Prototipe Pompa Panas berbantuan PV-Dengan Kondensor Ganda Mencapai Koefisien Kinerja 7,59
Mar 03, 2026
Para peneliti di Universitas Miguel Hernández Elche di Spanyol telah merancang sistem pompa panas udara-ke-air yang dapat mengalihkan produksi air panas domestik (DHW) ke jam-jam siang hari, sehingga memaksimalkan pemanfaatan pembangkit listrik PV.
Kebaruan sistem ini terletak pada penggunaan dua kondensor, bukan satu unit.
Para peneliti menjelaskan bahwa pompa panas air panas domestik kompak (DHW) konvensional mencakup kompresor, evaporator, katup ekspansi, dan kondensor yang dibungkus di bagian bawah tangki penyimpanan, memanaskan seluruh volume air melalui konveksi alami. Konfigurasi kondensor-ganda yang diusulkan menambahkan kondensor kedua di bagian atas tangki, dipadukan dengan sistem kontrol yang dioptimalkan untuk memilih mode pengoperasian, dengan tetap mempertahankan komponen standar.
Kondensor bawah dan atas terdiri dari tabung spiral yang dipasang di antara dinding tangki dan lapisan insulasi. Saat kondensor bawah beroperasi, panas dialirkan ke bagian bawah tangki 215 liter, sehingga mendorong stratifikasi dan memanaskan seluruh volume. Ketika kondensor atas diaktifkan, hanya bagian atas tangki yang dipanaskan, sehingga memungkinkan pengoperasian yang lebih tepat sasaran dan penyimpanan energi yang lebih rendah.
Prototipe ini dikembangkan dari pompa panas-jenis udara-ke-air terpisah yang dilengkapi dengan kompresor gulir 600 W dan zat pendingin R134a. Pemanas hambatan listrik 2.400 W yang asli telah diputus untuk memastikan pengoperasian secara eksklusif dalam mode pompa panas. Sistem ini memiliki koefisien kinerja (COP) yang ditetapkan oleh pabrikan sebesar 3,17 pada suhu 14 C. Modifikasi termasuk mengintegrasikan kondensor kedua, mendesain ulang sirkuit pendingin, dan meningkatkan sistem kontrol untuk pengujian dalam kondisi pengoperasian DHW dan PV yang realistis.
Penyiapan eksperimental ini dirancang untuk mereplikasi permintaan DHW rumah tangga yang sebenarnya menggunakan sistem{0}loop tertutup untuk menghindari pemborosan air. Ini terdiri dari dua ruang iklim,-pompa panas kondensor ganda, instalasi PV 600 W, dan sirkuit hidrolik terkontrol. Pompa panas terhubung ke jaringan listrik dan sistem PV, dan tidak ada kompensasi finansial yang dipertimbangkan untuk kelebihan listrik yang dialirkan ke jaringan listrik.
Tangki tambahan, pompa sirkulasi, dan pendingin air menjaga suhu air masuk pada 10 C untuk menyimulasikan kondisi pasokan listrik. Pengontrol Arduino Mega mengelola pompa, katup, pendingin, dan pompa panas untuk memungkinkan pengujian otomatis. Sistem ini juga dilengkapi dengan 30 sensor suhu, pengukur aliran, dan perangkat pemantauan listrik, dengan data yang direkam dalam interval-menit.
Para peneliti mengevaluasi tiga konfigurasi pada suhu sekitar 18 C: pompa panas kondensor-tunggal konvensional, sistem yang sama digabungkan dengan PV, dan pompa panas kondensor-ganda dengan PV. Pengujian mengikuti profil konsumsi DHW berdasarkan EN 16147, memastikan suhu pasokan di atas 45 C.
Hasilnya menunjukkan bahwa konfigurasi-kondensor ganda meningkatkan kontrol stratifikasi, mengurangi konsumsi energi secara keseluruhan, dan mempertahankan kualitas layanan DHW sekaligus meningkatkan konsumsi-PV sendiri secara signifikan.
Analisis menemukan bahwa rata-rata COP musiman pompa panas mencapai 3,55 dalam konfigurasi-kondensor tunggal dan 3,65 bila dikombinasikan dengan PV.
“Seperti yang diharapkan, kedua nilai tersebut serupa, karena tidak ada perbedaan mode pengoperasian di antara keduanya,” tegas tim peneliti. “Pada pengujian ketiga, dengan dua kondensor dan strategi kontrol yang ditingkatkan yang memungkinkan pengoperasian dengan suhu air yang lebih rendah, efisiensi ini meningkat menjadi 3,71. Tren ini lebih terlihat ketika menganalisis efisiensi layanan DHW, di mana hasilnya adalah 3,08 dan 3,12 untuk dua mode pengoperasian pertama dan 3,37 untuk konfigurasi dengan dua kondensor dan panel PV. Karena tangki lebih dingin dalam konfigurasi dengan dua kondensor, kehilangan panas lebih sedikit.”
Sementara itu, konsumsi-energi surya dengan sistem-kondensor ganda, meningkat dari 9,9% menjadi 55,5%.
"Hasilnya juga menyoroti perlunya mempertimbangkan konsumsi-sekaligus, menggunakan dasar perhitungan paling banyak menit-per-menit dibandingkan setiap jam atau setiap hari, karena yang terakhir menghasilkan kontribusi tenaga surya yang sangat tinggi," para akademisi menyimpulkan. “Mempertimbangkan energi yang disuplai oleh panel PV, kinerja HP dapat dievaluasi ulang, sehingga menghasilkan COP sebesar 3,46 saat bekerja dengan satu kondensor dan 7,59 saat bekerja dengan konfigurasi kondensor ganda.”
Sistem ini dijelaskan dalam "Penilaian eksperimental desain pompa panas fotovoltaik baru dengan kondensor ganda," yang diterbitkan di Solar Energy.
