Pompy ciepła i kolektory słoneczne – hybrydowa instalacja grzewcza
Coraz popularniejsze staje się integrowanie wielu systemów grzewczych. Wszystko po to, aby zapewnić sobie bezpieczeństwo energetyczne. Obecnie największą popularność przy tworzeniu hybrydowego ogrzewania mają ekologiczne źródła ciepła. Łączy się m.in. powietrzne pompy ciepła z kolektorami słonecznymi w ramach SAHP (solar assisted heat pump). Takie połączenie wymaga odpowiedniego przystosowania instalacji, jak i ekonomicznego uzasadnienia inwestycji. Jest to jednak rozwiązanie, które może poprawić sprawność pompy. W jaki sposób?
Michał Jakubiec
Podziel się
Termomodernizacja jest procesem wieloaspektowym. Nadrzędnym jej celem jest zmniejszenie zapotrzebowania budynku na energię, w tym na ciepło. Wymiana ogrzewania jest często pierwszym działaniem modernizującego, co nie zawsze jest słuszne.
Chcąc zapewnić sobie ekologiczne ciepło, Polacy coraz częściej sięgają po pompy ciepła. Z drugiej strony bardzo popularne stały się prosumenckie rozwiązania oparte o energię słoneczną. Głównie jest to fotowoltaika, a rzadziej kolektory słoneczne. Pompę można zintegrować z obydwoma systemami. W poniższym artykule zajmiemy się pompami ciepła wspomaganymi energią cieplną ze słońca. Dlaczego warto połączyć te systemu?
Głównym uzasadnieniem integracji kolektorów słonecznych i pompy ciepła są rosnące ceny tradycyjnych paliw lub brak dostępności tańszych nośników energii cieplnej. Zapewnia to niższe koszty eksploatacji.
Ciepło z kolektorów dla pompy ciepła
Pompa ciepła zintegrowana z kolektorami słonecznymi, podobnie jak inne pompy ciepła, pobiera ciepło ze środowiska zewnętrznego. Pobrane ciepło może być wykorzystywane do dostarczania ciepłej wody i do ogrzewania w domu. System hybrydowy będzie pracował sprawniej w budynku o wysokim poziomie efektywności energetycznej.
Pompy ciepła zarówno powietrzne, jak i gruntowe z kolektorem poziomym czerpią energię głównie ze słońca. Grunt (w Polsce do 18 m głębokości) i powietrze nagrzewają się od promieni słonecznych. Ta energia jest następnie pobierana i wykorzystywana przez pompę ciepła. W przeciwieństwie do innych typów pomp ciepła, wspomagana energią słoneczną pompa może również pobierać ciepło bezpośrednio ze światła słonecznego.
Jak działa połączenie pompy ciepła z kolektorami?
Wspomagana energią słoneczną pompa ciepła łączy w sobie ideę pompy ciepła powietrze-woda z kolektorem słonecznym. Zwykle kolektor słoneczny i pompa ciepła są połączone bezpośrednio, dzieląc ten sam obieg chłodniczy. Ciepło z powietrza zewnętrznego jest absorbowane przez kolektor słoneczny do gazu chłodniczego. Ogrzany gaz jest przekazywany do sprężarki pompy ciepła, która dodatkowo podnosi temperaturę. Ciepło to jest następnie przekazywane do domu – zwykle w celu podgrzania wody w zasobniku ciepłej wody.
Co się składa na zintegrowany system?
Układ SAHP można konfigurować na wiele różnych sposobów, jednak zawsze zawierają one pięć głównych elementów: kolektory, parownik, sprężarkę, termiczny zawór rozprężny oraz zasobnikowy wymiennik ciepła.
Zarówno pompy ciepła, jak i kolektory słoneczne potrzebują bufora, który będzie akumulował ciepło. Niemal w każdej sytuacji zasobnik ten musi być większej pojemności niż w przypadku konwencjonalnego ogrzewania. Pozwala to jednak regulować temperaturę wydatkowanej wody użytkowej w sposób długotrwały, jednocześnie unikając nadmiernych strat ciepła do otoczenia (im niższa temperatura w zbiorniku, tym mniejsze straty).
Hybrydowy układ skuteczny zimą?
Szczególną uwagę powinna przykuć zaleta takiego połączenia podczas sezonu zimowego. Energia z kolektorów może wówczas wspomóc pracę powietrznej pompy ciepła, zapewniając wyższą temperaturę dolnego źródła. Warto też wspomnieć, że ta energia z kolektorów sama w sobie jest często niewystarczająca do zapewnienia ciepłej wody użytkowej. Wykorzystuje się więc energię, która mogłaby zostać niewykorzystana.
Tanie w eksploatacji źródło ciepła
Podsumowując, integracja kolektorów słonecznych z pompą ciepła będzie droższa inwestycyjnie od większości dostępnych źródeł ciepła, ale uzyskuje się w ten sposób najtańszy eksploatacyjnie i najbardziej stabilny system ogrzewania w sezonie grzewczym.
Co więcej, w porównaniu z innymi systemami słonecznymi, pompy wspomagane energią słoneczną wykorzystują zasady pompy ciepła i kolektorów, co oznacza, że pracują zarówno w dzień, jak i w noc.
Źródło: firmy dostarczające SAHP.
