Pompa ciepła o wysokiej sprawności
Wysokie koszty początkowe oraz długi okres zwrotu z inwestycji — wynik zbyt niskiej wydajności — ograniczały dotychczas korzystanie z technologii pomp ciepła. Problemem tym zajęli się naukowcy zrzeszeni w projekcie "Development of high efficiency Stirling heat pump" EFFIHEAT . W ramach projektu opracowywana jest technologia gruntowych pomp ciepła (GHP), zdolna generować zasadnicze oszczędności energii. Upowszechnienie się technologii EFFIHEAT GHP może zapewnić roczne oszczędności na poziomie 0,03 mld euro. Nowa, ekonomiczna technologia geotermalnych pomp ciepła jest oparta na silniku Stirlinga z inwersją cyklu, który zapewnia współczynnik efektywności wyższy o 25%. Naukowcy opracowali oscylacyjną pompę ciepła Stirlinga w oparciu o mechanizm nietłumionego silnika tłokowego. Badacze zoptymalizowali tłoki, elementy wypierające i wymienniki ciepła, aby zmaksymalizować wymianę ciepła i zminimalizować wycieki. Innowacyjna konstrukcja jest bardziej niezawodna niż tradycyjne produkty przy mniejszych wymaganiach dotyczących konserwacji i dłuższym okresie eksploatacji W celu uzyskania informacji zwrotnych na temat dynamiki całego systemu zaprojektowano model termodynamiczny. Naukowcy opracowali dynamiczny system sterowania — innowacyjne połączenie oprogramowania i sprzętu — który umożliwia kontrolę nad ogólną wydajnością maszyny elektrycznej. Aby poprawić efektywność pompy ciepła Stirlinga, badacze zastosowali cylindryczny regenerator typu "sandwich" i regenerator z siatki drucianej, które działają jako wewnętrzne wymienniki ciepła. Na potrzeby regeneratorów opracowano nowatorski, wysokowydajny materiał kompozytowy oparty na foliach polimerowych z domieszką nano- lub mikrocząsteczek ceramicznych. W ramach projektu EFFIHEAT zbudowano i przetestowano prototyp pompy ciepła. W celu sprawdzenia uzyskanych wyników przeprowadzono odpowiednie badanie i zweryfikowano uzasadnienie biznesowe. Wyniki potwierdziły, że technologia pompy ciepła Stirlinga opracowana w ramach projektu EFFIHEAT spełnia oczekiwania użytkowników. Przygotowana pompa GHP pozwoli zapewnić znaczną oszczędność w budynkach dzięki bardziej wydajnej technologii konwersji energii. Pomoże to w osiąganiu celów UE dotyczących ograniczenia zużycia energii i redukcji emisji dwutlenku węgla.
Słowa kluczowe
Gruntowe źródła ciepła, gaz cieplarniany, geotermalne, pompa ciepła Stirlinga, wewnętrzny wymiennik ciepła, polimer, ceramiczny, prototyp