Vědci navrhli způsob, jak kombinovat FV termoelektrické moduly (TEM) se střešními fotovoltaickými systémy pro podporu vytápění, ventilace a klimatizace v budovách. Navrhli ve stěně integrovaný TEM pro vytápění a chlazení sousedních místností. Australsko-indická výzkumná skupina se

Vědci navrhli způsob, jak kombinovat FV termoelektrické moduly (TEM) se střešními fotovoltaickými systémy pro podporu vytápění, ventilace a klimatizace v budovách. Navrhli ve stěně integrovaný TEM pro vytápění a chlazení sousedních místností.

Australsko-indická výzkumná skupina se zabývala tím, jak se může kombinovat termoelektrické moduly (TEM) a FV za účelem zajištění vytápění, ventilace a klimatizace (HVAC) v budovách.

Termoelektrické moduly jsou široce používány pro elektronické chlazení zařízení, jako jsou procesory osobních počítačů, přenosné systémy pro skladování potravin a nápojů.

„Termoelektrické chlazení může být levnější než provoz mnoha konvenčních systémů typu HVAC pro aplikace chlazení malých oblastí. Zejména pokud je spojíme s fotovoltaickou elektřinou, která je v mnoha oblastech světa levnější než konvenční elektřina,“ řekl výzkumník Shyam Singh Chandel.

Výzkumníci uvedli, že konvenční TEM se ve skutečných budovách používaly jen zřídka kvůli jejich nízkému koeficientu výkonu (COP). Kombinace s FV se však může přiblížit komerční životaschopnosti ve stavebnictví. A to zejména pokud se používají v nízkoenergetických budovách, které stále spoléhají na konvenční klimatizaci.

„Za současného stavu techniky nemusí být prototyp termoelektrického chladicího systému levnější, pokud jde o počáteční náklady. Ale poskytne mnoho výhod, jako je nulová nebo nízká údržba, snadná oprava, provoz s nulovou hlučností, modularita, přesné chlazení a je rozhodně šetrnější k životnímu prostředí než chladicí systémy na bázi chlorfluoruhlovodíků, které ovlivňují životní prostředí v důsledku fugitivních emisí, zejména při výrobě a likvidaci takových systémů,“ řekl Chandel.

Vědci vyvinuli nový design pro systém TEM poháněný fotovoltaikou integrovanou do budovy (BIPV). Systém využívá vzduch jako tepelnou kapalinu pro střešní fotovoltaiku a primární stěnu TEM pro klimatizaci místností.

Klimatizace v budovách

„Stěnový systém TEM se integruje se stěnou z materiálu akumulujícího tepelnou energii. A má primární funkci vytápět nebo chladit přilehlou místnost a také ukládat přebytečnou tepelnou energii. A lze jej také optimalizovat jako podpůrný systém pro zvýšení účinnosti jakéhokoli již nainstalovaného konvenčního systému AC,“ řekli. „Ve střešním systému se proudění vzduchu nasává přirozenou konvekcí ze spodní části vzduchovodu pod FV moduly a odebírá teplo z integrovaného TEM. Ale také z FV modulů.“

U poloprůhledných solárních modulů se může systém konfigurovat jako průhledná stěna termoelektrického modulu (TTEM - stěna). A nebo poloprůhledná stěna termoelektrického modulu (STEM - stěna), v závislosti na propustnosti tepelné hmoty. Chandel uvedl, že hlavní výzvou pro systém je jeho nižší účinnost ve srovnání s konvenčními systémy chlazení s kompresí páry (VCR). Termoelektrické systémy mají koeficient výkonu (COP) typicky v rozsahu 0,5 až 3,0, zatímco u videorekordérů je to 1,2 až 6,0.

Termoelektrický systém

„Pokud se však podíváme na požadavky na chlazení budovy a teplotní rozsah tepelné pohody, ne vždy je potřeba chlazení s vysokým výkonem. A v takových případech může termoelektrický systém fungovat adekvátně i při nižším chladicím výkonu. I při požadované změně teploty,“ vysvětlil Chandel. „Spojení takových systémů s levnou fotovoltaickou elektřinou a optimalizovaný design s pomocí dalších technologií, jako jsou sálavé panely pro chlazení oblohy, materiály s fázovou změnou (PCM) a tepelné trubice, může také vyrovnat pole pro proveditelné použití takových systémů v aplikacích budov. Kromě toho je zapotřebí nový průlom v oblasti výzkumu materiálů pro termoelektrické moduly. Díky kterému se má tato technologie stát dále skutečně konkurenceschopná konvenčním systémům HVAC.“

Vědci prezentovali svá zjištění v „Vyhlídky udržitelného fotovoltaického termoelektrického chlazení v budovách s nulovou spotřebou energie: Přehled." Ten se nedávno publikoval v International Journal of Energy Research. Výzkumná skupina zahrnuje akademiky z Shoolini University v Indii a University of New South Wales v Austrálii.

„Novinkou studie je, že představuje aktualizovaný komplexní přehled minulých studií, současný stav techniky a budoucí výsledky výzkumu vývoje. Dále analýzy s ohledem na globální změnu klimatu a potřebu udržitelného budování s nulovou energií (ZEB) technologie,“ uvedli.

Zdroj: pv-magazine, Vapol