Инженеры разработали оптимизированный тепловой насос на пропане
28 Июня 2023
Немецкие инженеры разработали действующий тепловой насос для нагрева вторичного теплоносителя. Устройство на основе герметичного компрессора развивает тепловую мощность в 11,4 киловатта при заправке всего 146 граммов пропана.
Малый объем заправки хладагентом позволит устанавливать тепловой насос внутри помещений без принятия дополнительных мер безопасности. На один киловатт тепловой мощности устройство требует в пять раз меньше пропана, чем серийно выпускаемые модели, представленные на рынке.
Новая разработка — результат сотрудничества Института систем солнечной энергии Фраунгофера (ISE) и промышленного концерна в рамках только что завершенного проекта LC150 («Малая заправка 150 граммов»), финансировавшегося Федеральным министерством экономики и защиты климата Германии.
В ходе проекта LC150 исследователи собрали, оценили и оптимизировали более 20 различных сочетаний теплообменников и компрессоров.
В октябре 2022 года команда проекта объявила о создании контура теплового насоса, способного достичь тепловой мощности 12,8 кВт при COP, равном 4,7, и заправке всего 124 граммов пропана. Однако устройство использовало автомобильный компрессор, не рассчитанный на продолжительную работу и долгий срок службы, характерный для тепловых насосов. Новая разработка использует полностью герметичный компрессор.
— Целью проекта была разработка максимально готового к выходу на рынок теплонасосного модуля, использующего безопасный для климата хладагент пропан в количестве не более 150 граммов, что допускало бы установку модуля внутри помещений. При этом устройство должно выдавать достаточно тепла для обогрева жилья для одной семьи, — пояснила д-р Лена Шнабель, возглавляющая факультет технологий отопления и охлаждения в институте Фраунгофера. — Теперь мы достигли этой цели в сотрудничестве с нашими промышленными партнерами, которые получили все необходимое для создания готового к продаже теплового насоса.
Для создания прототипа использовались коммерчески доступные компоненты, ключевыми среди которых стали асимметричные пластинчатые теплообменники, значительно сокращающие требуемый объем хладагента. Среди других решений, позволивших уменьшить заправку хладагентом, — сокращение количества масла в компрессоре. Число вспомогательных компонентов, таких как датчики, было сведено к минимуму, а трубопроводы сделаны как можно более короткими.
Проект отопления многоквартирных домов
В декабре 2022 года исследователи приступили к новому проекту LCR290, цель которого — разработка решений для замены систем газового и мазутного отопления многоквартирных домов. Одно из главных условий – решения должны быть просты в установке и предполагать максимально широкое распространение.
Партнеры проекта планируют создать системы напольного и центрального отопления на основе тепловых насосов внутренней установки и высокопроизводительные тепловые насосы для наружного монтажа.
При разработке систем напольного отопления предполагается использовать наработки проекта LC150 в части решений, касающихся производства и хранения тепла, соединения модуля, производящего тепло, с водяным контуром, а также адекватного управления.
Как и проект LC150, новый проект с бюджетом 7 млн евро финансируется Федеральным министерством экономики и защиты климата Германии. Завершение проекта намечено на 30 июня 2025 года.