太陽光利用ヒートポンプ——パート1

\太陽光発電アシスト ヒート ポンプ (SAHP) は、ヒート ポンプと熱ソーラー パネルを単一の統合システムに統合した機械です。 通常、これら 2 つの技術は、熱水を生成するために別々に (または並列に配置するだけで) 使用されます。 このシステムでは、太陽熱パネルが低温熱源の機能を果たし、生成された熱はヒートポンプの蒸発器に供給するために使用されます。 このシステムの目標は、高い COP を達成し、より効率的かつ低コストの方法でエネルギーを生産することです。

あらゆるタイプの太陽熱パネル（シートとチューブ、ロールボンド、ヒートパイプ、サーマルプレート）またはハイブリッド（単結晶/多結晶、薄膜）をヒートポンプと組み合わせて使用​​することが可能です。 ハイブリッド パネルの使用は、ヒート ポンプの電力需要の一部をカバーし、電力消費量を削減し、その結果システムの変動費を削減できるため、推奨されます。

最適化

2 つのサブシステムの性能には 2 つの相反する傾向があるため、このシステムの動作条件の最適化が主な問題となります。たとえば、作動流体の蒸発温度の低下により、熱温度の上昇が生じます。ソーラーパネルの効率は向上しますが、ヒートポンプの性能が低下し、COPが低下します。 最適化の目標は通常、ヒートポンプの電力消費、または再生可能エネルギー源ではカバーできない負荷を供給する補助ボイラーに必要な一次エネルギーの最小化です。

構成

このシステムには 2 つの可能な構成があり、パネルからヒート ポンプに熱を輸送する中間流体の有無によって区別されます。 間接膨張と呼ばれる機械は、主に水を熱伝達流体として使用し、冬季の氷形成現象を避けるために不凍液 (通常はグリコール) を混合します。 直接膨張と呼ばれる機械は、冷媒流体を熱パネルの油圧回路内に直接配置し、そこで相転移が起こります。 この 2 番目の構成は、技術的な観点から見るとより複雑ではありますが、いくつかの利点があります。

(1) サーマルパネルによって生成された熱が作動流体により適切に伝達され、中間流体が存在しないことに関連して蒸発器の熱効率が向上します。

(2) 蒸発する流体の存在により、サーマルパネル内の均一な温度分布が可能になり、結果として熱効率が向上します (ソーラーパネルの通常の動作条件では、流体が蒸発するため、局所的な熱効率は流体の入口から出口まで低下します)温度が上昇します）;

(3) ハイブリッド ソーラー パネルを使用すると、前の点で説明した利点に加えて、パネルの電気効率が向上します (同様の考慮事項)。

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