Domů
Úspory energie
Umělá inteligence pomáhá při návrhu účinnějších kompresorů pro tepelná čerpadla
Malý turbokompresor pro tepelné čerpadlo. Zdroj: epfl.ch

Umělá inteligence pomáhá při návrhu účinnějších kompresorů pro tepelná čerpadla

Tepelná čerpadla se v posledních letech stávají neustále oblíbenější technologií pro vytápění, stále je zde však mnoho prostoru pro jejich zlepšování. Tým švýcarských vědců nyní představil novou metodu, která využívá umělou inteligenci pro návrh účinnějších turbokompresorů.

Přestože tepelná čerpadla v současné době dokáží konkurovat jiným způsobům vytápění, vědci neustále pracují na zvyšování jejich účinnosti. Jedním ze způsobů, jak snížit energetickou náročnost provozu tepelného čerpadla, je náhrada konvenčních pístových kompresorů turbokompresory.

Konvenční tepelná čerpadla využívají ke stlačování chladiva písty. Aby správně fungovaly, musí být dobře naolejované, nicméně olej se dle vědců může nalepit na stěny tepelného výměníku a negativně ovlivnit proces přenosu tepla. Mikroturbokompresory, které mají průměr jen několik desítek milimetrů, však mohou pracovat bez oleje, rotují totiž na plynových ložiskách rychlostí v řádu stovek tisíc otáček za minutu.

Díky plynovým ložiskům nedochází k téměř žádnému tření. Díky tomu tyto systémy mohou podle vědců zvýšit koeficient tepelné výměny o 20 až 30 %. Tato technologie turbokompresorů je ve vývoji již několik let, díky čemuž je nyní vyspělá a připravená ke komerčnímu využití.

Praktické využití malých turbokompresorů však není tak snadné, jak by se na první pohled mohlo zdát. Klíčovým krokem je totiž jejich správný konstrukční návrh, který ztěžují jejich malé průměry (méně než 20 mm) a vysoké rychlosti otáčení (přes 200 tisíc otáček za minutu).

Vědci ze Švýcarského federálního technologického institutu v Lausanne vyvinuli inovativní metodu, která usnadňuje návrh těchto zařízení, a tím i jejich případné začlenění do tepelných čerpadel. Srdcem metody je strojové učení, konkrétně metoda symbolické regrese. To vědcům umožnilo jednoduše a rychle vypočítat optimální rozměry turbokompresorů pro tepelná čerpadla.

„Již jsme byli kontaktováni několika společnostmi, které mají zájem o využití naší metody,“ říká Jürg Schiffmann, vedoucí výzkumného týmu.

1500krát rychlejší než dříve

Inovativní metoda vědcům výrazně zjednodušuje první krok při navrhování konstrukce turbodmychadel. Tento krok zahrnuje hrubý výpočet „optimální“ velikosti a rychlosti otáčení pro požadované tepelné čerpadlo a je nesmírně důležitý, jelikož dobrý počáteční odhad může výrazně zkrátit celkovou dobu návrhu zařízení. Technici pro návrh turbokompresorů běžně využívají grafy, ty jsou však se zmenšujícími se rozměry zařízení stále nepřesnější a neposkytují aktuální informace o nejnovějších technologiích.

Z tohoto důvodu se dva doktorandi, Violette Mounierová a Cyril Picard, rozhodli vyvinout alternativu. S využitím výsledků z 500 tisíc simulací a algoritmů strojového učení se jim podařilo vytvořit rovnice, které nejenže nahrazují grafy, ale přináší několik výhod – podle vědců jsou spolehlivé i pro turbokompresory malých rozměrů, jsou stejně detailní jako složitější simulace a 1500krát rychlejší.

Zdroj úvodní fotografie: epfl.ch

Komentáře

(5)

Petr

18. červenec 2019, 10:14

Tak snad brzo zvládnou i mikroturbíny, aby si druhá velká část lidí s topením na plyn mohla doma zvýšit celkovou efektivitu kogenerací lokální elektřiny.

Jan Veselý

18. červenec 2019, 12:24

Účinnost plynového vytápění se v kondenzačních kotlích pohybuje na 100% (protože využívají i teplo skupenské přeměny), tam už nejde jít moc nahoru. Výhodou kogenerace je, že elektřina je podstatně hodnotnější a užitečnější forma energie než nízkopotenciální teplo.

Meli

18. červenec 2019, 20:44

Někdo by měl říct vědátorům že čerpadla nás nedostanou z naší planety či galaxie a proto veškerá energie a inteligence UI by měla zkoumat společně z NASA warpový pohon jinak tu všichni pojdeme.

Martin

19. červenec 2019, 15:02

Jen bych chtěl vědět, adkud bere autor článku informaci - "Konvenční tepelná čerpadla využívají ke stlačování chladiva písty."

Pohybuji se v oboru a pístové kompresory se vtomto segmentu nepoužívají už nejmíň 15 let.

Pavel

21. červenec 2019, 08:08

zdravím, pistové kompresory se , pokud vím ,se použivají stále, at klasické, nebo rotační, snad jen skroll se liší, avšak k vůli vysoké náročnosti na přesnost a rychlé opotřebení se zatím většinou prodávaj rotační. ale i ten se zakládá na rotačním pístu, proto ten název pístoví. ale třeba se mýlím a vy mě opravíte, jsem jen stavař Pvel z ustí.

Přidat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna u komentáře
Vyžadované informace jsou označeny *
Pravidla diskuze
Veškeré příspěvky v diskuzi na webu oEnergetice.cz musí splňovat Pravidla diskuze. Přidáním příspěvku do diskuse uživatel vyjadřuje souhlas s těmito pravidly a zavazuje se je dodržovat.
Komentáře pouze pro přihlášené uživatele
Upozorňujeme diskutující, že komentáře v diskuzi budou moci přidávat již brzy pouze přihlášení uživatelé. V diskuzi se stále častěji objevují příspěvky od anonymních uživatelů, které porušují pravidla diskuze. Věříme, že díky tomuto opatření bude diskuze pod články pro všechny přínosnější.
Pokud ještě účet nemáte, je možné si jej vytvořit na stránce registrace. Pokud již účet máte, přihlaste se do něj na této stránce.
V uživatelské sekci pak můžete najít poslední vaše komentáře.
OM Solutions s.r.o.
Kpt. Nálepky 620/7, Nové Dvory, 674 01
Třebíč
IČ: 02682516
SOCIÁLNÍ SÍTĚ
© 2021 oEnergetice.cz All Rights Reserved.