設(shè)計該系統(tǒng)的科學(xué)家表示,這項(xiàng)工作的創(chuàng)新之處在于為典型房屋開發(fā)了兩種不同系統(tǒng)配置的綜合熱網(wǎng)絡(luò)模型。這兩種配置包括標(biāo)準(zhǔn)配置:熱泵系統(tǒng)+熱水缸以及高級配置:熱泵系統(tǒng)+兩個相變材料(PCM)儲熱系統(tǒng)。其中,PCM可以在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)吸收、儲存和釋放大量潛熱。
▲具有兩個獨(dú)立 PCM 蓄熱器的熱泵系統(tǒng)
科學(xué)家們解釋說,他們通過假定中小型住宅熱泵產(chǎn)品的典型蓄熱容量(200 L)來證明這兩種配置在空間有限的情況下是否也能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)節(jié)約。他們還使用了不同制造商的數(shù)據(jù)表來開發(fā)光伏和熱泵系統(tǒng)的性能模型,其設(shè)計場景是針對兩個不同地點(diǎn)進(jìn)行的,一個是英國蘇格蘭的奧本,太陽輻照度低且溫度溫和,另一個則德國南部的慕尼黑,陽光明媚但晝夜和季節(jié)溫度變化大。
第一個系統(tǒng)配置采用ASHP,包括一個備用電加熱器、一組熱發(fā)射器、一個熱水缸和一個光伏系統(tǒng)。后者僅用于為熱泵供電,其余電力則來自電網(wǎng)。第二個系統(tǒng)設(shè)計包括一個ASHP、兩個獨(dú)立的PCM儲熱器、一個熱發(fā)射器陣列和一個光伏陣列。
研究人員解釋,第二種的配置與第一種配置的主要區(qū)別在于,熱水缸已被PCM儲熱器取代,并且ASHP不直接提供SH,因?yàn)榈诙€PCM儲熱器充當(dāng)ASHP和SH提供的熱量之間的緩沖器需求。
科學(xué)家們將參考供應(yīng)溫度設(shè)定為家用熱水的典型范圍43℃,估計了單周概率需求曲線的DHW(生活用熱水) 需求,開發(fā)出帶有熱泵的系統(tǒng),兩種配置的額定加熱能力為8.5 kW,最小加熱能力為3.2 kW。備用電加熱器的固定輸出功率為3千瓦,光伏系統(tǒng)依靠八塊面板,總面積為13平方米。
他們將這些系統(tǒng)與未優(yōu)化的基準(zhǔn)案例(標(biāo)準(zhǔn)配置)進(jìn)行了比較。通過比較,他們發(fā)現(xiàn),帶有兩個PCM蓄熱器的系統(tǒng)具有最大的節(jié)約成本潛力,據(jù)其估計,英國每年的成本節(jié)約高達(dá)39%,德國則為29%。
科學(xué)家表示,根據(jù)目標(biāo)函數(shù)、配置和位置,系統(tǒng)季節(jié)性性能系數(shù)(COP)在2.4和2.8之間變化。
在近日發(fā)表于《能源轉(zhuǎn)換與管理》雜志上的“用于家庭應(yīng)用的帶熱能儲存的空氣源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化”一文中,他們也描述了這些系統(tǒng),并聲稱可以通過避免高峰電價時段來降低運(yùn)營成本。
原標(biāo)題: 節(jié)約39%成本!英國設(shè)計太陽能熱泵+相變儲熱住宅供熱方案