PVT和熱泵組合用于建筑供熱制冷，可持續(xù)和氣候中和能源供應的新發(fā)展

　　結合Eurosun 2022會議，第二屆IEA SHC Task 66行業(yè)研討會于9月底在德國舉行，題為“太陽能熱能和/或PVT與熱泵相結合作為創(chuàng)新的能源供應解決方案”。來自工業(yè)界的四位發(fā)言人介紹了為建筑物和市政提供可持續(xù)和氣候中和能源供應的新發(fā)展。

　　“在全球范圍內(nèi)，建筑物的運行約占一次能源消耗的40%，約占溫室氣體排放量的25%”，Task 66經(jīng)理Harald Dru博士在歡迎辭中說。“IEA SHC任務66將側重于為中歐氣候條件下至少85%的熱需求，100%的冷卻需求和至少60%的電力需求的高太陽能部分的建筑開發(fā)經(jīng)濟和生態(tài)供應概念。關鍵方面是建筑物的整體能源供應，包括熱、冷和電的交互，包括雙向靈活性方面的與電力和熱網(wǎng)的相互作用。

　　PVT 集熱器作為鹽水熱泵的唯一熱源

　　德國Consolar Solare Energiesysteme的管理合伙人Andreas Siegemund展示了如何將這些目標付諸實踐。Siegemund展示了各種建筑類型的高效和可持續(xù)能源供應的例子。

　　德國奧芬巴赫的新市政廳：100 臺 PVT 集熱器與一臺 51.2 kW 的熱泵一起工作。

　　照片：Consolar

　　目前的一個項目是德國奧芬巴赫河畔奎奇鎮(zhèn)的市政廳。那里有100個PVT集熱器，總面積約為200㎡為51.2 kW熱泵提供電力和熱量。該系統(tǒng)連接到區(qū)域供熱網(wǎng)絡，為建筑物提供供暖和制冷。

　　康索拉（Consolar）的PVT收集器是2.25㎡尺寸和重量為38公斤。正面覆蓋著光伏電池。在背面，表面積為 18 m2 的特殊空氣-鹽水換熱器可確保與環(huán)境空氣進行最佳熱交換，同時利用光伏組件的廢熱。來自屋頂?shù)柠}水是熱泵的唯一熱源。無需鉆孔或地面熱交換器。因此，該系統(tǒng)不需要額外的許可或批準程序。

　　“光伏場的設計使得熱泵消耗的電力由集熱器全年產(chǎn)生，”Siegemund總結技術優(yōu)勢說。此外，我們的PVT集熱器適合作為鹽水熱泵的唯一熱源，也可用于在溫暖的季節(jié)冷卻建筑物。

　　分兩個階段進行建筑物翻新

　　根據(jù)Siegemund的說法，應選擇PVT熱泵系統(tǒng)的尺寸，使其能夠滿足所需最大供暖需求的80%。作為PVT領域所需屋頂面積的指南，Consolar指出以下經(jīng)驗法則：可以通過將單級熱泵的千瓦功率乘以4和多級或逆變器熱泵的千瓦功率乘以3.3來估計必要的屋頂面積（以平方米為單位）。

　　為了在較長時間內(nèi)分攤投資成本，但盡快減少二氧化碳排放，Siegemund建議分兩個階段對現(xiàn)有建筑物進行翻新。在第一階段，對能源系統(tǒng)進行翻新，并配備熱泵、PVT 集熱器和用于峰值消耗的燃氣鍋爐。在第二步，進行能源改造。這減少了建筑物的熱量需求，不再需要燃氣鍋爐或僅在有限的范圍內(nèi)使用。

　　Maria Zagorulko展示了Naked Energy用于商業(yè)和工業(yè)應用的PVT真空管技術。

　　商業(yè)應用的PVT集熱器

　　英國公司Naked Energy Ltd.致力于商業(yè)建筑的脫碳。其開發(fā)和運營工程師Maria Zagorulko介紹了該公司的PVT收集器和幾個應用示例。

　　該公司以Virtu的產(chǎn)品名稱提供兩種基于真空管技術的PVT收集器型號以及兩種無需發(fā)電的高溫收集器類型。雖然后者已經(jīng)獲得認證，但 PVT 版本目前正在認證過程中。除工業(yè)外，該技術的目標群體主要是大型熱消費者，如酒店、超市或大學。每根管的總面積為 0.65 ㎡ 或 0.47 m2 re。這些以五套安裝，可用于所有類型的屋頂表面以及立面。作為該技術的另一個優(yōu)勢，Zagorulko提到收集器從地面的能見度低，這使得它們在歷史建筑上使用很有趣。此外，管子之間不需要大的間隙。

　　尋求與可持續(xù)技術相輔相成的合作伙伴

　　作為受監(jiān)控的PVT工廠之一，Zagorulko在英國斯旺西鎮(zhèn)展示了一座辦公樓。40 個 VirtuPVT 型安裝在立面上，總計10 kWth 和 2.5 kWel。根據(jù)運營工程師的說法，立面安裝系統(tǒng)在第一年產(chǎn)生了1，700 kWh 的電力和3，240 kWh 的熱能。這相當于太陽能電力側的特定產(chǎn)量為 575 kWh/kWp，熱側的總集熱器面積為125 kWh/㎡。

　　目前，該公司正在研究與其他再生技術的組合?！拔覀兛吹搅藢irtu與其他可持續(xù)技術相結合以擴大熱量和電力的輸送和儲存的巨大潛力，”Zagorulko說。“我們正在跨季節(jié)儲熱、太陽能冷卻、工業(yè)和農(nóng)業(yè)過程的太陽能加熱以及與熱泵集成等領域尋找合作伙伴?！?/p>

　　VirtuPVT在斯旺西一個節(jié)能辦公室的外墻上。這36根管子自2018年以來一直在運行。

　　照片：Naked Energy

　　最大限度地利用太陽能電力的過熱能量

　　奧地利熱泵生產(chǎn)商iDM Energiesysteme GmbH的大客戶經(jīng)理Marcel Macke就熱泵解決方案與光伏相結合的能源管理進行了演講。iDM 生產(chǎn) 2 至 1，500 kW 的熱泵系統(tǒng)。該公司從事高效再生熱能系統(tǒng)的開發(fā)、生產(chǎn)和分銷，并提供與光伏系統(tǒng)相關的智能能源管理。

　　能源管理的目的是最大化自我消耗，并使能源盈余接近于零。“這是通過熱泵和光伏系統(tǒng)之間的直接網(wǎng)絡通信實現(xiàn)的，”Macke解釋說?！盀榇?，需要調(diào)制熱泵和控制器。”光伏發(fā)電的熱量可以通過生活熱水儲存、熱緩沖器和建筑物以熱能的形式儲存起來。

　　iDM以單戶住宅為例研究了這一概念，并記錄了有和沒有智能過熱的能耗。光伏系統(tǒng)連接到調(diào)制空氣源熱泵。一個2000升的緩沖區(qū)和建筑物被用作熱能儲存?！巴ㄟ^使用智能過熱，我們成功地將電網(wǎng)電力消耗減少了一半，同時將產(chǎn)生的光伏電力的自我消耗增加了5倍，”Macke總結了現(xiàn)場測試結果。

　　Steag Energy Services（印度）項目經(jīng)理Arun Kumar Vaiyapuri博士描述了微電網(wǎng)規(guī)劃，能源平衡和經(jīng)濟分析之間的關系，這是所謂的CCHP（制冷，熱電聯(lián)產(chǎn)）最佳規(guī)模的先決條件。