Hybrydowy system grzewczy: kolektory słoneczne z pompą ciepła

Strategia Unii Europejskiej obejmuje ograniczenie szkodliwych emisji, szczególnie dwutlenku węgla oraz rozwój odnawialnych źródeł energii. W założenia te doskonale wpisuje się obecny trend w projektach systemów ogrzewania, na który składa się zarówno podgrzew cieplej wody użytkowej, jak i system centralnego ogrzewania. Projekty te przewidują ciągłe obniżanie zapotrzebowania na energię, a także zwiększanie wykorzystania darmowej energii odnawialnej. Jednak nie każde źródło odnawialne zapewnia optymalny poziom pracy w ciągu całego roku, w związku z tym warto rozważyć systemy hybrydowe.

Rozważając modernizację lub planując całkiem nowy system ogrzewania budynku inwestorzy zwracają uwagę przede wszystkim na koszty eksploatacji oraz komfort użytkowania. Inne ważne czynniki to m.in.: automatyka działania i wpływ przyszłej instalacji na środowisko. Z uwagi na chęć zwiększania efektywności działania takiego systemu coraz popularniejsze staje się łączenie kilku źródeł ciepła. Przykładem takiego rozwiązania jest zintegrowanie pompy ciepła z kolektorami słonecznymi, które jednak wymaga chociażby ekonomicznego uzasadnienia inwestycji. Natomiast stosowanie układów biwalentnych we współpracy z konwencjonalnym kotłem powodowane jest nieekonomiczną pracą samego kotła poza sezonem grzewczym.

Połączenie pompy ciepła z kolektorami słonecznymi stanowi rozwiązanie o wysokiej efektywności energetycznej. Istnieją dwie możliwości współpracy tych urządzeń. Kolektory mogą wspomagać pracę pompy ciepła po stronie wtórnej, zapewniając dodatkowe ciepło przy jego odbiorze, co jest najczęściej spotykanym wariantem, oraz po stronie pierwotnej, stanowiąc dolne źródło ciepła. Najpopularniejszym rozwiązaniem jest układ: pompa ciepła do podgrzewu wody użytkowej z wbudowaną dodatkową wężownicą do podłączenia instalacji solarnej. Pozwala to na skrócenie czasu pracy sprężarki, szczególnie w okresie od kwietnia do września, przez co zużycie napędowej energii elektrycznej ulega obniżeniu.

Dodatkowe korzyści występują w układzie współpracy kolektorów słonecznych z gruntową pompą ciepła. Następuje wtedy odciążenie pracy pompy ciepła głównie poza sezonem grzewczym. Zaletą jest tutaj szybsza regeneracja gruntu. Podczas sezonu grzewczego pompa ciepła odbiera ciepło od gruntu, co skutkuje spadkiem jego temperatury. W okresie wiosenno-jesiennym powinna ona wrócić do normalnego poziomu, aby nie pogorszyć charakterystyki pracy pompy w kolejnym sezonie grzewczym. W przypadku kiedy pompa jest wykorzystywana przez cały rok do przygotowywania ciepłej wody użytkowej oraz wody grzewczej, to regeneracja gruntu jest procesem dłuższym. Z doświadczenia wynika, że praca pompy ciepła w układzie biwalentnym z kolektorami słonecznymi o powierzchni 2 m2 na 10 kW mocy pompy pozwala na skrócenie czasu regeneracji gruntu o 4 miesiące. Może to również doprowadzić do zwiększenia o około 3°C temperatury gruntu, przez co współczynnik wydajności COP będzie wyższy o około 10 proc.

System sterowania układem biwalentnym zapewnia lepszą efektywność pracy, kolektory dostarczają do instalacji c.w.u. taką samą ilość ciepła, jak w przypadku pracy autonomicznej, natomiast pompa ciepła korzysta tylko z tej ilości energii, która nie może być wykorzystana do podgrzewania wody, co wspomaga jej wydajną pracę. Jednak podłączenie kolektorów słonecznych do obiegu pierwotnego pompy (kiedy pracują one jako jej dolne źródło ciepła) stosowane jest tylko w określonych warunkach technicznych. Takie rozwiązanie możliwe jest np. przy współpracy z sezonowym zasobnikiem ciepła. Układy takie, dzięki niskim temperaturom roboczym po stronie obiegu pierwotnego, zapewniają wysokie sprawności pracy kolektorów, co sprzyja opłacalności inwestycji.

Rosnące ceny paliw tradycyjnych i brak dostępności tańszych rozwiązań są motorem napędowym dla decyzji o inwestowaniu w układy integrowane pomp ciepła z kolektorami słonecznymi. Biwalentny system łączący kolektory słoneczne i powietrzne pompy ciepła jest polecany szczególnie jako alternatywa dla ogrzewania energią elektryczną, płynnym gazem lub olejem opałowym. Opisywane układy charakteryzują się przede wszystkim niższymi kosztami eksploatacji. Są one również dobrym rozwiązaniem, kiedy nie ma możliwości przyłączenia gazu ziemnego. Natomiast stosowanie ich jako uzupełnienie instalacji z kotłem na paliwo stałe jest niezwykle zasadne z uwagi na ekonomicznie i ekologicznie nieuzasadnione eksploatowanie kotła poza sezonem grzewczym.

Użytkowanie zintegrowanego układu pompy ciepła z kolektorami słonecznymi jest rozwiązaniem ekologicznym i komfortowym, równocześnie sam koszt inwestycyjny jest droższy niż każda taka instalacja realizowana osobno. Decydując się na taki system mamy jednak pewność, że wybór jest najtańszy eksploatacyjnie i zapewnia najbardziej stabilny system ogrzewania wody użytkowej w okresie wiosno-jesiennym.

Previous Article

Ochrona instalacji solarnej przed przegrzaniem

Next Article

Kopenhaga wybrana na miejsce wystawy i konferencji Offshore Wind 2019

Dodaj komentarz