Integrating Novel Microchannel-Based Solar Collectors with a Water-to-Water Heat Pump for Cold-Climate Domestic Hot Water Supply, Including Related Solar Systems Comparisons
Notice bibliographique
Résumé
<p>In Canada, more than 80% of energy in the residential sector is used for space heating and domestic hot water (DHW) production. This study aimed to model and compare the performance of four different systems, using solar energy as a renewable energy source for DHW production. A novel microchannel (MC) solar thermal collector and a microchannel-based hybrid photovoltaic/thermal collector (PVT) were fabricated (utilizing a microchannel heat exchanger in both cases), mathematical models were created, and performance was simulated in TRNSYS software. A water-to-water heat pump (HP) was integrated with these two collector-based solar systems, namely MCPVT-HP and MCST-HP, to improve the total solar fraction. System performance was then compared with that of a conventional solar-thermal-collector-based system and that of a PV-resistance (PV-R) system, using a monocrystalline PV collector. The heat pump was added to the systems to improve the systems’ efficiency and provide the required DHW temperatures when solar irradiance was insufficient. Comparisons were performed based on the temperature of the preheated water storage tank, the PV panel efficiency, overall system efficiency, and the achieved solar fraction. The microchannel PVT-heat pump (MCPVT-HP) system has the highest annual solar fraction among all the compared systems, at 76.7%. It was observed that this system had 10% to 35% higher solar fraction than the conventional single-tank solar-thermal-collector-based system during the wintertime in a cold climate. The performance of the two proposed MC-based systems is less sensitive than the two conventional systems to collector tilt angle in the range of 45 degrees to 90 degrees. If roof space is limited, the MCPVT-HP system is the best choice, as the MCPVT collector can perform effectively when mounted vertically on the facades of high-rise residential and commercial buildings. A comparison among five Canadian cities was also performed, and we found that direct beam radiation has a great effect on overall system solar faction.</p>
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,003 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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machine, non validéePrédiction automatique; les deux têtes enseignantes s’accordent sur ce qui est montré ici.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».