Нагрівання сонячної термальної води - річ темпераментна. Вода багато важить, при замерзанні вона розширюється, а під час закипання може спричинити пошкодження труб від накипу. Сонячні теплові системи надзвичайно ефективні, і деякі системи працюють нормально протягом десятиліть, але навіть вони потребують регулярного огляду. Однак, коли сонячна теплова система виходить з ладу, вона починає руйнувати себе, і вже деякий час було зрозуміло, що нагрівання сонячної термальної води-це не шлях майбутнього, за винятком дуже низького споживання тепла, наприклад басейнів.
Вже тривалий час існує мудрість, що перевага відносної ефективності сонячної теплової технології для нагріву води більше ніж переважує зручність електричного нагріву води. Здатність сонячного тепла збирати більше енергії на квадратний фут означає, що сонячна електрична система, що живить тільки звичайний електричний водонагрівач, ніколи не буде конкурувати з сонячною тепловою системою.
Однак останнім часом скорочення витрат на сонячні електроенергії (PV) та дозрівання технології теплових насосів повітря-вода створили нову модель: нагрівання води тепловими насосами з сонячною електрикою (HPWH). HPWH має менші недоліки, ніж сонячна, з меншою ціною для житлових приміщень.
Нижче наведена інформація передбачає використання водонагрівача з тепловим насосом з коефіцієнтом корисної дії (коефіцієнт корисної дії 2,5) та потужністю 1800 кВт-год на рік з додаванням від 1 до 1,3 кВт електромережі, приєднаної до мережі, до існуючої установки чи системи в регіоні, де PV виробляє щонайменше 1400 кВт -год/кВт/рік.
Переваги PV
Низькі авансові витрати: Враховуючи, що недорогі відкриті системи виявилися непридатними для нагріву води у побуті, встановлена вартість сонячної теплової енергії повинна ґрунтуватися на замкнутій системі (гліколь або зворотній зворотний зв'язок), двох резервуарах (або без накопичувача), повністю встановлено. Середня ціна такої системи, розрахованої на сім'ю з чотирьох осіб, становить від 7 000 до 10 000 доларів США до стимулювання. Водонагрівач з тепловим насосом з PV буде коштувати від 1000 до 2000 доларів за тепловий насос плюс робоча сила та від 3500 до 6000 доларів за додатковий фотоелектричний насос (до існуючої системи, прив'язаної до мережі), таким чином загальна встановлена вартість становить від 5000 до 8 500 доларів США до стимулювання .
Простіше в установці: Заміна водонагрівача на інший окремий резервуар та додавання трьох -п’яти додаткових модулів до фотоелектричної системи набагато простіше, ніж заміна одного бака на два баки та подача теплоносія з теплоносія на важкі панелі на даху, які необхідно перевірити тиском і зарядити після установки. Це призводить до зменшення можливостей помилок інсталятора.
Займає менше місця: щоб уникнути конкуренції сонячної теплової системи з резервним джерелом (що обмежує сонячну фракцію приблизно до 60%), потрібні два резервуари: один для резервного і один для сонячного. Завдяки використанню нагрівача без акумулятора можна заощадити простір, за рахунок того, що нагрівач без резервуара може модулювати тепловий потік до дуже низької точки, а також задовольняти максимальний попит.
Не потребує технічного обслуговування: Ахіллесова п'ята сонячного тепла полягає в тому, що якщо система припиняє працювати, вона не просто не здатна виробляти енергію: вона береться за своє самознищення. Без потоку панелі можуть замерзнути, застоїтися та перегрітися (див. Нижче). Електронний контролер диференціала та циркуляційний насос (и) повинні перевірятися щорічно, щоб переконатися, що вони працюють належним чином, і що жодних накипів або корозії не було, що призведе до виходу системи з ладу. Слід також перевірити трубопроводи, особливо це стосується систем зворотного зливу в старих будівлях, які з часом можуть осідати і затримувати рідину в трубопроводах. Ці щорічні перевірки повинні виконуватися професіоналами та коштуватимуть половини річної економії газу.
Неможливо заморозити: Оскільки сонячна теплова панель може замерзнути при температурах до 42ºF, для систем сонячних тепла необхідний захист від замерзання на всій території материкової частини США. За винятком систем зворотного витоку, системи захисту від замерзання "активні". Це означає, що вони вимагають роботи пристрою у відповідь на низьку температуру. Як наслідок, і оскільки вони рідко вимагають функціонування, збої захисту від замерзання є звичайними та катастрофічними, що призводить до пошкодження масиву колектора на тисячі доларів.
Не можна перегрівати: Перегрів - це часто не помічена проблема сонячних теплових систем. У липні виділяється приблизно вдвічі більше сонячної енергії, ніж у січні. Таким чином, будь-яка система, яка зробить істотну різницю у вартості гарячої води у січні, буде працювати надмірно у липні. Це призводить до періодів застою, коли сонячне тепло не використовується та не проходить через панелі (панелі). За цієї умови панелі будуть нагріватися приблизно до 400ºF всередині. Це може призвести до пошкодження та прискорення зносу деталей колектора. Існують системи радіаторів, які були додані до панелей для пом'якшення цього ефекту, але немає достовірних даних про те, скільки радіатора потрібно для охолодження застояного колектора в спекотний день.
Без накипу: Вага - ворог №1 водонагрівачів будь -якого типу. Тепло змушує розчинені тверді речовини осідати з води, де вони збираються на гарячій поверхні. Навіть із використанням передавальної рідини на стороні колектора, накип може стати проблемою з теплообмінником, забиваючи трубки, через які вода протікає, щоб отримати тепло. Нижчі температури, що використовуються для нагрівання води за допомогою теплового насоса, зменшують тенденцію накопичення накипу в резервуарі.
Досяжна 100 -відсоткова сонячна частка: Через примхи погоди та непрактичність зберігання великих обсягів гарячої води жодна сонячна теплова система, що забезпечує 100 -відсоткову надійність, не може мати 100 -відсоткову сонячну фракцію. Системи з найвищим рейтингом за протоколом SRCC OG300 мають 90 -відсоткову сонячну частку. Використання фотоелектричної електромережі в якості сонячного джерела для водонагрівача теплового насоса дозволяє системі "зберігати" електроенергію в електромережі для використання протягом року. Порівняння цін вище базується на тепловій системі з 80 -відсотковою сонячною часткою проти 100 -процентної компенсації PV для нагріву води.
Управління попитом на мережу: Хоча нагрівання води тепловим насосом додає навантаження на мережу при її використанні для заміни газового або пропанового агрегату, фотоелектрична система додає електроенергію до мережі протягом пікового світлового дня, коли це, швидше за все, знадобиться громаді. Більшість побутової гарячої води використовується рано вранці та ввечері, коли загальносуспільний попит на електроенергію менший. Якщо комунальне підприємство вирішить скористатися цією перевагою, це також може додати можливість перегріву водонагрівача через інтелектуальний лічильник, коли надлишок електроенергії є в мережі. Використовується разом із змішувальним клапаном для захисту будинку від опіку водою, він ефективно «накопичує» гарячу воду і може затримати необхідність увімкнення теплового насоса.
Відсутність викидів CO2: Будь -яке використання природного газу або пропану, незалежно від того, наскільки ефективне чи дешеве, призводить до додавання CO2 в атмосферу, що є фактором ризику №1, з яким стикається сьогоднішня цивілізація. Водонагрівач теплового насоса, який на 100 відсотків живиться (або компенсується) PV, не робить ніякого внеску в цю проблему.
Недоліки
Чиста ефективність електромережі проти прямого використання газу: Стандартне припущення для порівняння використання газу з використанням електроенергії полягає в тому, що після обліку втрат при перетворенні та передачі електроенергії потрібні три одиниці енергії викопного палива (газ, нафта, вугілля) для доставки однієї одиниці Таким чином, обґрунтування того, що якщо газ можна доставити до місця використання, використовувати газ буде ефективніше, ніж використання електрики. значним, як це виглядає. Крім того, водонагрівачі, що працюють на викопному паливі, не користуються перевагами Стандартів поновлюваних портфелів, які ще більше зменшують співвідношення витраченого газу та поставленої електроенергії.
Потрібне тепле повітря: Ефективність водонагрівача теплового насоса залежить від наявного джерела тепла, яким зазвичай є повітря в приміщенні, в якому розташований нагрівач. Встановлене в неопалюваних приміщеннях з помірним кліматом, це не становить жодних проблем. Однак, якщо простір водонагрівача нагрівається або падає нижче 55º-60ºF більшу частину року, потрібен буде резервний елемент, і ефективність постраждає. І навпаки, водонагрівач теплового насоса охолоджує і осушує простір, в якому він розташований. Це може бути бажаною особливістю.
Новіше на ринку: Хоча водяний тепловий насос повітря-вода використовує лише перевірені концепції, побутова HPWH мала лише двадцять років розвитку на споживчому ринку: досить довго, щоб бути впевненим у її ефективності та легкості, але недостатньо довго, щоб розповсюджуватись. Хоча існує близько п’ятсот моделей сонячних тепла та шістсот безмоторних («миттєвих») водонагрівачів, визнаних системою Energy Star DOE, наразі існує лише 23 визнані моделі HPWH.
Насправді, сонячна теплова технологія представляла собою вдосконалення. Навіть у нього все ще є деякі законні програми. Однак опалення сонячної води на побутовому рівні має стільки непотрібних недоліків, що зрозуміло, що майбутнє лежить в іншому напрямку. Сонячна фотоелектрична енергія-це високоефективний джерело для системи теплового насоса з водяним опаленням. Незабаром ці теплові насоси вода-вода можуть бути доступні на ринку, але сучасні системи повітря-вода є оптимальним вибором для багатьох домогосподарств, залежно від клімату та конфігурації.
