Princip razmene toplote u rezervoaru za vodu solarna energija u kombinaciji sa sistemom grejanja toplotne pumpe na vazduh
Ostavi poruku
Rezervoar za vodu izmjenjivač topline solarne energije u kombinaciji sa sustavom grijanja toplinske pumpe na zrak je strukturni oblik koji je ranije razvijen i primijenjen. Prema tome da li su jedinica kolektora solarne energije i jedinica toplotne pumpe izvora zraka ugniježđene ili ne, ona se uglavnom dijeli na sljedeće dvije strukture sistema.
Jedinica kolektora solarne energije i jedinica toplotne pumpe izvora vazduha u sistemu za izmjenu topline bez ugniježdenog spremnika vode su dva nezavisna dijela. Između njih nema razmene toplote. Dvije jedinice zagrijavaju hladnu vodu u spremniku tople vode kako bi zadovoljile potrebe za grijanjem ili potrošnom toplom vodom. Opskrbu toplom vodom spremnika tople vode uglavnom održava kolektor solarne energije. Kada jedinica kolektora solarne energije ne može zadovoljiti zahtjeve za toplinskim opterećenjem, jedinica toplotne pumpe izvora zraka će se uključiti u grijanje.
Nivo koeficijenta grijanja jedinice toplotne pumpe izvora zraka u ovom sistemu je isti kao i kod konvencionalne toplotne pumpe izvora zraka i nije poboljšan dodavanjem solarne energije. Ljeti, jedinica toplinske pumpe sa izvorom zraka može biti opremljena unutrašnjim isparivačem, koji se može koristiti za klimatizaciju i hlađenje uz obezbjeđivanje tople vode za domaćinstvo. U poređenju sa konvencionalnim sistemima tople vode i klimatizacije, prosječna godišnja stopa uštede energije ovog sistema može dostići 25%-50%.
Jedinica solarnog kolektora i jedinica toplotne pumpe izvora zraka u ugniježđenom spremniku za vodu sustava za izmjenu topline čine međusobno ugniježđenu sistemsku strukturu kroz priključak spremnika vode. Kapacitet grijanja jedinice solarnog kolektora može se koristiti za poboljšanje efikasnosti grijanja toplotne pumpe izvora zraka kroz izmjenu topline spremnika vode, a spremnik za vodu također može opskrbljivati sanitarnu toplu vodu. Ljeti su isparivač i kondenzator jedinice toplinske pumpe izvora zraka na slici zamjenjivi, a kondenzator s zračnim hlađenjem je konfiguriran tako da korisnicima omogući klimatizaciju i hlađenje uz istovremeno obezbjeđivanje tople vode za domaćinstvo.
Terminal za grijanje može koristiti podno zračenje s direktnim grijanjem rashladnim sredstvom kako bi se izbjegla izmjena topline između rashladnog sredstva i vodenog podnog grijanja i potrošnja energije cirkulacione pumpe vodenog podnog grijanja i poboljšala performanse grijanja sistema; unutrašnji terminal za klimatizaciju i hlađenje može koristiti ventilokonvektore za poboljšanje udobnosti klimatizacije. Kada se intenzitet sunčevog zračenja poveća sa 0 W/m2 na 800W/m2, koeficijent performansi grijanja sistema se povećava sa 2,35 na 2,57. U poređenju sa konvencionalnim sistemima tople vode i klimatizacije, prosečna godišnja stopa uštede energije ovog sistema može dostići više od 50%.
Isti problem postoji kao sistem prikazan na gornjoj slici. Toplotni sistem za izmjenu topline spremnika za vodu solarno kombinovani sistem grijanja sa toplotnom pumpom za zrak zauzima veliku površinu i uključuje vibracije i buku više vodenih pumpi. Stoga, raspored i instalacija sistemske opreme postavlja zahtjeve sprečavanja rezonancije i zvučne izolacije i smanjenja buke kako bi se osigurala udobnost korisničkog okruženja.
Na osnovu strukture sistema, dodavanjem modula za snabdevanje hladnom i toplom i modula za skladištenje hladne i toplote, može se izvesti 5 različitih struktura sistema za izmenu toplote u rezervoaru za vodu. U poređenju sa istim modelom toplotne pumpe sa izvorom vazduha, godišnja potrošnja energije ovih 5 sistema grejanja sa različitim strukturama može da se uštedi oko 30% u proseku. Različiti rashladni fluidi su sukcesivno korišćeni u sistemima grejanja sa izmenom toplote u rezervoaru za vodu. Kada se neazeotropna mješavina R32/R290 primjenjuje na sistem za izmjenu topline bez ugniježđenog rezervoara za vodu, koeficijent performansi grijanja sistema za izmjenu topline bez ugniježđenog rezervoara za vodu može se poboljšati za 4,23%-9.85 % u poređenju sa konvencionalnom toplotnom pumpom izvora vazduha koja koristi R32/R290.
R22, R134a, R744 i CO2 se primjenjuju na sustav grijanja izmjenjivača topline ugrađenog spremnika za vodu. Kada je vanjska temperatura suhog termometra niža od 13 stepeni, koeficijent performansi grijanja sistema za razmjenu topline ugniježđenog rezervoara za vodu je R744, R134a, R22 i C02 od visokog do niskog; kada je vanjska temperatura suvog termometra viša od 13 stepeni, koeficijent učinka grijanja sistema je R134a, R744, R22 i C02 od visokog do niskog. Iako je radni pritisak CO2 sistema veći, a koeficijent performansi grejanja manji, nivo protoka rashladnog sredstva u uslovima niske temperature je stabilniji, pa je stabilnost grejanja bolja.
