Isı pompası ve toplayıcılar arasındaki bağlantı karlı mı? Pompanın güneş enerjisi çiftlikleri ile birlikte nasıl çalıştığını açıklıyoruz. Güneş kollektörleri bir ısı pompası çalıştırma maliyetini düşürebilir mi?
Güneş kollektörleri ve ısı pompası bir arada. Bu bağlantı nasıl çalışır? 
Vakumlu güneş kollektörleri (fotoğraf Galmet)
Isı pompası, çevreden alınan ve dolayısıyla serbest olan enerjiyi sağlar. Görevi, ısı akışını doğal yöne doğru zorlamak - daha düşük sıcaklığa sahip bir alandan (toprak, su, hava) daha sıcak bir alana (ısıtılmış odalar). Bunun için tahrik enerjisine ihtiyaç vardır - yaygın olarak kullanılan ısı pompalarında, elektriktir.
Isı pompasının işletme maliyetlerini neler etkiler?
Isı pompalarının verimliliği ve dolayısıyla bunların işletme maliyetleri, elektrik tüketimi ile belirlenir. Ve büyüklüğü sadece cihazın tasarımından değil, her şeyden önce çalıştığı şartlardan etkilenir.
Pompanın verimliliği büyük ölçüde, ısı aldığı ortamın sıcaklığına bağlıdır (düşük kaynak olarak adlandırılır). Bu, COP (Performans Katsayısı) ile, yani pompa kondansatöründe aktarılan enerji miktarının, tüketilen enerji miktarına - bu durumda, elektrik - formülüne göre belirlenir:
COP = Q H / W
burada:
Q H - Isı pompasından ısı çıkışı (kompresörü çalıştırmak için düşük ısı kaynağından + enerjiden elde edilen)
W - Isı pompası kompresörünü çalıştıracak enerji
Başka bir şekilde bu ilişkiyi şu şekilde kaydedebilirsiniz:
COP ≤ T s / (T s - T p ), nerede
T s - kondenser sıcaklığı,
T p - evaporatör sıcaklığı (Kelvin ölçeğinde).
Formül, buharlaştırıcı (yani, ısının alındığı ortam) ve kondansatör (yani, pompanın suyu ısıttığı sıcaklık) arasındaki sıcaklık farkının arttığını, ısı pompasının verimini düşürdüğünü gösterir.
Isıtma odaları için, uygulamada daha da yüksek - 40 o C'nin (yaklaşık 313 K) üzerinde bir sıcaklık Ts 35 o C (yaklaşık 308 K) gereklidir. COP'a ne kadar etkisinin, yani pompanın işletme maliyetinin Ts'de 5 veya 10 o C arttığını hesaplamak kolaydır (yukarıdaki formülü kullanarak). Ancak, kondenser sıcaklığı ne kadar düşükse, ısıtma cihazlarının yüzey alanı o kadar büyükse, varsayılan güce ulaşmak zorundadır. Bu da kurulumu daha pahalı kılar, yani T'nin düşürülmesi her zaman işe yaramaz. Bu nedenle, yüksek COP elde etmenin anahtarı, pompanın ısı alabileceği ortamın sıcaklığıdır (örneğin, toprak) - Tp mümkün olduğu kadar yüksek olmalıdır.
Isı pompaları, verimleri ve maliyetleri hakkında daha fazla bilgi >>
Isınmak nerede
Isıtma mevsiminde nispeten kararlı ve nispeten yüksek bir sıcaklık, doğal su rezervlerine ve ayrıca 1 m'den daha az bir derinliğe sahip toprağa sahiptir, toprak pompasının ve daha da fazla suyun buharlaştırıcı sıcaklığı, genel olarak, 0 ° C'den (yaklaşık 273 K) düşük değildir. İşinin zamanı. Bir su birikintisi, nehir veya derin kuyu gibi daha düşük bir kaynak, çatırtılanma donları sırasında bile 10 ° C (yaklaşık 283 K) ve özellikle yüksek yeraltı suyu seviyelerinde - yaklaşık 5 ° C (278 K) olabilir. Yerden veya sudan ısı toplamak için bir tesisat yapılması gerekir; bunun maliyeti yaklaşık 10 kW olan bir pompa için maliyeti 20 bini aştığı için. zł. Ancak, bunu yapmak her zaman mümkün değildir (alan yetersizliği, düşük yeraltı suyu seviyesi, yakınlardaki su rezervuarının olmaması nedeniyle).
Bu durumda, havadan ısı toplayan pompalar genellikle kullanılır, ancak dış hava donma noktasının altındaki kışın verimleri yetersizdir. Bu tür problemleri çözmek için ilginç bir fikir, bir ısı pompasını güneş kollektörleriyle birleştirmek.
Ve güneş kollektörleri?
Polonya koşullarında güneş kollektörleriyle yapılan tesisler, kullanım sıcak suyunun hazırlanması için gereken ısının% 70'ini sağlayacaklarını düşünerek tasarlanmıştır (bunlar tasarım varsayımlarıdır - Polonya'da uygulanması zor). Daha sonra bir metrekarelik kolektör alanından biri yılda 750 kWh'ye kadar enerji alabilir, ancak pratikte bunun yarısından daha azı kullanılır. Bu, diğerlerinin yanı sıra sıcak suya eşzamanlı olmayan talep ve güneş enerjisinin mevcudiyetinden (ısıtılmış su kullanılmadan önce soğuduğundan enerji kaybedilir) ve kollektör sıcaklığının çok düşük (sıvı içinde ısıtılır, ancak kullanılabilir suyu ısıtmak için çok düşük bir sıcaklığa) neden olur. ).
Bu şekilde kaybedilen 300-400 kWh / m2 / yıl güneş enerjisi sistemi ısı pompasına bağlandığında, kolektörlerden gelen sıvının buharlaştırıcısını ısıtması için kullanılabilir.
Bulutlu bir havada bile, toplayıcılar genellikle 20 o C sıcaklığa ulaşır (kullanım suyunu ısıtmak için çok düşük), zeminde sıfırın sadece birkaç derece üzerindedir. Ve evaporatörün sıcaklığı bir düzine kadar veya daha fazla derece ise% 20-40 daha az enerji tüketimi demektir!
Isı pompasının toplayıcı ile işbirliğinin bir ek avantajı
Toplayıcılara sahip bir toprak pompası ile çalışmanın avantajı ayrıca toprağın daha hızlı “yenilenmesi” dir. Isıtma mevsiminde, ondan ısı alan pompa, sıcaklıkta bir düşüşe neden olur, ilkbahardan sonbahara kadar olan sürede normal seviyesine dönmesi gerekir, böylece bir sonraki ısıtma mevsiminde pompa tekrar yüksek bir COP verim faktörü elde eder. Pompa yıl boyunca sıcak kullanım suyu hazırlamak için kullanılırsa, o zaman toprak rejenerasyonu daha uzun sürer - deneyimler Ağustos ayının civarında olduğunu gösterir.
Bununla birlikte, pompanın 10 kW gücünde (sözde soğutma) 2 m 2 alana sahip bir güneş kolektörü ile işbirliğine geçmek, toprak rejenerasyon süresini yaklaşık 4 ay azaltır. Zemin sıcaklığı 3 ° C daha yüksek olabilir, bu da% 10 daha yüksek bir COP anlamına gelir. Sistemin otomatik kontrolü sayesinde kollektörler, özerk işletimde olduğu gibi sıcak su tesisatına aynı miktarda ısı sağlar - pompa sadece suyu ısıtmak için kullanılamayan enerjiyi kullanır.