Coupled solar thermal - air source heat pump (ASHP) system integrating thermal energy storage for electrification of space heating in cold climates

集成热能存储的太阳能热-空气源热泵耦合(ASHP)系统,用于寒冷气候下空间供暖的电气化

基本信息

  • 批准号:
    578486-2022
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.55万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Alliance Grants
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2022-01-01 至 2023-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Globally buildings use over 40% of the total energy consumption and give over 39% of the total CO2 emissions. In Canada, space heating and water heating account for over 80% of the total energy used in homes most of which comes from fossil-fueled energy systems. With the increasing concerns of climate change and the impending catastrophic weather events, there is an urgent need to shift to renewable and cleaner sources of energy. Heat pumps are being considered a potential replacement for fossil fuel-based space heating technologies. They are highly efficient giving efficiencies between 200 - 600% depending on the technology (air source or ground source) The simplest heat pump technology is the air source heat pump system. It is cheap and easy to install. However, because of its reliance on outdoor ambient air as a source and sink for energy, its performance degrades during the coldest or hottest periods. This is one of the factors hindering their widespread use in extremely cold climates. To improve the performance of air source heat pump systems, we propose coupling a solar thermal system and thermal energy storage with an air source heat pump system. Through detailed numerical modeling under specific local climatic conditions and supporting experimental studies, a system optimized for Canada's cold climates will be developed and installed for long-term performance monitoring. In this NSERC Alliance partnership between the University of Calgary, Eta Energy Solutions, SAIT, and ENMAX, we propose a novel way of injecting solar thermal energy into a refrigeration cycle of a heat pump to improve its performance. We will develop and validate detailed thermodynamic models that establish system performance. Using the developed models, a lab-scale experimental setup will be developed and tested. After that, an actual system will be installed in a residence and its performance monitored. This research has the potential to increase the widespread use of the heat pump technology in our extremely cold climate, helping reduce space heating-related CO2 emissions in our quest to achieve net zero.
全球范围内,建筑物消耗的能源占总能源消耗量的 40% 以上,二氧化碳排放量占总排放量的 39% 以上。在加拿大,空间供暖和水加热占家庭总能源使用量的 80% 以上,其中大部分来自化石燃料能源系统。随着人们对气候变化和即将发生的灾难性天气事件的日益关注,迫切需要转向可再生和更清洁的能源。热泵被认为是基于化石燃料的空间供暖技术的潜在替代品。它们效率很高,根据技术(空气源或地源),效率在 200 - 600% 之间。最简单的热泵技术是空气源热泵系统。它价格便宜且易于安装。然而,由于其依赖室外环境空气作为能量来源和汇,其性能在最冷或最热的时期会下降。这是阻碍其在极冷气候下广泛使用的因素之一。为了提高空气源热泵系统的性能,我们建议将太阳能热系统和热能存储与空气源热泵系统耦合。通过当地特定气候条件下的详细数值模型和支持实验研究,将开发并安装针对加拿大寒冷气候优化的系统,以进行长期性能监测。 在卡尔加里大学、Eta Energy Solutions、SAIT 和 ENMAX 之间的 NSERC 联盟合作伙伴关系中,我们提出了一种将太阳能热能注入热泵制冷循环以提高其性能的新方法。我们将开发并验证确定系统性能的详细热力学模型。使用开发的模型,将开发和测试实验室规模的实验装置。之后,将在住宅中安装实际系统并对其性能进行监控。这项研究有可能在我们极其寒冷的气候中增加热泵技术的广泛使用,帮助减少与空间供暖相关的二氧化碳排放,以实现净零排放。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Mwesigye, AggreyA其他文献

Mwesigye, AggreyA的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

相似国自然基金

太阳能驱动钙基储热耦合CO2原位利用的能量传递转化机理研究
  • 批准号:
    52376192
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于流体光谱选择性的多孔介质太阳能吸热器光-热-力耦合特性研究
  • 批准号:
    52306272
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
太阳能热化学-电化学两步循环分解水制氢的热-电耦合机理研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
耦合高效光热转换相变储热单元的太阳能热电发电系统热量传递过程优化研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目
直接集成式太阳能高温电解制氢的光-热-质-电化学耦合机理
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:

相似海外基金

Thermal stability of adsorption solar power plants
吸附式太阳能发电厂的热稳定性
  • 批准号:
    2871817
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 4.55万
  • 项目类别:
    Studentship
Thermal Optimisation of Gigascale Solar Photovoltaics
千兆级太阳能光伏发电的热优化
  • 批准号:
    LP220100162
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 4.55万
  • 项目类别:
    Linkage Projects
Topology optimization of solar thermal receiver for converting carbon dioxide into fuel
将二氧化碳转化为燃料的太阳能集热器的拓扑优化
  • 批准号:
    22KF0117
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 4.55万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Developing new solutions and building capacity to unlock the potential of solar thermal in East Africa
开发新的解决方案并建设能力以释放东非太阳能热利用的潜力
  • 批准号:
    10046726
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 4.55万
  • 项目类别:
    Collaborative R&D
Development of a Condensed Molecular Solar Thermal System Using Multi-azobenzene Derivatives
使用多偶氮苯衍生物开发凝聚式分子太阳能热系统
  • 批准号:
    22K05299
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 4.55万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了