Nie zawsze trzeba jednak wybierać pomiędzy tymi rozwiązaniami. Kolektory słoneczne i pompa ciepła mogą działać w ramach jednej instalacji i wzajemnie się uzupełniać. W okresach intensywnego nasłonecznienia większą część pracy związanej z przygotowaniem ciepłej wody mogą przejąć kolektory, natomiast przy niewystarczającej ilości energii słonecznej zadanie to realizuje pompa ciepła. Odpowiednio zaprojektowany układ może dzięki temu ograniczyć zużycie energii elektrycznej i zmniejszyć liczbę godzin pracy sprężarki pompy.
Czy takie połączenie zawsze ma jednak uzasadnienie ekonomiczne? Wiele zależy od zapotrzebowania budynku na ciepłą wodę, parametrów istniejącej instalacji, dostępnej powierzchni na kolektory oraz sposobu sterowania całym systemem. Znaczenie ma również prawidłowy dobór zasobnika, ponieważ to właśnie w nim magazynowana jest energia pozyskana z różnych źródeł. Warto więc przyjrzeć się dokładniej zasadzie działania instalacji hybrydowej oraz sytuacjom, w których jej wykonanie może przynieść największe korzyści.
Spis treści
Jak współpracują kolektory słoneczne i pompa ciepła?
Jaką rolę pełnią kolektory słoneczne w instalacji?
Dlaczego połączenie obu technologii może zmniejszyć zużycie energii?
Jak powinien wyglądać dobrze zaprojektowany system?
Kiedy połączenie kolektorów z pompą ciepła ma największy sens?
Na co zwrócić uwagę przed wykonaniem instalacji?
Czy inwestycja w dwa źródła ciepła się opłaca?
FAQ – najczęściej zadawane pytania
Jak współpracują kolektory słoneczne i pompa ciepła?
Podstawową zasadą działania takiego układu jest wykorzystywanie w pierwszej kolejności energii, która w danym momencie jest najłatwiej dostępna. Kolektory przechwytują promieniowanie słoneczne i zamieniają je w ciepło. Następnie czynnik znajdujący się w instalacji solarnej przekazuje energię do wody zgromadzonej w zasobniku.
Jeżeli energia słoneczna nie wystarcza do osiągnięcia wymaganej temperatury wody, brakującą część energii może dostarczyć pompa ciepła. Dzięki temu urządzenie nie zawsze musi samodzielnie podgrzewać wodę od niskiej temperatury do wartości wymaganej przez użytkowników.
W praktyce system może działać w następujący sposób:
przy dużym nasłonecznieniu głównym źródłem energii są kolektory słoneczne,
zgromadzone ciepło przekazywane jest do zasobnika CWU,
pompa ciepła pozostaje wyłączona, jeśli temperatura wody jest odpowiednia,
przy mniejszym nasłonecznieniu pompa uzupełnia brakującą energię,
zimą lub podczas długotrwałego zachmurzenia pompa może przejąć większą część pracy.
Dobrze wykonana automatyka powinna sterować źródłami tak, aby maksymalnie wykorzystywać dostępne ciepło słoneczne i uruchamiać pompę wtedy, gdy jest to rzeczywiście potrzebne.
Jaką rolę pełnią kolektory słoneczne w instalacji?
Kolektory słoneczne nie produkują energii elektrycznej. Ich zadaniem jest bezpośrednie przekształcenie promieniowania słonecznego w energię cieplną. Z tego względu szczególnie dobrze nadają się do przygotowywania ciepłej wody użytkowej.
Największa produkcja ciepła przypada zazwyczaj na okres, w którym zapotrzebowanie budynku na ogrzewanie jest niewielkie. Nie jest to jednak wada w przypadku CWU – ciepła woda potrzebna jest przecież przez cały rok.
Energia z kolektorów może zostać wykorzystana przede wszystkim do:
przygotowania ciepłej wody użytkowej,
wstępnego podgrzewania wody znajdującej się w zasobniku,
ograniczenia pracy podstawowego źródła ciepła,
wspomagania instalacji grzewczej w odpowiednio zaprojektowanych systemach,
zmniejszenia zużycia energii elektrycznej przez pompę ciepła.
W polskich warunkach kolektory nie powinny być jednak traktowane jako jedyne całoroczne źródło przygotowania CWU. Ich wydajność jest uzależniona od nasłonecznienia, dlatego właśnie połączenie z drugim źródłem ciepła może być praktycznym rozwiązaniem.
Dlaczego połączenie obu technologii może zmniejszyć zużycie energii?
Pompa ciepła potrzebuje energii elektrycznej do działania sprężarki, pomp obiegowych i pozostałych elementów instalacji. Jeżeli część energii potrzebnej do przygotowania ciepłej wody zostanie wcześniej dostarczona przez kolektory, pompa ma mniej pracy do wykonania.
Szczególnie dobrze widać to latem. W słoneczne dni prawidłowo dobrana instalacja solarna może przejąć znaczną część przygotowania ciepłej wody, dzięki czemu pompa ciepła może pozostawać wyłączona przez dłuższy czas.
Korzyści z takiego rozwiązania mogą obejmować:
ograniczenie zużycia energii elektrycznej,
rzadsze uruchamianie sprężarki pompy ciepła,
wykorzystanie darmowej energii promieniowania słonecznego,
mniejsze obciążenie pompy w okresie letnim,
zwiększenie udziału odnawialnych źródeł energii w przygotowaniu CWU.
Nie oznacza to jednak, że w każdym budynku oszczędności będą takie same. Efekt zależy między innymi od wielkości instalacji solarnej, zużycia ciepłej wody oraz sposobu sterowania systemem.
Jak powinien wyglądać dobrze zaprojektowany system?
Samo zamontowanie dwóch różnych źródeł energii nie gwarantuje jeszcze efektywnej instalacji. Kluczowe jest ich prawidłowe połączenie. Jednym z najważniejszych elementów jest zasobnik pozwalający magazynować ciepło i przekazywać je do ciepłej wody użytkowej.
Przy łączeniu dwóch źródeł stosuje się między innymi odpowiednio dobrane zasobniki z dwiema wężownicami. Jedna może współpracować z obiegiem solarnym, natomiast druga z pompą ciepła. Trzeba przy tym pamiętać, że pompa ciepła pracuje w innych warunkach niż tradycyjny kocioł, dlatego znaczenie ma między innymi odpowiednia powierzchnia wymiany ciepła wężownicy.
Przy planowaniu instalacji warto zwrócić uwagę na:
pojemność zasobnika CWU,
powierzchnię i parametry wężownic,
powierzchnię kolektorów słonecznych,
moc i rodzaj pompy ciepła,
zapotrzebowanie gospodarstwa domowego na ciepłą wodę,
jakość izolacji termicznej zasobnika,
sposób sterowania obydwoma źródłami,
możliwość późniejszego serwisowania instalacji.
Przykładowe rozwiązania, elementy instalacji oraz informacje związane z techniką solarną można znaleźć na stronie https://vobmat.pl/. Najważniejsze jest jednak, aby poszczególne komponenty dobierać jako jeden współpracujący system, a nie jako niezależne urządzenia.
Kiedy połączenie kolektorów z pompą ciepła ma największy sens?
Najwięcej zależy od sposobu użytkowania budynku. Jeżeli gospodarstwo domowe zużywa dużo ciepłej wody przez cały rok, energia dostarczana przez kolektory może być regularnie wykorzystywana. Dotyczy to przede wszystkim większych rodzin, ale również obiektów, w których zapotrzebowanie na CWU jest wysokie.
Połączenie może być szczególnie interesujące, gdy:
w domu mieszka kilka osób i zużycie CWU jest stosunkowo wysokie,
dach ma odpowiednią powierzchnię i korzystną ekspozycję,
instalacja solarna już znajduje się w budynku,
modernizowane jest dotychczasowe źródło ogrzewania,
dostępne jest miejsce na odpowiednio duży zasobnik,
użytkownik chce ograniczyć letnią pracę pompy ciepła,
instalacja jest projektowana kompleksowo już na etapie budowy domu.
Szczególnie ciekawa jest sytuacja, w której kolektory są już zamontowane. Wymiana tradycyjnego źródła ogrzewania na pompę ciepła nie musi automatycznie oznaczać rezygnacji z istniejącej instalacji solarnej. Warto wcześniej sprawdzić możliwość technicznego połączenia obu systemów.
Na co zwrócić uwagę przed wykonaniem instalacji?
Najczęstszym błędem jest patrzenie wyłącznie na parametry samej pompy lub samych kolektorów. Tymczasem o sprawności układu decyduje współpraca wszystkich jego elementów.
Przed wykonaniem instalacji należy przeanalizować:
roczne zużycie ciepłej wody,
liczbę użytkowników budynku,
istniejące źródła ogrzewania,
miejsce dostępne na zasobnik,
orientację i nachylenie dachu,
możliwość montażu kolektorów,
parametry pompy ciepła,
sposób sterowania źródłami energii,
przewidywane koszty inwestycji i późniejszego serwisowania.
Bardzo ważne jest również prawidłowe zwymiarowanie zasobnika. Zbyt mały zbiornik ograniczy możliwość wykorzystania energii solarnej, natomiast przewymiarowanie instalacji również nie jest korzystne, ponieważ zwiększa koszt inwestycji i może prowadzić do problemów z zagospodarowaniem nadmiaru ciepła.
Czy inwestycja w dwa źródła ciepła się opłaca?
Nie ma jednej odpowiedzi odpowiedniej dla każdego domu. Jeżeli kolektory trzeba dopiero kupić, należy zestawić koszt kompletnej instalacji z przewidywanym zmniejszeniem zużycia energii przez pompę ciepła. W niewielkim gospodarstwie domowym o małym zużyciu CWU dodatkowa inwestycja może zwracać się znacznie wolniej niż w budynku, w którym ciepłej wody zużywa się dużo.
Inaczej wygląda sytuacja, gdy instalacja solarna już istnieje. Wtedy jej dalsze wykorzystanie wraz z nową pompą ciepła może być rozwiązaniem wartym rozważenia, ponieważ część infrastruktury została już wcześniej wykonana.
Przy ocenie opłacalności należy uwzględnić przede wszystkim:
koszt zakupu i montażu kolektorów,
ewentualny koszt wymiany zasobnika,
zużycie energii elektrycznej przez pompę ciepła,
ilość zużywanej ciepłej wody,
przewidywany uzysk energii słonecznej,
koszty przeglądów i konserwacji,
okres planowanego użytkowania instalacji.
Dlatego decyzję najlepiej podejmować na podstawie obliczeń dla konkretnego budynku. Technicznie pompa ciepła i kolektory słoneczne mogą tworzyć efektywny system hybrydowy, ale ekonomiczny sens inwestycji zawsze zależy od indywidualnych warunków.
FAQ – najczęściej zadawane pytania
Czy pompa ciepła może współpracować z kolektorami słonecznymi?
Tak. Oba rozwiązania mogą funkcjonować w jednym systemie. Kolektory dostarczają energię cieplną przede wszystkim wtedy, gdy dostępne jest odpowiednie nasłonecznienie, natomiast pompa ciepła uzupełnia brakującą energię.
Czy latem pompa ciepła musi pracować, jeśli mamy kolektory?
Nie zawsze. Jeżeli kolektory dostarczą wystarczającą ilość energii do przygotowania wymaganej ilości ciepłej wody, praca pompy może zostać znacznie ograniczona. Zależy to jednak od wielkości instalacji, pogody i zużycia CWU.
Jaki zasobnik jest potrzebny do pompy ciepła i kolektorów?
Zasobnik musi być dostosowany do współpracy z obydwoma źródłami. W takich instalacjach stosuje się między innymi zbiorniki dwuwężownicowe. Istotne są odpowiednia pojemność, powierzchnia wymiany ciepła oraz dobra izolacja ograniczająca straty energii.
Czy kolektory słoneczne działają zimą?
Tak, mogą pozyskiwać energię również poza sezonem letnim, ale ilość dostępnego ciepła jest wtedy zazwyczaj mniejsza ze względu na warunki pogodowe i krótszy czas nasłonecznienia. Dlatego w systemie hybrydowym większą rolę może w tym okresie przejmować pompa ciepła.
Czy warto montować kolektory, jeśli dom ma już pompę ciepła?
Może mieć to sens przede wszystkim przy wysokim zużyciu ciepłej wody oraz dobrych warunkach montażowych. Przed podjęciem decyzji warto jednak policzyć koszt dodatkowej instalacji i zestawić go z możliwymi oszczędnościami.
Czy warto zachować kolektory przy wymianie starego ogrzewania na pompę ciepła?
Jeżeli istniejąca instalacja solarna jest sprawna i można ją technicznie zintegrować z nowym systemem, jej dalsze wykorzystanie zdecydowanie warto przeanalizować. Pozwala to nadal korzystać z energii słonecznej bez rezygnowania z wcześniej wykonanej instalacji.
Tekst płatny
Napisz komentarz
Komentarze