Слънчевото отопление с термална вода е темпераментно нещо. Водата тежи много, тя се разширява, когато замръзне и може да причини повреда от лющене на тръбите, когато кипи. Слънчевите топлинни системи са невероятно ефективни и някои системи работят отлично в продължение на десетилетия, но дори и те се нуждаят от редовна проверка. Когато една слънчева топлинна система се повреди обаче, тя започва да се самоунищожава и от известно време е ясно, че отоплението на слънчева топлинна вода не е пътят на бъдещето, с изключение на използването на топлина от много нисък клас, като басейни.
От дълго време мъдростта е, че предимството на относителната ефективност на слънчевата топлинна технология за отопление на вода надвишава удобството на електрическото отопление на водата. Способността на слънчевата топлина да събира повече енергия на квадратен фут означава, че слънчевата електрическа система, захранваща само конвенционален електрически бойлер, никога няма да се конкурира със слънчевата топлинна система.
Напоследък обаче намаляването на разходите за слънчева електрическа енергия (PV) и съзряването на технологията на термопомпите въздух-вода осигуриха нов модел: отопление на вода с термопомпа с помощта на слънчева енергия (HPWH). HPWH идва с по -малко недостатъци от слънчевата топлина, с по -ниска цена за жилищни приложения.
Информацията по-долу предполага използването на бойлер с термопомпа с коефициент на ефективност (EF от 2,5) и 1800 kWh годишно, с 1 до 1,3 kW свързан към мрежата PV към съществуваща инсталация или система в регион, където PV произвежда най -малко 1400 kWh/kW/година.
PV предимства
По-ниски авансови разходи: Като се има предвид, че по-евтините отворени системи са се оказали неподходящи за отопление на битова вода, инсталираните разходи за слънчева топлина трябва да се основават на затворен контур (система с гликол или отводняване), система с два резервоара (или без съхранение) инсталиран. Средната цена за такава система, предназначена за четиричленно семейство, е между 7 000 и 10 000 долара преди стимули. Водонагревателят с термопомпа с PV захранване ще струва между $ 1,000 и $ 2 000 за термопомпата плюс труд и между $ 3,500 и $ 6,000 за допълнителната PV (към съществуваща система, свързана с мрежата), като по този начин общите инсталирани разходи между $ 5,000 и $ 8,500 преди стимулите .
По -лесен за инсталиране: Подмяната на бойлер с друг единичен резервоар и добавянето на три до пет допълнителни модула към фотоволтаична система е далеч по -лесно от подмяната на един резервоар с два резервоара и тръбопровода за пренос на топлина към тежки панели на покрива, които трябва да бъдат тествани под налягане и заредени след инсталацията. Това води до по -малко възможности за грешка на инсталатора.
Използва по -малко пространство: За да се избегне конкурирането на слънчевата топлинна система с резервния източник (което ограничава слънчевата фракция до около 60%), са необходими два резервоара: един за резервния и един за слънчевия. Възможно е да се спести място, с големи разходи, с използването на нагревател без резервоар, докато нагревателят без резервоар може да модулира топлинния поток до много ниска точка, като същевременно може да задоволи и максималното търсене.
Не се нуждае от поддръжка: Ахилесовата пета на слънчевата топлина е, че ако системата спре да работи, тя не просто не успява да произвежда енергия: тя се захваща със собственото си самоунищожение. Без поток панелите могат да замръзнат или да застоят и да прегреят (вижте по -долу). Електронният контролер на диференциала и циркулационната помпа (и) трябва да се проверяват ежегодно, за да се гарантира, че те функционират правилно и че не са предприети никакви котлен камък или корозия, които да доведат до повреда на системата. Тръбопроводите също трябва да бъдат проверени, особено за системите за отводняване в по -стари сгради, които могат да се утаяват с течение на времето и да улавят течност в тръбопроводите. Тези годишни проверки трябва да се извършват от професионалист и ще струват половината от годишните икономии на газ.
Не може да замръзне: Тъй като слънчевият термопанел може да замръзне при температури до 42ºF, е необходима защита от замръзване в континенталната част на САЩ за слънчеви топлинни системи. С изключение на системите за отводняване, системите за защита срещу замръзване са „активни“. Това означава, че те изискват устройство, което да работи в отговор на ниска температура. В резултат на това и тъй като те рядко се изискват да функционират, неуспехите в защитата от замръзване са често срещани и катастрофални, което води до хиляди долари щети на колекторния масив.
Не може да се прегрее: Прегряването е често пренебрегван проблем със слънчевите топлинни системи. През юли се доставя приблизително два пъти повече слънчева енергия, отколкото през януари. По този начин всяка система, която ще направи значителна разлика в цената на топлата вода през януари, ще превиши работата си през юли. Това води до периоди на застой, когато няма използване на слънчевата топлина и няма поток през панелите (панелите). При това условие панелите ще се затоплят до около 400ºF вътре. Това може да доведе до повреда и да ускори влошаването на частите на колектора. Има радиаторни системи, които са добавени към панелите за смекчаване на този ефект, но няма солидни данни за това колко радиатор е необходим за охлаждане на застоял колектор в горещ ден.
Без натрупване на мащаб: Мащабът е враг номер 1 на бойлерите от всякакъв тип. Топлината кара разтворените твърди вещества да се утаяват от водата, където се събират върху горещата повърхност. Дори при използване на прехвърляща течност от страната на колектора, котлен камък може да бъде проблем с топлообменника чрез запушване на тръбите, през които водата тече, за да получи топлина. По -ниските температури, използвани за загряване на вода с термопомпа, намаляват тенденцията за натрупване на котлен камък в резервоара.
Постижима 100 % слънчева фракция: Поради капризите на времето и непрактичността на съхранението на големи обеми топла вода, нито една слънчева топлинна система, която предлага 100 % надеждност, не може да има 100 % слънчева фракция. Системите с най -висок рейтинг по протокола SRCC OG300 имат 90 % слънчева фракция. Използването на фотоволтаична мрежа, свързана към мрежата, като слънчев източник на бойлера с термопомпа позволява на системата да „съхранява“ енергия в мрежата за използване до една година по-късно. Сравнението на цените по -горе се основава на термична система с 80 % слънчева фракция спрямо 100 % PV компенсиране за отопление на водата.
Управление на търсенето на мрежата: Въпреки че отоплението на вода с термопомпа добавя натоварване към мрежата, когато се използва за подмяна на газов или пропанов агрегат, фотоволтаичната инсталация добавя захранване към мрежата през пиковите дневни часове, когато това е най -вероятно да е необходимо на общността. Повечето битови горещи води се използват рано сутрин и вечер, когато има по-малко обществено потребление на електроенергия. Ако предприятието избере да използва това предимство, то може да добави и възможност за прегряване на бойлера чрез интелигентния измервателен уред, когато в мрежата има наличен излишък от електричество. Използва се заедно със смесителен вентил за защита на къщата от изгаряща вода, той ефективно „натрупва“ гореща вода и може да забави нуждата от включване на термопомпата.
Без емисии на CO2: Всяка употреба на природен газ или пропан, независимо колко ефикасна или евтина, води до добавяне на CO2 в атмосферата, което е рисков фактор №1, пред който е изправена цивилизацията днес. Водонагревател с термопомпа, който се захранва 100 % (или компенсира) от PV, не допринася за този проблем.
Недостатъци
Нетна ефективност на мрежата срещу директно използване на газ: Стандартната предпоставка при сравняване на използването на газ с електрическа употреба е, че след отчитане на загубите при преобразуване и пренос, са необходими три единици енергия от изкопаеми горива (газ, нефт, въглища), за да се достави една единица електрическа енергия. Поради това логиката, че ако газът може да бъде доставен до мястото на употреба, е по-ефективно да се използва газът, отколкото да се използва електричество. Тъй като повечето бойлери с изкопаеми води са само около 60 процента, този ефект е само наполовина значимо, както изглежда. Освен това, бойлерите с изкопаеми горива не успяват да се възползват от стандартите за възобновяеми портфейли, които допълнително намаляват съотношението на използвания газ към доставената електроенергия.
Необходим топъл въздух: Ефективността на бойлера с термопомпа зависи от наличния топлинен източник, който обикновено е въздухът в пространството, в което е поставен нагревателят. Инсталиран в неотопляеми помещения в умерен климат, това не представлява проблем. Въпреки това, ако пространството на бойлера се нагрява или пада под 55º-60ºF през по-голямата част от годината, ще бъде необходим резервен елемент и ефективността ще пострада. Обратно, бойлерът с термопомпа ще охлажда и изсушава пространството, в което се намира. Това може да е желана характеристика.
По-ново на пазара: Въпреки че отоплението на вода с термопомпа въздух-вода използва само изпитани и верни концепции, битовите HPWH са имали само около двадесет години развитие на потребителския пазар: достатъчно дълго, за да бъдете уверени в своята ефективност и лекота, но не достатъчно дълго, за да бъде широко разпространено. Въпреки че има около петстотин слънчеви топлинни модела и шестстотин резервоара („незабавни“), които се разпознават от системата Energy Star на DOE, в момента има само 23 признати модела HPWH.
За това, което беше, слънчевата топлинна технология представлява подобрение. Той все още има някои законни приложения, дори. Въпреки това, слънчевото отопление на ниво домакинство идва с толкова много ненужни недостатъци, че е ясно, че бъдещето е в друга посока. Слънчевата фотоволтаика е високоефективен източник за система за отопление на вода с термопомпа. Скоро тази термопомпа вода-вода може да бъде налична на пазара, но днешните системи въздух-вода са оптималният избор за много домакинства в зависимост от климата и конфигурацията.
