Các nhà nghiên cứu tại Đại học Nottingham đã nghiên cứu hiệu suất của một máy bơm nhiệt địa nhiệt nông kết hợp với hệ thống PV để sưởi ấm và làm mát nhà kính.

Được mô tả trong bài báo Nghiên cứu thử nghiệm về hệ thống bơm nhiệt nguồn đất để sưởi ấm - làm mát nhà kính, được xuất bản trên Tạp chí Quốc tế về Công nghệ Các-bon thấp, hệ thống được đề xuất bao gồm một hệ thống PV, một bể chứa nước 200 lít, một máy bơm nhiệt thương mại 5kW, hệ thống lưu trữ năng lượng nhiệt dựa trên đất theo mùa (SSBTESS) và đơn vị cuộn dây quạt (FCU).

Theo các nhà khoa học, thiết bị SSBTESS, có 24 bộ trao đổi nhiệt (VHX) kiểu thẳng đứng đơn lẻ và được đặt ở độ sâu 0,2 m, là thành phần quan trọng của toàn bộ hệ thống. Máy bơm nhiệt đóng vai trò như một bộ đệm giữa vòng thu, bản thân SSBTESS và hệ thống con cuộn dây quạt. Các lớp cách nhiệt dày cũng được triển khai để giảm sự mất nhiệt của đất và sàn bức xạ được bao phủ bởi bê tông, hoạt động như một bộ phận hút hoặc phun nhiệt ngầm trong nhà kính.

Trong thời kỳ nhiệt độ cao, hệ thống hấp thụ nhiệt từ nhà kính và đưa xuống mặt đất thông qua các điểm VHX, trong khi ở thời kỳ nhiệt độ thấp, nhiệt được lấy từ bình đệm của máy bơm qua các ống tuần hoàn đến bộ phận cuộn dây của quạt.

Cấu hình này đã được thử nghiệm trong một nhà kính với diện tích 46,94 m 2 và thể tích là 142,87 m 3 nằm ở Loughborough, Leicestershire, Anh. Các nhà khoa học cho biết: “Tổng diện tích bức tường của tòa nhà là 98,22 m2 , với diện tích mái là 77,01 m2 . Nó được phủ bằng kính hai lớp PV bán trong suốt trên mái nhà và PV mờ đục trên tất cả các thành bên”.

Hệ thống PV trên mái nhà có công suất lắp đặt là 7,67 kW và được lắp đặt với các mô-đun năng lượng mặt trời thông thường do nhà sản xuất Canada Solar của Trung Quốc cung cấp. Hệ thống PV trong suốt được triển khai trên các thành bên có công suất 2,8kW và được xây dựng với các mô-đun PV trong suốt hiệu suất 20% với công suất mỗi mô-đun là 90 W do nhà sản xuất Polysolar Ltd. có trụ sở tại Đài Loan cung cấp. Các bộ biến tần được cung cấp bởi chuyên gia Fronius người Áo .

Toàn bộ hệ thống, dựa trên cả kỹ thuật chủ động và thụ động để làm mát nhà kính, đã được thử nghiệm trong một năm. Các phép đo được thực hiện bởi nhóm người Anh cho thấy nó có thể duy trì nhiệt độ trong nhà trên 16 độ C trong tất cả các mùa, ngoại trừ mùa đông. Các nhà nghiên cứu cho biết: “Vấn đề có thể được giải quyết bằng cách giảm lượng không khí xâm nhập và thay đổi quy trình làm mát. Hơn nữa, với quy trình này, việc phun nhiệt có thể được tăng lên đáng kể”.

Theo họ, hệ thống gần như đã đạt được mục tiêu ban đầu mà họ đã thiết lập cho cài đặt thử nghiệm. Nhiệt độ môi trường trung bình dao động từ 6,12 đến 11,14 độ C và nhiệt độ bề mặt đất bên trong nhà kính dao động từ 7 đến 25 độ C.

Về phía trước, các nhà nghiên cứu cho biết họ muốn cải thiện độ dẫn nhiệt của hệ thống bằng cách bơm các hạt nano cacbon hoặc kim loại, độ ẩm nước và các giải pháp PCM đóng gói cho các rãnh vào đất và sử dụng công suất nhiệt cao hơn của máy bơm nhiệt.