Prototyp tepelného čerpadla s podporou PV-s duálním kondenzátorem dosahuje koeficientu výkonu 7,59
Mar 03, 2026
Výzkumníci z univerzity Miguela Hernándeze v Elche ve Španělsku navrhli systém tepelného čerpadla vzduch{0}}do{1}}vody, který dokáže přesunout výrobu teplé užitkové vody (TUV) na centrální denní dobu, a tím maximalizovat využití fotovoltaické energie.
Novinka systému spočívá v použití dvou kondenzátorů místo jediné jednotky.
Výzkumníci vysvětlili, že konvenční kompaktní tepelné čerpadlo pro teplou užitkovou vodu (TUV) obsahuje kompresor, výparník, expanzní ventil a kondenzátor omotaný kolem dna akumulační nádrže, které ohřívají celý objem vody prostřednictvím přirozené konvekce. Navržená konfigurace s duálním-kondenzátorem přidává druhý kondenzátor v horní části nádrže v kombinaci s optimalizovaným řídicím systémem pro výběr provozního režimu při zachování standardních součástí.
Spodní i horní kondenzátor se skládají ze spirálových trubek instalovaných mezi stěnou nádrže a izolační vrstvou. Při provozu spodního kondenzátoru je teplo dodáváno na dno 215-litrové nádrže, čímž se podporuje vrstvení a ohřev celého objemu. Při aktivaci horního kondenzátoru se ohřívá pouze horní část nádrže, což umožňuje cílenější provoz a nižší akumulaci energie.
Prototyp byl vyvinut z komerčního tepelného čerpadla split-typu vzduch-na-vodu vybaveného 600W spirálovým kompresorem a chladivem R134a. Původní elektrický odporový ohřívač 2 400 W byl odpojen pro zajištění provozu výhradně v režimu tepelného čerpadla. Systém měl výrobcem- jmenovitý koeficient výkonu (COP) 3,17 při 14 C. Úpravy zahrnovaly integraci druhého kondenzátoru, přepracování chladicího okruhu a modernizaci řídicího systému pro testování za reálných provozních podmínek TUV a FV systému.
Experimentální nastavení bylo navrženo tak, aby replikovalo skutečnou potřebu teplé vody v domácnosti pomocí uzavřeného-systému, aby se zabránilo plýtvání vodou. Skládal se ze dvou klimatických komor, dvojitého-kondenzačního tepelného čerpadla, 600W FV instalace a řízeného hydraulického okruhu. Tepelné čerpadlo bylo připojeno k síti i FV systému, bez finanční kompenzace za přebytek elektřiny dodávané do sítě.
Pomocná nádrž, oběhové čerpadlo a vodní chladič udržovaly teplotu vstupní vody na 10 C, aby simulovaly podmínky napájení ze sítě. Ovladač Arduino Mega řídil čerpadla, ventily, chladič a tepelné čerpadlo, aby umožnil automatizované testování. Systém byl také vybaven 30 teplotními čidly, průtokoměry a elektrickými monitorovacími zařízeními s daty zaznamenávanými v-minutových intervalech.
Výzkumníci hodnotili tři konfigurace při okolní teplotě 18 C: konvenční jedno-kondenzační tepelné čerpadlo, stejný systém spojený s PV a duální-kondenzační tepelné čerpadlo s PV. Testy se řídily profilem spotřeby TUV podle normy EN 16147, který zajistil teplotu přívodu nad 45 C.
Výsledky ukázaly, že konfigurace s duálním{0}kondenzátorem zlepšila kontrolu stratifikace, snížila celkovou spotřebu energie a udržela kvalitu TUV a zároveň výrazně zvýšila vlastní spotřebu FV-foto.
Analýza zjistila, že průměrný sezónní COP tepelného čerpadla dosáhl 3,55 v konfiguraci s jedním kondenzátorem a 3,65 v kombinaci s FV.
"Jak se dalo očekávat, obě hodnoty jsou podobné, protože mezi nimi není žádný rozdíl v provozním režimu," zdůraznil výzkumný tým. "Ve třetím testu se dvěma kondenzátory a vylepšenou strategií řízení, která umožňuje provoz s nižší teplotou vody, tato účinnost stoupne na 3,71. Tento trend je výraznější při analýze účinnosti služby TUV, kde jsou výsledky 3,08 a 3,12 pro první dva provozní režimy a 3,37 pro konfiguraci se dvěma kondenzátory a dvěma kondenzátory, protože v nádrži jsou studené FV panely. menší tepelné ztráty."
Vlastní spotřeba solární energie-s duálním-kondenzačním systémem mezitím vzrostla z 9,9 % na 55,5 %.
„Výsledky také zdůrazňují potřebu vzít v úvahu okamžitou vlastní{0}}spotřebu pomocí výpočtové základny maximálně minutu-po{2}}minutě spíše než hodinové nebo denní, protože to druhé vede k nerealisticky vysokým solárním příspěvkům,“ uzavřeli akademici. "S ohledem na energii dodávanou FV panely lze výkon HP přehodnotit, což vede k COP 3,46 při práci s jedním kondenzátorem a 7,59 při práci s konfigurací se dvěma kondenzátory."
Systém byl popsán v „Experimentálním hodnocení nového designu fotovoltaického tepelného čerpadla s duálním kondenzátorem“, publikovaném v Solar Energy.
