page_banner

Termodinamikus napkollektoros hőszivattyú

Termodinamika

Ha a napelemekre gondol, általában a napelemes fotovoltaikát (PV) képzeli el: olyan paneleket, amelyeket a tető tetejére vagy nyílt térre szerelnek fel, és a napfényt elektromos árammá alakítják. A napelemek azonban termikusak is lehetnek, ami azt jelenti, hogy a napfényt hővé alakítják, nem pedig villamos energiát. A termodinamikus napelemek a termikus napelemek egyik fajtája – kollektornak is nevezik –, amelyek jelentősen eltérnek a hagyományos hőpanelektől; ahelyett, hogy közvetlen napfényt igényelnének, a termodinamikus napelemek a levegő hőjéből is termelhetnek energiát.

 

Kulcs elvitelek

A termodinamikus napelemek kollektorként és elpárologtatóként szolgálhatnak a közvetlen tágulási napkollektoros hőszivattyúkban (SAHP)

A napfényből és a környezeti levegőből egyaránt felszívják a hőt, és általában nincs szükségük közvetlen napfényre, bár előfordulhat, hogy hidegebb éghajlaton nem teljesítenek olyan jól

További vizsgálatokra van szükség annak felmérésére, hogy a termodinamikus napelemek mennyire működnek jól hidegebb éghajlaton

Míg a termodinamikus napelemek a legnépszerűbbek Európában, néhányuk kezd megjelenni a piacon az Egyesült Államokban

 

Hogyan működik a napelemes hőszivattyú?

A SAHP-k a napból származó hőenergiát és a hőszivattyúkat használják fel hőtermelésre. Bár ezeket a rendszereket sokféleképpen konfigurálhatja, mindig öt fő összetevőt tartalmaznak: kollektorokat, elpárologtatót, kompresszort, hőtágulási szelepet és tároló hőcserélő tartályt.

 

Mik azok a termodinamikus napelemek? Hogyan működnek?

A termodinamikus napelemek egyes közvetlen tágulási szoláris hőszivattyúk (SAHP) alkatrészei, ahol kollektorként szolgálnak, felmelegítve a hideg hűtőközeget. A közvetlen expanziós SAHP-kben ezek párologtatóként is szolgálnak: mivel a hűtőközeg közvetlenül a termodinamikus napelemen kering, és elnyeli a hőt, elpárolog, és folyadékból gázzá alakul. A gáz ezután egy kompresszoron keresztül halad át, ahol nyomás alá helyezik, végül egy tároló hőcserélő tartályba, ahol felmelegíti a vizet.

 

A fotovoltaikus vagy hagyományos termikus napelemekkel ellentétben a termodinamikus napelemeket nem kell teljes napfényben elhelyezni. Elnyelik a közvetlen napfény hőjét, de a környezeti levegőből is képesek hőt vonni. Így, míg a termodinamikus napelemek technikailag napelemnek minősülnek, bizonyos szempontból jobban hasonlítanak a levegős hőszivattyúkhoz. A termodinamikus napelemek felszerelhetők tetőre vagy falra, teljes napsütésben vagy teljes árnyékban – a figyelmeztetés az, hogy ha hideg éghajlaton él, akkor valószínűleg teljes napfényben működnek a leghatékonyabban, mivel a környezeti levegő hőmérséklete nem lehet meleg. elég ahhoz, hogy kielégítse fűtési igényeit.

 

Mi a helyzet a napenergiával működő melegvízzel?

A szoláris melegvíz-rendszerek hagyományos kollektorokat használnak, amelyek vagy hűtőközeget, például termodinamikus napelemeket, vagy közvetlenül vizet tudnak felmelegíteni. Ezek a kollektorok teljes napfényt igényelnek, és a hűtőközeg vagy a víz a gravitáció révén passzívan vagy egy vezérlőszivattyún keresztül aktívan mozoghat a rendszeren. Az SAHP-k hatékonyabbak, mert tartalmaznak egy kompresszort, amely nyomás alá helyezi és koncentrálja a hőt a gáznemű hűtőközegben, és mert tartalmaznak egy hőcserélő szelepet, amely szabályozza a hűtőközeg elpárologtatón keresztül történő átáramlási sebességét – amely lehet termodinamikus napelem. – az energiakibocsátás maximalizálása érdekében.

 

Mennyire működnek jól a termodinamikus napelemek?

A szoláris melegvíz-rendszerekkel ellentétben a termodinamikus napelemek még mindig fejlődő technológiának számítanak, és nincsenek olyan jól tesztelve. 2014-ben egy független laboratórium, a Narec Distributed Energy vizsgálatokat végzett Blythben (Egyesült Királyság), hogy meghatározza a termodinamikus napelemek hatékonyságát. Blyth éghajlata meglehetősen mérsékelt, heves esőzésekkel, és a teszteket januártól júliusig végezték.

 

Az eredmények azt mutatták, hogy a termodinamikus SAHP rendszer teljesítménytényezője vagy COP 2,2 volt (ha figyelembe vesszük a hőcserélő tartályból származó hőveszteséget). A hőszivattyúkat általában akkor tekintik rendkívül hatékonynak, ha 3,0 feletti COP-értéket érnek el. Bár ez a tanulmány kimutatta, hogy 2014-ben a termodinamikus napelemek nem voltak túl hatékonyak mérsékelt éghajlaton, melegebb éghajlaton hatékonyabban működhetnek. Ezen túlmenően, mivel a technológia tovább fejlődött, a termodinamikus napelemek valószínűleg új, független vizsgálati tanulmányra szorulnak.

 

Hogyan lehet értékelni a napenergiával működő hőszivattyúk hatékonyságát

Mielőtt SAHP-t választana, hasonlítsa össze a különböző rendszerek teljesítménytényezőit (COP). A COP a hőszivattyú hatásfokának mértéke, amely a megtermelt hasznos hő és a bevitt energia arányán alapul. A magasabb COP hatékonyabb SAHP-t és alacsonyabb működési költségeket jelent. Míg a hőszivattyú által elérhető legmagasabb COP 4,5, a 3,0 feletti COP-val rendelkező hőszivattyúk rendkívül hatékonynak tekinthetők.


Feladás időpontja: 2022. július 19