Дали соларните термални системи Demax можат да се комбинираат со топлински пумпи?

Demax колектори со топлински пумпи: хидравлика и загревање

Разбирањето како да се интегрираат горенаведените системи бара добро разбирање на хидравликата поврзана со соларните термални колектори и циркулациите на топлинските пумпи. Идеално, при дадени работни услови, протокот на течноста низ колекторите и топлинските пумпи треба да се одржува во рамките на 10% еден од друг за да се избегнат досадните паразитни губитоци предизвикани од прекумерно циркулирање. Понатаму, за да се осигури доволно пренесување на топлина, целта е да се одржи турбулентен режим на тек. Многу често тврдење на многу стручни лица се однесува на термалните градиенти, односно разликите во температурата, што ги обезбедуваат колекторите. Колекторите на Demax можат да имаат излезни температури во опсегот од 50 до 80°C, додека повеќето топлински пумпи не работат добро, или воопшто не работат, во опсегот од 25 до 35°C. За да се намали или елиминира овој термален градиент и да се подобри топлинската размена, може да се користат стратифицирани буфер резервоари или компактни плочести топлински разменувачи со температурен приближување од најмногу 2°C. Индустријалните истражувачки студии соопштиле дека, во отсуство на добри дизајни на интерфејси во хибридните системи, ефикасноста на системите може да опадне за 15 до 22 проценти во однос на проектната вредност. Ова исто така е една од главните причини зошто употребата на термостатски мешни вентили е критична за одржување на стабилни влезни температури кога соларната добивка е променлива.

Маркетинг во согласност со прописите: логика на приоритетност, температурно стадирање и прописи против кратки циклуси

Претскажувачката перформанса бара интелектуално водено управување кое ги менува трошоците на енергија врз основа на активни/вистински временски околности. Трите фази на протоколи за приоритизација го контролираат системот:

Примарниот соларен режим се активира кога температурата на колекторот е барем 8 °C повисока од потребната изворна температура на топлинскиот пумп.

Хибридниот помошен режим се активира при делумна соларна осветленост и го контролира температурата на колекторската струја така што изворната петелка се предгрее без прекумерно загревање.

Режимот на приоритизација на топлинскиот пумп се активира кога соларната енергија е недоволна, а струјните брзини на системот се контролирани за да се спречат повреди на компресорот со одржување/контрола на времето на работа.

Европските полеви тестирања покажаа дека контролата на температурата во фази намалила циклирањето на компресорот за 40% и го зголемила животниот век на опремата за тој период. Контролите против кратки циклуси вклучуваат предвидување на товарот, предвидување на барањето и прогнозирање на термичкото барање, со што се намалуваат непотребните стартови кои зголемуваат трошоците за одржување за 740 американски долари годишно по единица (Институтот Понемон, 2023).

Предности во перформансите на топлинските помпи со соларна поддршка (SAHPs)

Комбинацијата на соларни термални колектори и топлински пумпи обезбедува синергетски перформанси, поради нивните различни предности, што секој компонент посебно не би ги постигнал. Сметајте го ова како вид на тимска работа со повеќе извори на енергија. Соларните колектори обезбедуваат топлина која топлинската пумпа потоа може да ја искористи за поефикасен пренос на топлина. На пример, на зградите им е потребна помала количина енергија за да работат топлинските пумпи, бидејќи е потребна помала количина енергија за да работи топлинската пумпа, бидејќи дел од енергијата што треба да се пренесе веќе е обезбедена од соларната енергија. Поврзано со тоа, оваа конфигурација го подобрува енергетското performанси на зградите и ги менува шемите на потрошувачка на енергија со намалување на потрошувачката на енергија, со што се подобрува енергетското performанси на зградите и се подобрува профилот на оптоварување на зградата. На овој начин, соларно-помошните топлински пумпи помагаат на зградите да комуницираат поефикасно со мрежата, особено во периодите на врвна потрошувачка на енергија.

Подобрување на КОП: Полеви испитувања на Демакс-интегрираните САТП во ЕУ

Европејското тестирање на SAHP-системите споени со Demax технологијата покажува подобрување на КОП-от за 20 до 30 проценти во однос на топлинските помпи кои се користат независно. Додека испарувачот е снабдуван со соларна топлинска енергија, вкупната потрошувачка на електрична енергија се намалува, а температурата на испарувачот на компресорот олеснува работата на топлинските помпи за 10 до 15°C. Најголемиот потенцијал за енергетско штедење на оваа технологија лежи во преклопот помеѓу сончевата светлина и барањето за загревање. Покрај штедењето на електрична енергија, подобрените SAHP-системи се поефикасни во зимски услови бидејќи бараат помалку циклуси на отледување и, следствено, помалку енергија.

Поместување на товарот и отпорност на мрежата: Претходно загревање на изворната вода за намалување на врвната електрична потрошувачка

Слънчево-помощните топлински помпи (SAHP) користат слънчева светлина за загревање на вода која се користи вечерта, кога цените на енергијата се повисоки, за полнење на батеријата на SAHP (топлина) во текот на денот, кога цените на енергијата се пониски. Забележаваме дека комерцијалните системи со батерии (за топлина) овозможуваат намалување на врвната побарувачка на енергија за 30 до 40 проценти. Поради намалувањето на трошоците за енергија, SAHP-овите ја зголемуваат флексибилноста на енергетската мрежа, а учеството во одговорот на побарувачката создава дополнителни приходни токови за сопствениците на зградите. Со топлинските помпи, претходно занемарената опрема за загревање станува клучна за управување со енергетската побарувачка на клиентите и подобрување на целокупната енергетска мрежа.

Зошто самата соларна термална енергија не е доволна — и како топлинските пумпи ја завршуваат стратегијата за декарбонизација Соларните термални системи имаат способност да го уловат обновливото топлинско зрачење од Сонцето, но имаат и свои ограничувања. Нивната способност да уловат топлина е под влијание на облачноста, зимските услови и ноќното време. Ако се потпирате само на термалните системи кога е потребно да се улови топлина за производство на енергија, тие ќе мораат да користат фосилни горива, што го поништува целта на намалување на емисиите на јаглерод. Во комбинација со термалните системи, топлинските пумпи стануваат извонредно корисни. Тие можат да уловат топлинска енергија од околината и да обезбедат топлина додека се произведува соларна енергија. Топлинските пумпи се ефикасни и имаат коефициент на перформанси (COP), кој може да достигне до 3,5. Ова е далеку повеќе ефикасно од конвенционалните системи. Понатаму, тие овозможуваат и поголема ефикасност кога се користат заедно со соларни термални системи. Соларното термално уредување претходно го загрева водата пред да влезе во топлинската пумпа, па затоа компресорот работи поефикасно.

Според студиите, оваа конфигурација може да го намали врвниот баран на електрична енергија за 18%–34% во периоди на напрегнатост во електро-мрежата (2023, Фраунхофер ИСЕ). Според податоците од МЕА од 2024 година, во моментов топлинските помпи се користат само за 10% од загревањето на згради низ целиот свет, што не е во согласност со нашите климатски цели. Меѓутоа, интеграцијата на топлинските помпи со соларната термална технологија ја зголемува нашата контрола врз енергетските оптоварувања, ја зголемува поузданиоста и овозможува карбон-неутрално загревање на згради во текот на целата година. Овие две технологии особено се дополнуваат: соларната енергија ја зголемува ефикасноста на топлинските помпи, додека топлинските помпи осигуруваат безпроблемна работа во периодите кога соларната енергија е недоволна. Оваа иновативна комбинација навистина е трансформативна за намалување на зависноста од фосилните горива, како од техничка, така и од економска гледна точка, за разлика од другите технологии кои едноставно додаваат еден плюс еден за да се добие два.

ЧПП Секција

П1: Кој е главниот предизвик при интеграцијата на Демакс колекторите со контурите на топлинските помпи?

А1: Главниот предизвик е балансирањето на хидравликата на соларните термални колектори и коловите на топлинските пумпи за да се избегнат паразитните губитоци и да се овозможи ефикасен пренос на топлина.

Како разликите во температурата влијаат врз интеграцијата на системите помеѓу себе?

Демакс колекторите можат да достигнат температури од 80°C, но топлинските пумпи работат најефикасно при 25–35°C. Ова значи дека им се потребни специфични алатки за надминување на тој температурен разлик, додека се одржува вкупната ефикасност на системот.

Како соларно-помошните топлински пумпи (SAHP) ја зголемуваат ефикасноста?

SAHP работат со соларна енергија како „нов“ (помалку од 6 години) ниво на енергија. Овој тип енергија е поевтин, а истовремено овозможува лесно „движење“ на топлината во единицата.

Зошто самата соларна термална енергија не е доволна?

Соларните термални системи исто така губат ефикасност кога е облачно и навечер, па затоа имаат потреба од помош на фосилни горива. Топлинските пумпи исто така можат да помогнат на соларните термални системи со обезбедување топлина кога слънцето не е достапно, што ќе помогне целосно да се постигне целта за декарбонизација.