全球能源趋势正在转向数字化、脱碳和分散化。每日新闻报道的环境污染导致的全球变暖和气候异常表明，气候变化的威胁已不再遥不可及。根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布的一份报告，2020年城市地区的碳排放量占总排放量的67%至72%。在全球范围内，正在努力通过提供可再生能源和建造零能耗建筑来减少城市地区和建筑物的碳排放。
韩国土木工程与建筑技术研究院(KICT，院长KimByung-suk)建筑能源研究部的一个研究小组开发了一种双向热交换系统，该系统利用太阳能等可再生能源中的余热努力在建筑物中实现碳中和。
太阳能、地热和燃料电池越来越多地单独或一起用于混合系统，以减少建筑物中使用的加热和冷却能源。然而，由于建筑物的热需求与可再生能源供热之间的不匹配，此类系统可能会产生过多的热量。余热或废热是间歇性产热后未使用的热量。
例如，在韩国的春天，太阳辐射充足，可以产生足够的热量。但季节对供暖要求不高，从而导致部分热量浪费。由研究员YongkiKim领导的研究团队开发了一种系统，可以帮助建筑物在建筑物高度集中的区域通过加热管双向交换多余的热量。
该团队为位于韩国一山的KICT的三座建筑配置了供暖管道网络，并使用了一系列太阳能和地热以及燃料电池作为热源。在室外停车场和屋顶安装了两个944m2的太阳能集热器，以及一个用于310kWth地热源的热泵，一个10kWp的燃料电池系统和两个40m3和10m的储热设施建立了3个能力。
仿真和概念验证证明，双管在低温热管网络中是有效的，热损失约为10%。当阳光充足时，采暖热水通过换热器由太阳能热源供应到集中供热的二次管道。当阳光不足时，可通过地热源热泵系统和燃料电池系统提供热水。双向热交换系统可以在集成控制中心进行手动和自动控制。
应用于建筑物的可再生热能通常用于自身消耗。在小型区域供热系统中，供需设施是分开的，单向供热。本研究实施了双向热交换系统，提高了可再生热源设施的利用率和系统效率。
每日热交换的实验结果。图片来源：韩国土木建筑技术研究院
研究小组负责人YongkiKim表示，“该系统有可能增加城市和建筑物中可再生热能的使用，最终将减少它们的碳排放量。”