Да ли је веза између топлотне пумпе и колектора исплатива? Објашњавамо како пумпа ради заједно са соларним фармама. Могу ли соларни колектори смањити трошкове рада топлотне пумпе?
Соларни колектори и топлотна пумпа заједно. Како функционише ова веза? 
Вакуумски соларни колектори (фото Галмет)
Топлотна пумпа испоручује енергију узету из околине, а самим тим и бесплатно. Његов задатак је да присили проток топлоте у природном смеру - од подручја са нижом температуром (земља, вода, ваздух) до топлијег подручја (грејне просторије). За то је потребна погонска енергија - у случају најчешће коришћених топлотних пумпи то је електрична енергија.
Шта утиче на трошкове рада топлотне пумпе?
Ефикасност топлотних пумпи, а самим тим и трошкови њиховог рада, одређује се потрошњом електричне енергије. А на његову величину утиче не само дизајн уређаја, већ, пре свега, услови у којима ради.
Ефикасност пумпе у највећој мери зависи од температуре медијума из кога црпи топлоту (тзв. Нижи извор). То је назначено са ЦОП (Коефицијентом перформанси), тј. Однос количине енергије која се преноси у кондензатору пумпе и количине потрошене енергије - у овом случају електричне енергије - како је одређено формулом:
ЦОП = К Х / Ш
где је:
К Х - топлотна снага топлотне пумпе (добијена из доњег извора топлоте + из енергије за погон компресора)
В - енергија за погон компресора топлотне пумпе
На други начин, тај однос можете да сачувате као:
ЦОП ≤ Т с / (Т с - Т п ), где
Т с - температура кондензатора,
Т п - температура испаривача (по Келвиновој скали).
Формула показује да што је већа температурна разлика између испаривача (тј. Медија из којег се уклања топлота) и кондензатора (тј. Температуре на којој пумпа загрева воду), нижа је ефикасност топлотне пумпе
За грејање просторија потребна је температура од 35 ° Ц (око 308 К), у пракси још виша - изнад 40 о Ц (око 313 К). Лако је израчунати (користећи горњу формулу) колики утицај на ЦОП, тј. Радни трошкови пумпе имају повећање Т с за 5 или 10 о Ц. Али што је нижа температура кондензатора, већа површина површине грејних уређаја мора бити да би достигла претпостављену снагу. То чини инсталацију скупљом, тј. Спуштање Т с не значи да се увек исплати. Кључ за постизање високог ЦОП је, дакле, температура медија (нпр. Земље) од које пумпа може да прима топлину - Тп треба да буде што виша.
Више о топлотним пумпама, њиховој ефикасности и трошковима >>
Где се угријати
Релативно стабилна и релативно висока температура у сезони грејања имају резервоаре природне воде, као и тло на дубини мањој од 1 м. Температура испаривача приземне пумпе, а још више воде, углавном није нижа од 0 ° Ц (око 273 К) време њеног рада. Нижи извор као што су рибњак, река или дубоки бунар може бити 10 о Ц (око 283 К) чак и за време пуцања мраза, а земља, нарочито при високим нивоима подземне воде - око 5 о Ц (278 К). Потребна је инсталација за прикупљање топлоте из земље или воде, чија цена за пумпу капацитета грејања од око 10 кВ прелази 20 хиљада. дин. Међутим, то није увек могуће (због недостатка простора, ниског нивоа подземне воде, недостатка резервоара за воду у близини).
У овој ситуацији се обично користе пумпе које сакупљају топлоту из ваздуха, али њихова ефикасност зими, када је ваздух напољу испод смрзавања, није задовољавајућа. Занимљива идеја за решавање таквих проблема је комбиновање топлотне пумпе са соларним колекторима.
А соларни колектори?
Инсталације са соларним колекторима у пољским условима дизајниране су под претпоставком да ће обезбедити 70% топлоте потребне за припрему топле воде у домаћинству (ово су претпоставке дизајна - тешко је имплементирати у Пољској). Тада би се из квадратног метра површине колектора могло добити и до 750 кВх енергије годишње, али у пракси се користи мање од половине. То је узроковано, између осталог, истодобном потражњом топле воде и доступношћу соларне енергије (енергија се губи јер се загрејана вода хлади пре него што се користи) и температура колектора је прениска (течност се загрева у њој, али до температуре која је прениска да би се загревала употребна вода ).
300-400 кВх / м 2 изгубљене енергије на овај начин може се користити када је соларни систем повезан на топлотну пумпу тако да течност из колектора загрева његов испаривач.
Чак и са облачним небом, сакупљачи често достижу температуру од 20 о Ц (прениска за загревање комуналне воде), док је у земљи само неколико степени изнад нуле. А температура испаривача за десетак и више степени значи 20-40% мању потрошњу енергије!
Додатна предност сарадње топлотне пумпе са колектором
Предност рада са земаљском пумпом са сакупљачима је и бржа "регенерација" тла. У грејној сезони пумпа, примајући топлотну енергију од ње, проузрокује пад своје температуре, што би у периоду од пролећа до јесени требало да се врати на нормалан ниво, тако да ће у следећој грејној сезони пумпа поново постићи висок фактор ефикасности ЦОП. Ако се пумпа током целе године користи за припрему топле комуналне воде, тада обнављање тла траје дуже - искуства показују да је то било током августа.
Међутим, пребацивањем на сарадњу са соларним колектором површине 2 м 2 на 10 кВ снаге (тзв. Хлађење) пумпе смањује се време регенерације тла за око 4 месеца. Температура тла тада може бити 3 ° Ц виша, што значи да је ЦОП 10% виша. Захваљујући аутоматском управљању системом, колектори доводе исту количину топлоте у инсталацију топле воде као у случају аутономног рада - пумпа користи само енергију која се не може користити за грејање воде.