Jihokorejští vědci postavili vzduchové tepelné čerpadlo integrované s fotovoltaickou tepelnou jednotkou. Ta údajně dokáže dosáhnout průměrného topného a chladicího koeficientu výkonu (COP) 3,54 a 3,31, v tomto pořadí. Systém je také údajně o 44 % levnější než zemní tepelná čerpadla kombinovaná s FVT energií.
Vědci z Pusan National University v Jižní Koreji navrhli integrovaný systém založený na fotovoltaicko-tepelné (PVT) jednotce a vzduchovém tepelném čerpadle (ASHP) pro nasazení v budovách s nulovou spotřebou energie (ZEB) s omezeným prostorem.
V takových budovách se celkový součet roční spotřeby energie přibližně rovná celkovému součtu obnovitelné energie vyrobené na místě. ,,Náš systém byl navržen tak, aby pokryl veškeré požadavky na vytápění i chlazení. Dále taky na teplou užitkovou vodu a elektřinu ze ZEB,“ řekl odpovídající autor výzkumu Sangmu Bae.
Vědci vysvětlili, že navrhovaná konfigurace systému nabízí více výhod ve srovnání s integrovanými PVT tepelnými čerpadly země-voda (GSHP). Ta dosud měla omezený úspěch v reálných aplikacích v městských oblastech kvůli složitému procesu instalace a vysokým počátečním nákladům.
Systém se skládá z FVT modulu i ASHP, zásobníku tepla o objemu 0,3 m3. A dále taky fancoilové jednotky (FCU), tří oběhových čerpadel a třícestných ventilů.
Integrovaný systém PVT – vzduch
Panel PVT o rozměrech 1,012 m × 1,972 m je založen na hlavních a kapilárních trubkách o průměrech 0,015 m a 0,008 m, o kterých akademici tvrdí, že je lze snadno vyrobit a svařit. ,,Trubky byly plně upnuty a připevněny přes hliníkový přípravek a desku. Drážka v desce měla volné prostory s ohledem na roztažnost trubky,“ vysvětlili.
Modul dosahuje tepelné a elektrické účinnosti 59,7 % a 16,1 %, stejně jako topného a chladicího výkonu 7,55 kW a 11,36 kW.
Korejská skupina hodnotila topný a chladicí výkon systému PVT-ASHP v malé kancelářské budově v Busanu. A porovnávala jej s výkonem PVT-GSHP. ,,Mok-up testovací místnost zahrnovala monitorovací místnost,“ uvedli. ,,Klimatizační plochy kanceláře a monitorovacích místností byly rovné 85,8 m2 a 22,1 m2.“
Za dobu testování dosáhl systém tepelné účinnosti 18,1 % a výkonu 37 kWh. Dosáhl také elektrické účinnosti 11,4 % v zimním dni a 10,2 % v letním dni. Elektrický výkon byl 8,84 kWh a 12,9 kWh.
Analýza účinnosti systému
,,Elektrická účinnost byla nižší než v reprezentativní zimní den,“ vysvětlili dále vědci. ,,Modul PVT by však mohl generovat více elektrické energie díky vyššímu celkovému slunečnímu záření a delším slunečním hodinám.“
Tepelné čerpadlo také dosáhlo průměrného topného a chladicího koeficientu výkonu (COP) 3,54 a 3,31. Modul PVT dokázal zlepšit výkon tepelného čerpadla až o 52 % ve srovnání se systémem ASHP bez energie PVT.
„Modul PVT by mohl kompenzovat přibližně 18 % a 27 % celkové spotřeby energie systému PVT–ASHP během zimní a letní sezóny,“ uvedli vědci. A dodali, že navrhovaný systém je také přibližně o 44 % levnější než PVT-GSHP.
Systém prezentovali ve studii „Experimentální analýza integrovaného systému využívajícího fotovoltaické-tepelné a vzduchové tepelné čerpadlo pro reálné aplikace“. Ten se publikoval v Renewable Energy.
Zdroj: pv-magazine, TowPoint
