Výzkumníci ve Švédsku analyzovali, jak mohou PVT kolektory fungovat jako sekundární zdroje tepla v tepelných čerpadlech země-zdroje. A zjistili, že poskytují lepší výkon než běžné PVT panely. Jejich technicko-ekonomická analýza také ukázala, že válcované PVT systémy mohou být až o 9 % dražší než konvenční instalace založené na deskových a trubkových absorbérech.
Vědci z KTH Royal Institute of Technology ve Švédsku tvrdí, že identifikovali technologicko-ekonomický optimální návrh systému pro spojení zemního tepelného čerpadla (GSHP) s fotovoltaicko-tepelnou (PVT) energií.
Vědci navrhli systém s roletovými PVT kolektory s vloženými kanály mezi dvěma válcovanými hliníkovými plechy. Ty mají vyšší koeficient prostupu tepla ve srovnání s konvenčními PVT panely využívajícími plechové a trubkové absorbéry.
„Nevýhodou konstrukce válcového spoje je větší pokles tlaku. U kterého bylo zjištěno, že je více než dvakrát vyšší než u referenčního plechu a trubky PVT za stejných provozních podmínek,“ vysvětlili. ,,Provedení krabicového kanálu lze použít k ještě většímu zvětšení plochy přenosu tepla mezi absorbérem a tekutinou.“ Také však poznamenali, že válcované panely mají vyšší výrobní náklady.
Výzkumný tým testoval válcované kolektory při teplotách kapaliny pod okolní teplotou v kombinaci s GSHP v širokém rozsahu provozních a povětrnostních podmínek při nízkých teplotách prostřednictvím venkovních laboratorních experimentů ve Stockholmu. V navržené konfiguraci systému fungují PVT kolektory jako sekundární zdroje tepla.
Spojení tepelných čerpadel s fotovoltaicko-tepelnými kolektory vázanými na válec
„Standardní testování ISO 9806:2017 se používá jako základ pro hodnocení tepelného výkonu. Ačkoli skutečnost, že testy se provádějí při teplotách pod okolním a rosným bodem, je výjimkou z normy,“ upřesnili akademici.
Technicko-ekonomická analýza předpokládala, že systém bude nasazen ve vícegeneračním domě s celkovou vytápěnou plochou 2 000 m2, spotřebou vytápění 125 kWh/m2 a spotřebou teplé užitkové vody (TUV) 38 kWh/ m2. Systém sestával z 88 kW GSHP a 144 válcovaných jižně orientovaných PVT kolektorů rozmístěných s úhlem náklonu 45 stupňů.
Systém zahrnoval zásobník teplé vody a 10 kW výměník vzduch-voda pro odvod tepla generovaného tepelným čerpadlem. Výkon systému se porovnával s výkonem referenčního systému s konvenčními PVT kolektory.
Testy ukázaly, že box-channel propylenové PVT kolektory produkují více tepla na metr čtvereční. A to ve srovnání s jejich konvenčními protějšky a zároveň vykazují o 34,4 % nižší tepelnou produkci. Dále se zjistilo, že rolované kolektory jsou o 9 % dražší než referenční panely.
„Z bezžebrových konstrukcí mají plech a trubka podobnou tepelnou jednotkovou cenu jako hliníková konstrukce s žebrovaným skříňovým kanálem, ale produkuje o 40 % méně tepla na metr čtvereční ročně,“ zdůraznili akademici. A poznamenali, že konstrukce válcového spoje vede k celkově lepšímu výkonu.
„Tento přístup umožní hloubkové prozkoumání jejich účinků na regeneraci vrtů a výkon tepelného čerpadla. Což nakonec umožní identifikaci technologicko-ekonomického optimálního návrhu pro integraci PVT kolektorů se systémy tepelných čerpadel země-voda. A to s ohledem na ceny PVT, vrtů a energií,“ řekli s odkazem na budoucí směřování své práce.
Systém se prezentoval ve studii „Empirické zkoumání solárních fotovoltaicko-tepelných kolektorů pro integraci tepelného čerpadla“, publikované v Applied Thermal Engineering.
Jiná výzkumná skupina na KTH Royal Institute of Technology nedávno zkoumala potenciální spojení GSHP s fotovoltaicko-tepelnou (PVT) energií a volným chlazením (FC).
Zdroj: pv-magazine, TowPoint
