižšia ako 13 stupňov, koeficient vykurovacieho výkonu systému výmeny tepla vnorenej nádrže na vodu je R744, R134a, R22 a C02 od vysokej po nízku; keď je vonkajšia teplota suchého teplomeru vyššia ako 13 stupňov, koeficient vykurovacieho výkonu systému je R134a, R744, R22 a C02 od vysokej po nízku. Aj keď je pracovný tlak systému CO2 vyšší a koeficient vykurovacieho výkonu nižší, úroveň prietoku chladiva pri nízkych teplotách je stabilnejšia, takže stabilita vykurovania je lepšia.
