Projekt układu – ważna rzecz

Przy projektowaniu omawianej przez nas hybrydy (pompa ciepła i fotowoltaika) należy rozważyć, jakiej mocy pompa ciepła zostanie zainstalowana w budynku. Interesuje nas moc elektryczna sprężarki (lub sprężarek). W zależności od tego parametru powinniśmy oszacować minimalną wielkość instalacji fotowoltaicznej, która przy optymalnych warunkach nasłonecznienia będzie w stanie zasilić samodzielnie pompę ciepła. Oczywiście optymalne warunki nasłonecznienia w naszym kraju występują w miesiącach letnich, a w nich z kolei nie potrzebujemy zazwyczaj ogrzewania (chyba że basenu lub ciepłej wody użytkowej).

Dlatego ważnym elementem jest komunikacja pomiędzy inwerterem a pompą ciepła. Powinien on być w stanie przekazać informacje do pompy ciepła w momencie, kiedy instalacja fotowoltaiczna osiągnie wymagany do zasilania pompy ciepła poziom mocy chwilowej. Większość producentów pomp ciepła pracuje w oparciu o zachodni system Smart Grid, który korzysta z protokołu sterowania urządzeniami w zależności od aktualnie dostępnej energii ze źródeł odnawialnych i konwencjonalnych. Jeżeli sprężarka w pompie ciepła zużywa w warunkach pracy systemu np. 2 kW, to inwerter w momencie osiągnięcia takiej mocy powinien „poinformować” pompę ciepła o tym fakcie. Wówczas pompa ciepła powinna zareagować i przełączyć się w tryb wykorzystania energii słonecznej.

Na czym polega taka zmiana trybu?

Chodzi o maksymalne wykorzystanie energii słonecznej na bieżące potrzeby danego obiektu, a w sytuacji, kiedy odbiorniki są wygrzane – zmagazynowanie tej energii. Można to osiągnąć na przykład przez ogrzewanie ciepłej wody użytkowej do znacznie wyższych temperatur, niż standardowo są nastawione przy normalnej eksploatacji. Zasobniki ciepłej wody użytkowej w instalacjach pomp ciepła najczęściej mają znaczne pojemności, np. 300 lub 500 litrów, co daje znaczny magazyn przy wzroście nastawy temperatury o np. 10 K.

Energie słoneczną, oczywiście pośrednio, możemy również gromadzić w instalacji centralnego ogrzewania, zwiększając nastawę temperatury lub magazynując ją w zbiornikach buforowych. Jednym z najlepszych magazynów energii są instalacje basenowe. Jeżeli w obiekcie znajduje się basen ogrzewany pompą ciepła, znacznie lepszym rozwiązaniem jest zastosowanie instalacji fotowoltaicznej, z której będziemy czerpać energię elektryczną do zasilania pompy ciepła, niż np. instalacji solarnej, która nie zagwarantuje tak stabilnej i bezobsługowej pracy, a nadto charakteryzuje się dużą mocą w okresie letnim, a poza nim koniecznością wspomagania konwencjonalnymi źródłami ciepła.

Alternatywna współpraca w sposób uproszczony może odbywać się poprzez nastawy czasowe w automatyce pompy ciepła, według których w godzinach największego nasłonecznienia zostanie zaprogramowanie podwyższenie parametrów pracy pompy ciepła. Rozwiązanie takie nie daje nam jednak pełnej płynności współpracy obu instalacji w różnych porach roku i przy zmiennym poziomie nasłonecznienia.

Pompa ciepła i fotowoltaika z… kotłem w układzie

Przy zastosowaniu pompy do ciepłej wody użytkowej nie służy ona do ogrzewania budynku, do tego celu jest wykorzystywane podstawowe źródło ciepła, np. piec na paliwo stałe. Urządzenia te najczęściej są wyposażone w dodatkowy wymiennik ciepła (wężownice), poprzez który woda użytkowa jest ogrzewana przy skrajnie niskich temperaturach zewnętrznych. Natomiast po zakończeniu sezonu grzewczego ciepła woda jest realizowana wyłącznie przez pompę ciepła i dzięki współpracy z instalacją fotowoltaiczną możliwe jest jej darmowe ogrzewanie.

Praca takiego rozwiązania została opisana powyżej, niemniej jednak polega ona na dopasowaniu mocy instalacji PV do mocy elektrycznej sprężarki w pompie c.w.u., która zazwyczaj w tego typu urządzeniach jest stosunkowo niewielka i wynosi najczęściej pomiędzy 500 a 1000 W. Jeżeli wymagana moc jest dostępna, to inwerter wysyła informacje do pompy ciepła, która zmienia nastawę temperatury z wartości optymalnej na maksymalną i tak długo grzeje zasobnik, aż temperatura zostanie osiągnięta lub moc dostępna z instalacji PV zmaleje poniżej wymaganej wartości.

Pompa ciepła i fotowoltaika Schemat polaczenia

Rys. Schemat połączenia pompy ciepła ciepłej wody użytkowej z instalacją fotowoltaiczną (arch. Dimplex).

Cały proces powinien się odbywać w sposób w pełni zautomatyzowany, gdyż użytkownik po prostu nie będzie w stanie w sposób ciągły nadzorować pracy takiego systemu. Należy również zabezpieczyć minimalny czas pracy sprężarki i jej postoju, w taki sposób, by ochronić ją przed częstym załączaniem w przypadku, gdy warunki nasłonecznienia nie są stabilne.

Przemysław Radzikiewicz

Zdjęcie 1. Instalacja fotowoltaiczna w budynku jednorodzinnym w połączeniu z pompą/pompami ciepła.

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij