Evleri verimli ve sürdürülebilir bir şekilde ısıtmak, özellikle soğuk iklimlerde büyük bir zorluktur. Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı’ndaki (NREL) araştırmacılar, termokimyasal malzemeler (TCM’ler) kullanarak umut verici bir çözüm üzerinde çalışıyorlar. Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’ndan sektör temsilcileri ve araştırmacılarla birlikte çalışan bilim insanları, termokimyasal malzemeleri (TCM’ler) bir binanın HVAC sistemine entegre etmek için gerçekçi bir konfigürasyon belirledi. ABD Enerji Bakanlığı Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (NREL) araştırmacılarına göre, termokimyasal malzemelerde depolanan enerji, özellikle nemli bölgelerde kapalı alanları etkili bir şekilde ısıtabilir.
Tuz-hidrat TCM’ler, bir binanın ısıtma sistemine yük esnekliği sağlamak için umut verici adaylar olarak kabul edilmektedir. Bu esneklik, ısıtma sistemi için elektrik gereksinimlerinin azaltılmasına veya yükün elektriğin daha ucuz ve/veya daha temiz olduğu zamanlara kaydırılmasına olanak sağlayabilir.
Termokimyasal malzemeler (TCM) sırasıyla hidrasyon ve dehidrasyon reaksiyonları yoluyla boşaltılır ve şarj edilir. Tuzun hidratlanması, binayı ısıtmak için kullanılan ısıyı açığa çıkarır ve TCM’yi dehidre etmek veya şarj etmek için günün diğer saatlerinde ısı pompasından ekstra ısı gerektiği belirtildi. Bu da reaktörün su buharı ile etkileşime girmesi gerektiği anlamına gelir.
“Bu su buharı doğrudan ortam havasından gelebilir, bu durumda TCM sistemi açık bir sistemdir. Ya da TCM, kapalı bir sistem olarak bilinen, havası boşaltılmış izole bir odada olabilir. Bu durumda, su buharı “ikinci bir bölmeden buharlaşan” sıvı sudan gelir.
NREL’in Gelişmiş Bina Ekipmanı Araştırma Grubu’nda kıdemli bir araştırma mühendisi ve bu konudaki yeni makalenin ortak yazarı olan Jason Woods, “Reaktörü binaya entegre etme şeklimiz, evi kurutmadan bunu yapabiliyoruz” dedi. ve ekledi: “Nemin nereden geldiğini düşünmek önemlidir, çünkü nasıl entegre edildiğine bağlı olarak performans önemli ölçüde etkilenebilir.”
En iyi sonuçları veren yapılandırma, TCM reaktörünün binadan çıkan havayı ısıtmasına izin verdi, bu da iç mekan havasıyla aynı sıcaklık ve nemin oluşmasını sağladı. Isındıktan sonra hava, bir ısı eşanjörü aracılığıyla gelen havalandırmayı dolaylı olarak ısıttı.
Su buharı sağlamak için iç mekan havasını kullanmak, bir binanın nemini rahatsız edici seviyelere düşürebilir. Araştırmacılar bunu çözmek için iç mekan havasının kurumasını önleyen bir sistem tasarladı. Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı’nda (NREL) kıdemli bir araştırmacı olan Jason Woods ve ekibi, binadan çıkan havayı (egzoz havası) ısıtan ve bunu bir ısı eşanjörü aracılığıyla gelen taze havayı ısıtmak için kullanan bir sistemi test etti. Bu kurulum, verimli ısıtma sağlarken iç mekan nem seviyelerini sabit tutuyor.
Araştırmacılar, sistemin Atlanta, New York, Minneapolis ve Seattle gibi farklı iklimlerde ne kadar iyi çalıştığını test etmek için bilgisayar modelleri ve deneyler kullandılar. Şaşırtıcı olmayan bir şekilde, Seattle gibi nemli şehirler daha iyi sonuçlar verdi çünkü hava TCM reaksiyonunu yönlendirmek için daha fazla neme sahipti.
Daha büyük binalar, kilovat-saat enerji depolama başına daha düşük maliyetlerden yararlanır, bu da teknolojiyi bina boyutu arttıkça daha uygun hale getirir. Araştırmacılar, kilovat-saat başına 10 sentin altında bir seviyelendirilmiş depolama maliyeti (LCOS) tahmin ederek yaygın kullanım potansiyeli olduğunu gösterdiler.
Sistem geleneksel fırınların veya ısı pompalarının yerini almaya hazır olmasa da, enerji kullanımını azaltmak için onlarla birlikte çalışabilir. Maliyet etkin hale getirmek için üretim, kurulum ve paketlemeyi iyileştirmek de dahil olmak üzere teknolojiyi geliştirmek için daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır. Kaynak: U.S. Department of Energy’s National Renewable Energy Laboratory (NREL).
