Prototeip Pwmp Gwres â Chymorth PV-gyda Chyddwysydd Deuol Yn Cyrraedd Cyfernod Perfformiad 7.59

Mae ymchwilwyr ym Mhrifysgol Miguel Hernández yn Elche yn Sbaen wedi dylunio system pwmp gwres aer i ddŵr a all symud cynhyrchiant dŵr poeth domestig (DHW) i oriau golau dydd canolog, gan wneud y defnydd mwyaf posibl o gynhyrchu pŵer PV.

Mae newydd-deb y system yn gorwedd yn y defnydd o ddau gyddwysydd yn lle un uned.

Esboniodd yr ymchwilwyr fod pwmp gwres dŵr poeth domestig cryno confensiynol (DHW) yn cynnwys cywasgydd, anweddydd, falf ehangu, a chyddwysydd wedi'i lapio o amgylch gwaelod y tanc storio, gan gynhesu'r cyfaint dŵr llawn trwy ddarfudiad naturiol. Mae'r ffurfweddiad cyddwysydd deuol arfaethedig yn ychwanegu ail gyddwysydd ar ben y tanc, ynghyd â system reoli wedi'i optimeiddio i ddewis y modd gweithredu, tra'n cadw'r cydrannau safonol.

Mae'r cyddwysyddion isaf ac uchaf yn cynnwys tiwbiau troellog wedi'u gosod rhwng wal y tanc a'r haen inswleiddio. Pan fydd y cyddwysydd isaf yn gweithredu, mae gwres yn cael ei ddanfon i waelod y tanc 215-litr, gan hyrwyddo haenu a gwresogi'r cyfaint cyfan. Pan fydd y cyddwysydd uchaf yn cael ei actifadu, dim ond rhan uchaf y tanc sy'n cael ei gynhesu, gan alluogi gweithrediad mwy targedig a storio ynni is.

Datblygwyd y prototeip o hollt masnachol-teipiwch aer-i-bwmp gwres dŵr gyda chywasgydd sgrolio 600 W ac oergell R134a. Cafodd y gwresogydd gwrthiant trydan 2,400 W gwreiddiol ei ddatgysylltu i sicrhau gweithrediad yn y modd pwmp gwres yn unig. Roedd gan y system gyfernod perfformiad (COP) o 3.17 gradd gwneuthurwr (COP) o 3.17 ar 14 C. Roedd addasiadau'n cynnwys integreiddio'r ail gyddwysydd, ailgynllunio'r gylched rheweiddio, ac uwchraddio'r system reoli i'w phrofi o dan amodau gweithredu DHW a PV realistig.

Cynlluniwyd y gosodiad arbrofol i ddyblygu galw gwirioneddol am DHW o gartrefi gan ddefnyddio system ddolen gaeedig i osgoi gwastraff dŵr. Roedd yn cynnwys dwy siambr hinsoddol, y pwmp gwres cyddwysydd deuol, gosodiad 600 W PV, a chylched hydrolig rheoledig. Roedd y pwmp gwres wedi'i gysylltu â'r grid a'r system ffotofoltäig, ac ni ystyriwyd unrhyw iawndal ariannol ar gyfer trydan dros ben a borthwyd i'r grid.

Roedd tanc ategol, pwmp cylchrediad, ac oerydd dŵr yn cynnal tymheredd dŵr y fewnfa ar 10 C i efelychu amodau'r prif gyflenwad. Roedd rheolwr Arduino Mega yn rheoli pympiau, falfiau, yr oerydd, a'r pwmp gwres i alluogi profion awtomataidd. Roedd y system hefyd wedi'i chyfarparu â 30 o synwyryddion tymheredd, mesuryddion llif, a dyfeisiau monitro trydanol, gyda data yn cael ei gofnodi bob-munud.

Gwerthusodd yr ymchwilwyr dri chyfluniad ar dymheredd amgylchynol o 18 C: pwmp gwres condenser sengl confensiynol, yr un system ynghyd â PV, a'r pwmp gwres cyddwysydd deuol gyda PV. Roedd profion yn dilyn proffil defnydd DHW yn seiliedig ar EN 16147, gan sicrhau tymereddau cyflenwad uwchlaw 45 C.

Dangosodd y canlyniadau fod y cyfluniad cyddwysydd deuol wedi gwella rheolaeth haenu, lleihau'r defnydd cyffredinol o ynni, a chynnal ansawdd gwasanaeth DHW tra'n cynyddu hunan-ddefnydd PV yn sylweddol.

Canfu'r dadansoddiad fod COP tymhorol cyfartalog y pwmp gwres wedi cyrraedd 3.55 yn y ffurfwedd cyddwysydd sengl a 3.65 o'i gyfuno â PV.

"Yn ôl y disgwyl, mae'r ddau werth yn debyg, gan nad oes gwahaniaeth yn y modd gweithredu rhyngddynt," pwysleisiodd y tîm ymchwil. "Yn y trydydd prawf, gyda dau gyddwysydd a strategaeth reoli well sy'n caniatáu gweithrediad gyda thymheredd dŵr is, mae'r effeithlonrwydd hwn yn codi i 3.71. Mae'r duedd hon yn fwy amlwg wrth ddadansoddi effeithlonrwydd y gwasanaeth DHW, lle mae'r canlyniadau yn 3.08 a 3.12 ar gyfer y ddau ddull gweithredu cyntaf a 3.37 ar gyfer y cyfluniad gyda dau gyddwysydd tanc. Gan fod y cyfluniad gyda dau gyddwysydd tanc yn y cyfluniad oer a dau PV yn y cyddwysydd. cyddwysyddion, mae llai o golledion gwres."

Yn y cyfamser, cododd hunan-ddefnydd ynni'r haul gyda'r system gyddwyso ddeuol o 9.9% i 55.5%.

"Mae'r canlyniadau hefyd yn amlygu'r angen i ystyried hunan-ddefnydd ar unwaith, gan ddefnyddio sylfaen gyfrifo o funudau ar y mwyaf yn hytrach nag fesul awr neu bob dydd, gan fod yr olaf yn arwain at gyfraniadau solar afrealistig o uchel," daeth yr academyddion i'r casgliad. "O ystyried yr ynni a gyflenwir gan y paneli PV, gellir ail-werthuso perfformiad y HP, gan arwain at COP o 3.46 wrth weithio gydag un cyddwysydd ac o 7.59 wrth weithio gyda'r cyfluniad cyddwysydd deuol."

Disgrifiwyd y system yn "Asesiad arbrofol o ddyluniad pwmp gwres ffotofoltäig newydd gyda chyddwysydd deuol," a gyhoeddwyd yn Solar Energy.