Исследователи из австрийского университета Инсбрук разработали встроенный в фасад пропановый тепловой насос типа «воздух-вода», предназначенный для использования в многоквартирных жилых зданиях.
Тепловой насос был разработан Уильямом Монтелеоне, Фабианом Оксом, Георгиосом Дерменцисом и Сэмюэлем Брейссом из департамента энергоэффективности факультета строительной инженерии и материаловедения университета. Ученые подробно описали свою работу в статье «Моделирование бесшумного теплового насоса R290 mini-split, интегрированного в фасад», опубликованной в журнале Applied Thermal Engineering.
Они отметили, что интеграция с фасадом поможет решить проблемы ограниченного пространства и что эта концепция становится все более популярной при реконструкции многоквартирных домов.
«Тенденция заключается в децентрализации систем кондиционирования воздуха в сборных фасадных системах, чтобы их можно было заменить в любое время с минимальными неудобствами для арендаторов и конструкции здания»,
— говорится в статье.
Благодаря возможности выполнения работ за пределами строительной площадки, сборные модульные фасады не только обладают лучшими эксплуатационными характеристиками с точки зрения физики здания, но и значительно сокращают сроки строительства.
Согласно статье, лабораторные эксперименты продемонстрировали способность системы обеспечивать подачу горячей воды с температурой 45 °C при температуре окружающей среды -7 °C с COP 2,5. При температуре окружающей среды 10°C COP составляет 4,5. Тепловой насос оснащен защитой для предотвращения обледенения.
Тепловой насос имеет номинальную теплопроизводительность 1,5 кВт и работает в паре с резервуаром для хранения горячей воды объемом 200 л. Исследователи утверждают, что в ситуациях, когда экономия пространства является главным приоритетом, их моделирование показывает, что резервуар для хранения горячей воды объемом 120 литров может удовлетворить потребности семьи из трех человек.
«В настоящее время европейский рынок не предлагает альтернатив газовым или электрическим котлам для ГВС, которые являются минимально компактными, модульными и бесшумными», — говорится в исследовании. «Предлагаемое нами решение может способствовать увеличению темпов обновления многоквартирных зданий и повышению экологичности строительного фонда».
Лабораторные исследования
Разработка теплового насоса включала моделирование и лабораторные эксперименты, проведенные на трех уровнях: на уровне компонентов с упором на конструкцию наружного блока, на уровне цикла циркуляции хладагента и на уровне системы теплового насоса в целом, которая включает периферийные устройства и механизмы управления.
Используя компьютерное моделирование гидродинамики, исследовательская группа смогла спроектировать и оптимизировать наружный блок для обеспечения компактности, однородности потока и снижения перепада давления, удовлетворяя потребности в экономии пространства и производительности.
Функциональная модель была установлена в испытательных камерах Университета Инсбрук. Мобильная внешняя климатическая камера позволила протестировать тепловой насос при различных температурах наружного воздуха. Температура нагрева теплоносителя в этих условиях составляла от 30 до 50 °C при номинальном объемном расходе воздуха 350 м3/ч. Для точного измерения расхода хладагента был установлен кориолисовый массовый расходомер.
Исследователи заявили, что встроенный в фасад тепловой насос на R290 будет протестирован в реальных условиях в рамках реализации демонстрационного проекта для многоквартирного дома в Вене, который сейчас находится на реконструкции.
