Hvaða þættir valda minnkun á skilvirkni hitadælu?
Varmadælutækni, sem er talin lykillausn til að koma í stað jarðefnaeldsneytishitunar, er ört að ryðja sér til rúms um allan heim. Hins vegar, þar sem margar uppsetningar ná ekki fræðilegri skilvirkni í raunverulegum rekstri, eru undirliggjandi orsakir undir smásjá.
Könnun breska orkusparnaðarsjóðsins (EST) leiddi í ljós óvænta staðreynd: 83% af uppsettum hitadælum í Bretlandi standa sig ekki sem skyldi., þar sem 87% náðu ekki lágmarksviðmiðum um orkunýtingu, sem eru þriggja stjörnu einkunn.
Rannsókn ETH Zurich, í samstarfi við nokkra háskóla, greindi raunveruleg rekstrargögn frá 1.023 varmadælum í 10 löndum í Mið-Evrópu. Þeir fundu verulegan mun á afköstum milli eininga – við sömu hitastigsskilyrði, Munurinn á afkastastuðlinum (COP) milli sumra tækja náði 2-3 sinnumÞessi niðurstaða hefur hvatt iðnaðinn til að endurskoða þá mikilvægu þætti sem hafa áhrif á skilvirkni varmadæla.
01 Vandamál með búnað og uppsetningu
Helstu orsakir lágrar skilvirkni varmadælna liggja í búnaðinum sjálfum og gæðum uppsetningar. Könnun EST leiddi í ljós Óskipulögð stjórnun innan uppsetningargeirans sem kjarnavandamál.
Simon Green, yfirmaður viðskiptaþróunar hjá EST, sagði hreinskilnislega: "Þegar hitadælutækni er sett upp og notuð rétt gæti hún dregið verulega úr losun koltvísýrings í Bretlandi. Hins vegar er núverandi staða töluvert frábrugðin okkar áætlunum."
Í Bretlandi viðurkenndi Heating and Hotwater Industry Council (HHIC), sem ber ábyrgð á uppsetningu hitadæla í íbúðarhúsnæði, opinberlega skortur á nægilegu vinnuafli til að aðstoða neytendur við að velja viðeigandi vörurÞessi skortur á leiðsögn sérfræðinga leiðir til tíðra mistaka við val, þar sem notendur kaupa oft búnað sem ekki hentar eiginleikum byggingarinnar.
Öldrun búnaðar er annar skaðlegur þáttur í skilvirkni. Nútíma framleiðendur lofthitadæla taka fram í viðhaldsleiðbeiningum sínum að Lykilþættir eins og þjöppur og varmaskiptir slitna með tímanumLéleg þétting veldur leka í kælimiðli, sem dregur úr skilvirkni hitunar/kælingar, en öldrun rafkerfa hefur bein áhrif á rekstrarstöðugleika.
02 Umhverfis- og hönnunarþættir
Umhverfisaðstæður eru önnur helsta breytan sem hefur áhrif á skilvirkni. Umhverfishitastig hefur afgerandi áhrif á hitunarnýtni loftvarmadæla – lægri hitastig leiðir til verulega minnkaðrar skilvirkni.
Uppsetningarstaður er jafn mikilvægur. Staðsetning nálægt hitagjöfum eða ofnum takmarkar loftflæði og hefur bein áhrif á skilvirkni varmaskipta. Rakastig og loftgæði innanhúss hafa einnig áhrif á hitunarafköst.
Stórfelld gagnagreining ETH Zurich leiddi í ljós að Jarðvarmadælur náðu meðal COP upp á 4,90, sem er langt umfram meðaltalið 4,03 fyrir loftvarmadælur.Mikilvægast er að sveiflur í hitastigi utandyra hafa minni áhrif á skilvirkni jarðorku, sem sýnir stöðugri afköst.
Rannsóknin leiddi einnig í ljós lykilhönnunargalla: u.þ.b. 7-11% af varmadælukerfum eru of stór, en um 1% eru undirstærð.Þessi stærðarmisræmi kemur í veg fyrir notkun við bestu aðstæður og veldur orkusóun.
03 Óviðeigandi notkun og viðhald
Viðhaldsstaða varmadælukerfis hefur bein áhrif á langtímahagkvæmni þess. Reglulegt viðhald er lykillinn að því að tryggja eðlilegan reksturen þessi grunnkrafa er oft vanrækt í reynd.
Lélegt viðhald getur valdið stíflum eða skemmdum á íhlutum, en óhefðbundnar viðhaldsaðferðir valda nýjum vandamálum. Rangt magn kælimiðils – hvort sem það er ofhlaðið eða vanhlaðið – dregur verulega úr hitunarnýtni. Notkun óviðeigandi hreinsiefna á varmaskiptara skaðar á sama hátt afköst.
Evrópskar rannsóknir benda til þess að Að lækka stillingu hitaferilsins um 1°C getur aukið meðalnýtni hitadælunnar um 0,11 COP og dregið úr orkunotkun heimila um 2,61%.Margir notendur eru ekki meðvitaðir um slíkar hagræðingaraðferðir, sem leiðir til langvarandi ófullnægjandi rekstrar.
Vandamál með kælimiðil eru önnur algeng orsök fyrir skertri skilvirkni. Ófullnægjandi varmaflutningsgeta kælimiðilsins dregur úr virkri varmaskiptingu á hverri lotu. Sumir framleiðendur nota ófullnægjandi kælimiðil til að lækka kostnað eða leki verður við flutning, sem leiðir til þess að vatnshitastigið nær ekki hæfilegu hitastigi.
04 Vandamál með kerfisstillingu og stærðarvali
Óviðeigandi kerfisuppsetning er djúpstæð orsök óhagkvæmni. Hitadælur sem eru hannaðar til að framleiða heitt vatn á heimili sýna marktækt lægri COP gildi en þær sem notaðar eru til húshitunar, vegna þess að... Varmt vatn krefst hærri framrennslishitaÞessi munur á orkuþörf er oft gleymdur við hönnun.
Vandamál með stærðargráður eru sérstaklega brýn í íbúðarhúsnæði. Teymi ETH Zurich þróaði nýtingarmælikvarða til að meta viðeigandi stærðargráður og komst að þeirri niðurstöðu að Of stór eða of lítil kerfi eru ótrúlega algeng.
Í iðnaði hafa aðferðir við kerfissamþættingu mikil áhrif á heildarhagkvæmni. Rannsóknir á verkefnum sem tengjast CO₂-bindingu í sementsverksmiðjum sýna að Með því að samþætta háhitahitadælur getur verið hægt að lækka viðbótarkostnað við klinker um 32%Hins vegar krefst slíkrar hagræðingar nákvæmrar kerfishönnunar og samþættingargetu, sem skapar áskoranir fyrir marga uppsetningaraðila.
Vinsælu tvískiptu kerfin í Kína (samþætt kæling og hitun) auka heildarorkunýtingu með nýstárlegri hönnun. Á sumrin er kælimiðill dreift um veggfestar innanhússeiningar; á veturna streymir heitt vatn um gólfhitakerfi, sem er í samræmi við hefðbundna kínverska heilsufarsregluna um hlýja fætur og svalt höfuð. Bjartsýni stillingar skila verulegri orkunýtingu.
05 Lausnir og framtíðarhorfur
Að takast á við áskoranir varðandi skilvirkni varmadæla krefst bæði tækninýjunga og stefnubreytinga. Byrjun vísindamanna við vísinda- og tækniháskólann í Hong Kong (HKUST) felur í sér teygjanlegt Ti₇₈Nb₂₂ málmblöndu., sem nær 20 sinnum meiri hitabreytingarnýtni en hefðbundnir málmar, og nær 90% af Carnot-nýtnimörkunum.
Þetta efni hitnar og kólnar með teygjanlegri aflögun, sem opnar nýjar leiðir fyrir varmadælutækni í föstu formi. Teymið er nú að þróa frumgerð af iðnaðarvarmadælu sem byggir á þessari málmblöndu.
Rekstrareftirlit og snjallar aðlaganir bjóða upp á hagnýtan hagræðingu. Evrópskir vísindamenn mæla með því að koma á fót Staðlaðar aðferðir við mat á afköstum eftir uppsetningu og þróa stafræn verkfæri til að hjálpa notendum að hámarka stillingar. Einfaldar stillingar, eins og að lækka hitaferilinn, skila verulegum orkusparnaði.
Stefnumótun þarfnast fínpússunar. Reynsla Þýskalands sýnir að Hátt rafmagnsverð getur hindrað notkun hitadælaSkynsamlegar breytingar á orkuskattsfyrirkomulagi, sem gera rafmagn samkeppnishæfara gagnvart jarðgasi, myndu flýta fyrir því að jarðefnaeldsneyti myndi skipta út kyndingu fyrir hitun.
Iðnaðarnotkun býr yfir miklum möguleikum. CO₂-bindingarverkefni í sementsverksmiðjum sem samþætta háhitavarmadælur sýna fram á getu tækninnar til að draga úr losun og um leið lækka viðbótarkostnað við klinker um 32%. Þegar endurnýjanleg rafmagn eykst og tækni háhitavarmadæla þroskast gætu slíkar lausnir orðið kjarninn í kolefnislækkunartækni fyrir orkufreka iðnað.
Framtíðarþróunarleiðin fyrir varmadælutækni er að skýrast. Teygjanlega Ti₇₈Nb₂₂ málmblöndunni, sem efnisfræðingar HKUST þróuðu, skilar einstaklega góðum árangri í rannsóknarstofum. Iðnaðarsvið eru að kanna nýjar víddir. Kolefnisbindingarverkefni í sementsverksmiðjum sem sameina háhitahitadælur og vélræna gufuþjöppun (MVR) hafa dregið úr... Kostnaður við að binda CO₂ er 125,9 evrur á tonnÞegar þessar nýjungar færast frá rannsóknarstofum út á markað munu varmadælur sannarlega verða lykilafl í hnattrænni orkuskiptum.