Saules termiskā ūdens sildīšana ir temperamentīga lieta. Ūdens sver daudz, sasalstot izplešas, un, vāroties, tas var izraisīt cauruļu mēroga bojājumus. Saules siltuma sistēmas ir brīnišķīgi efektīvas, un dažas sistēmas gadu desmitiem darbojas nevainojami, taču pat tām ir nepieciešama regulāra pārbaude. Tomēr, ja saules siltuma sistēma neizdodas, tā sāk sevi iznīcināt, un jau kādu laiku ir skaidrs, ka saules ūdens sildīšana nav nākotnes ceļš, izņemot ļoti zemu siltuma izmantošanu, piemēram, peldbaseinus.
Jau ilgu laiku gudrība ir tāda, ka saules siltuma tehnoloģijas relatīvā efektivitātes priekšrocība ūdens sildīšanai vairāk nekā atsver ūdens elektriskās sildīšanas ērtības. Saules siltuma spēja savākt vairāk enerģijas uz kvadrātpēdu nozīmē, ka saules elektriskā sistēma, kas darbina tikai parasto elektrisko ūdens sildītāju, nekad nekonkurēs ar saules siltuma sistēmu.
Tomēr pēdējā laikā saules elektroenerģijas (PV) izmaksu samazināšanās un gaisa un ūdens siltumsūkņu tehnoloģijas nobriešana ir radījusi jaunu modeli: ūdens sildīšana ar saules elektrisko palīdzību (HPWH). HPWH ir mazāk trūkumu nekā saules siltumam, ar mazāku cenu tagiem dzīvojamām vajadzībām.
Tālāk sniegtajā informācijā tiek pieņemts, ka tiek izmantots siltumsūkņa ūdens sildītājs ar lietderības koeficientu (EF 2,5) un 1800 kWh gadā, ar 1 līdz 1,3 kW tīkla pieslēgtu PV pievienojot esošai iekārtai vai sistēmai reģionā, kur PV saražo vismaz 1400 kWh/kW/gadā.
PV priekšrocības
Zemākas sākotnējās izmaksas: Ņemot vērā to, ka zemākas izmaksas atvērtās sistēmas ir izrādījušās nepiemērotas ūdens sildīšanai mājā, saules siltumenerģijas uzstādītajām izmaksām pilnībā jābalstās uz slēgta cikla (glikola vai dubultā) sistēmu, divu tvertņu (vai bezkrāsainu) sistēmu. instalēta. Vidējā cena šādai sistēmai, kas paredzēta četru cilvēku ģimenei, pirms stimuliem ir no 7 000 līdz 10 000 USD. Siltumsūkņa ūdens sildītājs ar siltumsūkni maksās no USD 1 000 līdz USD 2 000 par siltumsūkni un darbaspēku un no USD 3 500 līdz USD 6 000 par papildu PV (esošai ar tīklu saistītai sistēmai), tādējādi kopējās uzstādītās izmaksas ir no USD 5 000 līdz USD 8 500 pirms stimuliem .
Vieglāk uzstādīt: ūdens sildītāja nomaiņa ar citu atsevišķu tvertni un trīs līdz piecu papildu moduļu pievienošana PV sistēmai ir daudz vienkāršāka nekā vienas tvertnes nomaiņa ar divām tvertnēm un cauruļvadu siltumnesēju uz smagiem jumta paneļiem, kuriem jāveic spiediena pārbaude un uzlāde pēc uzstādīšanas. Tādējādi ir mazāk iespēju instalētāja kļūdām.
Izmanto mazāk vietas: lai izvairītos no tā, ka saules siltuma sistēma konkurē ar rezerves avotu (kas ierobežo saules daļu līdz aptuveni 60%), ir vajadzīgas divas tvertnes: viena rezerves un otra saules baterijai. Izmantojot atanklessheater, ir iespējams ietaupīt vietu ar lieliem izdevumiem, ja vien tvertne bez sildītāja spēj modulēt siltuma plūsmu līdz ļoti zemam punktam, vienlaikus nodrošinot arī maksimālo pieprasījumu.
Nav nepieciešama apkope: Saules siltuma Ahileja papēdis ir tāds, ka, ja sistēma pārstāj darboties, tā ne tikai nespēj ražot enerģiju: tā sāk pašiznīcināties. Bez plūsmas paneļi var sasalt vai stagnēt un pārkarst (skatīt zemāk). Katru gadu jāpārbauda elektroniskais diferenciālā regulators un cirkulācijas sūkņa (-u) sūknis (-i), lai pārliecinātos, ka tie darbojas pareizi un vai nenotiek skalas vai korozija, kas izraisītu sistēmas kļūmi. Ir jāpārbauda arī cauruļvadi, jo īpaši vecās ēkās esošās aizmugures sistēmas, kas laika gaitā var nosēsties un notvert šķidrumu līnijās. Šīs ikgadējās pārbaudes jāveic profesionālim, un tās izmaksās pusi no ikgadējā gāzes ietaupījuma.
Nevar iesaldēt: Tā kā saules siltuma panelis var sasalt pat 42ºF temperatūrā, saules kontrasta sistēmās visā ASV kontinentālajā daļā ir nepieciešama aizsardzība pret sasalšanu. Izņemot aizplūšanas sistēmas, sasalšanas aizsardzības sistēmas ir “aktīvas”. Tas nozīmē, ka tiem nepieciešama ierīce, kas darbojas, reaģējot uz zemu temperatūru. Tā rezultātā, un tāpēc, lai tās darbotos reti, aizsardzība pret sasalšanu ir bieži sastopama un katastrofāla, kā rezultātā kolektora masīvs tiek bojāts tūkstošiem dolāru.
Nevar pārkarst: pārkaršana ir bieži ignorēta saules siltuma sistēmu problēma. Jūlijā tika piegādāts aptuveni divreiz vairāk saules enerģijas nekā janvārī. Tādējādi jebkura sistēma, kas janvārī būtiski mainīs karstā ūdens izmaksas, jūlijā būs pārāk efektīva. Tā rezultātā rodas stagnācijas periodi, kad saules siltums netiek izmantots un plūst caur paneļiem. Šādā gadījumā paneļi iekšpusē uzsilst līdz aptuveni 400ºF. Tas var izraisīt bojājumus un paātrināt kolektora detaļu nolietošanos. Lai mazinātu šo efektu, paneļiem ir pievienotas radiatoru sistēmas, taču nav precīzu datu par to, cik daudz radiatora ir nepieciešams, lai karstā dienā atdzesētu stāvošu kolektoru.
Neveidojas mērogs: Svari ir jebkura veida ūdens sildītāju ienaidnieks #1. Siltuma dēļ izšķīdušās cietās vielas nogulsnējas no ūdens, kur tās uzkrājas uz karstās virsmas. Pat izmantojot pārvades šķidrumu kolektora pusē, katlakmens var radīt problēmas ar siltummaini, aizsērējot caurules, pa kurām ūdens plūst, lai iegūtu siltumu. Zemāka temperatūra, ko izmanto ūdens sildīšanai ar siltumsūkni, samazina katlakmens veidošanās tendenci tvertnē.
Sasniedzama 100 procentpola daļa: laika apstākļu kaprīzu dēļ un liela karstā ūdens daudzuma uzglabāšanas nepraktiskuma dēļ nevienai saules siltuma sistēmai, kas nodrošina 100 procentu uzticamību, nevar būt 100 procenti. Sistēmām, kas visaugstāk novērtētas saskaņā ar protokolu SRCC OG300, ir 90 procentu saules daļa. Izmantojot tīklam piesaistītu PV kā saules enerģijas avotu siltumsūkņa ūdens sildītājam, sistēma var “uzglabāt” enerģiju tīklā, lai to izmantotu līdz vienam gadam. Iepriekš minētais cenu salīdzinājums ir balstīts uz termisko sistēmu ar 80 procentiem solāro daļu pret 100 procentu PV nobīdi ūdens sildīšanai.
Tīkla pieprasījuma pārvaldība: lai gan siltumsūkņa ūdens sildīšana palielina slodzi tīklam, kad to izmanto, lai aizstātu gāzes vai propāna bloku, PV pievieno tīklam jaudu maksimālās dienasgaismas stundās, kur tas, visticamāk, ir vajadzīgs sabiedrībai. Lielāko daļu mājsaimniecības karstā ūdens izmanto agri no rīta un vakarā, kad kopienā ir mazāks elektroenerģijas pieprasījums. Ja utilīta izvēlas izmantot šo priekšrocību, tā var arī pievienot iespēju pārkarst ūdens sildītāju caur viedo skaitītāju, kad tīklā ir pieejama liekā elektroenerģija. To izmanto vadā ar sajaukšanas vārstu, lai pasargātu māju no applaucēta ūdens, tas efektīvi “novāc” karstu ūdeni un var aizkavēt nepieciešamību ieslēgt siltumsūkni.
Nav CO2 emisiju. Jebkura dabasgāzes vai propāna izmantošana neatkarīgi no tā, cik efektīva vai lēta, rada CO2 pievienošanu atmosfērai, kas šodien ir civilizācijas riska faktors Nr. Siltumsūkņa ūdens sildītājs, kas ir 100 % jaudas (vai kompensēts) ar PV, neveicina šo problēmu.
Trūkumi
Neto tīkla efektivitāte pret tiešu gāzes izmantošanu. Standarta pieņēmums, salīdzinot gāzes izmantošanu ar elektroenerģijas izmantošanu, ir tāds, ka pēc pārrēķināšanas un pārvades zudumu uzskaites vienas vienības piegādei nepieciešamas trīs vienības fosilā kurināmā enerģijas (gāze, nafta, ogles). elektroenerģija. Tādējādi pamatojums ir tāds, ka, ja gāzi var piegādāt līdz lietošanas vietai, gāzi ir lietderīgāk izmantot nekā elektrību. Tā kā lielākā daļa fosilā kurināmā ūdens sildītāju ir tikai aptuveni 60 procenti, šis efekts ir tikai uz pusi mazāks nozīmīgi, kā šķiet. Turklāt fosilajos ūdens sildītājos netiek izmantotas atjaunojamo portfeļu standartu priekšrocības, kas vēl vairāk samazina izmantotās gāzes un piegādātās elektroenerģijas attiecību.
Nepieciešams silts gaiss: Siltumsūkņa ūdens sildītāja efektivitāte ir atkarīga no pieejamā siltuma avota, kas parasti ir gaiss telpā, kurā atrodas sildītājs. Tas ir uzstādīts neapsildāmās telpās mērenā klimatā, un tas nerada problēmas. Tomēr, ja ūdens sildītāja telpa lielāko daļu gada tiek uzkarsēta vai nokrītas zem 55º-60ºF, rezerves elements būs vajadzīgs un efektivitāte samazināsies. Un otrādi, siltumsūkņa ūdens sildītājs atdzesēs un sausinās telpu, kurā tas atrodas. Šī var būt vēlama iezīme.
Jaunāk tirgū: lai gan ūdens sildīšanai no gaisa-ūdens siltumsūkņa tiek izmantoti tikai pārbaudīti jēdzieni, mājsaimniecības HPWH ir attīstījusies tikai aptuveni divdesmit gadus patērētāju tirgū: pietiekami ilgi, lai būtu pārliecināta par tās efektivitāti un vieglumu, bet ne pietiekami ilgi, lai būtu plaši izplatīts. Lai gan ir aptuveni pieci simti saules siltuma modeļu un seši simti bez tvertnes (“tūlītēji”) ūdens sildītāji, ko atzīst DOE Energy Star sistēma, pašlaik ir tikai 23 atzīti HPWH modeļi.
Saules siltuma tehnoloģija bija uzlabojums. Tam joprojām ir dažas likumīgas lietojumprogrammas, pat. Tomēr mājsaimniecības līmeņa saules ūdens sildīšanai ir tik daudz nevajadzīgu trūkumu, ka ir skaidrs, ka nākotne ir citā virzienā. Saules fotoelektrija ir ļoti efektīvs avots siltumsūkņa ūdens sildīšanas sistēmai. Drīzumā ūdens un ūdens siltumsūkņi varētu būt pieejami tirgū, taču mūsdienu gaisa un ūdens sistēmas ir optimāla izvēle daudzām mājsaimniecībām atkarībā no klimata un konfigurācijas.
