Международная исследовательская группа разработала новый солнечно-воздушный тепловой насос с двойным источником тепла (SAHP) для нагрева воды.
Новизна системы заключается в использовании вентилятора, который обеспечивает принудительную конвекцию в условиях частичного солнечного света и рассеянного освещения. Принудительная конвекция, как и естественная конвекция в обычных тепловых насосах с двойным источником солнечной энергии, извлекает источник тепла из окружающей среды в поток хладагента.
«Это исследование вносит значительный вклад в развитие технологии SAHP, открывая путь к более эффективным и устойчивым решениям для нагрева воды в регионах с различными условиями окружающей среды», — добавили разработчики.
Модифицированный солнечно-воздушный тепловой насос с прямым расширением и двойным источником тепла (SAHP-MDX) включает в себя ротационный герметичный компрессор, расширительный клапан и погружные змеевики конденсатора с водяным охлаждением. Новый испаритель системы, предназначенный для преодоления ограничений естественной конвекции, сконструирован путем соединения двух голых пластин, склеенных рулонами, с нагнетательным вентилятором между ними.
«Окружающий воздух прогоняется через пластинчатый испаритель с двойным источником в SAHP-MDX двумя нагнетательными вентиляторами с отдельными двигателями мощностью 35 Вт», — сказали ученые, отметив, что система имеет площадь солнечного коллектора 1,6 м² и общий испаритель. площадь 3,2 м². «Роторный герметичный компрессор номинальной потребляемой мощностью 910 Вт и тепловой мощностью 3500 Вт сжимает пары хладагента (R410A)».
Новый тепловой насос имеет три режима работы. Одним из них является естественный режим солнечно-воздушного источника (SANM), с помощью которого система может работать в течение дня, когда есть солнечная радиация, позволяя испарителю собирать солнечную энергию и тепло из окружающего воздуха посредством естественной конвекции.
Принудительный режим солнечно-воздушного источника (SAFM) также работает в течение дня, но когда солнечного света мало, испаритель использует принудительную конвекцию для поглощения тепла из окружающего воздуха, а также солнечной энергии. Когда инсоляция отсутствует в сумерках или в ночные часы, система использует принудительный режим от источника воздуха (AFM), поскольку испаритель поглощает из воздуха только тепловую энергию окружающей среды посредством принудительной конвекции.
Новая система была протестирована на юге Индии в течение пяти дней зимы 2021 года и еще пяти дней лета 2022 года. Ежедневно она выполняла пять циклов нагрева воды, чтобы опробовать весь спектр режимов работы. В каждом цикле ему приходилось нагревать 300 литров воды от начальной температуры 31°С до конечной 50°С.
По результатам, в режиме SANM система имела COP 3,62, тогда как для режимов SAFM и AFM COP достигнут 3,37 и 3,05 соответственно. Среднесуточный COP нового теплового насоса в течение пяти циклов отопления в день составил 3,24. Среднее время нагрева для SANM составило 163 минуты, для SAFM – 177 минут, для AFM – 187 минут.
«В целом предлагаемый SAHP-MDX превосходит традиционные тепловые насосы с двойным источником, существующие на практике», — заключила исследовательская группа. «Его можно использовать в качестве реальной замены для систем нагрева воды в реальных условиях с непредсказуемой погодой, температурой окружающего воздуха и солнечной радиацией».
Ученые описали систему в статье « Оптимальное использование низкопотенциального солнечно-воздушного источника для нагрева воды тепловым насосом с использованием испарителя с двойным источником и принудительной конвекцией », которая недавно была опубликована в журнале International Communications in Heat and Mass Transfer.
Прочитано 534 раз(а)
0 комментариев