Инновационный тепловой насос, работающий на энергии ветра и солнца, был создан группой ученых из Шэньянского университета Цзяньчжу и Шанхайского университета Цзяотун. Они спроектировали жилой дом с низким энергопотреблением. Дом расположен в Шэньяне, на северо-востоке Китая. Морозные зимы и жаркое лето в регионе создали идеальные условия для проверки его энергоэффективности.
Это двухэтажное здание площадью 334,8 кв. м с площадью кровли около 130 кв. м, на которой установлены солнечные панели, сообщает IE. Количество солнечного излучения в час колебалось в течение года на объекте от 0 до 0,3 кВт⋅ч/м².
Исследователи интегрировали в систему фотоэлектрические панели мощностью 550 Вт и ветровые турбины мощностью 3 кВт. Система поддерживалась аккумулятором емкостью 40 кВт⋅ч и емкость с солевым раствором для накопления тепла. В системе также использовались два тепловых насоса: геотермальный и воздушный. Кроме того, для передачи тепла между системой и окружающей почвой были установлены геотермальные теплообменники.
Геотермальный насос получал тепло из-под земли зимой и отдавал излишки тепла обратно в землю в теплое время года. Воздушный, в свою очередь, дополнял систему при изменении условий окружающей среды.
Для повышения эффективности инженеры внедрили двухэтапный процесс оптимизации. На первом этапе при помощи алгоритма сортировки была определена идеальная конфигурация системы. Второй этап еженедельно управлял уровнем заряда аккумуляторных батарей. Это позволило системе автоматически регулировать выработку энергии, потребление тепла и накопление энергии в аккумуляторных батареях в зависимости от сезона.
Оптимальная комплектация установки: солнечные батареи мощностью 13,12 кВт, две ветровые турбины, аккумуляторные батареи емкостью 25,46 кВт⋅ч, геотермальный тепловой насос мощностью 6,17 кВт и емкость для раствора площадью 2,76 кв. м.
При тестировании было установлено, что такая система снизила нормированную стоимость энергии как минимум на 54,7% и увеличила общую производительность на 4% по сравнению с базовыми системами. Коэффициент независимости системы, показатель зависимости от энергосети, снизился на 75%.
В Германии разрабатывают новый тепловой насос, который использует для извлечения тепла из источника вместо компрессоров трубки и электрокалорический эффект. Первые опытные образцы уже достигли рекордной электрической эффективности 99,7%.
