Τι είναι μια ηλιοθερμική αντλία θερμότητας: λειτουργία, κριτήρια επιλογής και τιμή

Η ηλιοθερμική αντλία θερμότητας είναι ο συνδυασμός δύο τεχνολογιών που σέβονται το περιβάλλον χωρίς να θέτουν σε κίνδυνο την αποδοτικότητα και τη θερμική άνεση των ενοίκων: η αντλία θερμότητας και η ηλιακή ενέργεια.

Αυτός ο πρακτικός οδηγός εξετάζει λεπτομερώς την ηλιοθερμική αντλία θερμότητας: πώς λειτουργεί, τα είδη των ηλιακών συλλεκτών, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα, τα κριτήρια επιλογής, τη διαδικασία εγκατάστασης, την ενίσχυση και τα σχόλια των χρηστών.

Τι είναι η ηλιοθερμική αντλία θερμότητας;

Η ηλιοθερμική αντλία θερμότητας, που μερικές φορές ονομάζεται ηλιακή αντλία θερμότητας ή ηλιακή PAC, είναι ένα σύστημα θέρμανσης και ψύξης που συνδυάζει τη δράση των ηλιακών θερμικών συλλεκτών (STP) και μιας αντλίας θερμότητας αέρα-νερού (ή νερού-νερού).

ΣτόχοςΣτόχος είναι η εξασφάλιση θερμικής άνεσης για τους ενοίκους, με παράλληλη βελτιστοποίηση της κατανάλωσης ενέργειας και μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου (GHG) με τη χρήση μιας ανανεώσιμης και δωρεάν πηγής ενέργειας.

Ηλιοθερμική αντλία θερμότητας: πώς λειτουργεί;

Η ηλιοθερμική αντλία θερμότητας συνδυάζει τον μηχανισμό της κλασικής αντλίας θερμότητας και την ηλιακή ενέργεια. Η λειτουργία της μπορεί να συνοψιστεί σε 7 βήματα: 

1. Ο κύκλος ξεκινά με τη σύλληψη της ηλιακής ενέργειας. Οι ηλιοθερμικοί συλλέκτες εγκαθίστανται στην οροφή ή σε ανοιχτό χώρο εκτεθειμένο στον ήλιο. Κατασκευασμένοι από απορροφητικά υλικά, οι πίνακες αυτοί μετατρέπουν την ηλιακή ενέργεια σε θερμότητα, η οποία στη συνέχεια μεταφέρεται σε ένα ρευστό μεταφοράς θερμότητας (συνήθως νερό ή μείγμα νερού-αντιψυκτικού) στο εσωτερικό των σωλήνων του πίνακα,
2. Θερμαινόμενο, το ρευστό μεταφοράς θερμότητας ρέει μέσω ενός εναλλάκτη. Η θερμότητα στη συνέχεια μεταφέρεται σε ένα άλλο ρευστό που θερμαίνει τον αέρα ή το νερό στο κτίριο, 
3. Το νερό που θερμαίνεται από τον εναλλάκτη διανέμεται στο εσωτερικό μέσω ενός κυκλώματος θέρμανσης ή ψύξης, συνήθως ενός θερμαντικού σώματος, ενδοδαπέδιας θέρμανσης, μονάδων fan coil κ.λπ, 
4. Η περίσσεια ηλιακής θερμικής ενέργειας μπορεί να αποθηκευτεί σε μια θερμική δεξαμενή για μεταγενέστερη χρήση όταν δεν υπάρχει επαρκής ηλιακή ακτινοβολία, 
5. Σε αυτό το σύστημα, ο ρόλος της αντλίας θερμότητας είναι να αναλαμβάνει όταν η ηλιακή θερμική ενέργεια δεν επαρκεί για να καλύψει τις ανάγκες των ενοίκων. Η αντλία θερμότητας αντλεί θερμότητα από τον εξωτερικό αέρα, το έδαφος ή το νερό, ανάλογα με τον τύπο της, για να τη μεταφέρει σε εσωτερικούς χώρους (θέρμανση) ή αντλεί θερμότητα από το εσωτερικό για να την απορρίψει έξω (ψύξη).

Για να διασφαλιστεί η σωστή λειτουργία του συστήματος, υπάρχει ένα σύστημα ελέγχου και ρύθμισης που παρακολουθεί τη θερμοκρασία του χώρου και τις ενεργειακές απαιτήσεις του κτιρίου.

Ηλιοθερμική αντλία θερμότητας: ποιοι ηλιακοί συλλέκτες να χρησιμοποιηθούν;

Η ηλιοθερμική αντλία θερμότητας χρησιμοποιεί θερμικά ηλιακά πάνελ τα οποία απορροφούν τη θερμότητα από τις ακτίνες του ήλιου και τη μεταφέρουν σε ένα ρευστό μεταφοράς θερμότητας το οποίο κυκλοφορεί στο σύστημα. Η ηλιοθερμική αντλία θερμότητας δεν πρέπει να συγχέεται με τα συστήματα τύπου "αντλία θερμότητας - φωτοβολταϊκά πάνελ". Στην περίπτωση αυτή, τα φωτοβολταϊκά πάνελ τροφοδοτούν την αντλία θερμότητας και άλλες συσκευές στο σπίτι με ηλεκτρική ενέργεια, μέσω ενός μετατροπέα που μετατρέπει το συνεχές ρεύμα σε εναλλασσόμενο.

Τέλος, πρέπει να σημειωθεί ότι μια ηλιοθερμική αντλία θερμότητας μπορεί να χρησιμοποιεί υβριδικά πλαίσια, εφόσον συνδυάζουν τη δράση θερμικών ηλιακών συλλεκτών (πίσω όψη) και φωτοβολταϊκών ηλιακών συλλεκτών (μπροστινή όψη).

Τύπος ηλιακού συλλέκτη	Πώς λειτουργεί	Οφέλη	Μειονεκτήματα
Ηλιακά θερμικά πάνελ	Οι ηλιοθερμικοί συλλέκτες απορροφούν τη θερμότητα από τις ακτίνες του ήλιου και τη μεταφέρουν σε ένα ρευστό μεταφοράς θερμότητας που κυκλοφορεί μέσα στο σύστημα.	Υψηλή ενεργειακή απόδοση για την παραγωγή θερμότητας. Λιγότερο ακριβά από τα φωτοβολταϊκά και τα υβριδικά πάνελ. Δυνατότητα αποθήκευσης θερμικής ενέργειας για μεταγενέστερη χρήση.	Μην παράγετε απευθείας ηλεκτρική ενέργεια. Η απόδοση εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις καιρικές συνθήκες και το ηλιακό φως.
Υβριδικά ηλιακά πάνελ (PVT)	Οι υβριδικοί ηλιακοί συλλέκτες συνδυάζουν φωτοβολταϊκές και θερμικές τεχνολογίες σε έναν συλλέκτη.  Παράγουν ταυτόχρονα ηλεκτρική ενέργεια και θερμότητα, επιτρέποντας την τροφοδοσία μιας αντλίας θερμότητας ενώ παράλληλα παράγουν ηλεκτρική ενέργεια για άλλες χρήσεις.	Συνδυασμένη παραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας. Υψηλότερη ενεργειακή απόδοση από τα φωτοβολταϊκά ή τα θερμικά πάνελ από μόνα τους. Βέλτιστη χρήση του χώρου της οροφής.	Υψηλότερο κόστος εγκατάστασης από ό,τι μόνο τα ηλιοθερμικά και φωτοβολταϊκά πάνελ. Αυξημένη πολυπλοκότητα του συστήματος που απαιτεί αυστηρότερη συντήρηση.

Ηλιοθερμική αντλία θερμότητας: πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Υπάρχουν πολλά πλεονεκτήματα: εξοικονόμηση ενέργειας και χαμηλές εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου, ειδικά αν η αντλία θερμότητας συνδυάζεται με υβριδικά ηλιακά πάνελ. Αυτός ο συνδυασμός χρησιμοποιεί μια ανανεώσιμη και δωρεάν πηγή ενέργειας για θέρμανση ή ψύξη.

Η ηλιοθερμική αντλία θερμότητας είναι επίσης πολύ ευέλικτη και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για θέρμανση, ψύξη και παραγωγή ζεστού νερού χρήσης (ΖΝΧ). Τέλος, η ηλιοθερμική αντλία θερμότητας είναι ένα δοκιμασμένο και αξιόπιστο κομμάτι εξοπλισμού με μεγάλη διάρκεια ζωής.

Από την άλλη πλευρά, η απόδοση αυξομειώνεται ανάλογα με την εποχή, αλλά η αυτονομία παραμένει πολύ ενδιαφέρουσα, κοντά στα 80 %... με την προϋπόθεση ότι η εγκατάσταση πραγματοποιείται σύμφωνα με τους κανόνες του εμπορίου και ότι το σπίτι είναι άψογα μονωμένο (RE 2020).

Το υψηλό αρχικό κόστος εγκατάστασης είναι επίσης κατακριτέο, με μέσο όρο 13.000 ευρώ χωρίς να συμπεριλαμβάνεται η εγκατάσταση. Ωστόσο, η επένδυση αυτή αντισταθμίζεται από τις επιδοτήσεις και τα χρηματοδοτικά προγράμματα, καθώς και από την εξοικονόμηση ενέργειας που επιτυγχάνεται μακροπρόθεσμα.

Ποια κριτήρια πρέπει να χρησιμοποιήσω για να επιλέξω την ηλιοθερμική αντλία θερμότητας;

Η επιλογή των επιμέρους στοιχείων του ηλιοθερμικού σας συστήματος (αντλία θερμότητας - ηλιακοί συλλέκτες - σύστημα ελέγχου) απαιτεί κάποιες προηγούμενες γνώσεις.

Εάν δεν είστε πολύ έμπειροι στο θέμα, σας συνιστούμε θερμά να καλέσετε έναν επαγγελματία που μπορεί να αναλύσει τις ανάγκες σας και να σας συμβουλεύσει για τον καλύτερο εξοπλισμό. Ωστόσο, παραθέτουμε 6 βασικά κριτήρια, ενδεικτικά, για να κάνετε μια τεκμηριωμένη επιλογή:

1. Τύπος ηλιακού συλλέκτη Ανατρέξτε στον παραπάνω πίνακα για να αποφασίσετε ποιος τύπος ηλιακού συλλέκτη θα χρησιμοποιηθεί με το ηλιοθερμικό σας σύστημα,
2. Τύπος ρευστού μεταφοράς θερμότητας Ορισμένα συστήματα χρησιμοποιούν νερό, άλλα χρησιμοποιούν μείγμα νερού και γλυκόλης (αντιψυκτικό). Εάν ζείτε σε περιοχή όπου οι θερμοκρασίες πέφτουν τακτικά κάτω από το μηδέν, συνιστούμε ένα αντιψυκτικό υγρό μεταφοράς θερμότητας για να αποφύγετε το πάγωμα των σωλήνων,
3. Τύπος αντλίας θερμότητας Επιλέξτε μεταξύ αντλιών θερμότητας αέρος-νερού, αέρος-αέρος, νερού-νερού και εδάφους-νερού ανάλογα με τη διαθέσιμη πηγή θερμότητας (αέρας, νερό, έδαφος) και την επιθυμητή χρήση (θέρμανση, ψύξη, παραγωγή ζεστού νερού χρήσης). Σημείωση: η αντλία θερμότητας αέρος-νερού είναι κατάλληλη για θερμές ή εύκρατες περιοχές, ενώ η γεωθερμική αντλία θερμότητας θα σας δώσει καλύτερες επιδόσεις σε ψυχρές περιοχές,
4. Συντελεστής απόδοσης COP: Το COP είναι ένας δείκτης της ενεργειακής απόδοσης μιας αντλίας θερμότητας. Όσο υψηλότερη είναι η COP, τόσο πιο αποτελεσματική είναι η αντλία θερμότητας στη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε θερμική ενέργεια. Αναζητήστε μια αντλία θερμότητας με υψηλό COP για να μεγιστοποιήσετε την εξοικονόμηση ενέργειας (και να επωφεληθείτε από τις κρατικές επιχορηγήσεις),
5. Σύστημα ρύθμισης και ελέγχου Θα πρέπει να επιτρέπει την παρακολούθηση και ρύθμιση της θερμοκρασίας ανάλογα με τις καιρικές συνθήκες και τις απαιτήσεις θέρμανσης ή ψύξης,
6. Συμβατότητα με άλλα συστήματα θέρμανσης Εάν διαθέτετε ήδη σύστημα θέρμανσης (λέβητα, θερμαντικά σώματα, ενδοδαπέδια θέρμανση), ελέγξτε ότι η σχεδιαζόμενη ηλιοθερμική αντλία θερμότητας είναι συμβατή με τον εξοπλισμό αυτό,
7. Η εγγύηση Γενικά είναι πολύ μεγάλη για τους ηλιακούς συλλέκτες (έως και 25 έτη) και 5 έως 10 έτη για την αντλία θερμότητας.

Πώς μπορώ να διαστασιολογήσω την ηλιοθερμική αντλία θερμότητας;

Μόνο ένας εξειδικευμένος επαγγελματίας θα είναι σε θέση να σας δώσει μια ακριβή απάντηση... πράγμα που δεν σας εμποδίζει να έχετε μια ιδέα για την τάξη μεγέθους. Θυμηθείτε την ακόλουθη αρχή: πολύ χονδρικά, ένα τετραγωνικό μέτρο ηλιακών θερμοσιφώνων θα θερμάνει μια περιοχή 10 m². Ας υποθέσουμε ότι ένα μέσο ηλιοθερμικό πάνελ είναι 2 τ.μ. (στην πραγματικότητα μπορεί να κυμαίνεται από 1,5 έως 4 ή και 5 τ.μ., με μέσο όρο τα 2 τ.μ.): 

Στεγαστικό εμβαδόν (m²)	Περιοχή πάνελ ηλιοθερμικά (m²)	Αριθμός ηλιοθερμικών πάνελ (2 m²/πίνακας)
50	5	2,5 (στρογγυλοποιημένο στο 3)
75	7,5	3,75 (στρογγυλοποιημένο σε 4)
100	10	5
125	12,5	6,25 (στρογγυλοποιημένο στο 6)
150	15	7,5 (στρογγυλοποιημένο σε 8)
200	20	10

Τι πρέπει να γνωρίζετε για την εγκατάσταση μιας ηλιοθερμικής αντλίας θερμότητας

Η εγκατάσταση της ηλιοθερμικής αντλίας θερμότητας πρέπει να πραγματοποιείται από εξειδικευμένο επαγγελματία με τα απαραίτητα πιστοποιητικά και την απαραίτητη τεχνογνωσία. Στη Γαλλία, απευθυνθείτε σε επαγγελματία που είναι αναγνωρισμένος ως εγγυητής περιβάλλοντος (RGE).

Εγκατάσταση της ηλιοθερμικής αντλίας θερμότητας

Θα ξεκινήσει με μια αξιολόγηση του χώρου για τον προσδιορισμό της βέλτιστης θέσης των ηλιακών συλλεκτών και της αντλίας θερμότητας. Οι ηλιακοί συλλέκτες θα πρέπει να έχουν νότιο προσανατολισμό και γωνία ώστε να μεγιστοποιείται η έκθεση στον ήλιο. Η αντλία θερμότητας θα πρέπει να εγκατασταθεί σε προσβάσιμο σημείο για εύκολη συντήρηση και επισκευή.

Η ηλιοθερμική αντλία θερμότητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να συμπληρώσει ένα υπάρχον σύστημα θέρμανσης, όπως ένας λέβητας φυσικού αερίου ή πετρελαίου. Ο εγκαταστάτης πρέπει να διασφαλίσει ότι τα δύο συστήματα ενσωματώνονται σωστά και λειτουργούν βέλτιστα. Για τη διαστασιολόγηση, ο εγκαταστάτης σας θα πρέπει να λάβει υπόψη του το χώρο κατοικίας, τη μόνωση του κτιρίου, το κλίμα της περιοχής σας και τις απαιτήσεις θέρμανσης.

Στη συνέχεια θα εγκαταστήσει τους ηλιακούς συλλέκτες, την αντλία θερμότητας, το δοχείο ζεστού νερού και άλλα εξαρτήματα σύμφωνα με τις προδιαγραφές του κατασκευαστή και τους τοπικούς κανονισμούς. Μόλις ολοκληρωθεί η εγκατάσταση, θα θέσει σε λειτουργία το σύστημα και θα πραγματοποιήσει τους συνήθεις ελέγχους. Η εγκατάσταση διαρκεί συνήθως λίγο περισσότερο από μία εβδομάδα (είναι πολλή δουλειά!).

Γενικά, οι ηλιοθερμικοί συλλέκτες απαιτούν ελάχιστη συντήρηση. Ωστόσο, θα πρέπει να προγραμματίζετε τακτικούς ελέγχους για να διασφαλίσετε την απόδοση και τη μακροζωία του συστήματος και να αποφύγετε σημαντικές βλάβες που απειλούν την αποδοτικότητα της επένδυσής σας. Ο εγκαταστάτης σας θα σας παράσχει οδηγίες φροντίδας και συντήρησης και θα σας ενημερώσει σχετικά με τη συχνότητα των ελέγχων.

Ηλιοθερμική αντλία θερμότητας: κόστος εγκατάστασης και διάρκεια ζωής 

Όπως εξηγήθηκε παραπάνω, το κόστος μιας ηλιοθερμικής αντλίας θερμότητας είναι περίπου 13.000 ευρώ, συν το κόστος εγκατάστασης που κυμαίνεται μεταξύ 4.000 και 6.000 ευρώ. Η ετήσια συντήρηση (υποχρεωτική σε ορισμένες χώρες όπως η Γαλλία) κυμαίνεται από 150 έως 300 ευρώ ετησίως.

Όσον αφορά το προσδόκιμο ζωής, οι ηλιοθερμικοί συλλέκτες μπορούν να διαρκέσουν περισσότερα από 30 χρόνια, σε σύγκριση με 15 έως 20 χρόνια για την αντλία θερμότητας.

Ηλιοθερμικές αντλίες θερμότητας: δικαιούστε ενίσχυση για τη χρηματοδότηση του έργου σας

Αρκετές χώρες της ΕΕ προσφέρουν προγράμματα στήριξης και χρηματοδότησης για να ενθαρρύνουν τα νοικοκυριά να στραφούν σε καθαρή ενέργεια, σύμφωνα με τον στόχο της ουδετερότητας ως προς τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα για το 2050. Για παράδειγμα, η Γαλλία: 

• Το ενεργειακό επίδομα, το οποίο ανέρχεται μεταξύ 5.000 και 10.000 ευρώ για τα πιο ταπεινά νοικοκυριά για τη χρηματοδότηση εργασιών ανακαίνισης ή αντικατάστασης ενός συστήματος θέρμανσης στο πλαίσιο της ενεργειακής μετάβασης,
• Το "MaPrimeRénov", ένα πρόγραμμα για ιδιοκτήτες και ιδιοκτήτριες κατοικιών (και συνιδιοκτησίες υπό ορισμένες προϋποθέσεις) για τη χρηματοδότηση εργασιών ενεργειακής βελτίωσης σε κατοικίες: μόνωση, αλλαγή του συστήματος θέρμανσης, εγκατάσταση αντλιών θερμότητας ή μηχανικού εξαερισμού κ.λπ. Το ποσό ποικίλλει ανάλογα με το επίπεδο του εισοδήματος των νοικοκυριών, το είδος των εργασιών που πραγματοποιήθηκαν και την ενεργειακή απόδοση μετά το έργο. Για την ηλιοθερμική αντλία θερμότητας, το ποσό της πριμοδότησης μπορεί να ανέλθει σε 10.000 ευρώ,
• Οικολογικό δάνειο μηδενικού επιτοκίου: πρόκειται για άτοκο δάνειο ύψους έως 30.000 ευρώ,
• Ενισχύσεις από τις τοπικές αρχές, ανάλογα με την περιοχή και τον δήμο.

Τέλος, σημειώστε ότι η γαλλική κυβέρνηση εφαρμόζει μειωμένο συντελεστή ΦΠΑ (10 %) στον εξοπλισμό ηλιοθερμικών αντλιών θερμότητας.

Γνώμες και μαρτυρίες: τι πιστεύουν οι χρήστες για την ηλιοθερμική αντλία θερμότητας;

Δεν είναι εύκολο να δοθεί μια ολοκληρωμένη επισκόπηση των απόψεων και των μαρτυριών των χρηστών των ηλιοθερμικών αντλιών θερμότητας, καθώς οι εμπειρίες μπορεί να ποικίλλουν ανάλογα με το μοντέλο, τον κατασκευαστή, την ποιότητα της εγκατάστασης και τις κλιματολογικές συνθήκες της περιοχής. 

Ωστόσο, παραθέτουμε ορισμένα κοινά σημεία που εντοπίζονται στα σχόλια των χρηστών των ηλιοθερμικών συλλεκτών:

Από τη θετική πλευρά :

1. Εξοικονόμηση ενέργειας επιτυγχάνεται με τη χρήση ηλιακής ενέργειας για τη θέρμανση του σπιτιού και την παραγωγή ζεστού νερού, με μειωμένους λογαριασμούς ενέργειας και μεγαλύτερη ανεξαρτησία από τους προμηθευτές ενέργειας,
2. Οικολογία Πολλοί χρήστες είναι ικανοποιημένοι με τις θετικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις της ηλιοθερμικής αντλίας θερμότητας. Χρησιμοποιώντας ηλιακή ενέργεια, μειώνουν την κατανάλωση ορυκτών καυσίμων και συμβάλλουν στην καταπολέμηση της κλιματικής αλλαγής... ακόμη και αν η διαδικασία κατασκευής των ηλιακών συλλεκτών επικρίνεται από ορισμένους χρήστες ως μη φιλική προς το περιβάλλον,
3. Αξιοπιστία Ηλιακές αντλίες θερμότητας: Οι χρήστες αναφέρουν γενικά ότι οι ηλιακές αντλίες θερμότητας είναι αξιόπιστες και απαιτούν ελάχιστη συντήρηση. Εάν έχουν σχεδιαστεί και εγκατασταθεί σωστά, τα συστήματα διαρκούν αρκετές δεκαετίες.

Από την αρνητική πλευρά :

1. Υψηλό αρχικό κόστοςΩστόσο, οι επιδοτήσεις και η εξοικονόμηση ενέργειας με την πάροδο του χρόνου θα επιταχύνουν την περίοδο απόσβεσης,
2. Εξάρτηση από το ηλιακό φως Ορισμένοι χρήστες αναφέρουν ανεπαρκή απόδοση κατά τη διάρκεια των σκληρών χειμώνων. Συνήθως πρέπει να καταφύγουν σε ένα συμπληρωματικό σύστημα θέρμανσης για να καλύψουν τις ενεργειακές τους ανάγκες,
3. Πολυπλοκότητα της εγκατάστασης.