Ostatnie badania przeprowadzone przez włoskich naukowców z Uniwersytetu w Padwie wykazały, że poprawa efektywności energetycznej budynków mieszkalnych jest możliwa dzięki zastosowaniu innowacyjnych rozwiązań. Jednym z nich jest łączenie pracy powietrznej pompy ciepła z wymiennikiem ciepła powietrze-geoterma.
Badania prowadzone były na budynku jednorodzinnym o powierzchni 150 m2, zlokalizowanym w Valtellina we Włoszech. Budynek został wybudowany zgodnie z wytycznymi standardu pasywnego, co zapewniło bardzo wysoką izolacyjność termiczną oraz efektywność wentylacji i odzysk ciepła.
Nowatorskie podejście do poprawy efektywności energetycznej
Włoscy naukowcy opracowali nowatorskie podejście do poprawy efektywności energetycznej budynków mieszkalnych. Ich propozycja polega na łączeniu pracy powietrznej pompy ciepła z wymiennikiem ciepła powietrze-geoterma. Taka konfiguracja pozwala na efektywne wykorzystanie energii geotermalnej do ogrzewania i chłodzenia budynku.
Zestaw badawczy
Zaproponowany przez naukowców zestaw składał się z trzech kluczowych elementów:
- Geotermalnego wymiennika ciepła, który służył do wstępnego podgrzewania lub chłodzenia powietrza w zależności od pory roku;
- Pompy ciepła Compact P, produkowanej przez duńską firmę Nilan, działającej jako system HVAC oraz generator ciepłej wody użytkowej (c.w.u.);
- Wentylatorów odśrodkowych dostarczających klimatyzowane powietrze i odprowadzających powietrze wywiewane, pracujących z trzema różnymi prędkościami obrotowymi;
Analizę przeprowadzono przy użyciu oprogramowania MATLAB, które pozwoliło na śledzenie pracy systemu w warunkach rzeczywistych oraz symulowanych. Dane były zbierane przez system cały rok. Analiza koncentrowała się na identyfikacji głównych czynników wpływających na wydajność systemu oraz na ilościowym określeniu redukcji zużycia energii.
Wyniki badań
Wyniki testów wykazały, że zastosowanie dodatkowego wymiennika ciepła powietrze-geoterma może mieć znaczący wpływ na utrzymanie zadowalającej wydajności systemu w pełnym okresie eksploatacji (niezależnie od pory roku). Naukowcy stwierdzili, że dzięki zastosowaniu powietrzno-geotermicznego wymiennika ciepła zapotrzebowanie na ciepło i chłód w ciągu roku eksploatacji uległo znacznemu zmniejszeniu.
Badacze określili, że w okresie zimowym 2019 r., gdyby dodatkowy wymiennik ciepła powietrze-geoterma nie został zastosowany, konsumpcja energii elektrycznej wzrosłaby o 30% ze względu na zwiększone zapotrzebowanie na ciepło.
Końcowym wnioskiem zespołu z Uniwersytetu w Padwie jest to, że instalacja geotermalnego wymiennika ciepła może pomóc w redukcji zużycia energii elektrycznej oraz może umożliwić zakup mniejszej jednostki pompy ciepła, co dalej przekłada się na obniżenie kosztów.
Szczegóły swoich badań opisali w artykule pt.: „Analysis of a domestic air heat pump integrated with an air-geothermal heat exchanger in real operating conditions: The case study of a single-family building” opublikowanym w czasopiśmie „Energy and Buildings”.
