Ученые из Соединенного Королевства разработали систему тепловых насосов с источником льда, которая использует существующие газопроводы для транспортировки воды. Система рассчитана на достижение коэффициента полезного действия 4,77.
Исследователи из Ноттингемского университета в Соединенном Королевстве разработали систему тепловых насосов с ледяным источником, которая использует перепрофилирование существующих газопроводов для транспортировки воды для работы теплового насоса со льдом.
«Наш тепловой насос демонстрирует превосходные характеристики по сравнению со всеми существующими типами, согласно нашим заявлениям. Мы разработали прототип и собираемся приступить к тестированию его работоспособности.» автор-корреспондент, Рамин Мехдипур рассказал журнал о пв.
Исследовательская группа провела численное моделирование системы на доме площадью 98 м², работающем в погодных условиях британского города Ноттингем в 2021 году.
«Самая большая проблема с воздушными тепловыми насосами (ASHP) — это их неспособность обеспечить адекватное отопление во время пиковых холодов, что приводит к более высокому потреблению электроэнергии и потенциальной нагрузке на систему энергоснабжения», — заявили ученые. «Инновационные решения жизненно важны для преодоления проблем в секторе отопления, а тепловые насосы, работающие на льду, за счет перепрофилирования газопроводов предлагают многообещающую альтернативу, которая сочетает в себе технологическую осуществимость с экологической устойчивостью».
Тепловые насосы с источником льда основаны на использовании скрытого тепла, образующегося при замерзании воды до состояния льда. Он охлаждает воду до замерзания с помощью хладагента R290 и использует выделяющееся тепло для обогрева дома. Полученную ледяную суспензию затем сбрасывают в дренажную систему или летом хранят для охлаждения.
Ученые также объяснили, что температура земли зимой выше, чем температура внешней среды, которая, по их словам, обеспечивает стабильный источник тепла. «Наша система соответствует принципам геотермального теплового насоса и может рассматриваться как центральная система теплового насоса», — сказал он. Мехдипур. «В то время как другие тепловые насосы испытывают снижение производительности во время пиковых холодов, тепловой насос с источником льда специально разработан для работы в таких условиях без сбоев. Кроме того, это значительно снижает потребность в дополнительной энергии для циркуляции жидкости и потребления воды, что делает его подходящим и эффективным вариантом».
После проектирования системы команда разработала ее основные уравнения, основанные на термодинамических принципах и теплопередаче. В качестве ссылки они сравнили системы с тепловыми насосами с другим источником тепла. Они нагревались, в частности, воздухом, грунтом, озерной и речной водой, водопроводной водой и сточными водами.
Анализ показал, что рабочая температура теплового насоса соответствует температуре систем, использующих воду, близкую к замерзанию. Его коэффициент полезного действия (КПД) составил примерно 4,77.
«Система может сократить массу воды, необходимую для энергоснабжения, до 95% при использовании ледяной суспензии с концентрацией 70%», — заявили ученые. «С практической точки зрения, тепловой насос со льдом требует примерно в 36,7 раз меньше объема воды, чем традиционные системы отопления для жилых помещений, что делает его высокоэффективной альтернативой».
Завершая исследование, они также заявили, что, хотя другие тепловые насосы могут работать лучше в сезоны с умеренными температурами, у них также может быть «значительное» снижение производительности при низких температурах, особенно в пиковые холодные периоды.
Их выводы были представлены в «Сравнительное исследование производительности тепловых насосов с источником льда и других тепловых насосов с источником тепла: пример из Великобритании», опубликованный в Возобновляемая энергия.
Этот контент защищен авторским правом и не может быть повторно использован. Если вы хотите сотрудничать с нами и хотели бы повторно использовать часть нашего контента, свяжитесь с нами: [email protected].
