گرمایش آب گرمایی خورشیدی یک چیز معتدل است. آب وزن زیادی دارد ، وقتی منجمد می شود منبسط می شود و هنگام جوشیدن می تواند باعث آسیب رساندن به لوله ها شود. سیستم های حرارتی خورشیدی به طرز شگفت انگیزی کارآمد هستند و برخی از سیستم ها ده ها سال به خوبی کار می کنند ، اما حتی این سیستم ها نیاز به بازرسی منظم دارند. با این حال ، هنگامی که یک سیستم حرارتی خورشیدی خراب می شود ، شروع به نابودی خود می کند و مدتی است مشخص شده است که گرمایش آب گرمایی خورشیدی به جز استفاده از گرمای کم مصرف ، مانند استخرها ، راه آینده نیست.
مدتهاست که حکمت این است که مزیت نسبی بهره وری فناوری حرارتی خورشیدی برای گرمایش آب بیشتر از راحتی گرمایش آب برقی است. توانایی حرارتی خورشیدی برای جمع آوری انرژی بیشتر در هر فوت مربع به این معنی است که یک سیستم الکتریکی خورشیدی که از یک آبگرمکن برقی معمولی تغذیه می کند ، هرگز با یک سیستم حرارتی خورشیدی رقابت نمی کند.
با این حال ، اخیراً کاهش هزینه های برق خورشیدی (PV) و بلوغ فناوری پمپ های حرارتی هوا به آب ، مدل جدیدی را ارائه داده است: گرمایش آب پمپ حرارتی با کمک انرژی خورشیدی (HPWH). HPWH دارای معایب کمتری نسبت به حرارت خورشیدی است و برچسب قیمت کمتری برای برنامه های مسکونی دارد.
اطلاعات زیر استفاده از آبگرمکن پمپ حرارتی با ضریب کارایی (EF 2.5) و امتیاز 1800 کیلووات ساعت در سال را فرض می کند ، با 1 تا 1.3 کیلو وات PV متصل به شبکه به نصب یا سیستم موجود در منطقه ای که PV حداقل 1400 کیلووات ساعت بر کیلووات ساعت در سال تولید می کند.
مزایای PV
هزینه اولیه پایین تر: با توجه به اینکه سیستم های باز کم هزینه برای گرمایش آب خانگی نامناسب است ، هزینه نصب شده حرارتی خورشیدی باید بر اساس سیستم حلقه بسته (گلیکول معمولی) ، دو مخزنی (یا ذخیره سازی بدون چربی) به طور کامل باشد. نصب شده است. متوسط قیمت چنین سیستمی که برای یک خانواده چهار نفره طراحی شده است ، قبل از مشوق ها بین 7000 تا 10.000 دلار است. هزینه آبگرمکن پمپ حرارتی PV بین 1000 تا 2000 دلار برای پمپ حرارتی به علاوه نیروی کار و بین 3500 تا 6000 دلار برای PV اضافی (در سیستم متصل به شبکه موجود) هزینه خواهد داشت ، بنابراین هزینه نصب قبل از مشوق ها بین 5000 تا 8500 دلار است. به
نصب آسانتر: تعویض آبگرمکن با یک مخزن دیگر و افزودن سه تا پنج ماژول اضافی به یک سیستم PV بسیار ساده تر از جایگزینی یک مخزن تک با دو مخزن و لوله کشی مایع انتقال حرارت به صفحات سنگین پشت بام است که باید تحت فشار آزمایش و شارژ شوند. پس از نصب این باعث می شود فرصت های کمتری برای خطای نصب کننده وجود داشته باشد.
از فضای کمتری استفاده می کند: برای جلوگیری از رقابت سیستم حرارتی خورشیدی با منبع پشتیبان (که بخش خورشیدی را به 60 درصد محدود می کند) ، دو مخزن مورد نیاز است: یکی برای پشتیبان و دیگری برای خورشیدی. با صرف هزینه زیاد ، می توان با استفاده از گرم کن بدون مخزن فضا را ذخیره کرد ، مادامی که گرم کن بدون مخزن بتواند جریان حرارت را تا نقطه بسیار پایینی تعدیل کند و در عین حال بتواند حداکثر تقاضا را نیز برآورده کند.
نیازی به تعمیر و نگهداری ندارد: پاشنه آشیل حرارتی خورشیدی این است که اگر سیستم کار خود را متوقف کند ، فقط در تولید انرژی کوتاهی نمی کند: خود تخریب خود را آغاز می کند. بدون جریان ، پانل ها می توانند یخ زده یا راکد شوند و بیش از حد گرم شوند (به پایین مراجعه کنید). کنترل کننده دیفرانسیل الکترونیکی و پمپ های گردش خون باید سالانه بازرسی شوند تا از عملکرد صحیح آنها اطمینان حاصل شود و هیچ گونه مقیاس یا خوردگی منجر به خرابی سیستم نشود. لوله کشی نیز باید بررسی شود ، مخصوصاً برای سیستم های تخلیه فاضلاب در ساختمانهای قدیمی که ممکن است به مرور زمان ته نشین شده و سیال را در خطوط به دام بیندازد. این بازرسی های سالانه باید توسط یک متخصص انجام شود و نیمی از صرفه جویی سالانه گاز را در بر خواهد داشت.
نمی توان یخ زد: از آنجا که یک صفحه حرارتی خورشیدی می تواند در دمای بالای 42 درجه فارنهایت یخ بزند ، حفاظت از انجماد در سرزمین اصلی ایالات متحده برای سیستم های حرارتی خورشیدی لازم است. به استثنای سیستم های خنک کننده سیستم های خنک کننده ، سیستم های حفاظت از یخ "فعال" هستند. این بدان معناست که آنها به دستگاهی نیاز دارند که در پاسخ به دمای پایین کار کند. در نتیجه ، و از آنجایی که به ندرت به آنها نیاز است ، خرابی های حفاظتی از انجماد هم عادی و هم فاجعه بار هستند و در نتیجه هزاران دلار به مجموعه مجموعه آسیب می رسانند.
نمی توان بیش از حد گرم کرد: گرمای بیش از حد مشکلی است که اغلب در سیستم های حرارتی خورشیدی نادیده گرفته می شود. تقریباً دو برابر بیشتر از ژانویه انرژی خورشیدی در ماه جولای ارسال شده است. بنابراین ، هر سیستمی که تفاوت قابل توجهی در هزینه آب گرم در ماه ژانویه ایجاد کند ، در ماه جولای بیش از حد کار می کند. این امر منجر به رکود در دوره هایی می شود که در آن هیچ فایده ای برای گرمای خورشیدی وجود ندارد و از پنل (ها) عبور نمی کند. در این شرایط ، پانل ها در حدود 400 درجه فارنهایت در داخل گرم می شوند. این می تواند منجر به آسیب شود و خرابی قطعات کلکتور را تسریع کند. سیستم های رادیاتور وجود دارد که به منظور کاهش این اثر به پنل ها اضافه شده است ، اما هیچ اطلاعات جامعی در مورد میزان رادیاتور مورد نیاز برای خنک کردن یک جمع کننده راکد در یک روز گرم وجود ندارد.
مقیاس ایجاد نمی شود: مقیاس دشمن شماره 1 آبگرمکن ها از هر نوع است. گرما باعث می شود که مواد جامد محلول از آب رسوب کرده و در سطح گرم جمع شوند. حتی با استفاده از یک مایع انتقال در طرف کلکتور ، مقیاس می تواند با مسدود کردن لوله هایی که آب برای به دست آوردن گرما از آنها عبور می کند ، در مبدل حرارتی مشکل ایجاد کند. دمای پایین تر برای گرم کردن آب با پمپ حرارتی ، گرمای رسوب در مخزن را کاهش می دهد.
کسر 100 درصد خورشیدی قابل دستیابی است: به دلیل عجیب و غریب بودن آب و هوا و غیرعملی بودن ذخیره حجم زیاد آب گرم ، هیچ سیستم حرارتی خورشیدی که 100 درصد قابلیت اطمینان را ارائه می دهد نمی تواند کسری 100 درصد خورشیدی داشته باشد. سیستم هایی که بیشترین امتیاز را طبق پروتکل SRCC OG300 دارند دارای 90 درصد کسر خورشیدی هستند. استفاده از PV متصل به شبکه به عنوان منبع خورشیدی برای آبگرمکن پمپ حرارتی به سیستم اجازه می دهد تا حداکثر یک سال بعد برق را در شبکه ذخیره کند. مقایسه قیمت بالا بر اساس یک سیستم حرارتی با 80 درصد کسر خورشیدی در مقابل 100 درصد PV جبران آب گرمایش است.
مدیریت تقاضای شبکه: اگرچه گرمایش آب پمپ حرارتی هنگام جایگزینی یک واحد گاز یا پروپان ، بار را به شبکه اضافه می کند ، اما PV در ساعات اوج روز در روز ، جایی که به احتمال زیاد مورد نیاز جامعه است ، برق را به شبکه اضافه می کند. بیشتر آب گرم خانگی صبح زود و عصر هنگامی که تقاضای برق در سطح جامعه کمتر است ، استفاده می شود. اگر دستگاه از این مزیت استفاده کند ، همچنین می تواند در صورت وجود برق اضافی در شبکه ، گرمایش بیش از حد آبگرمکن را از طریق کنتور هوشمند اضافه کند. برای هدایت با شیر مخلوط کننده برای محافظت از خانه در برابر سوزاندن آب ، از آب م “ثر استفاده می کند و می تواند نیاز به روشن شدن پمپ حرارتی را به تأخیر بیندازد.
بدون انتشار CO2: هرگونه استفاده از گاز طبیعی یا پروپان ، صرف نظر از میزان کارآیی یا ارزان بودن آن ، منجر به افزودن CO2 به جو می شود که عامل شماره 1 خطر تمدن امروز است. آبگرمکن پمپ حرارتی که 100 درصد از طریق PV تغذیه می شود (یا افست می شود) هیچ مشکلی در این مشکل ایجاد نمی کند.
معایب
بهره وری شبکه خالص در برابر استفاده مستقیم از گاز: فرض استاندارد هنگام مقایسه مصرف گاز با مصرف برق این است که پس از محاسبه تلفات تبدیل و انتقال ، سه واحد انرژی سوخت فسیلی (گاز ، نفت ، زغال سنگ) برای تحویل یک واحد انرژی الکتریکی. بنابراین منطقی است که اگر می توان گاز را به نقطه استفاده رساند ، استفاده از گاز کارآمدتر از استفاده از برق است. از آنجایی که بیشتر آبگرمکن های سوخت فسیلی تنها 60 درصد کارآمد هستند ، این اثر تنها نیمی از همانطور که به نظر می رسد مهم است علاوه بر این ، آبگرمکن های سوخت فسیلی نمی توانند از استانداردهای نمونه کارها تجدید پذیر استفاده کنند که نسبت گاز مصرفی به برق تحویل شده را بیشتر کاهش می دهد.
هوای گرم مورد نیاز: کارایی آبگرمکن پمپ حرارتی بستگی به منبع گرمایی موجود دارد که معمولاً هوا در فضایی است که بخاری در آن قرار گرفته است. نصب شده در فضاهای گرم نشده در آب و هوای معتدل ، هیچ مشکلی ایجاد نمی کند. با این حال ، اگر فضای آبگرمکن گرم شود یا به زیر 55 درجه سانتیگراد-60 درجه فارنهایت برسد ، عنصر پشتیبان مورد نیاز است و کارایی آن متضرر می شود. برعکس ، آبگرمکن پمپ حرارتی فضایی را که در آن قرار دارد خنک و مرطوب می کند. این ممکن است یک ویژگی مطلوب باشد.
جدیدتر در بازار: اگرچه پمپ حرارتی هوا به آب برای گرمایش آب فقط از مفاهیم امتحان شده استفاده می کند ، HPWH خانگی تنها حدود بیست سال است که در بازار مصرف توسعه یافته است: به اندازه کافی برای اطمینان از کارایی و سهولت آن ، اما آنقدر طولانی نیست که گسترده شود. در حالی که حدود پانصد مدل حرارتی خورشیدی و شش صد آبگرمکن ("فوری") وجود دارد که توسط سیستم Energy Star DOE شناخته شده است ، در حال حاضر تنها 23 مدل HPWH شناخته شده است.
در واقع آنچه که بود ، فناوری حرارتی خورشیدی نشان دهنده پیشرفت بود. این برنامه هنوز برخی از برنامه های قانونی را دارد ، حتی. با این حال ، گرمایش آب خورشیدی در سطح خانگی دارای معایب غیر ضروری است که مشخص است آینده در جهت دیگری قرار دارد. فتوولتائیک خورشیدی منبع بسیار موثری برای سیستم گرمایش آب پمپ حرارتی است. به زودی ، ممکن است پمپ های حرارتی آب به آب در بازار موجود باشد ، اما سیستم های هوا به آب امروزه بسته به آب و هوا و تنظیمات ، گزینه بهینه برای بسیاری از خانوارها است.
