Конструктив теплового насоса, использующего буфер из аккумуляторной батареи

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Предлагаю, коллективным разумом, решить следующую задачу:
Дано:

1 ДС компрессор.
В природе, существуют модели от 24В.
Где-то попадалась табличка, одного и того же компрессора, но на разное напряжение.
КОП, при малом напряжении, ощутимо просаживается. Ибо токи нездоровые.
Начиная с 70В, уже обычные значения КОП=3.2-3.3 для стандартного режима 7/54.
Обычные дс компрессоры, рассчитанные на однофазную сеть, можно крутить 48-60В при оборотах 20-30гц. Что уже не мало.

2 Привод компрессора= частотник.
Здесь есть варианты. Можно использовать готовые платы с ТаоБао и т. д. Их делают для солнечных насосов. Видел на 48В. Стоят копейки, но их ещё нужно умудрится прикрутить.
Можно использовать привод от электровелосипеда. Есть как на трапецию, так и под синус. Видел до 96В.
Можно использовать промышленные частотные преобразователи, которые позволяют питать от дс шины. Доступны от90 до 600В.

3 Аккумуляторная батарея...
Здесь есть варианты, основная идея которых - уменьшать глубину разряда. Тем самым, в разы и даже десятки раз, продлевать срок жизни батареи.
Основной вариант - литий титанат. При разряде на 80%, срок жизни составляет 30 000 циклов. После этого, батарея теряет 10-20% емкости...Надо понимать, что в году 365 дней...
Если разряжать раз в сутки, хватит на 100лет.

4 Солнечные батареи
5 Прочие источники энергии.

6 Собственно, сетевая зарядка для литий титаната. Тут я скорее 0, чем половинка.
Одно ясно, для однофазной сети всё выглядит грустно. Минимум - нужен активный корректор коэффициента мощности, чтобы потреблять из сети ток, похожий на синусоиду.

7 Предусмотреть использование избыточной энергии в летнее время, скажем для электротранспорта.

Вроде ничего не забыл.

Найти:...найти нужно, единственно верный способ...свести воедино все компоненты. Чтобы минимизировать лишние преобразования энергии, минимизировать ценник устройства...ну и надежность, повторяемость - должны быть на высоте.

 

@Gaunt, такая конструкция нужна лишь тем, у кого есть:
1) ночной тариф достаточной мощности, или есть свободные средства для вкладывания в солнечные батареи (иные источники энергии).
2) готовность использовать ТН
3) низкотемпературная система отопления
4) энергоэффективный дом

На мой взгляд, слишком малая аудитория

 

@kmvtgn, Это в голове продавца, слишком маленькая аудитория.
Если у тебя садовый участок, с напряжением 150В - что имеете предложить?
Я с этим столкнулся, и не считаю схему "сугубо индивидуальной". В России живем.

Ничего сверхестественного в схеме нет. Буфер на 100В стоит 100 рублей за вольт. Это не полноценная батарея, но позволяет питать ТН сетью любого качества.
Так что возвращай в тему. Как-то мало представляется воздушный ТН в России, работающий на батарейках. Но перелив, ДХ - ещё как укладываются.

 

Было такое, цитирую отзыв:

"Уважаемые форумчане!
Пишу поделиться опытом эксплуатации теплового насоса КТНВ-06МС-220В.
Насос установлен в сентябре 2014 г. Дом 50 м, материал керамзитоблоки 20 см, утеплен снаружи пенополистиролом 5 см. В доме 2 комнаты и санузел. Комната 20 м2 установлено 2 радиатора тип 22 50*180, комната 15 м2. установлен 1 радиатор тип 22 50*180, санузел установлен радиатор 50*80.
Теплых полов нет, дополнительных средств отопления нет. Ростовская область.
Специальных замеров я не делал, все только с личных ощущений. Средняя температура в доме 24-25 градусов, средняя температура обратки 35-38 градусов. В доме очень комфортно, нет ощущения перегретого воздуха, как у меня в квартире. За все время эксплуатации оборудование ни разу не подвело (т-т-т). А теперь самое интересное! Дом находится в ДНТ, среднее напряжение сети 110-150Вольт! Стоит стабилизатор Ресанта 12КВт (90-260В). В тепловом насосе установлены резервные тэны, которые должны включаться при сильном понижении внешней температуры. Так вот, за весь отопительный сезон 2014-2015 ТЭН не включался, так как напряжения сети катастрофически низкое, а тепловой насос работал стабильно. Дом был нежилой и при -25 на улице температура в доме не упала ниже +18 градусов (внутренней отделки стен не было)."

А вообще, симметрирующий трансформатор с повышающей обмоткой решает проблему лучше стабилизатора

 

Думаю, даже больше циклов можно успеть до такой потери ёмкости, хоть 100 000 циклов .(а длительность жизни неиспользуемой банки, видимо, ограничена четвертью века).

Ибо есть подозрение, что стационарный литий при циклировании его - вокруг середины ёмкости банки всего на 20%, будет ограничен только длительностью жизни неработающей банки - будто бы и он находится в буферном режиме, то есть, заряжен оптимальным образом и будто не циклируется вовсе.

По крайней мере у лиотеховских банок самое стабильное состояние - вокруг середины ёмкости банки и производитель пишет именно о том, что цикл на 20% ёмкости (DOD=20%) вокруг середины ёмкости банки - равносилен отсутствию циклирования вообще.

Правда, Лиотех - это лифер, но (!) ведь и у лифера и у титаната зачастую одинаковые катоды LiFePO4 и отличаются они порой- только своими анодами, у лифера - обычный для всего современного лития углеродный анод, а вот у титаната - собственно - литий-титанатный анод).

Длительноть жизни (до потери 20% ёмкости от заводской ёмкости) в буферном режиме у литиевых АКБ, вроде бы 20-25 лет ?

Каков этот ресурс (годы в буфере) у титаната, кстати, стоило бы выяснить точнее. От него зависит то, каким числом циклов в сутки его нужно пользовать.

Про 100 лет у меня, короче, пка есть сомнения, ибо через 99 лет в банке может остаться и всего 1% ёмкости , а что там будет с напряжением и мощностью - и вовсе непонятно

 

Размер лиотеховских банок, делает слишком высокой цену "входа". Не нужно вспоминать Чубайса. В новом санкционном списке нет Кудрина, Набиулиной и Чубайса.

Литий титанат, используется в автомобилях, система старт-стоп на каждом светофоре.
Эти б. у. аккумуляторы, стоят 100 юаней 5 штук. Емкость 3А. Средняя точка 2.4В.
Т. е. 5 штук это 12В.

Много это или мало, сказать сложно. Но этого однозначно достаточно, чтобы холодильная машина успела начать и закончить цикл - при питании от солнышка.
Чтобы отработать перепады напряжения в сети. Если честно, я за всю жизнь не слышал...чтобы менялся звук болгарки на холостом ходу.
Вроде как у клиента, появится сеть 380В. Но сейчас, я не подпишусь использовать мощный ДС компрессор на одной фазе. Чревато.
С буфером - не страшно.

В общем, литий титанат, позволяет заряд и разряд токами 3С-10С-30С, т. е. 10-300А в бюджетном варианте. Это свойство, позволяет резко уменьшить цену "входа" в систему ТН+СБ. Дальше масштабируй как хочешь.

Важно решить, как логично выстроить всю цепочку устройств до компрессора.

 

Речь не о Чубайсе. Забудьте о нём.
Я не призывал ставить лифер вместо титаната.
Пример лифера был дан совсем для другого.

Речь о том, что у литиевых АКБ (китайский Винстон, Лиотех - сын китайского Тандер-Ская и т. п.) ресурс при DOD 20% вокруг середины ёмкости - вообще не ограничен количеством циклов.

Вы сказали насчёт титаната: 30 000 циклов и 100 лет, а я говорю, тоже для титаната, чтобы зацепить ваше внимание:
200 000 циклов (вокруг середины ёмкости с DOD=20%) и ... 25 лет до падения стандартного ёмкости на 20%..

Для всего почти лития. Подозреваю - что и для литий-титанатного анода - всё ровно также.
Есть такое подозрение.
Понимаете (?), я не спорил с Вами, а дополнял.

Вот в старт-стопах - шикарно. Но там и свинец, кстати, прекрасно отрабатывает, поскольку завести горячий ДВС - стоит 1 Вт*ч, а если запас энергии (в свинцовом АКБ 70Ач, 12 В) равен порядка 800 Вт*ч, то глубина цикла - ничтожна.

И даже свинчюшка справится. Но титанат легче и надёжнее.

 

Если я правильно понял, низкое напряжение сети хотим компенсировать дорогой системой накопления энергии, вместо дешевого стабилизатора? И ночью накапливать электрическую энергию вместо более простого накопления тепловой энергии в теплоаккумуляторе? И использовать солнечные панели со сроком окупаемости вложений 2 десятка лет?

 

Литий титанат, 6 *35АН, сейчас едет где-то. Обошелся 6 тыр. Будет замена штатному свинцу 90АН, который едва крутит мой 2.0 ТДИ.

Не спорю за цикличность. На Тао, доступны как отдельные сборки с автобусов, так и гибридные литий-титанат+литий ион. Работают вместе: титанат для тока, литий для емкости. Но то транспорт.
Лифер, не исключаю. Но его емкость должна быть на порядок больше, чем литий титаната. Это деньги, и не малые. Имеет смысл в автономке.
Здесь, первая цель - заставить работать компрессор от СБ.
Изначально, планировал использовать частотники, с встроенным MPPT.
https://yadi.sk/i/ERev8V3j3RvQd7
Это мои частотники. Один из них, сейчас питает мой дом. Который на одну фазу и 7А.
Показывает ток 6А. На компрессор идет 200В. ДС шина в районе 270-280В, в зависимости от напряжения сети. Счетчик показывает 14А+ потребление и 2.2-2.3квт мощности. Чего не может быть.
Это к тому, насколько важно подобрать схему питания буфера из сети.

Т. е. изначально, планировал избавится от насоса на холодной стороне, закопал свояку термосифон. И использовать режим переменной мощности=оборотов данного частотника. Но, ЭРВ не успевает отрабатывать не то что СБ, элементарное падение напряжение в сети. Т. е. при просадке, частотник резко снижает обороты. И компрессор заливает фреоном.
В общем, схема не однозначная, слишком много лишних запчастей потребуется по холодилке.

Тут ещё титанат подвернулся - решил думать вместе. Слишком дорого тянут подобные эксперименты=ошибки одному.

 

Нет. Хотим компрессор за 200 баксов, запитать от контроллера за 100 баксов.
А на разницу со стоимостью полноценного ТН, прикупить батарейки. Затем и панели, ветряки, гидростанцию, и забыл..что там Фил хотел электричество добывать.
Сама идея ТН - это возможность избавиться от зависимости.
https://www.kommersant.ru/doc/3534170
Это была последняя капля. После выборов, можно приступать к реализации проекта в железе.

 

Тема улетела на задворки...Ну да ладно. Будем бороться серыми методами.
Чтобы понять, о чем речь, нужно оттолкнуться от следующих вещей:
Чубайс окажется, как всегда, прав.
После выборов, нас ждет очередное "причесывание". Т. е. газ и электричество, может и не пойдут резко в гору, но подравняются к ценам Москвы и Краснодара...
Чтобы было "выгодно" использование альтернативных источников энергии. А именно, Чубайсова Лиотеха (батареи лифера размером с чемодан денег) и солнечных панелей - того же авторства.
Я полностью с ним согласен, но не согласен очередной раз скинуться ...дальше отборный мат.
Итого:
https://al-energy.ru/?yclid=266788225398612382
Здесь можно подсмотреть цены на солнечные панели.
https://item.taobao.com/item.htm?spm=2013.1.0.0.4f2883e19VcK6R&scm=1007.11855.31966.100200300000006&id=521095456723&pvid=bcb4ff6b-4812-4270-bd3a-b3a21ee66aa6
Это минимальный набор для дс буфера. Т. е. 90 юаней за 12В напряжения.
Этот буфер позволит безопасно использовать обычный тепловой насос.
Т. е. нормально начать и закончить холодильный цикл.
Есть другие варианты, на разный кошелек.
https://item.taobao.com/item.htm?spm=2013.1.w4004-10967964231.29.494afd1auEq2US&id=563415490736
Это уже серьезные емкости, позволяющие тактовать ночь = ночной тариф + зарядка буфера. День - питание ТН от аккумуляторов.
Здесь нужно понимать, что ночью - максимальные теплопотери. И никто не запрещает запасать тепло обычным способом, используя теплоаккумулятор.
Этот же ТА, ближе к лету, позволит активнее использовать солнечную энергию уже для работы ночью. Т. е. можно "заместить" часть необходимой емкости аккумуляторов дедовским способом. Этот ТА, делается задешево из обычных ПНД емкостей, 500-1000руб за 220 литровую бочку на авито. У этой бочки, есть две герметичные крышки...И сделаны они из полипропилена - того самого, что варится обычным "утюгом"..паяльником для полипропиленовых труб.
https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.3-c.w4002-1924466804.45.1b6eac7akkFXz8&id=559846806747
Здесь можно прикинуть цену дс привода компрессора. Самый дорогой, 2квт на 96В тоит 40 баксов.

Как вариант, можно использовать переделанный китайцами блок питания, для зарядки от сети
https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.9.10.5l0QlP&id=21980240302&_u=u1j7tl7ie533
На самом деле, именно этот момент, вынудил обратиться к общественному сознанию.
Здесь есть, где приложить руки, особенно для питания из сети 3*380В.
Нужно решение: как сделать лучше, где купить нужные компоненты, и вообще- подумать над схемой...
Ибо может наступить момент, когда излишки энергии можно будет сливать в сеть. Немцам это дозволено.

Пока такое видение конструкции.

 

Продолжим.
На другом хорошем форуме, меня просветили по поводу зарядки литий-титаната
Можно сделать следующим образом:
трансформатор тор http://www.tula-transformator.ru/trans_t.html
Диодный мост https://ru.aliexpress.com/item/Ideal-Diode-Full-Bridge-Rectifier-Polarity-Conversion-Reverse-Protection-Single-Phase-AC-50V-30A-Power-1KW/32827528150.html
https://ru.aliexpress.com/item/Ideal-Diode-Solar-Anti-Reverse-Charging-Battery-Charging-Anti-Reverse-Irrigation-Power-Supply-in-Parallel-75V20A/32827958908.html
Или на транзисторах, собрать самостоятельно. Это IRFP4468 или IRFP4568.
Дальше дс/дс повышающий модуль, CC/CV. Т. е. сначала ограничение тока, затем напряжения
https://ru.aliexpress.com/item/1PC-New-Arrival-600W-Digital-Control-DC-DC-Adjustable-Step-Up-Module-Constant-Voltage-Current-Solar/32819816579.html
Это цифровой, на условные 600вт.
https://ru.aliexpress.com/wholesale?catId=0&initiative_id=SB_20180201083011&SearchText=10-120V+Boost
Тут понятно.
У китайцев можно найти на 1.5квт. Больше не видел.
https://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.176.460a8481y55aJW&id=562056834598&ns=1&abbucket=5#detail
https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.3-c.w1017-13732405083.27.176bcc727NtjTK&id=543511845360&
Ну и маломощный, для зарядки от СБ. Здесь можно поискать что-нибудь поинтересней.
https://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.178.460a8481y55aJW&id=548981601215&ns=1&abbucket=5#detail

В общем, Пока КПД маломощного тора 94-95%, пока КПД дс/дс преобразователя, зарядника 85-95%... использование литий титаната в качестве дневного аккумулятора энергии, подойдет лишь с большой вилкой ночной тариф/дневной тариф.
Для меня не подходит.

Остается солнечный инвертор, способный работать как от сети, так и дс шины.
При этом, вместо прямого подключения СБ, можно подключить буфер.
Да, напряжение получается не айс, минимум 150В при использовании 1*220В частотника...Но это лучше, чем добавлять в схему тор и дс/дс повышайку.

Пошел курить тему непосредственного подключения СБ к буферу. Тут опять пробел в знаниях. Сдается мне, промежуточный девайс на 150В...будет сильно дорогой.