Тепловой насос + солнечные коллекторы: как объединить две энергоэффективные технологии

Сочетание тепловых насосов и солнечных тепловых систем может быть реализовано различными способами. Рассмотрим основные вариации вместе со специалистами портала buduemo.

Вариант 1: солнечная установка работает на большой накопительный бак, а тепловой насос покрывает пиковые нагрузки в холодные периоды

Такой вариант является достаточно простой комбинацией, но требует резервуара значительного объема. Именно по такой схеме создан новый концепт солнечного дома SonnenHaus 4.0., который также предусматривает использование системы термореактивных строительных конструкций (TABS), что служит дополнительным накопителем тепла.

Эффективность такого решения очень высока, поскольку значительная доля (более 50%) потребностей в тепле покрывается благодаря бесплатной солнечной энергии. Отличным дополнением данного решения может быть фотоэлектрическая установка, которая будет поставлять электроэнергию для работы теплового насоса.

Вариант 2: солнечная энергия используется для регенерации геотермального поля и накопления тепла в земле

Почва сохраняет это тепло в течение многих месяцев, обеспечивая высокую эффективность работы теплового насоса во время отопительного периода.

В этом случае может применяться гелиотермические установка, которая нагревает горячую воду и поддерживает систему отопления, а избыточное тепло сбрасывает в геотермальный контур. Также может быть оборудована отдельная гелиосистема для накопления тепла в почве.

Вариант 3: использование солнечного абсорбера в качестве источника тепла для теплового насоса

Даже зимой, когда температура коллектора лишь на несколько градусов выше наружного воздуха, такое решение повышает эффективность использования теплового насоса. Чаще всего, солнечный абсорбер сочетается с другим источником тепла, как, например, геотермальный горизонтальный коллектор и служит для повышения температуры теплоносителя в первичном контуре.

Сам солнечный абсорбер может иметь различные формы:

• панели абсорбера, размещенные на крыше или стенах здания
• забор из абсорбирующих труб или бетонная стена с интегрированными трубопроводами
• абсорбер, что устроен под дорожным покрытием или интегрирован в конструкцию моста
• и множество других вариаций

Вариант 4: использование теплоты фазового перехода для аккумулирования солнечной энергии

Данная технология более известна под названием ледяной бак (Eisspeicher).

Ледяной бак представляет собой емкость, которая заполнена обычной водой. Резервуар размещается в почве, ниже глубины промерзания. Внутри емкости смонтированы два теплообменника.

Первый подключен к тепловому насосу, второй - к системе солнечных абсорберов. Тепловой насос отбирает тепло из бака до момента, пока весь объем воды не замерзнет. Затем происходит регенерация емкости за счет тепла грунта и тепла воздуха и солнца (с помощью солнечной установки). Благодаря тому, что вода при замерзании выделяет много тепловой энергии (330 кДж / кг), ледяному баку удается аккумулировать большое количество солнечной энергии.