Шведски изследователи намериха отговора на въпроса как земята и слънцето могат да климатизират домовете ни най-ефективно (снимка: CC0 Public Domain)
Изследователи в Швеция се опитаха да повишат ефективността на термопомпите с подземен източник чрез комбиниране на работата им с тази на фотоволтаично-термалните системи и естественото охлаждане. Чрез поредица от симулации учените установиха, че интегрираното решение е ефективно и може да намали изискванията за дължината на сондажа и за необходимата земна площ.
Учени от шведския Кралски технологичен институт KTH са изследвали потенциалното свързване на термопомпа с подземен източник (GSHP) с фотоволтаично-топлинна инсталация (PVT) и серпентина за естествено охлаждане (FC). Оказва се, че съчетанието е отлично решение за климатизация.
Термопомпата с подземен източник извлича топлината от земята посредством набор от сондажи. В тях се прекарва тръба, по която се циркулира работен флуид – топлопреносна течност. След като течността поеме температурата на подземните пластове, тя минава през термопомпата, така че топлината бива извлечена и подадена към обитаемото пространство в дома.
Фотоволтаично-топлинната инсталация представлява система от соларни панели, които едновременно произвеждат електричество и подгряват вода. Предимството на този метод е огромно, тъй като слънчевата енергия се използва максимално ефективно. Нещо повече: фотоволтаичните клетки не работят добре при високи температури. Затова циркулиращата вода ги охлажда и подобрява ефективността им.
Свободното охлаждане, известно още като директно земно охлаждане или пасивно охлаждане, използва почвата като радиатор, като разчита на топлообменник и циркулационна помпа, обясняват учените. Този подход позволява топлината да бъде взета от вътрешните пространства, за да се осигури охлаждане, като същевременно регенерира сондажния топлообменник.
В предложената конфигурация на така наречената система с множество източници GSHP-PVT-FC свободното охлаждане се използва за регенериране на температурата на земята в сондажите. При небалансирани системи температурата на земята намалява с течение на времето поради извличането на топлина. Това води до намаляване на общата ефективност на системата и понякога дори причинява изключване на термопомпата.
Тъй като и PVT системата, и FC мрежата се конкурират помежду си през летните месеци, за да използват полето на сондажа като радиатор, става необходимо да се направи анализ на смущенията на множествената система за трите различни системни конфигурации, обясниха изследователите.
Според тяхното откритие, идеалното разположение за системата за свободно охлаждане е между сондажния топлообменник и PVT, тъй като при подобна конфигурация се постига съотношение на смущения от едва 0,89%. Всички други конфигурации водят до много по-голямо смущение. Например, поставянето на системата за свободно охлаждане между термопомпата (HP) и сондажния топлообменник има съотношение от 12,2%, а поставянето му между PVT и термопомпата води до коефициент на смущение от 19,25%.
Новите констатации бяха представени в доклада „Слънчеви фотоволтаични/термални (PVT) технологични колектори и свободно охлаждане в системи с термични помпи от земен източник“, публикуван в Solar Energy Advances. „Резултатите от анализа показват, че интегрирането на PVT и FC не само поддържа подаването на охлаждане, но също така подобрява производителността на термопомпата, като същевременно намалява дължината на сондажа и изискванията за земна площ“, заключават учените.
Този извод прочетох в анализ на ТУ-София, преди две години.