Chọn bộ thu nhiệt mặt trời: Sự cân bằng giữa hiệu suất và kịch bản
Hiệu suất của một máy nước nóng nguồn không khí năng lượng mặt trời (SAW) phụ thuộc phần lớn vào loại và hiệu quả của thành phần cốt lõi của nó: bộ thu nhiệt mặt trời. Trong thực hành kỹ thuật chuyên nghiệp, hai công nghệ chủ đạo được xem xét: bộ thu tấm phẳng và bộ thu ống chân không.
1. Bộ thu gom ống chân không (ETC)
Công nghệ ống chân không đóng vai trò quan trọng trong hệ thống SAW do hiệu suất cách nhiệt tuyệt vời của nó.
Ưu điểm về nguyên tắc: Các ống chân không sử dụng lớp chân không cao giữa các ống để giảm đáng kể sự mất nhiệt đối lưu và dẫn nhiệt. Điều này có nghĩa là ngay cả ở nhiệt độ môi trường thấp hoặc bức xạ mặt trời thấp (chẳng hạn như vào những ngày nhiều mây hoặc vào mùa đông), ETC có thể duy trì hiệu suất thu gom cao và làm nóng nước lên mức cao hơn.
Tình huống áp dụng: Do hiệu suất thu nhiệt ở nhiệt độ thấp tuyệt vời, loại ống sơ tán đặc biệt thích hợp cho miền bắc Trung Quốc, khí hậu lạnh và các ứng dụng thương mại đòi hỏi nhiệt độ nước đầu ra cao hơn. Nó cung cấp khả năng làm nóng sơ bộ ở nhiệt độ cao hiệu quả hơn cho máy bơm nhiệt nguồn không khí, giảm đáng kể tải trọng làm việc của máy bơm nhiệt, từ đó cải thiện hệ số hiệu suất theo mùa (SPF) của hệ thống vào mùa đông.
Cân nhắc kỹ thuật: Các bộ thu gom ống sơ tán hiện đại thường sử dụng công nghệ ống dẫn nhiệt, cho phép vận hành không cần nước và trao đổi nhiệt gián tiếp. Điều này giúp đơn giản hóa việc bảo vệ chống đóng băng và cải thiện độ tin cậy của hệ thống.
2. Bộ thu tấm phẳng (FPC)
Bộ thu tấm phẳng được ưa chuộng trong một số dự án vì cấu trúc chắc chắn và độ ổn định nhiệt.
Đặc điểm cấu trúc: FPC bao gồm tấm hấp thụ nhiệt, vỏ trong suốt và lớp cách nhiệt. Cấu trúc nhỏ gọn của nó giúp dễ dàng tích hợp với các tòa nhà (BIPV, Quang điện/Nhiệt tích hợp trong tòa nhà).
Các cân nhắc về hiệu suất: Bộ thu tấm phẳng mang lại hiệu suất tức thời tuyệt vời trong điều kiện nhiệt độ môi trường và bức xạ cao. Tuy nhiên, chúng bị mất nhiệt nhiều hơn so với ống chân không dưới sự dao động nhiệt độ lớn.
Kịch bản ứng dụng: Bộ thu gom dạng tấm phẳng phù hợp hơn với miền nam Trung Quốc, những khu vực có nhiều ánh nắng quanh năm hoặc là giải pháp tích hợp hệ thống quy mô lớn, chi phí thấp.
Tích hợp chuyên nghiệp: Trong các máy nước nóng nguồn không khí bằng năng lượng mặt trời, bộ thu tấm phẳng thường đóng vai trò là nguồn làm nóng trước cho thiết bị bay hơi bơm nhiệt. Nước nóng ở nhiệt độ trung bình và thấp mà chúng tạo ra làm tăng nhiệt độ bay hơi và tối ưu hóa COP (Hệ số hiệu suất) của bơm nhiệt.
Thiết kế thiết bị bay hơi bơm nhiệt: Trao đổi nhiệt phù hợp và hiệu quả
Trong hệ thống máy nước nóng nguồn không khí năng lượng mặt trời, cốt lõi của bơm nhiệt là thiết bị bay hơi, có nhiệm vụ hấp thụ năng lượng nhiệt cấp thấp từ môi trường. Để đáp ứng yêu cầu của một hệ thống phức tạp, thiết bị bay hơi phải đáp ứng hiệu suất trao đổi nhiệt cao và khả năng thích ứng đa chế độ.
1. Thiết bị bay hơi ống trong ống / vỏ và ống
Loại thiết bị bay hơi này thường được sử dụng trong các ứng dụng liên quan đến trao đổi nhiệt trực tiếp hoặc gián tiếp giữa nước và chất làm lạnh.
Định vị chức năng: Ở chế độ bơm nhiệt nguồn không khí tiêu chuẩn (ASHP), thiết bị bay hơi sẽ hấp thụ nhiệt từ không khí. Tuy nhiên, ở chế độ lai năng lượng mặt trời, thiết bị bay hơi có thể được thiết kế như một bộ trao đổi nhiệt đa chức năng.
Ứng dụng chuyên biệt: Một số hệ thống Nguồn không khí mặt trời cao cấp sử dụng môi trường trung gian (như chất chống đông hoặc nước tuần hoàn) trước tiên được làm nóng bằng bộ thu năng lượng mặt trời và sau đó được chuyển đến thiết bị bay hơi để bổ sung chất làm lạnh. Thiết kế này yêu cầu thiết bị bay hơi phải có khả năng chống dòng chảy và hệ số truyền nhiệt tuyệt vời.
2. Thiết bị bay hơi ống có vây
Thiết bị bay hơi này được sử dụng trong các dàn nóng bơm nhiệt nguồn không khí tiêu chuẩn và hấp thụ nhiệt trực tiếp từ không khí xung quanh.
Chức năng cốt lõi: Trong thời gian trái mùa hoặc sưởi ấm phụ trợ, hệ thống chủ yếu dựa vào thiết bị bay hơi dạng ống vây để hấp thụ nhiệt không khí.
Cân nhắc rã đông: Trong môi trường nhiệt độ thấp, độ ẩm cao, thiết bị bay hơi dạng ống vây phải đối mặt với vấn đề đóng băng. Các hệ thống Nguồn không khí mặt trời chuyên nghiệp tận dụng nhiệt dư thừa từ các bộ thu năng lượng mặt trời, thậm chí như một nguồn nhiệt rã đông, cải thiện hiệu quả rã đông và giảm mức tiêu thụ năng lượng rã đông cũng như thời gian ngừng hoạt động của bơm nhiệt.
Tích hợp và tối ưu hóa hệ thống kết hợp
Chuyên môn của Máy nước nóng nguồn không khí năng lượng mặt trời nằm ở logic điều khiển được tối ưu hóa và chu trình nhiệt động giữa bộ thu và thiết bị bay hơi.
Năng lượng tổng hợp: Hệ thống sử dụng thuật toán kiểm soát nhiệt độ thông minh để xác định chính xác khi nào nên sử dụng hệ thống sưởi sơ bộ bằng năng lượng mặt trời (để tăng nhiệt độ bể nước hoặc nhiệt độ bay hơi của bơm nhiệt) và khi nào nên chuyển sang chế độ bơm nhiệt thuần túy. Việc chuyển đổi động này đảm bảo mức độ ưu tiên của năng lượng mặt trời và tối đa hóa việc sử dụng năng lượng tái tạo.
Cải thiện hiệu suất: Năng lượng làm nóng trước do bộ thu nhiệt cung cấp làm tăng đáng kể áp suất hút của máy nén bơm nhiệt và giảm tỷ lệ nén, do đó làm cho COP của hệ thống ở chế độ kết hợp cao hơn nhiều so với bơm nhiệt nguồn không khí thuần túy, tối đa hóa lợi ích biên của năng lượng.
