Les scientifiques ont utilisé deux ventilateurs soufflants avec deux plaques nues laminées pour créer une pompe à chaleur capable de fonctionner dans diverses conditions de température ambiante et de rayonnement solaire. Le système a un coefficient de performance journalier moyen de 3.24.
Une équipe de recherche internationale a développé une nouvelle pompe à chaleur solaire-air à double source (SAHP) pour les applications de chauffage de l'eau.
L’innovation du système réside dans l’utilisation d’un ventilateur soufflant qui permet une convection forcée dans des conditions d’ensoleillement partiel et de lumière diffuse. La convection forcée, comme la convection naturelle dans les pompes à chaleur solaires-air classiques à double source, extrait la source thermique ambiante vers le flux de réfrigérant.
« Cette étude contribue de manière significative à faire progresser la technologie SAHP, ouvrant la voie à des solutions de chauffage de l'eau plus efficaces et durables dans les régions aux conditions ambiantes diverses », a ajouté
La pompe à chaleur à double source solaire-air modifiée à expansion directe (SAHP-MDX) comprend un compresseur hermétique rotatif, un détendeur et des serpentins de condenseur refroidis par eau immergés. Le nouvel évaporateur du système, conçu pour surmonter les limitations de la convection naturelle, est construit en empilant deux plaques nues collées par rouleau avec un ventilateur soufflant entre les deux.
"L'air ambiant est forcé à travers l'évaporateur à plaques nues à double source du SAHP-MDX par deux ventilateurs soufflants avec des capacités de moteur individuelles de 35 W", ont déclaré les scientifiques, notant que le système a une surface de capteur solaire de 1.6 m2 et un évaporateur total. superficie de 3.2 m2. «Le compresseur hermétique rotatif, d'une puissance d'entrée nominale de 910 W et d'une capacité de chauffage de 3,500 410 W, comprime le réfrigérant vapeur (RXNUMXA).»
La nouvelle pompe à chaleur dispose de trois modes de fonctionnement. L’un est le mode naturel de source solaire-air (SANM) avec lequel le système peut fonctionner tout au long de la journée lorsque le rayonnement solaire est plus élevé, permettant à l’évaporateur de collecter l’énergie solaire et la chaleur de l’air ambiant par convection naturelle.
Le mode forcé de la source solaire-air (SAFM) fonctionne également tout au long de la journée, mais lorsque la lumière du soleil n'est pas entièrement disponible, l'évaporateur utilise la convection forcée pour absorber la chaleur de l'air ambiant, ainsi que l'énergie solaire. Lorsque l'insolation est absente au crépuscule ou pendant la nuit, le système utilise le mode forcé par source d'air (AFM), car l'évaporateur absorbe uniquement l'énergie thermique ambiante de l'air par convection forcée.
Le nouveau système a été testé dans le sud de l’Inde, pendant cinq jours de l’hiver 2021 et pendant cinq jours supplémentaires de l’été 2022. Il disposait de cinq cycles de chauffage de l’eau par jour pour tester toute la gamme des modes de fonctionnement. À chaque cycle, il devait chauffer 300 litres d'eau d'une température initiale de 31 °C à une température finale de 50 °C.
Selon les résultats, en mode SANM, le système avait un coefficient de performance (COP) de 3.62, tandis que le SAFM et l'AFM atteignaient respectivement 3.37 et 3.05. Le COP quotidien moyen de la nouvelle pompe à chaleur, tout au long des cinq cycles de chauffage par jour, s'est avéré être de 3.24. Le temps de chauffage moyen pour le SANM était de 163 minutes, 177 minutes pour le SAFM et 187 minutes pour l'AFM.
"Dans l'ensemble, le SAHP-MDX proposé surpasse les pompes à chaleur à double source conventionnelles qui existent dans la pratique", a conclu le groupe de recherche. "Il peut être utilisé comme un substitut réalisable aux applications de chauffage de l'eau dans des contextes réels où les conditions météorologiques, la température de l'air ambiant et le rayonnement solaire sont imprévisibles."
Les scientifiques ont décrit le système dans l'article « Utilisation optimale d'une source d'air solaire de faible qualité pour le chauffage de l'eau par pompe à chaleur à l'aide d'un évaporateur à double source avec convection forcée », récemment publié dans Communications internationales sur le transfert de chaleur et de masse. Les chercheurs viennent du Bannari Amman Institute of Technology en Inde, du Sri Krishna College of Technology et de l'Université Sunway en Malaisie.
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Source à partir de magazine pv
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