Комбинирани термо-соларни системи с термопомпи Съчетанията от слънчеви и термопомпени системи за отопление и гореща вода, които се предлагат на пазара, се различават значително. Производителите и доставчиците работят с различни философии, засягащи контрола на управление и технологиите за съхранение. Едно нещо, обаче, е общо за всички – слънчевата енергия има предимство. Освен това соларните колектори могат да увеличат ефективността на термопомпите, като за това са използвани различни похвати при отделните марки. Ще разгледаме най-съвременните решения в комбинирането на термо-соларни системи с термопомпи на водещи производители на отоплителна и климатична техника в света.
текст Вела Динкова
Комбинирането на соларна система за отопление и топла вода с термопомпа открива възможности за голямо разнообразие от съчетаване и свързване на компонентите, съхранение на топлината и контрол на функционирането на системите според конкретните нужди на всеки проект. Термо-соларните и термопомпените системи могат да работят независимо една от друга или соларната система да подгрява температурния източник на термопомпата. Има варианти с един комбиниран или с два резервоара, с един или отделни контролери и с различни начини на допълване на системите. Изборът зависи от условията и изискванията на потребителите.
Един или два резервоара?
Съществуват различни мнения за това дали е добра идея да се отдели системата за отопление от тази за топла вода и да работят с два отделни резервоара на различни температурни нива. Има смисъл да се използват два отделни резервоара за различни температурни изисквания според Дорит Коен, Мениджър международни продажби в израелската компания Chromagen, например. Майкъл Грон, Продуктов мениджър за соларни технологии и технологии за съхранение в Buderus, Германия, също вярва, че решението с два резервоара като цяло е по-добро. В същото време те изразяват мнение, че във всеки конкретен случай решението зависи от спецификата на сградния проект – от големината на пространството в помещението за инсталация или от изискваните обеми топла вода. Йенс Хафнер от Отдел развитие на енергийни системи в немската компания Roth Werke GmbH се съгласява, че решението зависи от изисквания дебит питейна вода и от това дали комбинираните резервоари могат да отговарят на това условие. Всеки резервоар достига своите граници по отношение на дебита при някаква точка. При изискване на високи скорости на потока често се използват два резервоара.
За разлика от тях, Пол Хюзек, Маркетинг мениджър на австрийската фирма IDM Energiesysteme GmbH счита, че използването на отделни резервоари не е разумно и е само загуба на пространството. Компанията използва техника с плочи за разделяне на резервоара на слоеве и за контролиране на топлината в тях с цел да се съчетават функциите на нагревателя и резервоара за гореща вода в една единица. Немската компания Сonsolar Solare Energiesysteme GmbH също разделя зони за отопление и топла вода в комбиниран резервоар с пластове. Тези пластове са насочени както към слънчевото отопление, така и към допълнителното отопление от термопомпата. "Това е важно, защото така термопомпата винаги може да работи на режим отопление при възможно най-ниски температури", обяснява Продуктовият мениджър Хайко Доймер. Немската компания ratiotherm Heizung + Solartechnik GmbH & Co. KG също гласува против отделянето на резервоарите, стига да е избрана правилната хидравлична система и компонентите да са подбрани оптимално.
Един системен контролер или индивидуални?
Контролерите осигуряват не само топлината от покрива или от земята да стигне до правилното място, но и в точното време. Напоследък има голямо развитие в тази област по отношение на комбинираните слънчеви системи. Допреди няколко години два топлинни генератора обикновено се контролираха поотделно, всеки от собствено звено за контрол. Въпреки че и така те работят достатъчно добре сами по себе си, всъщност нямат информация за условията на работа на другата част. По този начин могат да възникнат ситуации, в които термопомпата работи в режим отопление, въпреки че слънчевите колектори доставят достатъчно топлина. За да се избегне това, някои производители вече предлагат системни контролери, които могат да комбинират голям брой контролни функции за двата топлинни генератора в едно устройство. Друго предимство на системните контролери е, че както инсталаторите, така и крайните клиенти могат да работят със системата с един контролен дисплей, с една последователна оперативна структура.
Като цяло, обаче, системните контролери не могат да са универсално решение за всяка система, защото не могат да имат целия набор от функции на някои специални блокове за управление. Така например, доста специални контролери са необходими за интегриране на два различни соларни колектора в една система или за прехвърляне на топлина в няколко резервоара. С индивидуални контролери по-добре можете да регулирате такива сложни функции на системата според индивидуалните изисквания. Налице е също така предимството, че клиентът плаща само за това, от което се нуждае и функциите не остават неизползвани. Индивидуалните модули трябва да могат да комуникират помежду чрез електронна система за обмен на данни, като по този начин се превръщат в еквивалент на системен контролер.
Стратегията за контрол на компанията Glen Dimplex, например, е насочена към отделен контрол на двата топлогенератора, който да осигури максимална ефективност на системата като цяло. За да постигнат това, те са внедрили директен обмен на информацията между двата контролера за термопомпата и за термо-соларната система. Това е един интелигентен начин да се даде приоритет на соларната енергия и тя да се трансформира в топлина, където е необходима, преди включването на термопомпата. Alpha-InnoTec GmbH, от друга страна предлага специфични системни решения с индивидуално програмируеми контролери, но също така и едно системно звено, което контролира термопомпата и соларната система заедно.
Соларната топлина подпомага земно свързаната термопомпа
Колкото по-висока е температурата на източника, ползван от термопомпата, толкова по-ефективно работи тя. Точно този принцип използва немската компания Alpha-InnoTec GmbH, насочвайки остатъчната соларна топлина в земята. Техният продукт Alpha-Energy-Manager разпространява енергийните потоци като комбинация от слънчева отоплителна система и земно свързана термопомпена система. Той има два топлообменника. В единия слънчевата топлина се предава на водата за нейното подгряване и за отопление, а в другия топлината от слънцето се пренася в земята със сонди. Алфа-Energy-Manager се инсталира чрез хидравлични тръби между земните сонди, термопомпата и слънчевата отоплителна система. Температурата, при която слънчевата верига се включва в подгряване на топла вода, може да се коригира в зависимост от нуждите на обитателите. Ако има достатъчно топлина, за да осигури нужното ниво на отопление, слънчевата топлина постъпва за многофункционално съхранение. Излишната топлина, както и топлината с температури твърде ниски за отопление, се подават към земните сонди. От това печели не само термопомпата. Соларната отоплителна система така работи по-ефективно, защото могат да бъдат използвани и по-ниски нива на соларната енергия, които в самостоятелен вариант остават неизползваеми.
Термопомпата допълва отоплението
Други комбинирани системи работят без съхраняване на соларна топлина в земята. Тук термопомпата работи като допълнителен нагревател, подобно на конвенционалните комбинирани системи с газови и нафтови котли. Когато соларната енергия не е достатъчна за отопление, земно свързаните помпи осигуряват допълнително топлина. Един пример е SensoTherm BSW на немския производител August Brötje GmbH, дъщерно дружество на холандската компания BDR Thermea Group. Техните модели са във варианти с термопомпи, които използват топлината на земята или на водни обекти, със захранване от 5.9 до 21.2kW. С цел да бъде в състояние да предоставя достатъчно топлина за подгряване на вода и за отопление дори в студени периоди, системата има интегриран 6kW отопляващ елемент. Системният контролер ISR Plus е отговорен за доброто взаимодействие на компонентите. За да подпомогне отоплението, компанията осигурява съхраняване на топлината на слоеве в HydroComfort SPZ резервоар. Слънчевата енергия се прехвърля за съхранение през тръбите на топлообменника.
Junkers (марка, принадлежащи на немската Bosch Thermotechnik GmbH) предостави своите потопяеми термопомпи Supraeco в серии STE/STM с капацитет от 6 до 17kW, с нови функции за контрол. С новите функции за разпознаване на външната топлина могат да се включат слънчеви колектори или котли на биомаса, за да се подпомогне подгряването на вода и отоплението. Колкото по-висок е делът на енергията от възобновяеми източници, толкова по-ниски са експлоатационните разходи и се увеличава сезонният коефициент на трансформация на термопомпата. При STE серията термопомпата може да се комбинира с външен резервоар за съхранение на гореща вода, по желание на клиента. Компактните STM единици свързват термопомпата със 185-литров резервоар за съхранение на гореща вода. Те са проектирани за по-тесни пространства.
Комбинации от термо-соларна и въздушна термопомпена система
Нова комбинация от термо-соларна система и термопомпа с въздушен източник бе представена от австрийската компания Kioto Clear Energy AG. Тук термопомпата използва соларния колектор като допълнителен топлообменник. Слънчевата отоплителна система е в състояние да прехвърли топлината си директно към изпарителя на термопомпата. По този начин системата може да се възползва от неизползвани досега температури от колектора, особено през зимата. Контролерът е разработен така, че да помогне за оптимално използване на добитата от слънцето топлина в сградата. Контролерът оптимизира функциите си, използвайки системните стойности от предишния ден. Термопомпата има компресор с регулиране на оборотите и използване на горещ газ, т.е. отделя част от енергия от изпарения охлаждащ агент за нагряване на водата. Системата включва 1000 литров четирислоен резервоар за съхранение с вграден нагревателен елемент. Компанията разработи своите слънчеви колектори като производител на оригинално оборудване (OEM), което може да се използва и от други компании. Системата е предназначенa за употреба в домове с ниско потребление на енергия и има 6kW мощност на термопомпата и 15m2 колекторна площ.
Немската компания Schüco International KG представи своята система за отопление от възобновяеми източници за еднофамилни къщи и жилищни блокове. Модулната система съчетава слънчеви колектори с термопомпа и част за кондензация на газ. Хидравличният модул е предварително монтиран със съвпадащи тръби и връзки. Трите енергийни генератора могат да бъдат комбинирани по желание. По този начин монтажниците могат лесно да се справят с редица ситуационни изисквания с една система, която минимизира предварителното планиране. Освен това, така те могат да отговорят гъвкаво на желанията на клиентите и да се промени системната конфигурация по желание на потребителя в хода на проекта. Комбинираният резервоар завършва концепцията.
Друга немската компания - Viessmann Werke GmbH & Со. KG, също предлага термопомпа с интегриран нагревател за топла вода. Компактният Vitocal 242-S се състои от външно устройство с изпарител, вентилатор, компресор и електронен вентил, както и от компактна вътрешна част, съдържаща всички компоненти за прехвърляне на топлина към отоплителната система, включително и 220 литров резервоар за гореща вода. Външните и вътрешните единици са свързани чрез тръбите на охлаждащия агент. Максималната температура на подавания поток за отопление и за топла вода е 55°C. Според Viessmann, това е постигнато при температура на външния въздух от -15°C. Viessmann предлага Vitocal 242-S в четири размера с номинална мощност от 3 до 10.6kW.
Италианският доставчик на отоплителна техника Ariston Thermo s.p.a. представи комбинация от термопомпи и термо-соларни системи за подгряване на вода. Термопомпата въздух-вода Nuos 250 Sol използва 250 литров резервоар за съхраняване на гореща вода в съчетание със соларни колектори Kairos CF 2.0. Двата соларни колектора в системата предават топлината си чрез топлообменник в резервоара за съхранение на гореща вода. Термопомпата прехвърля енергията си чрез топлообменник, разположен около резервоара. Соларен контролер автоматично оценява количеството енергия, спестено чрез слънчевата топлина. Според Ariston системата се отличава със лесно транспортиране, инсталиране и използване. Подобна е системата Bollytherm HP на друга италианска компания - Cordivari Srl.
Glen Dimplex Deutschland GmbH (немско дъщерно дружество на British Glen Dimplex Group) продължи развитието на своята термопомпа за топла вода. BWP 30HS е термопомпа въздух-вода за битови нужди, която използва топлината в околния въздух като източник на енергия за получаване на гореща вода. По желание може да се комбинира със слънчеви колектори и други генератори на топлина. Фирмата предлага топлообменник, и съответна технология за контрол в зависимост от комбинацията. Контролерът WPM Econ Plus е за интегрирани термопомпи, а WPM Econ-SOL контролира слънчевите колектори и съхранението на соларната топлина. Температурата на горещата вода може да се настройва чрез работата на термопомпата и е от 25оС до 60оС.
Резервоарите за соларно затоплена вода допълват термопомпите
Немската компания Vaillant Deutschland GmbH & Co. KG представи двувалентен резервоар за топла вода Geostor с обем 400 литра. Чрез голямата площ на топлообменника, която е 3.2m2 системата предлага ефективен пренос на топлината във водата. Събирането на частите е удобно. За нуждите на интегрирането в сгради има опция за развинтване на кожуха и сваляне на топлоизолацията. И транспортирането и тръбопроводните връзки могат да се извършат със или без изолация, по желание на клиента
Wikora GmbH е друга немска компания, която разшири продуктовата си гама с високо ефективен резервоар с буферна зона за съхранение на гореща вода WP/SOL 750, специално разработен за комбинации на термопомпени и термо-соларни ситеми., в които има два големи по площ двойно-тръбни топлообменници. Двойно-тръбният топлообменник с площ 4.3m2 в горната част на резервоара е проектиран за работа с термопомпи. Дизайнът и цилиндричните тръби на топлообменника позволяват висока производителност и минимални загуби на налягане. Резервоарът е особено подходящ за топлинни генератори с големи обеми на потоците. В основата на резервоара е соларният топлообменник с площ 2.7m2, който може да отнеме топлината от соларни колектори с площ 12m2. Резервоарите WP/SOL се предлагат с обеми от 300 до 750 литра.17/03/2013 |
