PV vs太陽熱vsガスvsヒートポンプ給湯

電気のコスト、国家グリッドの安定性、持続可能な生活への意識は、多くの消費者に水を加熱するための再生可能エネルギー技術に目を向けることを余儀なくされた。 全国の建築規制もまた、水の加熱の少なくとも50％が電気要素以外のもので行われることを前提としています。 しかし、市場に出回っている多くの製品では、異なる技術に関してかなり矛盾する主張を見つけることができます。 これらの主張の多くは、マーケティング”何とか”以上のものではなく、それらの背後にある事実を持っていません。
そのため、私たちは試してみて、主な水加熱技術と達成することができる節約にいくつかの光を当てることにしました。

技術の背景

瞬時ガス給湯器は、LPGを使用して瞬時に水を加熱するため、間欠泉（温水貯蔵タンク）は必要ありません。 LPGの1kgはエネルギーの13.6kWhを”含み、従ってガスヒーターに85%の平均効率があれば11.5kWhのofthermalエネルギーを作り出すことができます。
太陽光発電水加熱要素は、電気加熱に電力を供給するために太陽電気パネル（PVパネル）を使用していますelement.An 電気要素は有効な100%に近いです。 言い換えれば、それが1kwの要素であれば、1kwの電気を消費して1kwの熱出力を生成する。 この力はPVのパネルから今来る。 PVのパネルは北に直面してそして位置の緯度と等しい横の角度でbeinstalledなければなり、パネルに陰影がないことは重大である。 パネルの表面の2%少し影で覆うことは50%以上パネルのoutputreductionで起因できます。
PVパネルの効率は約17％です（セルを25℃にした実験室条件下）。 細胞で照るthesunとの実際の生活ではそれは熱し、約8%（20°CNOCTの0.4%/°C）の出力電力の減少を引き起こします。 パネルの老化は最初の年の2.5%および10yearsの10%までの最高の低下で普通起因します。 次に、パネルから要素への最適な電力伝達を確実にするためにMPPTが必要です。 非常に良いmpptは通常約95％効率的であるため、利用可能な電力の5％を失うことになります。
太陽熱温水器は、熱を生成するために太陽からの放射を使用しています。 太陽電池パネルのサイズは、太陽からどれくらいのエネルギーを集めることができるかを決定する。 したがって、例えば2.4m2のソーラーパネルを間欠泉に接続している場合、これは暖かい晴れた日の終わりに60°Cの水を与えるかもしれませんが、より涼しい日の間は日照が少なく、35°Cに水を加熱することしかできないかもしれません。ソーラーコントローラは、60°Cに水を加熱するためにEskomを使用します。サイズの半分しかないソーラーパネルがある場合（1。2m2）私たちは半分しか出ないエネルギーと電気要素は残りを行う必要があります。
良質の平板の太陽熱コレクターにおよそ73%の効率があります。 コレクターの水とambienttemperature間の温度の相違に基づく太陽thermalcollectorの脱率の出力。 17.5°c（15°Cからの60°C@20°Cambientへのhea2ng水）の平均温度のデルタで働くことは出力の約10%の減少を与える。 間欠泉への絶縁された管connec2ngのthesolarパネルの配管熱損失は10W/m.についてあります。
家庭用温水ヒートポンプは、周囲の空気から多くのエネルギーを抽出するために少量の電気を使用しています。 従ってヒートポンプはまた太陽からのエネルギーを間接的にだけ使用して、従ってdayand夜、冬および夏を働かせることができます。 ヒートポンプの効率はCOPと呼ばれます。 COP値4は、熱ポンプが電気的に使用する熱エネルギーの4倍の熱エネルギーを生成することを意味します-つまり、水hea2ng法案を75％節約します。
残念ながら、ヒートポンプのCOPは、周囲温度と水温に依存しているので、うまく設計されたヒートポンプを使用して実用的な家庭用温水システムでは、現実的な年間COP値は3-換言すれば、水加熱法案に66％の節約です。

実用的な例

水を適度に使用する4の家族は、一日あたり約200Lのお湯を使用します。 200Lの水を15°Cto60°Cから加熱するには、10.4kWhが必要です。 B定格の200Lタンクの定格損失は1である。実験室の6kwh/dayしかしwithinstallationの配管は含まれていましたそれは3.6kWh/dayのまわりに普通です。 従ってthisfamilyの熱湯のための総エネルギーの条件は14kwh/dayです。 彼らは電気のためのr2/kWhを支払っている場合、彼らの水の加熱はthemr840/月の原価計算されています。 水hea2ngが普通私達が電気に月ごとのR1680について使う家族をhereat見ている総電気手形の50%を構成すると仮定して。 今、さまざまな水加熱技術がそれらのためにできることを見てみましょう。
瞬間的なガス給湯器は、彼らに間欠泉の永続的な損失を保存します。 したがって、彼らは一日あたり10.4kWhの熱エネルギーしか必要としない。 85%の平均効率の単位によってそれらはガスの0.9kgをあたり燃やしますday.At r23/kg毎月のコストはR624になります。 10%の年次電気税率の増加、また10%の年次LPGの価格の増加を仮定してそれらは給湯装置手形で次の5年にわたるR16278を救う。
通常、200L間欠泉に設置された太陽光発電水加熱要素システムは、3x330Wまたは4x330WPVパネルで構成されています。 彼らが完全に直面している場合、理論的には3x330Wパネルの990woutの約5時間の最大値を得ることができるはずです（年間平均-冬は日光時間が少なく、夏には残念ながら人々が最もお湯を使用するときに不一致が多いため、より多くの時間が必要になります）。従って私達に4.95kWhのtheory2cal最高がありますが、パネルの温度のde評価と、第1年のagingand MPPTの損失は要素に利用できる力およそ4.2kWh/dayです。 要素のコントローラーは仕事の残りをし、60°cにタンクを得るためにEskomをwilluse(SANS151は水が60°C forLegislationの病気の防止で貯えられるように要求する)。 このシステムを60°Cにするための毎月のEskom請求書はR588になります。 A10%の年次電気税率の増加を仮定してそれらは給湯装置手形で次の5年にわたるR18731を救う。4x330Wパネルシステムの場合、要素に利用可能な電力は約5.6kWh/日になります。 このシステムを60℃に加熱するための毎月の請求書はR504になります。 10%の年次電気税率の増加を仮定してそれらは水hea2ng手形の次の5年にわたるR24974をwillsave。3x330Wパネルシステムは6m2および4x330Wパネルsystem8m2の北の表面仕上げのunshaded屋根スペースを要求する。
通常、200L間欠泉に設置された太陽熱温水器システムは、2.4m2の太陽電池パネル（flatplateまたは同等の排気管）で構成されています。 ITS2.4m2の平らな版のsolarcollectorのTUVラインランドのテストレポートからおよそ8の熱出力を与えることを見ることができる。上記のPVの例で使用したのと同じ5時間の年間平均使用可能な太陽光。 設置配管の差動temperaturelossesそして10mのためのDe-ratingこれは私達7.3kWh/dayと残っています。 これを加熱するための毎月のEskom請求書したがって、システムを60℃にすることはR402になります。 10%の年次電気税率の増加を仮定してそれらは給湯装置手形でR32556Overを次の5年救う。
南アフリカの平均気温で動作する国内の温水ヒートポンプは、接続されているシステムにかかわらず、年間平均66％の節約を提供します。 したがって、このシステムを60°Cで維持するための毎月のEskom請求書はR280になります。 10%の年次電気税率の増加を仮定してそれらは給湯装置手形の次の5年にわたるR41609をwillsave。

結論

以下のグラフは、異なるシステムが150L、200L、300Lのお湯usageper日を提供することができます保存を示しています:

私たちの見解では、瞬時ガス給湯器は、利用可能な電気がない場所で理にかなっています。適切な単位の完了された設置済み費用は太陽系からの間欠泉そしてthesavingが付いている平らな版が200L熱湯の使用法のためにほとんど倍であるより ガス給湯器は負荷を気にしませんが、ガス供給不足があり、冷たい水が残っていることに注意してください。 貯蔵の給湯装置によって負荷取除くことは水が非常に長くのためのタンクで暖かくとどまることができ、electricalelementかヒートポンプを使用して再加熱するこ 1日あたりの60°C水の200Lを使用すればLPGの9kgはyouonly10日を持続させ、従ってガス供給および兵站学について考えなければなりません。 電気格子関係無しで位置に取付けられている太陽給湯装置のための即時のガスの給湯装置のisalsoの大きいバックアップ。 ガス暖房このような設置では、太陽熱温水暖房システムの不足分のみをカバーします。

私たちの見解では、太陽光発電の水加熱要素は、間欠泉が多階建ての建物のように太陽光パネルから遠くに位置している場合にのみ理にかなっています。 そのような設置における通常の太陽熱システムの配管における熱損失は、PV加熱がより費用対効果が高いようなレベルまで出力を減少させる。 間欠泉がの内にあるForstandardの取付けは太陽電池パネルからの10mを平らな版システムprovidea大いによりよい投資に対するリターン言います。 3x330W取付けは2.4m2平らなplateinstallationよりわずかに高いが、平らな版は私達の例の5年にR14Kをもっと救う。 ほとんどの太陽PVの要素のsystemsweは取付けられていることを見ます完全に小型で、thecheapest可能な選択と逃げることを単に試みている人々によってされます。 あなたに2とほぼ同じ出力電力を与えるPV熱システム。4m2flatplateはnonshaded屋根スペースに直面する北の10m2を要求する高いシステムに終って5つのx330W PVのパネルを必要とします。 ある段階でクライアントがPV電気システムをインストールしてEskomからより独立したものにしたい場合、彼は十分な屋根スペースが残っていない可能性が最も高いでしょう。

PV要素システムとのもう一つの大きな懸念は、インストールと機器の規制の現在の欠如です。 PVの要素システムは致命的なDC電圧で作動し、それを安くおよび厄介取付けることはpotentiallybe致命的かもしれません。

太陽熱温水器システムは、投資に対する大きなリターンを提供しますが、それが正しくインストールされていることが重要です。 残念ながら、我々はまた、undersizedsystemsのために行く価格のためにプッシュされているインストーラを見ています。 私達が例えば2m2平らな版のコレクターを使用して200Lシステム例を見ればあなたのセービングは5年にわたるR26758をwillbe。 わずかにより大きい2.4m2平らな版のために行くことによってあなたの設置費用はr400byabout増加しますが、5年にわたるあなたのセービングはR5797にR32556 A2.4m2平らな版はnomeansによってまた150Lシステムのために余りに大きいあり、従って2m2平らな版はより大きいシステムのための実際に意味を成し

国内の温水ヒートポンプは、この例では最高の節約を提供します。 その4.7kWヒートポンプインストールはR5Kについての2.4m2平らな版の取付けより多くを要しますが、5年後にbettersaving R9Kで起因します。

太陽系はヒートポンプよりも大きな節約を提供することができますが、そのためには太陽系をオーバーサイズにする必要があり、水 通常、通常の電気間欠泉またはヒートポンプシステムに必要なお湯の量を2倍にする必要があります。 しかし、ケープタウンのような沿岸地域では、冬の照射は夏の照射よりもはるかに低い。 これはあなたの太陽系が夏のあなたの太陽使用法の100%のために大きさで分類されてもあなたが冬に必要とし、電気要素が残りをする必要がある熱出 冬は人々がほとんどの熱湯を使用し、従ってヒートポンプがほとんどの場合ケープタウンのような区域のよりよい解決であるときまたある。太陽光発電と熱システムは、太陽が輝いている間にのみエネルギーを”収穫”することができます。

太陽光発電と熱システムは、太陽が輝いている間にのみエネルギーを”収穫”することができます。 システムのサイジングは、あなたが一日あたりの使用お湯のどのように多くのリットルに基づいている一日あたりのあなたのエネルギー要件の一定の割合をtogive行われています。 何人かの友人が訪問し、必要な余分なお湯の上に滞在する場合は、eskomを使用して加熱する必要があります。 ヒートポンプシステムによってヒートポンプは使用するものは何でもで救うおよそ66%を提供している間多くを使用すると同時により多くの水を熱

太陽光発電と太陽熱暖房システムを最大限に活用するには、それを正しく使用する必要があります。 あなたが夕方にお湯のほとんどを使用する場合は、午前中にお湯を持っているエスコムが必要になります。 あなたは午前中に多くの水を使用していない場合は、太陽系はすでにほとんどtemperatureandにあるタンクを加熱しているので、あなたは日中にあなたの太陽系から利用可能なすべてのエネルギーを使用することはありません。 ヒートポンプでは、いつ、どのように水を使用するのか、実際の違いはありません。