Quy hoạch hệ thống HVAC tái tạo
Máy bơm nhiệt trung tâm tương thích với năng lượng mặt trời kết hợp hệ thống sưởi và làm mát bằng điện hiệu suất cao với hệ thống phát điện quang điện. Một hệ thống được thiết kế phù hợp có thể sử dụng năng lượng mặt trời vào ban ngày để giảm mức tiêu thụ điện lưới trong khi vẫn duy trì nhiệt độ trong nhà thoải mái qua các mùa khác nhau.
A bơm nhiệt năng lượng mặt trời thường là một máy bơm nhiệt điều khiển bằng điện được kết nối với hệ thống quang điện. Các tấm pin mặt trời tạo ra điện, trong khi bơm nhiệt truyền nhiệt giữa môi trường trong nhà và ngoài trời. Thuật ngữ này thường không có nghĩa là ánh sáng mặt trời trực tiếp làm nóng chất làm lạnh bên trong thiết bị.
Máy bơm nhiệt năng lượng mặt trời có thể cung cấp sưởi ấm không gian, làm mát không gian và trong một số cấu hình hệ thống, cung cấp nước nóng sinh hoạt. Chúng thích hợp cho các tòa nhà dân cư, văn phòng, khách sạn, trường học, nhà xưởng, cơ sở nông nghiệp và các tài sản khác, nơi tải sưởi ấm và làm mát chiếm tỷ lệ lớn trong mức tiêu thụ điện hàng năm.
Máy bơm nhiệt trung tâm tương thích với năng lượng mặt trời được thiết kế để hoạt động với hệ thống ống dẫn toàn tòa nhà, bộ phận cuộn dây quạt, hệ thống hydronic, hệ thống sưởi dưới sàn hoặc hệ thống phân phối nhiệt độ tập trung khác. Máy bơm nhiệt có thể sử dụng điện mặt trời vào ban ngày và lấy thêm điện từ lưới điện hoặc pin khi nguồn năng lượng mặt trời không đủ.
Máy bơm nhiệt sử dụng chu trình làm lạnh để hấp thụ nhiệt từ khu vực này và giải phóng nhiệt sang khu vực khác. Ở chế độ sưởi ấm, máy bơm nhiệt nguồn không khí sẽ lấy nhiệt có sẵn từ không khí ngoài trời và truyền vào trong nhà. Ở chế độ làm mát, chu trình đảo ngược và di chuyển nhiệt trong nhà ra bên ngoài.
Hệ thống nguồn mặt đất trao đổi nhiệt với mặt đất thông qua các vòng ống chôn. Hệ thống nguồn nước sử dụng nguồn nước thích hợp làm môi trường trao đổi nhiệt. Mỗi loại có thể được kết hợp với hệ thống quang điện khi các yêu cầu về điện của nó phù hợp với mảng năng lượng mặt trời, bộ biến tần, thiết bị bảo vệ và bộ điều khiển quản lý năng lượng có sẵn.
Các mô-đun quang điện tạo ra điện một chiều theo bức xạ mặt trời, nhiệt độ của bảng điều khiển, hướng, góc nghiêng, bóng râm và tình trạng của mô-đun.
Bộ biến tần năng lượng mặt trời chuyển đổi điện DC được tạo ra thành điện xoay chiều tương thích với bơm nhiệt và hệ thống điện của tòa nhà.
Máy nén, mạch làm lạnh, thiết bị bay hơi và bình ngưng di chuyển năng lượng nhiệt giữa tòa nhà và nguồn nhiệt bên ngoài đã chọn.
Năng lượng mặt trời được sử dụng khi có sẵn. Điện lưới hoặc bộ lưu trữ bằng pin cung cấp cho nhu cầu còn lại khi ánh nắng yếu, hoạt động vào ban đêm hoặc tải nhiệt cao điểm.
Câu trả lời cho câu hỏi “tấm năng lượng mặt trời có thể cung cấp năng lượng cho máy bơm nhiệt” là có. Hệ thống quang điện có thể cung cấp một phần hoặc toàn bộ lượng điện cần thiết cho bơm nhiệt. Tỷ lệ phần trăm thực tế được cung cấp bởi năng lượng mặt trời phụ thuộc vào tải sưởi ấm hoặc làm mát, khí hậu địa phương, hiệu suất thiết bị, công suất bảng điều khiển, ánh sáng mặt trời sẵn có và lịch trình vận hành.
Người dùng còn hỏi “tấm pin mặt trời có thể chạy máy bơm nhiệt không?” Các tấm pin mặt trời có thể chạy bơm nhiệt trực tiếp vào ban ngày khi mảng năng lượng mặt trời tạo ra đủ năng lượng. Hệ thống kết nối lưới có thể tự động tiêu thụ thêm điện khi sản lượng năng lượng mặt trời giảm xuống dưới mức nhu cầu. Hệ thống không nối lưới cần có đủ dung lượng pin và đầu ra biến tần để duy trì hoạt động khi không có ánh sáng mặt trời.
Câu hỏi “bạn có thể cấp nguồn cho máy bơm nhiệt bằng tấm pin mặt trời không” cần được đánh giá thông qua cả công suất và năng lượng. Nguồn điện tức thời xác định liệu hệ thống có thể hoạt động tại một thời điểm cụ thể hay không. Tính toán năng lượng hàng ngày và theo mùa xác định liệu mảng năng lượng mặt trời có thể sản xuất đủ điện trong khoảng thời gian cần thiết hay không.
| Cấu hình hệ thống | Đóng góp năng lượng mặt trời | Yêu cầu về pin | Đặc điểm vận hành |
|---|---|---|---|
| Máy bơm nhiệt nối lưới | Đóng góp ban ngày một phần hoặc cao | Không bắt buộc | Lưới điện tự động bù đắp sự thiếu hụt năng lượng mặt trời |
| Hệ thống bơm nhiệt lai | Năng lượng mặt trời được sử dụng làm nguồn ưu tiên | Tùy chọn | Năng lượng mặt trời, pin và lưới điện có thể hoạt động cùng nhau |
| Hệ thống bơm nhiệt ngoài lưới | Năng lượng mặt trời cung cấp toàn bộ điện năng được tạo ra | Bắt buộc | Yêu cầu kích thước cẩn thận vào mùa đông và ban đêm |
| Hệ thống ban ngày hỗ trợ năng lượng mặt trời | Tập trung vào việc giảm tải ban ngày | Thường không bắt buộc | Thích hợp để làm mát ban ngày hoặc sưởi ấm theo lịch trình |
Số lượng tấm pin mặt trời phụ thuộc vào đầu vào điện của bơm nhiệt, thời gian vận hành hàng ngày, tải theo mùa, công suất của tấm pin, số giờ nắng cao nhất, hiệu suất hệ thống và liệu bơm nhiệt có phải hoạt động sau khi mặt trời lặn hay không. Nhu cầu sưởi ấm có thể cao nhất trong mùa đông, khi sản lượng năng lượng mặt trời hàng ngày có thể thấp hơn sản lượng vào mùa hè.
Mảng năng lượng mặt trời được tính toán
20kWh 5h 0,80 = 5kWMột mảng 5kW trên lý thuyết có thể được hình thành với khoảng 11 tấm pin mặt trời 455W. Một thiết kế thực tế có thể sử dụng 12 đến 14 tấm để bù nhiệt độ mô-đun, tổn thất biến tần, bụi, bóng một phần, thời tiết thay đổi và sản lượng mặt trời giảm theo mùa.
| Đầu vào bơm nhiệt trung bình | Thời gian chạy hàng ngày | Nhu cầu điện hàng ngày | Mảng năng lượng mặt trời tham khảo | Số lượng bảng điều khiển gần đúng 455W |
|---|---|---|---|---|
| 1,5kW | 6 giờ | 9kWh | 2,3kW–3,0kW | 6–7 tấm |
| 2,5kW | 8 giờ | 20kWh | 5,0kW–6,5kW | 11–15 tấm |
| 4.0kW | 8 giờ | 32kWh | 8,0kW–10,5kW | 18–24 tấm |
| 6,0kW | 10 giờ | 60kWh | 15,0kW–20,0kW | 33–44 tấm |
Máy bơm nhiệt có thể tiêu thụ nhiều điện hơn khi thời tiết lạnh vì chênh lệch nhiệt độ giữa trong nhà và ngoài trời lớn hơn. Sản lượng năng lượng mặt trời cũng có thể giảm do thời gian ban ngày ngắn hơn, góc mặt trời thấp, tuyết phủ, mây hoặc thời tiết xấu. Không nên sử dụng riêng dữ liệu năng lượng mặt trời trung bình hàng năm cho thiết kế sưởi ấm mùa đông quan trọng.
Một máy bơm nhiệt có thể đáng để kết hợp với năng lượng mặt trời khi tòa nhà có nhu cầu sưởi ấm hoặc làm mát đáng kể hàng năm. Máy bơm nhiệt được điều khiển bằng điện, cho phép điện quang điện bù đắp một phần chi phí vận hành. Một tòa nhà được cách nhiệt tốt với thiết bị có kích thước phù hợp thường mang lại kết quả tốt hơn so với tòa nhà cách nhiệt kém với hệ thống quá khổ hoặc quá nhỏ.
Các tòa nhà cần cả sưởi ấm mùa đông và làm mát mùa hè có thể sử dụng bơm nhiệt và hệ thống năng lượng mặt trời trong nhiều tháng hơn trong năm.
Hệ thống sưởi, làm mát, nước nóng vào ban ngày hoặc hoạt động thương mại có thể tiêu thụ điện mặt trời trong khi nó được tạo ra.
Giảm tổn thất nhiệt cho phép bơm nhiệt duy trì nhiệt độ với công suất máy nén thấp hơn và chu kỳ vận hành ngắn hơn.
Hệ thống sưởi dưới sàn và hệ thống cuộn dây quạt được thiết kế phù hợp có thể giảm nhiệt độ nước cần thiết và cải thiện hiệu suất bơm nhiệt.
Nhiệt độ ngoài trời rất thấp có thể làm tăng mức tiêu thụ điện và có thể cần thiết bị lớn hơn, hệ thống sưởi dự phòng hoặc nguồn nhiệt khác.
Hình dạng mái nhà, công suất kết cấu, bóng râm, lối đi và các quy định của địa phương có thể hạn chế công suất quang điện có thể sử dụng.
Hoạt động vào ban đêm phụ thuộc vào nguồn điện lưới hoặc bộ lưu trữ pin vì các tấm pin mặt trời không tạo ra điện sau khi mặt trời lặn.
Một số bộ tản nhiệt truyền thống yêu cầu nhiệt độ nước làm giảm hiệu suất bơm nhiệt trừ khi bộ phát hoặc lớp vỏ tòa nhà được nâng cấp.
Nên lựa chọn máy bơm nhiệt trung tâm tương thích với năng lượng mặt trời theo tải trọng của tòa nhà, nhiệt độ thiết kế cục bộ, phương pháp phân phối nhiệt, nguồn điện sẵn có, đầu ra biến tần năng lượng mặt trời và chiến lược điều khiển. Máy bơm nhiệt không cần loại ánh sáng mặt trời đặc biệt nhưng phải hoạt động an toàn và hiệu quả với hệ thống điện.
Công suất sưởi ấm phải phù hợp với tổn thất nhiệt tính toán của tòa nhà ở nhiệt độ thiết kế cục bộ. Việc lựa chọn thiết bị chỉ theo diện tích sàn có thể cho kết quả không chính xác.
Lựa chọn làm mát phải tính đến mức tăng nhiệt mặt trời, cửa sổ, vật liệu cách nhiệt, người ở, ánh sáng, thiết bị, thông gió và nhiệt độ mùa hè ở địa phương.
Máy bơm nhiệt có tốc độ thay đổi có thể điều chỉnh đầu ra của máy nén và có thể theo dõi quá trình tạo năng lượng mặt trời sẵn có một cách trơn tru hơn so với thiết bị có đầu ra cố định.
COP mô tả hiệu quả hoạt động trong các điều kiện xác định. SCOP cung cấp chế độ xem theo mùa và rất hữu ích để so sánh hiệu suất sưởi ấm trong phạm vi nhiệt độ rộng hơn.
Xác nhận xem thiết bị sử dụng điện một pha hay ba pha và liệu bộ biến tần năng lượng mặt trời và nguồn cung cấp tòa nhà có thể hỗ trợ điện áp và dòng điện cần thiết hay không.
Kiểm tra công suất định mức, công suất đầu vào, hiệu suất rã đông và nhiệt độ nước ra ở nhiệt độ ngoài trời dự kiến thấp nhất.
Kiểm soát quản lý năng lượng có thể phối hợp sản xuất năng lượng mặt trời, sạc pin, lưu trữ nhiệt, nguồn điện lưới, nhiệt độ phòng và thời gian sử dụng.
Truyền nhiệt giữa không khí ngoài trời và không khí trong nhà. Nó thường được kết nối với dàn lạnh có ống dẫn hoặc không có ống dẫn và có thể cung cấp cả hệ thống sưởi và làm mát.
Thích hợp cho:Nhà ở, văn phòng, cửa hàng và tòa nhà cần sưởi ấm và làm mát không khí trực tiếp.
Truyền năng lượng từ không khí ngoài trời vào mạch nước để sưởi ấm dưới sàn, bộ phận cuộn dây quạt, bộ tản nhiệt nhiệt độ thấp hoặc nước nóng sinh hoạt.
Thích hợp cho:Hệ thống sưởi ấm, làm mát và tích hợp nước nóng bằng hydronic trung tâm.
Sử dụng các vòng chôn để trao đổi nhiệt với mặt đất. Nhiệt độ mặt đất ổn định hơn nhiệt độ không khí ngoài trời, nhưng việc lắp đặt đòi hỏi phải có đất, khoan hoặc đào thích hợp.
Thích hợp cho:Các dự án dài hạn có diện tích đất sẵn có và tải trọng hàng năm đáng kể.
Trao đổi nhiệt với nguồn nước thích hợp. Chất lượng nước, tốc độ dòng chảy, điều kiện môi trường, quá trình lọc và sự chấp thuận của địa phương phải được xem xét.
Thích hợp cho:Các dự án có nguồn nước đáng tin cậy và phù hợp về mặt kỹ thuật.
Xác định tổn thất nhiệt, tải làm mát, hiệu suất cách nhiệt, rò rỉ không khí, diện tích cửa sổ, sức chứa, nhu cầu thông gió và nhiệt độ trong nhà cần thiết.
Xem lại dữ liệu ánh sáng mặt trời hàng tháng, hướng mái, góc bảng điều khiển, độ che nắng, công suất kết cấu, không gian tiếp cận, tải trọng tuyết, tải trọng gió và khoảng cách cáp.
Xác nhận điện áp, pha, công suất cầu dao, đầu ra biến tần, kích thước cáp, bảo vệ đột biến, cách ly, nối đất và các quy tắc điện cục bộ.
Kiểm tra kích thước ống dẫn, luồng không khí, lưu lượng nước, đường kính ống, đầu bơm, công suất bộ tản nhiệt, lựa chọn cuộn dây quạt và nhiệt độ nước yêu cầu.
Quyết định xem có cần hỗ trợ lưới điện, lưu trữ pin, lưu trữ nhiệt hoặc sưởi ấm phụ trợ vào ban đêm, thời tiết xấu, chu kỳ rã đông hoặc cực lạnh hay không.
Xác định mức độ ưu tiên của năng lượng mặt trời, dự trữ pin, lịch trình nước nóng, nhiệt độ phòng, hạn chế sạc lưới, bù thời tiết và cài đặt đáp ứng nhu cầu.
Đúng. Thuật ngữ này thường dùng để chỉ một máy bơm nhiệt được cấp nguồn một phần hoặc toàn bộ bằng điện được tạo ra từ các tấm quang điện. Nó có thể được kết nối lưới, kết hợp hoặc ngoài lưới.
Các tấm pin mặt trời không thể sản xuất điện vào ban đêm. Hoạt động ban đêm cần có điện lưới, pin có kích thước vừa đủ hoặc nguồn điện dự phòng khác.
Nó có thể được lên kế hoạch cho những giai đoạn sản xuất năng lượng mặt trời mạnh, nhưng các tòa nhà cần kiểm soát nhiệt độ liên tục thường cần hỗ trợ lưới điện, pin hoặc bộ lưu trữ nhiệt.
Thiết bị phải di chuyển nhiệt qua chênh lệch nhiệt độ lớn hơn. Hệ thống nguồn không khí cũng có thể yêu cầu chu kỳ rã đông, điều này có thể tạm thời làm tăng mức sử dụng điện.
Nó có thể hỗ trợ một phần hoặc toàn bộ nhu cầu khi mảng năng lượng mặt trời, bộ biến tần, dịch vụ điện, hệ thống dây điện, thiết bị bảo vệ và công suất phát điện sẵn có là đủ.
Không nhất thiết phải như vậy. Nhu cầu sưởi ấm có thể xảy ra vào ban đêm hoặc trong thời kỳ mùa đông ít ánh nắng. Công suất của tấm pin, khả năng lưu trữ pin, sản xuất theo mùa và tổn thất nhiệt của tòa nhà phải được đánh giá cùng nhau.
Nhiều hệ thống bơm nhiệt từ không khí đến nước và từ nguồn đất có thể sản xuất nước nóng sinh hoạt. Nhiệt độ bể cần thiết, thể tích bảo quản, chu trình vệ sinh và sưởi ấm dự phòng phải được đưa vào lựa chọn hệ thống.
Việc lựa chọn hệ thống đáng tin cậy đòi hỏi nhiều hơn diện tích sàn tòa nhà hoặc số lượng bảng điều khiển chung. Nhu cầu sưởi ấm, nhu cầu làm mát, khí hậu địa phương, nhiệt độ nước, nguồn điện, lịch trình vận hành, sản xuất năng lượng mặt trời và các yêu cầu dự phòng phải được xem xét như một hệ thống hoàn chỉnh.
Công suất sưởi ấm và làm mát
Công suất đầu vào định mức và tối đa
Phạm vi nhiệt độ hoạt động
Nhiệt độ nước đầu ra cần thiết
Nguồn điện một pha hoặc ba pha
Yêu cầu rã đông và sưởi ấm phụ trợ
Công suất định mức của bảng điều khiển năng lượng mặt trời
Diện tích mái hoặc mặt đất có sẵn
Số giờ nắng cao điểm hàng tháng
Mô hình và đầu ra biến tần năng lượng mặt trời
Dung lượng pin và năng lượng sử dụng
Tính khả dụng của lưới điện và điện áp cục bộ
Vị trí và điều kiện khí hậu
Diện tích sàn xây dựng và cách nhiệt
Nhiệt độ trong nhà yêu cầu
Giờ hoạt động sưởi ấm và làm mát
Ống dẫn, bộ tản nhiệt hoặc hệ thống sưởi sàn hiện có
Nhu cầu nước nóng sinh hoạt
© Zhejiang Deye HVAC Technology Co., Ltd. Tất cả quyền được bảo lưu.
