A napkollektoros termálvíz fűtés temperamentumos dolog. A víz súlya sok, kitágul, amikor lefagy, és skálázási károkat okozhat a csövekben, amikor felforr. A napkollektoros rendszerek csodálatosan hatékonyak, és egyes rendszerek évtizedekig csak jól működnek, de még ezek is rendszeres ellenőrzést igényelnek. Amikor azonban egy napkollektoros rendszer meghibásodik, az önmagát pusztítja el, és már egy ideje világos, hogy a napkollektoros termálvíz-fűtés nem a jövő útja, kivéve a nagyon alacsony hőfelhasználást, mint például az uszodák.
Hosszú ideje, a bölcsesség az volt, hogy a relatív hatékonyság előnye a napenergia termikus technológia a víz-fűtés több, mint meghaladja a kényelmet az elektromos víz fűtés. Az a képesség, a napenergia hő összegyűjteni több energiát négyzetméterenként azt jelenti, hogy a napenergia elektromos rendszer áramellátása a hagyományos elektromos vízmelegítő önmagában soha nem versenyeznek a napenergia termikus rendszer.
A közelmúltban azonban a napenergia-elektromos (PV) költségek csökkentése és a levegő-víz hőszivattyús technológia érése új modellt biztosított: napelemes elektromos támogatott hőszivattyús vízmelegítés (HPWH). A HPWH-nak kevesebb hátránya van, mint a napkollektornak, és kisebb az árcédula a lakossági alkalmazásokhoz.
Az alábbi információk egy olyan hőszivattyús vízmelegítő használatát feltételezik, amelynek hatásfoki tényezője (EF 2,5) és évi 1800 kWh, és 1–1,3 kW hálózathoz kötött fotovoltaikus hőszivattyút adnak hozzá a meglévő létesítményhez vagy rendszerhez egy olyan régióban, ahol a fotovoltaikus energia legalább 1400 kWh/kW/év.
PV előnyei
Alacsonyabb előzetes költség: Tekintettel arra, hogy az alacsonyabb költségű nyílt rendszerek nem bizonyultak alkalmasnak a háztartási vízmelegítésre, a napkollektor beépített költségét egy zárt hurok (glikol vagy drainback), kéttartályos (vagy tároló plusz tartály nélküli) rendszer alapján kell alapulnia, teljesen telepítve. Az átlagos ár egy ilyen rendszer, tervezett egy család négy, között $ 7,000 és $ 10,000 előtt ösztönzők. A PV meghajtású hőszivattyús vízmelegítő költsége között $ 1,000 és $ 2,000 a hőszivattyú plusz munkaerő és között $ 3,500 és $ 6,000 a további PV (egy meglévő hálózati kötött rendszer), így a teljes telepített költség között $ 5,000 és $ 8,500 előtt ösztönzők.
Könnyebb telepíteni: Cseréje vízmelegítő egy másik tartályt, és hozzátéve, három-öt további modulok egy PV rendszer sokkal könnyebb, mint a csere egy tartály két tartály és csővezeték hőátadó folyadék nehéz tetőtéri panelek, hogy meg kell vizsgálni és tölteni a telepítés után. Ez kevesebb lehetőséget eredményez a telepítői hibákra.
Kevesebb helyet használ: Annak elkerülése érdekében, hogy a napkollektoros rendszer versenyezzen a tartalék forrással (amely a napfrakciót körülbelül 60%-ra korlátozza), két tartályra van szükség: egy a tartalékhoz, és egy a napenergiához. Lehetőség van arra, hogy helyet takarítson meg, nagy költséggel, egy tartály nélküli fűtőberendezés használatával, amíg a tartály nélküli fűtőberendezés nagyon alacsony pontra modulálhatja a hőáramlást, miközben képes a maximális kereslet kielégítésére is.
Nem igényel karbantartást: A napkollektoros Achilles-sarka az, hogy ha a rendszer leáll, akkor nem csak energiát termel: saját önpusztítását állítja be. Áramlás nélkül a panelek lefagyhatnak vagy stagnálhatnak és túlmelegedhetnek (lásd alább). Az elektronikus differenciálvezérlőt és a keringető szivattyú(k)t évente ellenőrizni kell annak biztosítása érdekében, hogy megfelelően működjenek, és hogy ne kezdődjön olyan mértékű vagy korróziós hatás, amely a rendszer meghibásodásához vezetne. A csővezetékeket is ellenőrizni kell, különösen a régebbi épületek lefolyórendszerei esetében, amelyek idővel leülepedhetnek, és csapdába ejthetik a folyadékot a vonalakban. Ezeket az éves ellenőrzéseket szakembernek kell elvégeznie, és az éves gázmegtakarítás felét fogja fizetni.
Nem fagyhat meg: Mivel a napelem akár 42ºF hőmérsékleten is lefagyhat, a napkollektoros rendszerek esetében az USA egész kontinensén fagyvédelemre van szükség. A leeresztő rendszerek kivételével a fagyvédelmi rendszerek "aktívak". Ez azt jelenti, hogy az alacsony hőmérsékletre reagálva kell működtetni egy eszközt. Ennek következtében, és mivel ritkán kell működniük, a fagyvédelmi hibák gyakoriak és katasztrofálisak, ami több ezer dolláros kárt okoz a gyűjtőtömbben.
Nem túlmelegedhet: A túlmelegedés gyakran figyelmen kívül hagyott probléma a napkollektoros rendszereknél. Körülbelül kétszer annyi napenergia áramlott júliusban, mint januárban. Így minden olyan rendszer, amely jelentős különbséget tesz a melegvíz-költségekben januárban, júliusban túlteljesít. Ez olyan stagnálásos időszakokat eredményez, amikor nincs értelme a naphőnek, és nem áramlik át a panel(ek)en. Ebben az állapotban a panelek körülbelül 400 ° C-ra melegednek. Ez károsodást okozhat, és felgyorsítja a kollektor alkatrészek romlását. Vannak olyan radiátorrendszerek, amelyeket hozzáadtak a panelekhez, hogy enyhítsék ezt a hatást, de nincsenek szilárd adatok arról, hogy mennyi radiátorra van szükség egy stagnáló kollektor hűtéséhez egy forró napon.
Nincs skála felépítése: A skála a vízmelegítők #1 ellensége. A hő miatt az oldott szilárd anyagok kicsapódnak a vízből, ahol a forró felületen összegyűlnek. Még a kollektor oldalán lévő átadófolyadék használatával is probléma lehet a hőcserélővel, ha eltömíti a csöveket, amelyeken a víz átfolyik, hogy hőt nyerjen. A hőszivattyúval a víz melegítésére használt alacsonyabb hőmérséklet csökkenti a tartályban felhalmozódó skála tendenciáját.
100 százalékos napfrakció elérhető: Az időjárás szeszélyei és a nagy mennyiségű melegvíz tárolásának kivitelezhetetlensége miatt egyetlen 100 százalékos megbízhatóságot képviselő napkollektoros rendszer sem rendelkezhet 100 százalékos napfrakcióval. Az SRCC OG300 protokoll szerint a legjobban értékelt rendszerek 90 százalékos napfrakcióval rendelkeznek. Használata rácshoz kötött PV, mint a napenergia forrása a hőszivattyús vízmelegítő lehetővé teszi a rendszer "tárolására" energiát a hálózatban használatra akár egy évvel később. A fenti árösszehasonlítás egy 80 százalékos napelemes frakcióval rendelkező hőrendszeren alapul, szemben a vízmelegítés 100 százalékos PV-eltolással.
Hálózati igény kezelése: Bár a hőszivattyús vízmelegítés terhelést jelent a hálózatra, ha gáz- vagy propánegység cseréjére használják, a PV energiát ad a hálózatnak a nappali csúcsidőben, ahol a közösségnek nagy valószínűséggel szüksége van rá. A legtöbb háztartási meleg vizet kora reggel és este használják, amikor kevesebb a közösségi szintű elektromos kereslet. Ha a közüzem úgy dönt, hogy használja ezt az előnyt, akkor is hozzáteheti a képességét, hogy túlmelegedjen a vízmelegítő keresztül az intelligens mérő, ha a felesleges villamos energia áll rendelkezésre a hálózaton. A keverőszeleppel történő vezetésben használják, hogy megvédje a házat a víz forrázásától, hatékonyan "banks" meleg vizet, és késleltetheti a hőszivattyú bekapcsolásának szükségességét.
Nincs CO2-kibocsátás: A földgáz vagy a propán bármilyen felhasználása, függetlenül attól, hogy mennyire hatékony vagy olcsó, a CO2 légkörbe való hozzáadását eredményezi, amely a civilizáció #1 kockázati tényezője. A hőszivattyús vízmelegítő, amely 100 százalékban meghajtott (vagy ellensúlyozza) a PV nem járul hozzá ehhez a problémához.
Hátrányai
Nettó hálózati hatékonyság kontra közvetlen gázfelhasználás: A gázhasználat és az elektromos felhasználás összehasonlításának standard vélelme az, hogy az átalakítás és a szállítási veszteségek elszámolása után három egység fosszilis tüzelőanyagból (gáz, olaj, szén) kell egy egységnyi elektromos energia szállításához. Így az az érvelés, hogy ha a gázt a felhasználási pontjához lehet szállítani, akkor hatékonyabb a gáz használata, mint a villamos energia használata. Mivel a legtöbb fosszilis tüzelőanyaggal működő vízmelegítők csak mintegy 60 százalékkal hatékony, ez a hatás csak fele olyan jelentős, mint amilyennek látszik. Ezenkívül a fosszilis tüzelőanyaggal működő vízmelegítők nem használják ki a megújuló portfólióra vonatkozó szabványokat, amelyek tovább csökkentik a felhasznált gáz és a szállított villamos energia arányát.
Szükséges meleg levegő: A hőszivattyús vízmelegítő hatékonysága a rendelkezésre álló hőforrástól függ, amely általában a fűtőberendezés elhelyezésének helyében lévő levegő. Mérsékelt éghajlatú fűtetlen terekben telepítve ez nem jelent problémát. Ha azonban a vízmelegítő helyiséget az év nagy részében fűtik vagy 55º-60ºF alá csökken, a tartalék elemre szükség lesz, és a hatékonyság szenvedni fog. Ezzel szemben a hőszivattyús vízmelegítő hűti és párátlanítja azt a helyet, amelyben található. Ez kívánatos tulajdonság lehet.
Újabb a piacon: Bár a levegő-víz hőszivattyús vízmelegítés csak kipróbált és igaz fogalmakat használ, a háztartási HPWH-nak csak körülbelül húsz éve van fejlődése a fogyasztói piacon: elég hosszú ahhoz, hogy magabiztos legyen a hatékonyságában és egyszerűségében, de nem elég hosszú ahhoz, hogy széles körben elterjedt legyen. Míg a DOE Energy Star rendszere által elismert mintegy ötszáz napkollektoros és hatszáz tartály nélküli ("instant") vízmelegítő létezik, jelenleg csak 23 elismert HPWH modell létezik.
Ami azt jelentette, napenergia termikus technológia jelentett javulást. Még mindig van néhány jogos alkalmazása, még. A háztartási szintű napenergia-fűtés azonban olyan sok felesleges hátránysal jár, hogy egyértelmű, hogy a jövő más irányban rejlik. A napelem egy rendkívül hatékony forrása a hőszivattyús vízmelegítő rendszernek. Hamarosan, hogy a víz-víz hőszivattyúk is elérhető a piacon, de a mai levegő-víz rendszerek az optimális választás sok háztartásban, attól függően, hogy az éghajlat és a konfiguráció.
