చలికాల వాతావరణాల్లో రేడియంట్ ఫ్లోర్ హీటింగ్ కోసం సౌర-సహాయిత హీట్ పంప్ డిజైన్ తక్కువ శక్తి వినియోగాన్ని సూచిస్తోంది

చలికాల వాతావరణాల్లో హీటింగ్ సమస్యకు ఇప్పుడు మరింత సమగ్ర పరిష్కారం కనిపిస్తోంది

University of Calgary పరిశోధకులు, శీతాకాల పరిస్థితులు సమర్థవంతమైన స్థల హీటింగ్‌ను ప్రత్యేకంగా కష్టతరం చేసే ప్రాంతాల కోసం రూపొందించిన ఒక హీటింగ్ కాన్ఫిగరేషన్‌ను అధ్యయనం చేశారు. వారి ప్రతిపాదిత వ్యవస్థ air-source heat pump ను air-based solar collector మరియు radiant floor heating తో కలుపుతుంది, మరియు సిమ్యులేషన్లు ఈ ఏర్పాటు పనితీరును మెరుగుపరచడంతో పాటు వార్షిక శక్తి వినియోగాన్ని తగ్గించగలదని సూచిస్తున్నాయి.

pv magazine లో నివేదించిన ఈ పని, భవనాల కార్బన్ తగ్గింపులో కేంద్రమైన ఒక సమస్యపై దృష్టి పెడుతుంది. ప్రత్యక్ష fossil fuel heating నుండి దూరంగా వెళ్లడానికి heat pump లు ఒక ప్రధాన మార్గంగా పరిగణించబడుతున్నాయి, కానీ చల్లని వాతావరణం వాటి సామర్థ్యాన్ని తగ్గించగలదు. Canadian బృందం solar-assisted air preheating మరియు radiant floor delivery system తో heat pump ను కలిపితే ఆ అంతరాన్ని తగ్గించగలదా అని పరీక్షించింది.

ఈ కలయిక ఎందుకు ముఖ్యమైంది

వ్యవస్థలోని ప్రతి భాగం వేరు వేరు పరిమితిని ఎదుర్కొంటుంది. air-source heat pump ప్రధాన హీటింగ్ పనిని అందిస్తుంది, కానీ బయట ఉష్ణోగ్రతలు తగ్గేకొద్దీ దాని సామర్థ్యం పడిపోవచ్చు. air-based solar collector, heat pump కు చేరే ముందు intake air ఉష్ణోగ్రతను పెంచగలదు. ఇదే సమయంలో radiant floor heating కొన్ని సంప్రదాయ వ్యవస్థలకంటే తక్కువ operating temperature వద్ద వేడి అందించగలదు, దీని వలన మొత్తం వ్యవస్థ సామర్థ్యం మెరుగవుతుంది.

దీని ఫలితం కేవలం భాగాల సమాహారం కాదు, ఒక సమన్వయిత thermodynamic strategy. పరిశోధకులు Calgary పర్యావరణ పరిస్థితులలో TRNSYS ఉపయోగించి వ్యవస్థను సిమ్యులేట్ చేశారు, చలికాలాలకు పేరున్న నగరాన్ని పరీక్షా ఉదాహరణగా తీసుకున్నారు. దీనితో heat-pump పనితీరు పట్ల సందేహం ఎక్కువగా ఉండే ప్రాంతాలకు ఈ అధ్యయనం సంబంధించినదిగా మారింది.

సిమ్యులేషన్లు ఏమి చూపించాయి

pv magazine సారాంశం ప్రకారం, ప్రతిపాదిత కాన్ఫిగరేషన్ coefficient of performance ను 2 నుండి 4 పరిధి నుంచి 2 నుండి 6 వరకు పెంచగలదు. ఇది వార్షిక శక్తి వినియోగాన్ని కూడా గణనీయంగా తగ్గించగలదు. ఆ ఫలితాలు solar assistance కేవలం అంచు సవరణలకే పరిమితం కాదని సూచిస్తున్నాయి. సరైన control logic మరియు operating conditions తో, ఇది చలికాలంలో air-source heat pump ప్రవర్తనను గణనీయంగా మెరుగుపరచగలదు.

పరిశోధకులు ప్రత్యేకంగా air recirculation మరియు సంబంధిత control logic పాత్రను పరిశీలించారు, solar collectors తో కలిపిన air-source heat pumps కోసం ఇది విస్తృతంగా పరిశీలించని ప్రాంతమని వారు చెబుతున్నారు. ఇది ముఖ్యమైన విషయం, ఎందుకంటే hybrid systems హార్డ్‌వేర్ మీద మాత్రమే విజయవంతం కావు. గాలిని ఎలా దారి మళ్లిస్తారు, తిరిగి ఉపయోగిస్తారు లేదా bypass చేస్తారు అన్నదే solar contribution అర్థవంతమా లేక స్వల్పమా అన్నది నిర్ణయిస్తుంది.

అంటే, ఇది హార్డ్‌వేర్ అధ్యయనం ఎంతైతే ఉందో, కంట్రోల్-సిస్టమ్ అధ్యయనం కూడా అంతే. భవనాలు సిద్ధాంతపరమైన సామర్థ్యాన్ని వాస్తవ పొదుపుగా మార్చడానికి సాఫ్ట్‌వేర్ మరియు sensor-driven operation పై ఎక్కువగా ఆధారపడుతున్నాయి. Calgary పని, hybrid low-carbon heating systems తమ సామర్థ్యాన్ని చేరుకోవాలంటే జాగ్రత్తగల control design అవసరమని మద్దతిస్తున్నట్టు కనిపిస్తోంది.

రేడియంట్ ఫ్లోర్లు ఎందుకు సహాయపడతాయి

ఈ సెటప్‌లో radiant floor heating ఉపయోగకరమైన భాగస్వామి, ఎందుకంటే ఇది వేడిగా ఉన్న గాలి లేదా నీటి సరఫరాపై ఆధారపడే కొన్ని వ్యవస్థలకంటే తక్కువ supply temperature లతో పనిచేయగలదు. తక్కువ-ఉష్ణోగ్రత heat delivery సాధారణంగా heat pump పనితీరుకు అనుకూలంగా ఉంటుంది. ఫ్లోర్ స్వయంగా వేడిని నెమ్మదిగా, సమంగా విడుదల చేసే ఉపరితలంగా మారుతుంది, దీనివల్ల ప్రధాన పరికరంపై ఒత్తిడి తగ్గుతుంది.

చల్లని వాతావరణాల్లో ఇది ముఖ్యమైనది, ఎందుకంటే బయట ఉష్ణోగ్రతల్లో తీవ్రమైన పడిపోయే సందర్భాలు హీటింగ్ వ్యవస్థలను తక్కువ సమర్థవంతమైన operating modes వైపు నెట్టగలవు. లోపలి సౌకర్యాన్ని నిలబెట్టేందుకు అధిక-ఉష్ణోగ్రత output అవసరమయ్యే వ్యవస్థ కంటే, డిమాండ్‌ను సమతుల్యం చేసి మోస్తరు ఉష్ణోగ్రత వేడిని సమర్థంగా వినియోగించే వ్యవస్థకు నిర్మాణాత్మక ప్రయోజనం ఉంటుంది.

సిమ్యులేషన్ నుంచి అమలు వరకు

ఈ అధ్యయనం simulation మాత్రమే, విస్తృత వాణిజ్య అమలు కాదు. కాబట్టి ప్రతి నిజమైన ఇన్‌స్టాలేషన్‌లో గృహ యజమానులు లేదా బిల్డర్లు ఏమి అనుభవిస్తారో ఇది ఒంటరిగా నిరూపించదు. కానీ కఠిన వాతావరణాల్లో building electrification మెరుగుపరచడానికి hybridization అత్యంత బలమైన మార్గాల్లో ఒకటై ఉండవచ్చని ఇది మరింత ఆధారాలు జత చేస్తుంది.

దాని ప్రభావాలు ఒక Canadian నగరానికే పరిమితం కావు. solar assistance మరియు smart control strategies ద్వారా air-source heat pumps ను చల్లని ప్రాంతాల్లో మరింత ప్రభావవంతంగా చేయగలిగితే, వాటి addressable market పెరుగుతుంది, energy transition planning లో వాటి పాత్ర మరింత ప్రాయోగికమవుతుంది. ఇది residential decarbonization, grid planning, మరియు సంప్రదాయ హీటింగ్ వ్యవస్థలను మార్చే ఆర్థికతకు ముఖ్యమైనది.

ఈ పని నుంచి వచ్చే విస్తృత సంకేతం ఒక్కటే: ఏ ఒక్క సాంకేతికతకు మొత్తం భారం ఒంటరిగా మోసాల్సిన అవసరం లేదు. మెరుగైన low-carbon heating system, స్థాపిత సాంకేతికతలను మరింత ఉద్దేశ్యపూర్వకంగా కలిపి రూపొందించబడవచ్చు. ఆ అర్థంలో, Calgary డిజైన్ భవిష్యత్తు దూకుడుకన్నా ఒక practical blueprint: solar energy అవసరమైన చోట ఉపయోగించండి, radiant floors బలాన్ని వినియోగించండి, మరియు heat pump పని చేయాల్సిన పరిస్థితులను మెరుగుపరచండి.

చలికాల వాతావరణాల్లో electrification కోసం ఇది ఒక ప్రాముఖ్యమైన దారి. ప్రశ్న heat pumps శీతాకాలంలో పనిచేస్తాయా అన్నది కాదు, వాటిని సహాయపడే చుట్టూ ఉన్న వ్యవస్థ ఎంత తెలివిగా రూపొందించబడిందన్నదే అని ఇది సూచిస్తోంది.

ఈ వ్యాసం PV Magazine నివేదిక ఆధారంగా రూపొందించబడింది. మూల వ్యాసాన్ని చదవండి.