راهنمای پمپ حرارتی خورشیدی: پانل ها، اندازه و کارایی
خانه / خبر / اخبار صنایع / آیا پنل های خورشیدی می توانند یک پمپ حرارتی را به طور موثر تامین کنند

آیا پنل های خورشیدی می توانند یک پمپ حرارتی را به طور موثر تامین کنند

اخبار صنعت گرمایش و سرمایش خورشیدی

برنامه ریزی سیستم تهویه مطبوع تجدید پذیر

آیا پنل های خورشیدی می توانند یک پمپ حرارتی را برای گرمایش و سرمایش کل ساختمان تامین کنند؟

پمپ های حرارتی مرکزی سازگار با خورشید، گرمایش و سرمایش الکتریکی با راندمان بالا را با تولید برق فتوولتائیک ترکیب می کنند. یک سیستم به درستی طراحی شده می تواند از تولید خورشیدی در طول روز برای کاهش مصرف برق شبکه استفاده کند و در عین حال دمای داخلی راحت را در فصول مختلف حفظ کند.

نوع سیستم منبع هوا یا منبع زمینی
منبع تغذیه خورشیدی، شبکه ای یا هیبریدی
برنامه اصلی گرمایش و سرمایش مرکزی
01
تعریف سیستم

پمپ حرارتی خورشیدی چیست؟

تجهیزات انتقال حرارت که به طور جزئی یا کامل توسط برق تولید شده توسط خورشید تامین می شود

A پمپ حرارتی خورشیدی معمولاً یک پمپ حرارتی الکتریکی است که به یک سیستم فتوولتائیک متصل است. پنل های خورشیدی برق تولید می کنند، در حالی که پمپ حرارتی گرما را بین محیط های داخلی و خارجی منتقل می کند. این اصطلاح معمولاً به این معنی نیست که نور خورشید مستقیماً مبرد داخل تجهیزات را گرم می کند.

پمپ های حرارتی خورشیدی می توانند گرمایش فضا، خنک کننده فضا و در برخی از پیکربندی های سیستم، آب گرم خانگی را فراهم کنند. آنها برای ساختمان های مسکونی، ادارات، هتل ها، مدارس، کارگاه ها، تاسیسات کشاورزی و سایر املاکی که بارهای گرمایشی و سرمایشی درصد زیادی از مصرف برق سالانه را نشان می دهند، مناسب هستند.

پمپ‌های حرارتی مرکزی سازگار با خورشید برای کار با کانال‌های ساختمانی، واحدهای فن کویل، سیستم‌های هیدرونیک، گرمایش از کف یا سایر سیستم‌های توزیع متمرکز دما طراحی شده‌اند. پمپ حرارتی ممکن است در طول روز از برق خورشیدی استفاده کند و در صورت ناکافی بودن تولید خورشید، برق اضافی را از شبکه یا باتری دریافت کند.

پنل های خورشیدی تولید برق DC از نور خورشید
اینورتر برق DC را به برق AC قابل استفاده تبدیل می کند
پمپ حرارتی گرما را به جای تولید مستقیم آن حرکت می دهد
سیستم توزیع گرمایش یا سرمایش را در سراسر ساختمان ارائه می دهد
02
اصل عملیات

پمپ های حرارتی خورشیدی چگونه کار می کنند؟

یک پمپ حرارتی از چرخه تبرید برای جذب گرما از یک منطقه و انتشار آن در ناحیه دیگر استفاده می کند. در حالت گرمایش، یک پمپ حرارتی منبع هوا، گرمای موجود را از هوای بیرون استخراج کرده و به داخل خانه منتقل می کند. در حالت خنک کننده، چرخه معکوس می شود و گرمای داخل خانه را به بیرون منتقل می کند.

سیستم‌های منبع زمین از طریق حلقه‌های لوله مدفون گرما را با زمین تبادل می‌کنند. سیستم های منبع آب از یک منبع آب مناسب به عنوان واسطه تبادل حرارت استفاده می کنند. هر نوع می تواند با یک سیستم فتوولتائیک ترکیب شود که نیازهای الکتریکی آن با آرایه خورشیدی موجود، اینورتر، دستگاه های حفاظتی و کنترل های مدیریت انرژی مطابقت داشته باشد.

مرحله 1 تولید برق خورشیدی

ماژول های فتوولتائیک با توجه به تابش خورشیدی، دمای پانل، جهت گیری، زاویه شیب، سایه و وضعیت ماژول، الکتریسیته DC تولید می کنند.

مرحله 2 تبدیل الکتریکی

یک اینورتر خورشیدی الکتریسیته DC تولید شده را به برق AC سازگار با پمپ حرارتی و سیستم الکتریکی ساختمان تبدیل می کند.

مرحله 3 انتقال حرارت

کمپرسور، مدار مبرد، اواپراتور و کندانسور انرژی حرارتی را بین ساختمان و منبع گرمای خارجی انتخاب شده منتقل می کنند.

مرحله 4 تعادل منابع انرژی

انرژی خورشیدی در صورت وجود استفاده می شود. برق شبکه یا ذخیره باتری، تقاضای باقیمانده را در طول نور کم خورشید، کار در شب، یا بار گرمایش اوج تامین می کند.

03
سازگاری خورشیدی

آیا پنل های خورشیدی می توانند یک پمپ حرارتی را تامین کنند؟

بله، زمانی که ظرفیت پانل، خروجی اینورتر و تقاضای پمپ حرارتی به درستی مطابقت داشته باشند

پاسخ به "آیا پانل های خورشیدی می توانند پمپ حرارتی را تامین کنند" بله است. یک سیستم فتوولتائیک می تواند مقداری یا تمام برق مورد نیاز یک پمپ حرارتی را تامین کند. درصد واقعی تامین شده توسط انرژی خورشیدی به بار گرمایش یا سرمایش، آب و هوای محلی، کارایی تجهیزات، ظرفیت پانل، نور خورشید در دسترس و برنامه عملیاتی بستگی دارد.

کاربران همچنین می پرسند، "آیا پنل های خورشیدی می توانند پمپ حرارتی را راه اندازی کنند؟" پانل های خورشیدی می توانند یک پمپ حرارتی را مستقیماً در طول روز روشن کنند، زمانی که آرایه خورشیدی انرژی کافی تولید می کند. هنگامی که تولید خورشیدی کمتر از تقاضا باشد، یک سیستم متصل به شبکه می‌تواند به طور خودکار برق اضافی جذب کند. یک سیستم خارج از شبکه به ظرفیت کافی باتری و خروجی اینورتر برای حفظ عملکرد در زمانی که نور خورشید در دسترس نیست نیاز دارد.

سوال "آیا می توان پمپ حرارتی را با پنل های خورشیدی تغذیه کرد" باید از طریق توان و انرژی ارزیابی شود. توان لحظه ای تعیین می کند که آیا سیستم می تواند در یک لحظه خاص کار کند یا خیر. محاسبات انرژی روزانه و فصلی تعیین می کند که آیا آرایه خورشیدی می تواند برق کافی را در مدت زمان مورد نیاز تولید کند یا خیر.

پیکربندی سیستم سهم خورشیدی باتری مورد نیاز ویژگی عملیاتی
پمپ حرارتی متصل به شبکه سهم روزانه جزئی یا زیاد لازم نیست شبکه به طور خودکار کمبود خورشیدی را پوشش می دهد
سیستم پمپ حرارتی هیبریدی خورشیدی به عنوان منبع ترجیحی استفاده می شود اختیاری خورشیدی، باتری و شبکه می توانند با هم کار کنند
سیستم پمپ حرارتی خارج از شبکه خورشیدی تمام برق تولید شده را تامین می کند مورد نیاز نیاز به اندازه گیری دقیق زمستان و شب دارد
سیستم روز با کمک خورشیدی تمرکز بر کاهش بار در روز معمولا مورد نیاز نیست مناسب برای سرمایش در روز یا گرمایش برنامه ریزی شده
04
اندازه آرایه خورشیدی

چه تعداد پنل خورشیدی برای تامین انرژی یک پمپ حرارتی مورد نیاز است؟

تعداد پنل های خورشیدی به ورودی الکتریکی پمپ حرارتی، زمان کارکرد روزانه، بار فصلی، وات پنل، ساعات اوج نور خورشید، راندمان سیستم و اینکه آیا پمپ حرارتی باید بعد از غروب آفتاب کار کند یا خیر، بستگی دارد. تقاضا برای گرمایش ممکن است در فصل زمستان بالاتر باشد، زمانی که تولید روزانه خورشیدی می تواند کمتر از تولید تابستان باشد.

محاسبه پایه برق مورد نیاز آرایه خورشیدی = استفاده روزانه از برق پمپ حرارتی ÷ ساعات اوج نور خورشید ÷ راندمان سیستم

نمونه داده های عملیاتی

متوسط ورودی الکتریکی 2.5 کیلو وات
زمان کارکرد روزانه 8 ساعت
مصرف روزانه برق 20 کیلووات ساعت
ساعات اوج نور خورشید 5 ساعت
کارایی سیستم 80%

آرایه خورشیدی محاسبه شده

20 کیلووات ساعت ÷ 5 ساعت ÷ 0.80 = 5 کیلو وات

یک آرایه نظری 5 کیلوواتی می تواند با تقریباً یازده پنل خورشیدی 455 وات تشکیل شود. یک طراحی عملی ممکن است از دوازده تا چهارده پانل برای جبران دمای ماژول، از دست دادن اینورتر، گرد و غبار، سایه جزئی، تغییر آب و هوا و کاهش فصلی در خروجی خورشیدی استفاده کند.

میانگین ورودی پمپ حرارتی زمان اجرای روزانه تقاضای برق روزانه آرایه خورشیدی مرجع مقدار پانل تقریبی 455 وات
1.5 کیلو وات 6 ساعت 9 کیلووات ساعت 2.3kW-3.0kW 6-7 پانل
2.5 کیلو وات 8 ساعت 20 کیلووات ساعت 5.0kW–6.5kW 11-15 پانل
4.0 کیلو وات 8 ساعت 32 کیلووات ساعت 8.0kW–10.5kW 18-24 پانل
6.0 کیلو وات 10 ساعت 60 کیلووات ساعت 15.0kW–20.0kW 33-44 پانل
اندازه زمستانی نیاز به توجه بیشتری دارد.

یک پمپ حرارتی ممکن است در هوای سرد برق بیشتری مصرف کند زیرا اختلاف دمای داخل و خارج از خانه بیشتر است. تولید خورشید نیز ممکن است به دلیل ساعات کوتاه‌تر نور روز، زاویه کم خورشید، پوشش برف، ابر یا آب‌وهوای بد کاهش یابد. میانگین سالانه داده های خورشیدی نباید به تنهایی برای طراحی گرمایش زمستانی بحرانی استفاده شود.

05
ارزیابی عملکرد

آیا یک پمپ حرارتی با خورشیدی ارزش دارد؟

هنگامی که ساختمان تقاضای گرمایش یا سرمایش سالانه قابل توجهی دارد، یک پمپ حرارتی می تواند ارزش ترکیب با خورشیدی را داشته باشد. پمپ های حرارتی به صورت الکتریکی هدایت می شوند و به الکتریسیته فتوولتائیک اجازه می دهند بخشی از هزینه عملیاتی آنها را جبران کند. یک ساختمان با عایق بندی خوب با تجهیزات اندازه مناسب معمولاً نتایج بهتری نسبت به یک ساختمان با عایق کاری ضعیف با یک سیستم بزرگ یا کم اندازه ارائه می دهد.

شرایطی که ارزش را بهبود می بخشد

زمان طولانی عملیات سالانه

ساختمان هایی که هم به گرمایش زمستانی و هم به سرمایش تابستانی نیاز دارند می توانند از پمپ حرارتی و سیستم خورشیدی در ماه های بیشتری از سال استفاده کنند.

تقاضای بالای برق در روز

گرمایش، سرمایش، آب گرم یا عملیات تجاری در روز می تواند برق خورشیدی را در حین تولید مصرف کند.

عایق خوب ساختمان

کاهش تلفات حرارتی به پمپ حرارتی اجازه می دهد تا دما را با قدرت کمپرسور کمتر و چرخه های عملیاتی کوتاه تر حفظ کند.

توزیع مناسب در دمای پایین

سیستم گرمایش از کف و سیستم های فن کویل با طراحی مناسب می توانند دمای آب مورد نیاز را کاهش داده و راندمان پمپ حرارتی را بهبود بخشند.

شرایطی که نیاز به بررسی دقیق دارد

دمای شدید زمستان

دمای بسیار پایین در فضای باز می تواند مصرف برق را افزایش دهد و ممکن است به تجهیزات بزرگتر، گرمایش پشتیبان یا منبع گرمای متفاوت نیاز داشته باشد.

منطقه نصب خورشیدی محدود

شکل سقف، ظرفیت ساختاری، سایه، مسیرهای دسترسی و مقررات محلی ممکن است ظرفیت قابل استفاده فتوولتائیک را محدود کند.

تقاضای زیاد گرمایش در شب

عملکرد شبانه متکی به برق شبکه یا ذخیره باتری است زیرا پنل های خورشیدی پس از غروب خورشید برق تولید نمی کنند.

رادیاتورهای دمای بالا موجود

برخی از رادیاتورهای سنتی به دمای آب نیاز دارند که راندمان پمپ حرارتی را کاهش می دهد، مگر اینکه قطره چکان ها یا پوشش ساختمان ارتقا داده شوند.

06
انتخاب تجهیزات

انتخاب پمپ های حرارتی مرکزی سازگار با خورشید

پمپ های حرارتی مرکزی سازگار با خورشید باید با توجه به بار ساختمان، دمای طراحی محلی، روش توزیع گرمایش، منبع برق موجود، خروجی اینورتر خورشیدی و استراتژی کنترل انتخاب شوند. پمپ حرارتی به نوع خاصی از نور خورشید نیاز ندارد، اما باید به طور ایمن و کارآمد با سیستم الکتریکی کار کند.

ظرفیت گرمایشی

ظرفیت گرمایش باید با تلفات حرارتی ساختمان محاسبه شده در دمای طراحی محلی مطابقت داشته باشد. انتخاب تجهیزات فقط بر اساس سطح کف می تواند نتایج نادرستی ایجاد کند.

ظرفیت خنک کننده

انتخاب خنک کننده باید افزایش گرمای خورشیدی، پنجره ها، عایق، ساکنان، روشنایی، تجهیزات، تهویه و دمای محلی تابستان را در نظر بگیرد.

محدوده توان ورودی

پمپ‌های حرارتی با سرعت متغیر می‌توانند خروجی کمپرسور را تنظیم کنند و ممکن است تولید خورشیدی موجود را راحت‌تر از تجهیزات با خروجی ثابت دنبال کنند.

COP و SCOP

COP کارایی عملیاتی را تحت شرایط تعریف شده توصیف می کند. SCOP یک نمای فصلی ارائه می دهد و برای مقایسه عملکرد گرمایش در یک محدوده دمایی گسترده تر مفید است.

فاز برق

بررسی کنید که آیا واحد از برق تک فاز یا سه فاز استفاده می کند و آیا اینورتر خورشیدی و منبع تغذیه ساختمان می توانند ولتاژ و جریان مورد نیاز را پشتیبانی کنند.

عملکرد در دمای پایین

ظرفیت نامی، توان ورودی، عملکرد یخ زدایی و دمای آب خروجی را در کمترین دمای مورد انتظار در فضای باز بررسی کنید.

سازگاری کنترل

کنترل‌های مدیریت انرژی می‌توانند تولید خورشیدی، شارژ باتری، ذخیره‌سازی حرارتی، برق شبکه، دمای اتاق و زمان استفاده را هماهنگ کنند.

07
مقایسه سیستم

انواع رایج پمپ های حرارتی خورشیدی

منبع هوا

پمپ حرارتی هوا به هوا

گرما را بین هوای بیرون و هوای داخل خانه منتقل می کند. معمولاً به واحدهای داخلی کانالی یا بدون کانال متصل می شود و می تواند گرمایش و سرمایش را فراهم کند.

مناسب برای:

خانه ها، ادارات، مغازه ها و ساختمان هایی که نیاز به گرمایش و سرمایش مستقیم هوا دارند.

منبع هوا

پمپ حرارتی هوا به آب

انرژی را از هوای بیرون به مدار آب برای گرمایش از کف، واحدهای فن کویل، رادیاتورهای با دمای پایین یا آب گرم خانگی منتقل می کند.

مناسب برای:

سیستم های گرمایش، سرمایش هیدرونیک مرکزی و سیستم های یکپارچه آب گرم.

منبع زمینی

پمپ حرارتی زمینی

از حلقه های مدفون برای تبادل گرما با زمین استفاده می کند. دمای زمین پایدارتر از دمای هوای بیرون است، اما نصب به زمین، حفاری یا حفاری مناسب نیاز دارد.

مناسب برای:

پروژه های بلند مدت با مساحت زمین در دسترس و بار قابل توجه سالانه.

منبع آب

پمپ حرارتی منبع آب

تبادل گرما با منبع آب مناسب. کیفیت آب، سرعت جریان، شرایط محیطی، فیلتراسیون و تایید محلی باید در نظر گرفته شود.

مناسب برای:

پروژه هایی با منبع آب قابل اعتماد و از نظر فنی مناسب.

08
برنامه ریزی پروژه

چه چیزی باید قبل از نصب تایید شود؟

01

بار گرمایش و سرمایش ساختمان

اتلاف گرما، بار خنک کننده، عملکرد عایق، نشت هوا، مساحت پنجره، اشغال، تقاضای تهویه و دمای مورد نیاز داخل را تعیین کنید.

02

منبع خورشیدی و فضای نصب

داده های ماهانه نور خورشید، جهت سقف، زاویه پانل، سایه، ظرفیت سازه، فضای دسترسی، بار برف، بار باد و فاصله کابل را مرور کنید.

03

زیرساخت برق

ولتاژ سرویس، فاز، ظرفیت شکن، خروجی اینورتر، اندازه کابل، حفاظت از نوسانات، جداسازی، زمین و قوانین الکتریکی محلی را تأیید کنید.

04

سیستم توزیع حرارت

ابعاد کانال، جریان هوا، جریان آب، قطر لوله، سر پمپ، ظرفیت رادیاتور، انتخاب فن کویل و دمای آب مورد نیاز را بررسی کنید.

05

پشتیبان گیری و ذخیره انرژی

تصمیم بگیرید که آیا پشتیبانی شبکه، ذخیره باتری، ذخیره حرارتی یا گرمایش کمکی در طول شب، آب و هوای نامناسب، چرخه یخ زدایی یا سرمای شدید مورد نیاز است یا خیر.

06

استراتژی کنترل

اولویت خورشیدی، ذخیره باتری، برنامه آب گرم، دمای اتاق، محدودیت های شارژ شبکه، جبران آب و هوا و تنظیمات پاسخ تقاضا را تعریف کنید.

09
سوالات متداول

سوالاتی در مورد سیستم های پمپ حرارتی خورشیدی

آیا چیزی به نام پمپ حرارتی خورشیدی وجود دارد؟

بله. این اصطلاح معمولاً به پمپ حرارتی اشاره دارد که به طور جزئی یا کامل با برق تولید شده از پانل های فتوولتائیک تغذیه می شود. ممکن است متصل به شبکه، هیبریدی یا خارج از شبکه باشد.

آیا پنل های خورشیدی می توانند پمپ حرارتی را در شب راه اندازی کنند؟

پنل های خورشیدی نمی توانند در شب برق تولید کنند. عملکرد شبانه به برق شبکه، باتری با اندازه کافی یا منبع تغذیه پشتیبان دیگری نیاز دارد.

آیا پمپ حرارتی فقط زمانی کار می کند که انرژی خورشیدی در دسترس باشد؟

می‌توان آن را برای دوره‌های تولید خورشیدی قوی برنامه‌ریزی کرد، اما ساختمان‌هایی که به کنترل مداوم دما نیاز دارند معمولاً به پشتیبانی شبکه، باتری‌ها یا ذخیره‌سازی حرارتی نیاز دارند.

چرا یک پمپ حرارتی در هوای سرد برق بیشتری مصرف می کند؟

تجهیزات باید گرما را در یک اختلاف دما بیشتر منتقل کنند. سیستم‌های منبع هوا نیز ممکن است به چرخه‌های یخ‌زدایی نیاز داشته باشند که می‌تواند به طور موقت مصرف برق را افزایش دهد.

آیا یک سیستم فتوولتائیک موجود می تواند از پمپ حرارتی مرکزی پشتیبانی کند؟

زمانی که آرایه خورشیدی، اینورتر، خدمات برق، سیم کشی، تجهیزات حفاظتی و ظرفیت تولید موجود کافی باشد، ممکن است بخشی یا تمام تقاضا را پشتیبانی کند.

آیا افزودن پانل های بیشتر همیشه مصرف برق شبکه را حذف می کند؟

نه لزوما. تقاضای گرمایش می تواند در شب یا در دوره های زمستانی کم نور خورشید رخ دهد. ظرفیت پانل، ذخیره باتری، تولید فصلی و اتلاف حرارت ساختمان باید با هم ارزیابی شوند.

آیا پمپ های حرارتی خورشیدی برای آب گرم خانگی مناسب هستند؟

بسیاری از سیستم های پمپ حرارتی هوا به آب و منبع زمینی می توانند آب گرم خانگی تولید کنند. دمای مخزن مورد نیاز، حجم ذخیره سازی، چرخه بهداشت و گرمایش پشتیبان باید در انتخاب سیستم گنجانده شود.

اطلاعات پیکربندی سیستم

پمپ های حرارتی مرکزی سازگار با خورشید را با بار واقعی پروژه مطابقت دهید

انتخاب سیستم قابل اعتماد به بیش از یک سطح زیربنای ساختمان یا یک مقدار کلی پانل نیاز دارد. تقاضای گرمایش، تقاضای سرمایش، آب و هوای محلی، دمای آب، تامین برق، برنامه عملیاتی، تولید خورشیدی و نیازهای پشتیبان باید به عنوان یک سیستم کامل بررسی شوند.

اطلاعات پمپ حرارتی

ظرفیت گرمایش و سرمایش

توان ورودی نامی و حداکثر

محدوده دمای عملیاتی

دمای آب خروجی مورد نیاز

تامین برق تک فاز یا سه فاز

الزامات یخ زدایی و گرمایش کمکی

اطلاعات منظومه شمسی

توان نامی پنل خورشیدی

مساحت سقف یا زمین موجود

ساعات اوج نور خورشید ماهانه

مدل و خروجی اینورتر خورشیدی

ظرفیت باتری و انرژی قابل استفاده

در دسترس بودن شبکه و ولتاژ محلی

اطلاعات ساختمان

موقعیت و شرایط آب و هوایی

مساحت کف ساختمان و عایق کاری

دمای مورد نیاز داخل ساختمان

ساعات کار گرمایش و سرمایش

کانال های موجود، رادیاتورها یا گرمایش از کف

نیاز آب گرم خانگی

مشاهده راه حل های پمپ حرارتی خورشیدی