Какви фактори причиняват намаляване на ефективността на термопомпата?
Приветствана като ключово решение за заместване на отоплението с изкопаеми горива, технологията на термопомпите бързо се внедрява в световен мащаб. Тъй като обаче много инсталации не успяват да постигнат теоретични нива на ефективност в реална експлоатация, основните причини са подложени на проверка.
Проучване на британския Енергия Запазване Доверие (Източно стандартно време) разкри стряскащ факт: 83% от инсталираните термопомпи във Великобритания не работят добре, като 87% не отговарят на минималния критерий за енергийна ефективност от 3 звезди.
Изследване на ЕТИ Цюрих, в сътрудничество с няколко университета, анализира реални оперативни данни от 1023 термопомпи в 10 централноевропейски страни. Те откриха значителни разлики в производителността между устройствата – при идентични температурни условия, Разликата в коефициента на производителност (ПОЛИЦЕЙСКИ) между някои устройства достигна 2-3 пътиТова откритие накара индустрията да преразгледа критичните фактори, влияещи върху ефективността на термопомпите.
01 Проблеми с оборудването и инсталацията
Основните виновници за ниската ефективност на термопомпата се крият в самото оборудване и качеството на монтажа. Проучването на Източно стандартно време установи неорганизирано управление на индустрията в инсталационния сектор като основен проблем.
Саймън Грийн, ръководител на отдела за бизнес развитие в Източно стандартно време, заяви откровено: дддххх Когато е инсталирана и използвана правилно, технологията на термопомпите може значително да намали емисиите на СО₂ във Великобритания. Настоящата ситуация обаче се различава значително от нашите оценки.ддххх
В Обединеното кралство Съветът по отопление и топла вода (HIC), отговарящ за инсталациите на термопомпи в жилищните помещения, публично призна липса на достатъчно работна ръка, която да помага на потребителите да избират подходящи продуктиТази липса на експертно ръководство води до чести грешки при избора, като потребителите често купуват оборудване, несъответстващо на характеристиките на сградата им.
Стареенето на оборудването е друг фактор, който убива ефективността. Съвременните производители на термопомпи тип „въздух-вода“ отбелязват в своите ръководства за поддръжка, че ключови компоненти като компресори и топлообменници се износват с времетоЛошото уплътняване причинява течове на хладилен агент, намалявайки ефективността на отопление/охлаждане, а стареещите електрически системи пряко влияят върху оперативната стабилност.
02 Фактори на околната среда и дизайна
Условията на околната среда са втората основна променлива, влияеща върху ефективността. Температурата на околната среда решаващо влияе върху ефективността на отопление на термопомпите въздух-вода – по-ниските температури водят до значително намаляване на ефективността.
Мястото на монтаж е също толкова важно. Разполагането в близост до източници на топлина или радиатори ограничава въздушния поток, което директно намалява ефективността на топлообмена. Влажността в помещенията и качеството на въздуха също създават каскадни ефекти върху отоплителната ефективност.
Мащабният анализ на данни на ЕТИ Цюрих установи, че Термопомпите геотермални термопомпички постигнаха среден ПОЛИЦЕЙСКИ от 4,90, което значително надвишава средния коефициент от 4,03 за термопомпичките въздух-вода.От решаващо значение е, че ефективността на геотермалните източници е по-малко засегната от колебанията на външната температура, което демонстрира по-стабилна работа.
Изследването разкри и ключов недостатък на дизайна: приблизително 7-11% от термопомпените системи са прекалено големи, докато около 1% са недостатъчни.Това несъответствие в размерите предотвратява работата при оптимални условия, което води до разхищение на енергия.
03 Неправилна експлоатация и поддръжка
Състоянието на поддръжка на термопомпена система влияе пряко върху нейната дългосрочна ефективност. Редовната поддръжка е ключова за осигуряване на нормална работа, но това основно изискване често се пренебрегва на практика.
Лошата поддръжка може да причини запушване или повреда на компонентите, докато нестандартните методи за поддръжка създават нови проблеми. Неправилните нива на зареждане с хладилен агент – независимо дали са презаредени или недозаредени – значително намаляват ефективността на отоплението. Използването на неподходящи почистващи препарати върху топлообменниците по подобен начин уврежда производителността.
Европейски изследвания показват, че Намаляването на настройката на отоплителната крива с 1°C може да увеличи средната ефективност на термопомпата с 0,11 ПОЛИЦЕЙСКИ и да намали потреблението на енергия в домакинствата с 2,61%.Много потребители не са запознати с подобни методи за оптимизация, което води до продължителна неоптимална работа.
Проблеми с хладилния агент са друга често срещана причина за загуба на ефективност. Недостатъчният топлопреносим капацитет на хладилния агент намалява ефективния топлообмен на цикъл. Някои производители използват некачествени хладилни агенти, за да намалят разходите, или по време на транспортиране се получава теч, което води до невъзможност за достигане на проектните температури на водата.
04 Проблеми със системната конфигурация и оразмеряване
Неподходящата конфигурация на системата е дълбоко вкоренена причина за неефективност. Термопомпите, предназначени за производство на битова гореща вода (БГВ), показват значително по-ниски стойности на ПОЛИЦЕЙСКИ от тези, използвани за отопление на помещения, защото БГВ изисква по-високи температури на потокаТази разлика в характеристиките на енергийното потребление често се пренебрегва по време на проектирането.
Проблемите с оразмеряването са особено остри в жилищните приложения. Екипът на ЕТИ Цюрих разработи показатели за използване, за да оцени целесъобразността на оразмеряването, като установи, че Прекалено големи или недостатъчни системи са изключително често срещани.
В индустрията методите за системна интеграция оказват критично влияние върху цялостната ефективност. Проучвания в проекти за улавяне на СО₂ в циментови заводи показват, че Интегрирането на високотемпературни термопомпи може да намали допълнителните разходи за клинкер с 32%Постигането на такава оптимизация обаче изисква прецизен дизайн на системата и възможности за интеграция, което представлява предизвикателство за много инсталатори.
Популярните китайски системи с двойно захранване (интегрирано охлаждане и отопление) подобряват цялостната енергийна ефективност чрез иновативен дизайн. През лятото хладилният агент се разпределя чрез стенни вътрешни тела; през зимата топлата вода циркулира през подови отоплителни системи, в съответствие с традиционния китайски здравен принцип „топли крака, хладна глава“. Оптимизираните конфигурации водят до значително повишаване на ефективността.
05 Решения и бъдещи перспективи
Справянето с предизвикателствата, свързани с ефективността на термопомпите, изисква както технологични иновации, така и корекции на политиките. Пробив на изследователи от Хонконгския университет за наука и технологии (ХКУСТ) включва еластична сплав Ти₇₈Нб₂₂, постигайки ефективност на промяна на температурата 20 пъти по-голяма от конвенционалните метали, достигайки 90% от границата на ефективност на Карно.
Този материал се нагрява и охлажда чрез еластична деформация, което открива нов път за технологията на твърдотелните термопомпи. Екипът в момента разработва прототип на индустриална термопомпа, базирана на тази сплав.
Оперативният мониторинг и интелигентното регулиране предлагат практически подобрения в ефективността. Европейските изследователи препоръчват установяването стандартизирани процедури за оценка на производителността след инсталацията и разработване на цифрови инструменти, които да помогнат на потребителите да оптимизират настройките. Простите корекции, като например понижаване на кривата на отопление, водят до значителни икономии на енергия.
Дизайнът на политиките се нуждае от усъвършенстване. Германският опит показва, че Високите цени на електроенергията могат да възпрепятстват приемането на термопомпиРационалните корекции в данъчните структури на енергията, които правят електроенергията по-конкурентоспособна спрямо природния газ, биха ускорили замяната на отоплението с изкопаеми горива.
Промишлените приложения имат огромен потенциал. Проектите за улавяне на СО₂ от циментови заводи, интегриращи високотемпературни термопомпи, демонстрират способността на технологията да намалява емисиите, като същевременно намалява допълнителните разходи за клинкер с 32%. С разширяването на възобновяемата електроенергия и развитието на технологията за високотемпературни термопомпи, подобни решения биха могли да се превърнат в основни технологии за декарбонизация за енергоемките индустрии.
Бъдещият път на развитие на технологията за термопомпи става все по-ясен. Еластичната сплав Ти₇₈Нб₂₂, разработена от учени по материалознание на ХКУСТ, се представя изключително добре в лабораторията. Промишлените области изследват нови гънки. Проектите за улавяне на въглерод в циментови заводи, комбиниращи високотемпературни термопомпи с механична рекомпресия на пари (MVR), са намалили... Разходите за улавяне на СО₂ достигат 125,9 евро на тонС преминаването на тези иновации от лабораториите към пазара, термопомпите наистина ще се превърнат в ключова сила в глобалния енергиен преход.