Fraunhofer ISE, Viessmann разрабатывают тепловой насос для жилых помещений с несколькими источниками тепла
Fraunhofer ISE представил результаты модернизации тепловых насосов в многоквартирных домах в Германии. Одна из демонстрационных установок включает в себя солнечные фотоэлектрические батареи на крыше и тепловой насос с несколькими источниками тепла, разработанный в партнерстве с компанией Viessmann. Он использует воздух и геотермальную энергию в качестве источников тепла.
Тепловой насос с воздушным и наземным источником тепла от Fraunhofer ISE и Viessman
Изображение: Fraunhofer ISE
Фраунгофер ISE, Фрайбургский университет и Технологический институт Карлсруэ (KIT) разработали решения для модернизации тепловых насосов, систем теплообмена и систем вентиляции в многоквартирных домах в рамках проекта “LowEx в строительном фонде”. Команда также разработала тепловой насос с несколькими источниками тепла совместно с немецким производителем отопительных систем Viessmann. Устройство использует воздух и геотермальную энергию в качестве источников тепла.
“В центрах городов часто не хватает места для бурения скважин для геотермальных зондов, а использование наружного воздуха в качестве источника тепла сравнительно неэффективно и имеет более высокий уровень шума”, – говорится в заявлении Fraunhofer ISE. “Система теплового насоса с несколькими источниками тепла сочетает в себе преимущества двух источников тепла: наружного воздуха и земли. Благодаря этой комбинации достигается меньшая площадь бурения, но при этом сохраняется высокая эффективность рассольного теплового насоса”.
Исследователи установили решение в 160-квартирном жилом доме в Карлсруэ-Дурлах, Германия. Система работала в паре с газовым котлом с пиковой нагрузкой и фотоэлектрической системой мощностью 60 кВт на крыше здания.
“Чтобы добиться производства тепла с низким содержанием CO2 в этих зданиях, тепловые насосы были спроектированы таким образом, чтобы иметь максимально возможный коэффициент охвата, а газовый котел работал соответственно редко”, – сказал Фраунгофер.
В первые шесть месяцев работы, с февраля по июль 2022 года, многоисточниковый тепловой насос достиг температуры источника в среднем 8 °C, согласно данным Fraunhofer ISE. Его коэффициент полезного действия (COP) в этот период составил 3,2. На газовый котел приходился 31% тепла, поставляемого в здание. Это “в первую очередь связано с высокотемпературными требованиями к гигиенической горячей воде для бытовых нужд”, – утверждает исследовательское учреждение. В целом, модернизированная система сократила выбросы углекислого газа на 42%.
“Демонстрационные многоквартирные дома в рамках этого проекта доказали целесообразность модернизации многоквартирных домов с помощью тепловых насосов и технологий с низким уровнем эксергии”, – сказал Мануэль Ляммле, исследователь из Фрайбургского университета.
“Для достижения оптимальной работы важно учитывать конкретную ситуацию, включая системы распределения тепла и объем пространства в отопительном подвале”, – сказал он. “Во время модернизации также необходимо провести гидравлический баланс системы отопления и проверить, можно ли еще больше снизить температуру потока, например, путем замены отдельных радиаторов”.
Проект включал и другие технологические разработки, такие как гибридные тепловые насосы, тепловые насосы с пропаном в качестве хладагента и высокотемпературные тепловые насосы. Среди других технологических партнеров были немецкие производители Bosch, Beck+Heun и Kermi.