Pompy ciepła pomocne w obniżaniu miejskich emisji CO2
Ze względu na ograniczoną przestrzeń w miastach pompy ciepła muszą zostać zintegrowane z infrastrukturą istniejących budynków i zachować zgodność z systemami grzewczymi starszego typu. Koszty instalacji i koszty bieżące muszą być na tyle niskie, aby przejście na pompy ciepła było przedsięwzięciem opłacalnym ekonomicznie. Wyzwanie to podjęto w ramach projektu GREENHP (Next generation heat pump for retrofitting buildings) poprzez opracowanie pompy ciepła nowej generacji, służącej do modernizacji budynków. System GREENHP będzie instalowany w blokach mieszkalnych lub budynkach komercyjnych o powierzchni ok. 600 m2. Jest on oparty na zmiennej przepustowości powietrznej/wodnej pompy ciepła i zdolny do dostarczania do 30 kW ciepła do ogrzewania powierzchni lub wody do potrzeb użytkowych. Zespół projektu bada również, w jaki sposób nowa pompa ciepła może zostać zintegrowana z dużymi systemami energetycznymi, takimi jak sieci inteligentne. Ukończono i zbadano już niemal wszystkie główne elementy sprzętowe, w tym kompresor, kondensator, parownik i wentylator. Zespół opracował kompresor na potrzeby specjalnego cyklu chłodzenia pompy ciepła. Zastosowanie technologii wspomaganego wtrysku pary (EVI) umożliwia pokrycie całego zakresu roboczego powietrznej/wodnej pompy ciepła. Kompresor obsługuje również wydajne procesy ogrzewania pomieszczeń i podgrzewania wody do celów użytkowych. Główną innowacją było zastosowanie propanu R290 jako gazu chłodzącego w pompie ciepła. Połączenie gazu R290 z rurkami MPE umożliwiło badaczom znaczne zmniejszenie wymaganej ilości gazu chłodzącego wymaganego przez pompę ciepłą. Wysoka wolumetryczna zdolność chłodzenia propanu pozwala również na zastosowanie mniejszych elementów, dzięki czemu zmniejszą się rozmiary gotowego systemu. Głównym powodem, dla którego wybrano właśnie propan, jest to, że ma bardzo mały wpływ na efekt globalnego ocieplenia w porównaniu z materiałami syntetycznymi, co ma kluczowe znaczenie w ograniczaniu emisji bezpośrednich. Zaprojektowano nowy wentylator do parownika po dokładnym zbadaniu około 100 rodzajów łopat o różnym kształcie. Wybrane łopaty są nieznacznie nachylone do przodu, co zapewni największą efektywność energetyczną w przewidywanych warunkach roboczych. Wentylator i parownik poddano rygorystycznym testom w celu oceny ich zdolności do radzenia sobie z oblodzeniem. Ponadto za wentylatorem zamontowano dyszę, która zmniejsza hałas. Skonstruowano również dystrybutor bioniczny dla systemu w celu umożliwienia równomiernego i wydajnego rozprowadzania czynnika chłodzącego. Poczyniono również postępy w pracach nad rozwojem kontrolera do zarządzania energią, który może współpracować z pompą ciepła. Obecnie trwają ostatnie testy kontrolera, a jego obudowa sprzętowa została już zbudowana. Badacze zastosowali algorytmy w celu przeprowadzenia wstępnej oceny współpracy kontrolera z pompą ciepła. "Kolejnym krokiem będzie integracja sprzętu w celu przygotowania prototypu GREENHP. Testy, których rozpoczęcie zaplanowano na początek 2016 r., będą trwały mniej więcej dwa miesiące", mówi koordynator projektu, Andreas Zottl. "Następnie zostaną przeprowadzone kolejne testy w celu sprawdzenia działania pompy ciepła w połączeniu z nowym systemem sterowania. Musimy ocenić współpracę kontrolera z pompą ciepła, a także interakcję całego modułu z procesami sieci inteligentnej".
Słowa kluczowe
System grzewczy, inteligenta sieć, pompa ciepła, GREENHP, efektywność energetyczna, modernizacja, budynki
