PV-aðstoðuð varmadæla frumgerð með tvöföldum eimsvala nær 7,59 afköstum
Mar 03, 2026
Vísindamenn við Miguel Hernández háskólann í Elche á Spáni hafa hannað loft-til-vatnsvarmadælukerfi sem getur fært framleiðslu á heitu vatni (DHW) til miðlægrar dagsbirtu og þannig hámarka nýtingu PV orkuframleiðslu.
Nýjung kerfisins felst í notkun tveggja þétta í stað einnar einingar.
Rannsakendur útskýrðu að hefðbundin fyrirferðarlítil heitt vatn (DHW) varmadæla inniheldur þjöppu, uppgufunartæki, þensluloka og eimsvala vafið um botn geymslutanksins, sem hitar allt vatnsmagnið með náttúrulegri loftræstingu. Fyrirhuguð tvöfaldur-eimsvala uppsetning bætir við öðrum eimsvala efst á tankinum, ásamt fínstilltu stjórnkerfi til að velja rekstrarstillingu, en halda stöðluðu íhlutunum.
Bæði neðri og efri þéttirinn samanstanda af spíralrörum sem eru settir upp á milli tankveggsins og einangrunarlagsins. Þegar neðri eimsvalinn er í gangi er varmi afhentur í botn 215 lítra tanksins, sem stuðlar að lagskiptingu og hitar allt rúmmálið. Þegar efri eimsvalinn er virkjaður er aðeins efsti hluti tanksins hitaður, sem gerir markvissari rekstur og minni orkugeymslu kleift.
Frumgerðin var þróuð úr varmadælu með skiptri-tegund loft-í-vatnsvarmadælu með 600 W scroll þjöppu og R134a kælimiðli. Upprunalegi 2.400 W rafmagnsmótstöðuhitarinn var aftengdur til að tryggja notkun eingöngu í varmadælustillingu. Kerfið var með framleiðanda-afkastastuðul (COP) upp á 3,17 við 14 C. Breytingar innihéldu að samþætta seinni eimsvalann, endurhanna kælirásina og uppfæra stýrikerfið til að prófa við raunhæfar notkunaraðstæður fyrir heitt vatn og sólarljós.
Tilraunauppsetningin var hönnuð til að endurtaka raunverulega heitt vatnsþörf heimilanna með því að nota lokað-hringrás til að forðast vatnssóun. Það samanstóð af tveimur loftslagshólfum, tvöföldu-eimsvalavarmadælunni, 600 W PV uppsetningu og stýrðri vökvarás. Varmadælan var bæði tengd við rafkerfið og PV kerfið, án þess að horft væri til fjárbóta fyrir umframrafmagn sem flutt var inn á netið.
Hjálpargeymir, hringrásardæla og vatnskælir héldu hitastigi inntaksvatnsins við 10 C til að líkja eftir aðstæðum fyrir rafmagn. Arduino Mega stjórnandi stjórnaði dælum, lokum, kælivélinni og varmadælunni til að gera sjálfvirkar prófanir kleift. Kerfið var einnig búið 30 hitaskynjurum, flæðimælum og rafvöktunartækjum, með gögnum skráð með einnar-mínútu millibili.
Rannsakendur mátu þrjár stillingar við umhverfishitastig upp á 18 C: hefðbundna einn-eimsvala varmadælu, sama kerfi ásamt PV, og tvöfalda-þéttivarmadælu með PV. Prófanir fylgdu EN 16147-undirstaða notkunarsniðs fyrir heitt vatn, sem tryggði aðveituhitastig yfir 45 C.
Niðurstöður sýndu að tvöfalda-eimsvalarstillingin bætti lagskiptunarstýringu, minnkaði heildarorkunotkun og viðhaldið gæðum húsvatnsþjónustunnar á sama tíma og PV sjálf-notkun jókst verulega.
Greiningin leiddi í ljós að meðal árstíðabundin COP varmadælunnar náði 3,55 í einfaldri-eimsvalarstillingu og 3,65 þegar hún var sameinuð PV.
„Eins og við var að búast eru bæði gildin svipuð, þar sem enginn munur er á rekstrarhamnum á milli,“ lagði rannsóknarhópurinn áherslu á. "Í þriðju prófuninni, með tveimur þéttum og endurbættri stjórnunarstefnu sem gerir rekstur með lægri vatnshita kleift, hækkar þessi skilvirkni í 3,71. Þessi þróun er meira áberandi þegar greining á skilvirkni DHW þjónustunnar er greind, þar sem niðurstöðurnar eru 3,08 og 3,12 fyrir fyrstu tvo vinnsluhamana og 3,37 fyrir uppsetninguna með tveimur köldu þéttum og PV þéttum með tveimur kældum þéttum. þéttar, það eru minna hitatap.“
Sólarorku sjálf-notkun með tvöföldu-eimsvalakerfinu jókst á meðan úr 9,9% í 55,5%.
„Niðurstöðurnar undirstrika líka nauðsyn þess að huga að tafarlausri sjálfsnotkun- með því að nota í mesta lagi mínútu-fyrir-mínútu frekar en á klukkutíma eða daglega, þar sem hið síðarnefnda leiðir af sér óraunhæft há sólarframlag,“ sögðu fræðimennirnir að lokum. "Miðað við orkuna sem PV spjöldin veita, er hægt að endurmeta frammistöðu HP, sem leiðir til COP upp á 3,46 þegar unnið er með einum eimsvala og 7,59 þegar unnið er með tvöfalda eimsvala uppsetningu."
Kerfinu var lýst í „Tilraunamati á nýrri hönnun á ljósavarmadælu með tvöföldum eimsvala,“ sem birt var í Solar Energy.
