Система отопления и охлаждения на основе фотоэлектрических панелей для супермаркетов: прорыв в области устойчивых энергетических решений

Группа китайских исследователей успешно разработала инновационную систему отопления и охлаждения, которая использует энергию солнечной энергии и аккумуляторных батарей. Эта передовая технология представляет собой значительный шаг вперед в области устойчивых энергетических решений для коммерческих зданий.

Ученые, стоящие за этим проектом, пояснили: «В этом исследовании мы предлагаем экологически чистую интегрированную систему отопления и охлаждения для коммерческих супермаркетов, которая сочетает в себе солнечную фотоэлектрическую технологию с возможностями хранения энергии. Более того, система восстанавливает отработанное тепло, вырабатываемое компрессором, для производства горячей воды, которую можно использовать в различных целях, включая купание, отопление помещений и другие практические сценарии». Чтобы всесторонне оценить потенциал системы, исследователи провели моделирование для анализа ее термодинамических характеристик и выбросов углерода в различных регионах Китая.

Уникальность этой системы заключается в ее интеллектуальной интеграции охладителя газа с водяным охлаждением (WC) и охладителя газа с воздушным охлаждением (AC). Кроме того, она включает в себя такие важные компоненты, как дроссельные клапаны (TV), испаритель, водяной насос, PV-панель, аккумулятор, фотоэлектрический инвертор и фотоэлектрический контроллер. Система была смоделирована для работы в супермаркете площадью 1866 квадратных метров, предполагая стабильное рабочее состояние с установленной степенью перегрева компрессора на уровне 5°C.

В предлагаемой конструкции системы рабочая жидкость сначала испаряется в испарителе, а затем поступает в компрессор для сжатия. Высокотемпературная рабочая жидкость, полученная в результате сжатия, затем поступает в конденсатор с водяным охлаждением, где она передает тепло водопроводной воде, нагревая ее до высокой температуры. Эта нагретая вода затем закачивается в резервуар для хранения горячей воды, готовый к использованию в качестве бытовой горячей воды.

Исследователи более подробно рассказали о работе системы: «Пройдя предварительное охлаждение в водоохладителе газа, рабочая жидкость поступает в конденсатор с воздушным охлаждением, где отдает тепло в атмосферу. После этого жидкость дополнительно охлаждается и направляется в дроссельный клапан. Наконец, рабочая жидкость с низкой температурой и низким давлением снова поступает в испаритель, завершая цикл охлаждения».

Чтобы оценить эффективность системы, исследователи провели численное моделирование в пяти крупных китайских городах: Харбине, Пекине, Шанхае, Куньмине и Гуанчжоу. Они также сравнили результаты с эталонной системой, в которой отсутствовали фотоэлектрические компоненты и кондиционер, а отопление осуществлялось исключительно с помощью туалета.

Согласно результатам исследования, «коэффициент полезного действия (КПД) системы изначально растет, а затем снижается по мере увеличения давления нагнетания, достигая пикового значения при оптимальном давлении нагнетания. Когда давление нагнетания достигает 8,13 МПа, максимальный общий КПД достигает 7,34». Кроме того, исследование показало, что с увеличением широты города его общее потребление электроэнергии снижается. По сравнению с базовой системой новая система может снизить потребление энергии на впечатляющие 61,8% - 76,2%.

Анализ также продемонстрировал четкую корреляцию между широтой города и выбросами системы. В целом, принятие новой системы приводит к существенному сокращению выбросов углерода, в диапазоне от 51,3% до 63,3%. Исследователи пришли к выводу: «Наша новая система превосходит базовую систему с точки зрения снижения давления нагнетания. В частности, чем выше температура окружающей среды, тем значительнее снижение давления нагнетания. При температуре окружающей среды 40°C давление нагнетания может быть снижено на целых 12,28%». Эта инновационная система отопления и охлаждения с приводом от фотоэлектрических систем имеет большие перспективы для революционного изменения моделей потребления энергии в коммерческих супермаркетах, предлагая устойчивую и эффективную альтернативу традиционным системам.