Kaj je sončna toplotna črpalka: delovanje, merila za izbiro in cena

Solarna toplotna črpalka je kombinacija dveh tehnologij, ki spoštujeta okolje, ne da bi ogrozila učinkovitost in toplotno udobje uporabnikov: toplotne črpalke in sončne energije.

Ta praktični vodnik podrobno obravnava sončno toplotno črpalko: njeno delovanje, vrste sončnih kolektorjev, prednosti in slabosti, merila za izbiro, postopek namestitve, pomoč in povratne informacije uporabnikov.

Kaj je sončna toplotna črpalka?

Solarna toplotna toplotna črpalka, včasih imenovana tudi solarna toplotna črpalka ali solarna PAC, je sistem za ogrevanje in hlajenje, ki združuje delovanje solarnih termalnih panelov (STP) in toplotne črpalke zrak-voda (ali voda-voda).

CiljCilj je zagotoviti toplotno udobje za stanovalce, hkrati pa optimizirati porabo energije in zmanjšati emisije toplogrednih plinov z uporabo obnovljivega in brezplačnega vira energije.

Sončna toplotna črpalka: kako deluje?

Toplotna črpalka na sončno energijo združuje mehanizem klasične toplotne črpalke in sončno energijo. Njeno delovanje lahko povzamemo v 7 korakih: 

1. Cikel se začne z zajemom sončne energije. Sončne toplotne plošče so nameščene na strehi ali na odprtem prostoru, ki je izpostavljen soncu. Ti paneli so narejeni iz absorpcijskih materialov in pretvarjajo sončno energijo v toploto, ki se nato prenese na tekočino za prenos toplote (običajno vodo ali mešanico vode in zmrzali) v ceveh panelov;
2. Ogrevano, tekočina za prenos toplote teče skozi izmenjevalnik. Toplota se nato prenese na drug toplotni izmenjevalnik. tekočina, ki ogreva zrak ali vodo v stavbi; 
3. Voda, ki jo ogreje izmenjevalnik, se v notranjosti distribuira prek ogrevalnega ali hladilnega kroga, običajno radiatorja, talnega ogrevanja, ventilatorskih tuljav itd; 
4. Odvečno sončno toplotno energijo lahko shranite v toplotnem rezervoarju za poznejšo uporabo, ko je sončne svetlobe premalo; 
5. V tem sistemu je vloga toplotne črpalke, da prevzame vlogo, ko sončna toplotna energija ne zadostuje za zadovoljitev potreb uporabnikov. Toplotna črpalka črpa toploto iz zunanjega zraka, zemlje ali vode, odvisno od vrste, in jo prenaša v notranjost (ogrevanje), ali pa črpa toploto iz notranjosti in jo odvaja ven (hlajenje).

Da bi zagotovili pravilno delovanje sistema, je vzpostavljen nadzorni in regulacijski sistem, ki spremlja temperaturo v prostoru in energetske potrebe stavbe.

Sončna toplotna črpalka: katere sončne kolektorje uporabiti?

Solarna toplotna črpalka uporablja termične sončne panele, ki absorbirajo toploto sončnih žarkov in jo prenašajo na tekočino za prenos toplote, ki kroži v sistemu. Solarne toplotne črpalke ne smemo zamenjevati s sistemi tipa "toplotna črpalka - fotovoltaični paneli". V tem primeru fotonapetostni paneli oskrbujejo toplotno črpalko in druge naprave v hiši z električno energijo prek inverterja, ki enosmerni tok pretvarja v izmenični tok.

Nazadnje je treba omeniti, da lahko toplotna črpalka s sončno energijo uporablja hibridne plošče, če združujejo delovanje toplotnih sončnih plošč (zadnja stran) in fotonapetostnih sončnih plošč (sprednja stran).

Vrsta sončne plošče	Kako deluje	Prednosti	Slabosti
Sončne toplotne plošče	Sončne toplotne plošče absorbirajo toploto sončnih žarkov in jo prenašajo na tekočino za prenos toplote, ki kroži po sistemu.	Visoka energetska učinkovitost pri proizvodnji toplote. cenejši od fotonapetostnih in hibridnih panelov. Možnost shranjevanja toplotne energije za poznejšo uporabo.	Ne proizvajajte električne energije neposredno. Uspešnost je zelo odvisna od vremenskih razmer in sončne svetlobe.
Hibridni sončni kolektorji (PVT)	Hibridni sončni paneli združujejo fotovoltaično in toplotno tehnologijo v enem panelu.  Hkrati proizvajajo električno energijo in toploto, kar omogoča, da se toplotna črpalka napaja in hkrati proizvaja električno energijo za druge namene.	Kombinirana proizvodnja električne energije in toplote. Večja energetska učinkovitost kot pri samih fotonapetostnih ali toplotnih ploščah. Optimalna uporaba strešnega prostora.	višji stroški namestitve kot pri samih sončnih toplotnih in fotonapetostnih panelih. večja kompleksnost sistema, ki zahteva strožje vzdrževanje.

Sončna toplotna črpalka: prednosti in slabosti

Prednosti so številne: prihranek energije in nizke emisije toplogrednih plinov, zlasti če je toplotna črpalka kombinirana s hibridnimi sončnimi kolektorji. Ta kombinacija za ogrevanje ali hlajenje uporablja obnovljiv in brezplačen vir energije.

Solarna toplotna toplotna črpalka je tudi zelo vsestranska in se lahko uporablja za ogrevanje, hlajenje in pripravo tople sanitarne vode (TWS). Poleg tega je solarna toplotna črpalka preizkušena in zanesljiva oprema z dolgo življenjsko dobo.

Slaba stran je, da donos niha glede na sezono, vendar je avtonomija še vedno zelo zanimiva, skoraj 80 % ... pod pogojem, da je namestitev izvedena v skladu s pravili stroke in da je hiša brezhibno izolirana (RE 2020).

Obžalovanja vredni so tudi visoki začetni stroški namestitve, ki v povprečju znašajo 13.000 EUR brez vključene namestitve. Vendar pa to naložbo zmanjšajo subvencije in sheme financiranja ter dolgoročni prihranki energije.

Na podlagi katerih meril naj izberem toplotno črpalko za sončno energijo?

Za izbiro posameznih sestavnih delov solarnega toplotnega sistema (toplotna črpalka - sončni kolektorji - nadzorni sistem) je potrebno nekaj predhodnega znanja.

Če niste dobro podkovani na tem področju, vam toplo priporočamo, da se obrnete na strokovnjaka, ki lahko analizira vaše potrebe in vam svetuje glede najboljše opreme. V nadaljevanju pa navajamo 6 osnovnih meril, ki so navedena kot orientacijska, da boste lahko opravili informirano izbiro:

1. Vrsta sončne plošče V zgornji preglednici si oglejte, katero vrsto solarnega panela boste uporabili v svojem solarnem toplotnem sistemu;
2. Vrsta tekočine za prenos toplote Nekateri sistemi uporabljajo vodo, drugi pa mešanico vode in glikola (sredstva proti zmrzovanju). Če živite v regiji, kjer se temperature redno spuščajo pod ničlo, vam priporočamo tekočino za prenos toplote z antifrizom, da preprečite zamrznitev cevi;
3. Vrsta toplotne črpalke Izbirate lahko med toplotnimi črpalkami zrak-voda, zrak-zrak, voda-voda in zemlja-voda glede na razpoložljivi vir toplote (zrak, voda, zemlja) in želeno uporabo (ogrevanje, hlajenje, proizvodnja tople vode). Opomba: toplotna črpalka zrak-voda je primerna za vroča ali zmerna območja, medtem ko vam bo geotermalna toplotna črpalka zagotavljala boljšo učinkovitost v hladnih območjih;
4. Koeficient učinkovitosti COP: COP je kazalnik energetske učinkovitosti toplotne črpalke. Višji kot je COP, bolj učinkovito toplotna črpalka pretvarja električno energijo v toplotno. Poiščite toplotno črpalko z visokim COP, da bi čim bolj prihranili energijo (in izkoristili državne subvencije);
5. Sistem za regulacijo in nadzor Omogočati mora spremljanje in prilagajanje temperature glede na vremenske razmere in potrebe po ogrevanju ali hlajenju;
6. Združljivost z drugimi ogrevalnimi sistemi Če že imate ogrevalni sistem (kotel, radiatorji, talno ogrevanje), preverite, ali je načrtovana sončna toplotna črpalka združljiva s to opremo;
7. Jamstvo Za sončne kolektorje je običajno zelo dolga (do 25 let), za toplotno črpalko pa od 5 do 10 let.

Kako določiti velikost toplotne črpalke za sončno energijo?

Natančen odgovor vam bo lahko dal le usposobljen strokovnjak, kar pa vam ne preprečuje, da si ne bi ustvarili predstave o velikosti. Zapomnite si naslednje načelo: zelo grobo rečeno, en kvadratni meter sončnih kolektorjev bo ogreval površino 10 m². Predpostavimo, da je povprečna površina solarnega termalnega panela 2 m² (v resnici je lahko od 1,5 do 4 ali celo 5 m², v povprečju pa 2 m²): 

Bivalni prostor (m²)	Območje plošče sončna toplota (m²)	Število sončnih toplotnih panelov (2 m²/panel)
50	5	2,5 (zaokroženo na 3)
75	7,5	3,75 (zaokroženo na 4)
100	10	5
125	12,5	6,25 (zaokroženo na 6)
150	15	7,5 (zaokroženo na 8)
200	20	10

Kaj morate vedeti o namestitvi sončne toplotne črpalke

Vgradnjo sončne toplotne črpalke mora opraviti usposobljen strokovnjak s potrebnimi certifikati in strokovnim znanjem. V Franciji se obrnite na strokovnjaka, ki je priznan kot okoljski garant (RGE).

Vgradnja toplotne črpalke s sončno energijo

Začelo se bo z oceno lokacije, da se določi optimalna lokacija sončnih kolektorjev in toplotne črpalke. Sončne plošče morajo biti obrnjene proti jugu in nagnjene tako, da so čim bolj izpostavljene soncu. Toplotna črpalka mora biti nameščena na dostopnem mestu za enostavno vzdrževanje in popravilo.

Sončno toplotno črpalko lahko uporabite kot dopolnitev obstoječega ogrevalnega sistema, na primer plinskega ali oljnega kotla. Monter mora poskrbeti, da sta oba sistema pravilno integrirana in delujeta optimalno. Pri določanju velikosti mora monter upoštevati bivalni prostor, izolacijo stavbe, podnebje v vaši regiji in potrebe po ogrevanju.

Nato bo v skladu s specifikacijami proizvajalca in lokalnimi predpisi namestil sončne kolektorje, toplotno črpalko, rezervoar za toplo vodo in druge komponente. Po končani namestitvi bo sistem zagnal in opravil običajne preglede. Namestitev običajno traja nekaj več kot teden dni (veliko dela!).

Na splošno sončni kolektorji ne potrebujejo veliko vzdrževanja. Vendar morate načrtovati redne preglede, da zagotovite delovanje in dolgo življenjsko dobo sistema ter se izognete večjim okvaram, ki ogrožajo donosnost vaše naložbe. Monter vam bo zagotovil navodila za nego in vzdrževanje ter vas obvestil o pogostosti pregledov.

Sončna toplotna črpalka: stroški vgradnje in življenjska doba 

Kot je pojasnjeno zgoraj, je cena sončne toplotne črpalke približno 13.000 EUR, poleg tega pa je treba prišteti še stroške namestitve, ki znašajo od 4.000 do 6.000 EUR. Letno vzdrževanje (obvezno v nekaterih državah, na primer v Franciji) znaša od 150 do 300 EUR na leto.

Kar zadeva pričakovano življenjsko dobo, lahko sončni kolektorji zdržijo več kot 30 let, medtem ko toplotna črpalka od 15 do 20 let.

Sončne toplotne črpalke: upravičeni ste do pomoči za financiranje projekta

Več držav EU ponuja programe podpore in financiranja, ki gospodinjstva spodbujajo k prehodu na čisto energijo v skladu s ciljem ogljične nevtralnosti do leta 2050. Na primer Francija: 

• Energetski bonus, ki znaša od 5.000 do 10.000 EUR za najbolj skromna gospodinjstva za financiranje prenove ali zamenjave ogrevalnega sistema v okviru energetskega prehoda;
• MaPrimeRénov", shema za lastnike stanovanj in najemodajalce (pod določenimi pogoji tudi za solastnike) za financiranje energetskih izboljšav v stanovanjih: izolacija, zamenjava ogrevalnega sistema, vgradnja toplotnih črpalk ali mehanskega prezračevanja itd. Znesek se razlikuje glede na raven dohodka gospodinjstev, vrsto opravljenih del in energetsko učinkovitost po opravljenih delih. Za solarno toplotno črpalko lahko znesek premije znaša do 10.000 EUR;
• Ekoposojilo z ničelnimi obrestmi: to je brezobrestno posojilo v višini do 30.000 EUR;
• Pomoč lokalnih organov, odvisno od regije in občine.

Upoštevajte tudi, da francoska vlada za opremo za sončne toplotne črpalke uporablja nižjo stopnjo DDV (10 %).

Mnenja in pričevanja: kaj menijo uporabniki o sončni toplotni črpalki?

Celovitega pregleda mnenj in pričevanj uporabnikov sončnih toplotnih črpalk ni enostavno podati, saj se izkušnje lahko razlikujejo glede na model, proizvajalca, kakovost vgradnje in podnebne razmere v regiji. 

Vendar pa je v povratnih informacijah uporabnikov sončnih kolektorjev navedenih nekaj skupnih točk:

Pozitivna stran :

1. Varčevanje z energijo z uporabo sončne energije za ogrevanje hiše in pripravo tople vode, z nižjimi računi za energijo in večjo neodvisnostjo od dobaviteljev energije;
2. Ekologija Številni uporabniki so zadovoljni s pozitivnim vplivom toplotne črpalke na okolje. Z uporabo sončne energije zmanjšujejo porabo fosilnih goriv in prispevajo k boju proti podnebnim spremembam... čeprav nekateri uporabniki kritizirajo postopek izdelave sončnih kolektorjev kot okolju neprijazen;
3. Zanesljivost Sončne toplotne črpalke: Uporabniki na splošno poročajo, da so njihove sončne toplotne črpalke zanesljive in ne potrebujejo veliko vzdrževanja. Če so sistemi pravilno zasnovani in nameščeni, zdržijo več desetletij.

Negativna stran :

1. Visoki začetni stroškiVendar bodo subvencije in prihranki energije sčasoma pospešili vračilno dobo;
2. Odvisnost od sončne svetlobe Nekateri uporabniki poročajo o nezadostni zmogljivosti v ostrih zimah. Običajno se morajo zateči k dodatnemu ogrevalnemu sistemu, da zadovoljijo svoje potrebe po energiji;
3. Zahtevnost namestitve.