英国诺丁汉大学的科学家们设计了一种创新的冰源热泵系统，该系统巧妙地利用现有的天然气管道来输送水，以提高住宅供暖效率。这一系统的设计性能系数达到了令人印象深刻的4.77。
该研究团队开发了一种住宅用冰源热泵，通过改造现有的燃气管道网络，实现了水资源的有效输送，以供热泵系统运行。“我们的热泵在性能上超越了所有现有类型，”该研究的通讯作者Ramin Mehdipour向光伏杂志透露，并表示他们已经开发出一个原型，即将开始对其进行性能测试。
研究小组在一个98平方米的住宅模型上进行了系统的数值模拟，并模拟了2021年英国诺丁汉市的实际气候条件。
学者们指出，空气源热泵（ASHP）的主要缺点是在极端寒冷条件下无法提供足够的热量，导致电力消耗增加和能源供应系统压力增大。“创新的解决方案对于应对供热行业的挑战至关重要，而冰源热泵通过重新利用天然气管道，提供了一种既技术可行又环境可持续的有前途的替代方案。”
冰源热泵的工作原理是利用水结冰时释放的潜热。系统使用R290环保制冷剂将水冷却至冰点以下，利用此过程中释放的热量为住宅供暖。随后，产生的冰浆可以排入排水系统或储存起来，以备夏季用于冷却。
科学家们进一步解释，冬季的地面温度通常高于外部环境，提供了一个稳定的热源。“我们的系统遵循地源热泵的原理，可以被视为一种集中供热系统，”Mehdipour解释道。“与其他热泵在极端寒冷条件下性能下降不同，冰源热泵专门设计用于在这些条件下持续运行。此外，它还显著减少了流体循环和水消耗的辅助能源需求，使其成为一个合适且高效的选择。”
在设计系统后，团队依据热力学和传热学原理开发了控制方程，并将其与其他使用不同热源的热泵系统进行了比较，包括空气、地面、湖水、河水、管道水和废水加热系统。
分析显示，该热泵的工作温度与使用接近冰点水的系统一致，其性能系数（COP）约为4.77。科学家们表示：“当使用70%浓度的冰浆时，该系统可以将能源供应所需的水量减少高达95%。”实际上，冰源热泵所需的水量比传统住宅供暖系统少约36.7倍，使其成为一种高效的替代方案。
在研究总结中，科学家们还指出，尽管其他热泵在温和季节可能表现更好，但在寒冷高峰期，它们可能会出现“显著”的性能下降。
这项研究成果发表在《可再生能源》期刊上，题为“冰源热泵与其他热源热泵性能的比较研究：英国的案例研究”。
参考消息来源：pv-magazine 版权及免责声明：本公众号注明“原创”的文章，其他媒体可以转载，但转载时必须保持内容的完整性，且务必注明来源。本公众号所发表转载内容均会标明出处，其中部分素材来源于网络，转载内容只用于信息传播，仅供参考，不作为商业用途；转载内容的真实性、准确性和合法性由原作者负责；如有侵权，请联系删除
