Тепловий насос + сонячні колектори: як об’єднати дві енергоефективні технології

Поєднання теплових насосів та сонячних теплових систем може бути реалізовано різними способами. Розглянемо основні варіації разом зі спеціалістами порталу buduemo.

Варіант 1: сонячна установка працює на великий накопичувальний бак, а тепловий насос покриває пікові навантаження в найхолодніші періоди

Такий варіант є досить простою комбінацією, але потребує резервуару значного об'єму. Саме за такою схемою створено новий концепт сонячного будинку SonnenHaus 4.0., який також передбачає використання системи термоактивних будівельних конструкцій (TABS), яка слугує додатковим накопичувачем тепла.

Ефективність такого рішення дуже висока, оскільки значна частка (більше ніж 50 %) потреб у теплі покривається завдяки безкоштовній сонячній енергії. Чудовим доповненням даного рішення може бути фотоелектрична установка, яка постачатиме електроенергію для роботи теплового насоса.

Варіант 2: сонячна енергія використовується для регенерації геотермального поля та накопичення тепла в землі

Грунт зберігає це тепло протягом багатьох місяців, забезпечуючи високу ефективність роботи теплового насоса під час опалювального періоду.

У цьому випадку може застосовуватись геліотермічна установка, яка нагріває гарячу воду та підтримує систему опалення, а надлишкове тепло скидає в геотермальний контур. Також може бути облаштована окрема геліосистема для накопичення тепла в грунті.

Варіант 3: використання сонячного абсорбера в якості джерела тепла для теплового насоса

Навіть взимку, коли температура колектора лише на кілька градусів вище за зовнішнє повітря, таке рішення підвищує ефективність використання теплового насоса. Частіше за все, сонячний абсорбер поєднується з іншим джерелом тепла, як, наприклад, геотермальний горизонтальний колектор і слугує для підвищення температури теплоносія в первинному контурі.

Сам сонячний абсорбер може мати різноманітні форми:

• панелі абсорбера, розміщені на даху або стінах будівлі
• паркан з абсорбуючих труб або бетонна стіна з інтегрованими трубопроводами
• абсорбер, що влаштовано під дорожнім покриттям чи інтегровано в конструкцію мосту
• та безліч інших варіацій

Варіант 4: використання теплоти фазового переходу для акумулювання сонячної енергії.

Дана технологія більш відома під назвою льодяний бак (Eisspeicher).

Льодяний бак являє собою ємкість, яка заповнена звичайною водою. Резервуар розміщується у ґрунті, нижче глибини промерзання. Всередині ємкості змонтовано два теплообмінники.

Перший під'єднано до теплового насоса, другий - до системи сонячних абсорберів. Тепловий насос відбирає тепло з бака до моменту, поки весь об'єм води не замерзне. Потім відбувається регенерація ємкості коштом тепла ґрунту та тепла повітря і сонця (за допомогою сонячної установки). Завдяки тому, що вода при замерзанні виділяє багато теплової енергії (330 кДж/кг), льодяному баку вдається акумулювати велику кількість сонячної енергії.