Photovoltaische Wärmepumpe für Gebäudefassaden: Thermische Photovoltaiksysteme Heizung, Kühlung und Stromerzeugung

In diesem Buch wird die Entwicklung und Analyse eines photovoltaisch-thermischen (PVT) Wärmepumpensystems vorgestellt, das in Gebäudefassaden zur energieeffizienten Frischluftzufuhr integriert ist. Das System kombiniert die photovoltaische Stromerzeugung mit der Wärmepumpentechnologie, um das ganze Jahr über gleichzeitig Kühlung, Heizung und Warmwasser bereitzustellen. Es wird eine neuartige PVT-Frischluftkammer vorgeschlagen, die eine Vorwärmung oder Vorkühlung der Umgebungsluft durch Kältemittelverdampfung und -kondensation ermöglicht, wodurch der Energieverbrauch der HLK-Anlage gesenkt und die Raumluftqualität sichergestellt wird. Mithilfe von CFD-Simulationen und experimenteller Validierung werden in der Studie die Luftströmungs- und Wärmeübertragungseigenschaften bei natürlicher und erzwungener Konvektion untersucht. Die Ergebnisse zeigen Temperaturschwankungen von 4-10 °C und eine Kühlleistung von bis zu 91 %. Ein experimentelles System, das an einer Gebäudefassade an der Dalian University of Technology installiert wurde, zeigte einen stabilen Betrieb und erreichte einen elektrischen Wirkungsgrad von 9,6-10,2 % und einen Frischluft-COP von 0,88, was sein Potenzial für die Multi-Energieerzeugung und fassadenintegrierte nachhaltige Gebäudeanwendungen beweist.