Solárny termálny ohrev vody je temperamentná vec. Voda veľa váži, po zamrznutí sa rozpína a pri varení môže spôsobiť poškodenie vodného kameňa. Slnečné tepelné systémy sú úžasne účinné a niektoré systémy fungujú dobre desaťročia, ale aj tieto vyžadujú pravidelnú kontrolu. Keď však solárny tepelný systém zlyhá, začne sa sám ničiť a už nejaký čas je jasné, že solárne termálne ohrev vody nie je cestou budúcnosti, s výnimkou veľmi nízkeho využitia tepla, akým sú bazény.
Už dlhší čas je múdrosť, že výhoda relatívnej účinnosti solárnej tepelnej technológie na ohrev vody viac než prevažuje nad pohodlnosťou elektrického ohrevu vody. Schopnosť solárneho tepelného zdroja zbierať viac energie na štvorcový meter znamená, že solárny elektrický systém poháňajúci samotný konvenčný elektrický ohrievač vody nikdy nebude konkurovať solárnemu tepelnému systému.
Nedávno však zníženie nákladov na solárne elektrické (FV) a dozrievanie technológie tepelných čerpadiel vzduch-voda prinieslo nový model: solárne-elektrický asistovaný ohrev vody tepelným čerpadlom (HPWH). HPWH má menej nevýhod ako solárne tepelné, s menšou cenovkou pre bytové aplikácie.
Nasledujúce informácie predpokladajú použitie ohrievača vody s tepelným čerpadlom s faktorom účinnosti (EF 2,5) a výkonom 1 800 kWh za rok, pričom k existujúcemu zariadeniu alebo systému v regióne, kde je FV produkuje najmenej 1 400 kWh/kW/rok.
PV výhody
Nižšie počiatočné náklady: Vzhľadom na to, že sa ukázalo, že lacnejšie otvorené systémy nie sú vhodné na ohrev vody pre domácnosť, inštalované náklady na solárnu tepelnú energiu by mali vychádzať z uzavretého okruhu (glykol alebo ordrainback), systému s dvoma nádržami (alebo zásobníka bez plného zásobníka), nainštalovaný. Priemerná cena za takýto systém, navrhnutý pre štvorčlennú rodinu, sa pohybuje medzi 7 000 až 10 000 dolárov pred stimulmi. Ohrievač vody s tepelným čerpadlom poháňaný FV bude stáť od 1 000 do 2 000 dolárov za tepelné čerpadlo plus práca a medzi 3 500 až 6 000 dolárov za dodatočné FV (k existujúcemu systému viazanému na sieť), takže celkové inštalované náklady budú medzi 5 000 až 8500 dolárov pred stimulmi .
Jednoduchšia inštalácia: Výmena ohrievača vody za inú samostatnú nádrž a pridanie troch až piatich ďalších modulov k FV systému je oveľa jednoduchšie ako výmena jednej nádrže za dve nádrže a potrubie teplonosnej kvapaliny za ťažké strešné panely, ktoré je potrebné otestovať tlakom a nabiť. po inštalácii. Výsledkom je menej príležitostí pre chybu inštalátora.
Využíva menej miesta: Aby sa zabránilo tomu, že slnečný tepelný systém bude súťažiť so záložným zdrojom (ktorý obmedzuje solárnu frakciu na približne 60%), sú potrebné dve nádrže: jedna pre záložnú a jedna pre solárnu. S použitím atanklessheater je možné výrazne ušetriť miesto, pokiaľ bezhrievačový ohrievač môže modulovať tok tepla až na veľmi nízky bod, pričom je schopný uspokojiť aj maximálny dopyt.
Nepotrebuje žiadnu údržbu: Achillova päta slnečnej tepelnej energie spočíva v tom, že ak systém prestane fungovať, nielenže neprodukuje energiu: pustí sa do vlastnej sebazničenia. Panely môžu bez prúdenia zamrznúť alebo stagnovať a prehriať sa (pozri nižšie). Elektronický diferenciálny regulátor a obehové čerpadlo (čerpadlá) sa musia každoročne kontrolovať, aby sa zabezpečilo, že fungujú správne a že sa nezačne používať váha alebo korózia, ktoré povedú k zlyhaniu systému. Tiež by sa malo skontrolovať potrubie, najmä pre odvodňovacie systémy v starších budovách, ktoré sa môžu časom usadiť a zachytiť kvapalinu v potrubiach. Tieto ročné kontroly musí vykonať odborník a budú stáť polovicu ročnej úspory plynu.
Nedá sa zmraziť: Pretože solárny termálny panel môže zmraziť pri teplotách až 42 ° F, je pre solárne tepelné systémy na celom území USA potrebná ochrana pred mrazom. S výnimkou systémov na odtok vody sú systémy ochrany proti zamrznutiu „aktívne“. To znamená, že vyžadujú, aby zariadenie fungovalo v reakcii na nízku teplotu. V dôsledku toho, a pretože sú len zriedka vyžadované, aby fungovali, poruchy ochrany proti zamrznutiu sú bežné aj katastrofické, čo má za následok poškodenie kolektorového poľa za tisíce dolárov.
Nedá sa prehriať: Prehriatie je často prehliadaným problémom slnečných tepelných systémov. V júli sa dodá zhruba dvakrát toľko slnečnej energie ako v januári. Každý systém, ktorý v januári významne ovplyvní náklady na teplú vodu, bude teda v júli fungovať nadštandardne. Výsledkom sú obdobia stagnácie, v ktorých sa solárne teplo nevyužíva a panely (panelmi) neprúdia. Za týchto podmienok sa panely vo vnútri zahrejú na približne 400 ° F. Výsledkom môže byť poškodenie a urýchlenie opotrebovania častí kolektora. Existujú radiátorové systémy, ktoré boli pridané do panelov na zmiernenie tohto efektu, ale neexistujú žiadne spoľahlivé údaje o tom, koľko chladiča je potrebných na chladenie stagnujúceho kolektora v horúcom dni.
Nenastáva vytváranie vodného kameňa: Vodný kameň je nepriateľom č. 1 akéhokoľvek druhu. Teplo spôsobuje, že sa rozpustené tuhé látky vyzrážajú z vody, kde sa zhromažďujú na horúcom povrchu. Aj pri použití prenosovej kvapaliny na strane kolektora môže byť vodný kameň problémom s výmenníkom tepla tým, že upcháva rúrky, ktorými voda preteká, aby získala teplo. Nižšie teploty používané na ohrev vody tepelným čerpadlom znižujú tendenciu tvorby vodného kameňa v nádrži.
Dosiahnuteľná 100 percentná solárna frakcia: Vzhľadom na vrtochy počasia a nepraktickosť skladovania veľkých objemov horúcej vody nemôže mať žiadny solárny tepelný systém, ktorý ponúka 100 -percentnú spoľahlivosť, 100 -percentnú solárnu frakciu. Systémy, ktoré sú najlepšie hodnotené podľa protokolu SRCC OG300, majú 90 percent slnečnej frakcie. Použitie FV viazaného na sieť ako solárneho zdroja pre ohrievač vody s tepelným čerpadlom umožňuje systému „uložiť“ energiu do siete na použitie až o rok neskôr. Vyššie uvedené porovnanie cien je založené na tepelnom systéme s 80 -percentnou solárnou frakciou oproti 100 -percentnému posunu PV na ohrev vody.
Riadenie dopytu po rozvodnej sieti: Aj keď ohrev vody tepelným čerpadlom zvyšuje záťaž v rozvodnej sieti, keď sa používa ako náhrada za plynovú alebo propánovú jednotku, FV systém dodáva energiu do siete počas špičkových denných hodín, kde je s najväčšou pravdepodobnosťou komunita potrebná. Väčšina teplej vody pre domácnosť sa používa skoro ráno a večer, keď je v celej komunite menší dopyt po elektrickej energii. Ak sa verejný podnik rozhodne využiť túto výhodu, môže tiež pridať možnosť prehriatia ohrievača vody prostredníctvom inteligentného merača, ak je v sieti k dispozícii prebytočná elektrická energia. Používa sa vo vedení so zmiešavacím ventilom na ochranu domu pred obarením vodou, účinne „zásobuje“ horúcu vodu a môže oddialiť potrebu zapnutia tepelného čerpadla.
Žiadne emisie CO Ohrievač vody s tepelným čerpadlom, ktorý je 100 -percentne poháňaný (alebo kompenzovaný) PV, k tomuto problému nijako neprispieva.
Nevýhody
Čistá účinnosť siete v. Priame využitie plynu: Štandardný predpoklad pri porovnávaní spotreby plynu s elektrickým využitím je, že po započítaní strát pri konverzii a preprave sú potrebné tri jednotky energie z fosílnych palív (plyn, ropa, uhlie) na dodanie jednej jednotky elektrická energia. Preto je logické, že ak je možné plyn dodať na miesto použitia, je efektívnejšie používať plyn ako používať elektrickú energiu. Pretože väčšina ohrievačov vody na fosílne palivá má iba asi 60-percentný efekt, tento účinok je len polovičný. významné, ako sa zdá. Ohrievače vody na fosílne palivá navyše nevyužívajú výhody štandardov obnoviteľného portfólia, ktoré ešte viac znižujú pomer plynu použitého k dodanej elektrine.
Požadovaný teplý vzduch: Účinnosť ohrievača vody s tepelným čerpadlom závisí od dostupného zdroja tepla, ktorým je zvyčajne vzduch v priestore, v ktorom je ohrievač umiestnený. Inštalácia v nevykurovaných priestoroch v miernom podnebí nepredstavuje žiadny problém. Ak je však priestor ohrievača vody vyhrievaný alebo klesne pod 55 °-60 ° F väčšinu roka, bude potrebný záložný prvok a účinnosť bude trpieť. Naopak, ohrievač vody s tepelným čerpadlom ochladí a odvlhčí priestor, v ktorom sa nachádza. To môže byť žiaduca funkcia.
Novšie na trhu: Aj keď ohrev vody tepelným čerpadlom vzduch-voda používa iba osvedčené koncepty, HPWH pre domácnosť má na spotrebiteľskom trhu len asi dvadsať rokov vývoja: dostatočne dlhý čas na to, aby ste si boli istí svojou účinnosťou a jednoduchosťou, ale nie dostatočne dlho na to, aby bol rozšírený. Napriek tomu, že systém Energy Star od DOE uznáva asi päťsto modelov slnečného tepla a šesťsto bez nádržkových („okamžitých“) ohrievačov vody, v súčasnosti existuje iba 23 uznávaných modelov HPWH.
Pokiaľ ide o to, solárna tepelná technológia predstavovala zlepšenie. Stále však má niektoré legitímne aplikácie. Solárny ohrev vody na úrovni domácnosti má však toľko zbytočných nevýhod, že je jasné, že budúcnosť leží iným smerom. Solárna fotovoltaika je vysoko účinný zdroj vykurovacieho systému s tepelným čerpadlom. Čoskoro môžu byť na trhu dostupné tepelné čerpadlá voda-voda, ale dnešné systémy vzduch-voda sú optimálnym výberom pre mnoho domácností v závislosti od klímy a konfigurácie.
