Experimental performance of hot water production by solar PV/T boosted heat pump system for electric power costs reduction in a slaughterhouse
Keywords:
Solar photovoltaic thermal panel, Heat pump, Hot water, Electric power costs reduction, PerformanceAbstract
This research presents the experimental performance of hot water production by solar PV/T boosted heat pump system in actual use in a slaughterhouse at Chai Prakan District, Chiang Mai Province. The system consists of a heat pump of 17.8 kWth, using R134a as a refrigerant. At the heat pump evaporator, the additional heat was supplied from a glazed solar photovoltaic thermal panel (PV/T) which peak power was 295 WP amounts 4 panels. The heat pump was powered by 14 panels of the solar photovoltaic panel which each peak power was 370 WP for hot water production in the storage tank of 3,000 liters for use in the scalding and scraping of pigs processing that required hot water was approximately 65°C. The results showed that the overall efficiency of solar PV/T boosted heat pump was equal to 59.28%, moreover, the average energy efficiency ratio (EER) was 3.17 kWth/kWe which was higher than the heat pump without solar PV/T with an average EER was 2.79 kWth/kWe. For the electric cost analysis of the scalding and scraping process, the specific energy consumption (SEC) could be reduced from 7.27 kWh/pig to 1.25 kWh/pig, or a cost was reduced from 33.15 Baht/pig to 5.70 Baht/pig. In overview, the used electric power from grid line was reduced about 30,361.24 kWh/year, which was equivalent to 138,447.24 baht/year or about 82.80% of electric power cost compared with the only electrical heater use. The system cost invested 708,060 Baht, so the payback period was equal to 5.49 years and the internal rate of return (IRR) was 17.31%, respectively.
References
สราวุธ พลวงษ์ศรี และสุลักษณา มงคล. การออกแบบและศึกษาสมรรถนะระบบทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ส าหรับโรงฆ่าสัตว์ กรณีศึกษาโรงฆ่าสัตว์เทศบาลชุมแสง จังหวัดนครสวรรค์.การประชุมวิชาการเรื่องการถ่ายเทพลังงานความร้อนและมวลในอุปกรณ์ด้านความร้อนและกระบวนการ ครั้งที่ 16,23-24 กุมภาพันธ์,ศูนย์ฝึกอบรมธนาคารไทยพาณิชย์, จังหวัดเชียงใหม่, 2560.
Fudholi, A., Sopian, K., Yazdi, M.H., Ruslan, M.H., Ibrahim, A. and Kazem, H.A. Performance Analysis of Photovoltaic Thermal (PVT) Water Collectors. Energy Conversion and Management, 2014;78: 641–651.
สราวุธ พลวงษ์ศรี และ ทนงเกียรติ เกียรติศิริโรจน์. การเพิ่มสมรรถนะทางความร้อนของระบบทำน้ำร้อนแสงอาทิตย์ที่มีปั๊มความร้อนเสริมโดยการใช้สารละลายเงินนาโนในตัวรับรังสีอาทิตย์. วารสารวิชาการ คณะเทคโนโลยีอุตสาหกรรม มหาวิทยาลัยราชภัฏลำปาง,2556;6(2):106–120.
เทคโนโลยีการใช้ปั๊มความร้อนสำหรับการทำความร้อน.กรุงเทพฯ:โครงการสาธิตเทคโนโลยีเชิงลึกเพื่อการอนุรักษ์พลังงานกรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน, กระทรวงพลังงาน,2552.
วงศ์สวรรค์ จันทะบูลย์และ ทนงเกียรติ เกียรติศิริโรจน์. การทดสอบสมรรถนะเครื่องทำน้ำร้อนที่ใช้ปั๊มความร้อนเสริมพลังงานแสงอาทิตย์แผ่นเรียบไม่มีกระจกปิดเป็นอิวาปอเรเตอร์.การประชุมวิชาการการถ่ายเทพลังงานความร้อนและมวลในอุปกรณ์ด้านความร้อน (ครั้งที่6),15-16 มีนาคม, โรงแรมอโมร่า จังหวัดเชียงใหม่, 2550.
Bakirci, K. and Yuksel, B. Experimental Thermal Performance of a Solar Source Heat-Pump System for Residential Heating in Cold Climate Region. Applied Thermal Engineering, 2011;31(8-9):1508–1518.
Burker, M.S. and Riffer, S.B. Solar Assisted Heat Pump Systems for Low Temperature Water Heating Applications: a Systematic Review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2016;55:399–413.
วิวัฒน์ มูลอ้าย และ ทนงเกียรติ เกียรติศิริโรจน์. ศักยภาพในการผลิตน้ำร้อนในโรงพยาบาลด้วยปั๊มความร้อนเสริมแสงอาทิตย์ที่ใช้ตัวเก็บรังสีแบบโพลีพรอพีลีน.วารสารวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่, 2552; 16(3): 23–33.
Anderson, T.N. and Morrison, G.L. Effect of Load Pattern on Solar-Boosted Heat Pump Water Heater Performance. Solar Energy, 2007;81(11): 1386–1395
Chaichana, C., Kiatsiriroat, T. and Nuntaphan, A. Comparison of Conventional Flat-Plate Solar Collector and Solar Boosted Heat Pump Using Unglazed Collector for Hot Water Production in Small Slaughterhouse. Heat Transfer Engineering, 2010;31(5): 419–429.
Wang, G., Quan, Z., Zhao, Y., Sun, C., Deng, Y. and Tong, J. Experimental Study on a Novel PV/T Air Dual-Heat-Source Composite Heat Pump Hot Water System. Energyand Buildings, 2015;108: 175–184.
ณัฐพงศ์ สุวรรณสังข์ และโสภิตสุดา ทองโสภิต. การประเมินศักยภาพเชิงเทคนิคและเศรษฐศาสตร์ของระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์บนหลังคาอาคารในจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย.วารสารวิจัยพลังงาน, 2558; 12(2): 59-74.
สราวุธ พลวงษ์ศรี. เอกสารประกอบการสอนวิชาเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์. วิทยาลัยพลังงานทดแทน, มหาวิทยาลัยแม่โจ้, 2557.
Wanchupela, N. and Polvongsri, S. The Comparison Study of Performance Between Two Different Types of Glazed Solar Photovoltaic Thermal Panels. The 5th National Conference and the 1st International Conference on Informatics, Agriculture, Management, Business administration, Engineering, Science and Technology, May 28-29, Diamond Plaza Hotel, Suratthani, Thailand, 2020.
Downloads
Published
Issue
Section
License
ลิขสิทธิ์ของบทความที่ตีพิมพ์ในวารสารฉบับนี้จะยังเป็นของผู้แต่งและยินยอมให้สิทธิ์เผยแพร่กับทางวารสาร
การเผยแพร่ในระบบวารสารแบบเปิดนี้ บทความจะสามารถนำไปใช้ได้ฟรีในการศึกษา และในทางที่ไม่เกี่ยวกับการค้า
