Do czego dąży DUOHEAT
Spiętrzenie temperatury co najmniej 100 K, ciepło dostarczane przy temperaturze do 200 °C oraz współczynnik wydajności (COP) 2,5–8 — krok dalej niż opublikowane konstrukcje wysokotemperaturowych pomp ciepła.
Komercyjnie opłacalna wysokotemperaturowa pompa ciepła
Celem DUOHEAT jest zaprojektowanie, zbudowanie i przygotowanie do komercjalizacji dwustopniowej, wysokotemperaturowej pompy ciepła zdolnej wytwarzać ciepło o temperaturze do 200 °C, przy spiętrzeniu temperatury — różnicy między temperaturą źródła a temperaturą dostarczanego ciepła — wynoszącym co najmniej 100 K. Osiągnięcie tego spiętrzenia w sposób efektywny jest tym, z czym porównujemy resztę tej strony wobec opublikowanych alternatyw.
Wysokie temperatury przy wysokim COP
Opublikowane konstrukcje wysokotemperaturowych pomp ciepła zwykle wiążą się z kompromisem między temperaturą dostarczanego ciepła a sprawnością: im wyższa temperatura na wyjściu, tym niższy bywa COP. Dwustopniowa sprężarka i mieszalnikowy wymiennik ciepła DUOHEAT zostały zaprojektowane tak, by utrzymać wyższy COP przy jednoczesnym osiąganiu wyższej temperatury dostarczanego ciepła niż w konstrukcjach opisanych w literaturze poniżej.
Temperatura dostarczanego ciepła (°C)
Współczynnik wydajności (COP)
| Źródło | Temp. parowania [°C] | Temp. skraplania [°C] | Sprawność sprężarki | Moc cieplna [kW] | COP |
|---|---|---|---|---|---|
| Bobelin (2012) | – / 36–60 | – / 80–138 | 70% | 50–200 | 1–5 |
| Mateu-Royo (2019) | 60–80 / – | 90–140 / – | 60,3% | 10,9–17,5 | 2,2–3,4 |
| Xu (2021) | 45–65 / – | 80–100 / – | 75% | 12 | 4–5,7 |
| DUOHEAT | 50–90 / 30–70 | 110–200 / 115–210 | izentropowa 80% / 78% (stopień wysoko-/niskoprężny) | 50–1000 | 2,5–8 |
Powyższe wykresy są własną wizualizacją DUOHEAT danych z tabeli poniżej — nie są odwzorowaniem żadnego opublikowanego wykresu.
- Bobelin, D., & Bourig, A. (2012). “Experimental Results of a Newly Developed Very High Temperature Industrial Heat Pump (140 °C) Equipped With Scroll Compressors and Working With a New Blend Refrigerant.” Paper 2435. International Refrigeration and Air Conditioning Conference at Purdue. docs.lib.purdue.edu/iracc/1299
- Mateu-Royo, C., Navarro-Esbrí, J., Mota-Babiloni, A., Molés, F., & Amat-Albuixech, M. (2019). “Experimental exergy and energy analysis of a novel high-temperature heat pump with scroll compressor for waste heat recovery.” Applied Energy, 253, 113504. doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.113504
- Xu, C., Yang, H., Yu, X., Ma, H., Chen, M., & Yang, M. (2021). “Performance analysis for binary mixtures based on R245fa using in high temperature heat pumps.” Energy Conversion and Management: X, 12, 100123. doi.org/10.1016/j.ecmx.2021.100123
Powiązany kontekst międzynarodowy: Aneks 58 IEA, Zadanie 1.
Grupy docelowe
DUOHEAT jest skierowany do ciepłowni i elektrociepłowni, a także do sektorów przemysłu opartych na procesach wysokotemperaturowych.
Ciepłownie i elektrociepłownie
Suszenie i pasteryzacja
Przemysł chemiczny
Produkcja żywności
Poza samą technologią
DUOHEAT wspiera bardziej zrównoważoną gospodarkę cieplną: zastąpienie ogrzewania opartego na paliwach elektryfikacją napędzaną ciepłem odpadowym redukuje emisje i poprawia efektywność energetyczną procesów przemysłowych. Stabilne powiązanie zapotrzebowania na energię elektryczną do produkcji ciepła z systemem elektroenergetycznym wspiera również rozwój odnawialnych źródeł energii oraz efektywność planowanych jednostek jądrowych w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym (KSE). Łączenie wysokotemperaturowych pomp ciepła z magazynami energii to kolejny sposób zapobiegania redysponowaniu nierynkowemu. Najtrudniejsza do zmierzenia, ale być może najważniejsza korzyść ma charakter społeczny: dekarbonizacja ciepłownictwa i przemysłu oraz redukcja emisji CO₂.