PV vs solar termic vs gaz vs pompă de căldură încălzirea apei
costul energiei electrice, stabilitatea rețelei naționale și conștientizarea vieții durabile au forțat mulți consumatori să apeleze la tehnologia energiei regenerabile pentru încălzirea apei. De asemenea, reglementările naționale privind construcțiilenecesită ca cel puțin 50% din încălzirea apei să se facă cu altceva decât un element electric. Dar, aswith multe produse de pe piață, se poate găsi în mod considerabil contrazic afirmații cu privire la differenttechnologies. Multe dintre aceste afirmații nu sunt altceva decât marketingul „bla” și nu au fapte în spatele lor.prin urmare, am decis să încercăm să aruncăm o lumină asupra principalelor tehnologii de încălzire a apei și a economiilor care pot fi realizate.
un fundal pentru tehnologiile
încălzitoare de apă cu gaz instantanee utilizează GPL pentru a încălzi apa instantaneu și, prin urmare, nu este nevoie de gheizer (rezervor de stocare a apei calde). 1 kg de GPL „conține” 13,6 kWh de energie și, prin urmare, poate produce 11,5 kWh energie termică dacă încălzitorul cu gaz are o eficiență medie de 85%.
Solar PV element de încălzire a apei utilizează panouri solare electrice (panouri fotovoltaice) pentru a alimenta o încălzire electrică element.An elementul electric este aproape de 100% eficient. Cu alte cuvinte, dacă este un element de 1kw, va consuma 1Kw ofelectricity pentru a produce 1Kw de putere termică. Această putere vine acum de la un panou fotovoltaic. Panourile fotovoltaice trebuie să fieinstalat orientat spre nord și la un unghi orizontal egal cu latitudinea locației și este esențial să nu existe umbrire pe panou. Umbrire cât mai puțin de 2% din suprafața panoului poate duce la mai mult de 50% panou outputreduction.
eficiența panourilor fotovoltaice sunt în jur de 17% (în condiții de laborator cu celula la 25 c). În viața reală, cu soarele strălucind pe celulă, se va încălzi și va determina o scădere a puterii de ieșire de aproximativ 8% (0,4%/centoct C cu 20 centoct). Îmbătrânirea în panouri va duce, de obicei, la o degradare maximă de 2,5% în primul an și până la 10% în 10 ani. Apoi aveți nevoie de un MPPT pentru a asigura transferul optim de putere de la panouri la element. Un foarte bunmppt este de obicei în jur de 95% eficient și, prin urmare, pierdeți încă 5% din puterea disponibilă.
Incalzitoare solare de apa termala folosesc radiația de la soare pentru a genera căldură. Dimensiunea panoului solar va fideterminați câtă energie poate fi colectată de la soare. Deci, dacă avem, de exemplu, un panou solar de 2,4 m2 conectat la un gheizer, acest lucru ne-ar putea oferi 60 de centime c apă la sfârșitul unei zile însorite calde, dar, în zilele mai răcoroase, cu mai puțin soare, ar putea fi capabil să încălzească apa doar la 35 centime C. controlerul solar va folosi apoi Eskom pentru a încălzi apa la 60 centime C. Dacă avem un panou solar care are doar jumătate din Dimensiune (1.2m2) am ieși doar jumătate dinenergie și un element electric va trebui să facă restul.
un colector termic solar cu placă plană de bună calitate are o eficiență de aproximativ 73%. Producția de un thermalcollector solare de-rata bazată pe diferența de temperatură dintre apa din colector și ambienttemperature. Lucrand la o temperatura medie delta de 17,5 ct (apa hea2ng de la 15 CT la 60 ct @20 CT Cambient) se va obtine o reducere de aproximativ 10% a productiei. Conducte pierderile termice pe conductele izolate connect2ngpanoul solar la gheizer este de aproximativ 10W/m.pompele de căldură cu apă caldă menajeră utilizează o cantitate mică de energie electrică pentru a extrage multă energie din aerul înconjurător. Deci, o pompă de căldură folosește și energia de la soare, dar numai indirect și astfel poate funcționa zi și noapte, iarnă și vară. Eficiența unei pompe de căldură se numește COP. O valoare COP de 4 înseamnă că pompa de căldură produce de patru ori mai multă energie termică decât cea pe care o folosește electric – cu alte cuvinte o economie de 75% pe factura de apă hea2ng.
din păcate, COP a unei pompe de căldură este dependentă de temperatura mediului ambiant și temperatura apeiși astfel, într – un sistem practic de apă caldă menajeră, folosind o pompă de căldură bine concepute, o valoare anuală realistă COPESTE 3-cu alte cuvinte, o economie de 66% pe factura de încălzire a apei.
un exemplu practic
o familie de 4 care utilizează apă utilizează moderat aproximativ 200l de apă caldă pe zi. Pentru a încălzi 200L de apă de la 15 CTO 60 CTO necesită 10,4 kWh. Pierderea în picioare a unui rezervor de 200L evaluat B este 1.6kwh / zi în laborator, dar cu conductele de instalare incluse, este de obicei în jur de 3,6 kWh/zi. Prin urmare, necesarul total de energie pentru apa caldă a acestei familii este de 14 kWh/zi. Dacă plătesc R2 / kWh pentru electricitate, încălzirea apei le costă 840 / lună. Presupunând că apa hea2ng reprezintă de obicei 50% din factura electrică totală, căutăm aiciîntr-o familie care cheltuiește aproximativ R1680 pe lună pe electricitate. Să ne uităm acum la ceea ce încălzirea diferită a apeitehnologiile pot face pentru ei.
un încălzitor instantaneu de apă pe gaz le-ar salva pierderile în picioare pe gheizer. Prin urmare, vor avea nevoie doar de 10,4 kWh de energie termică pe zi. Cu o unitate de eficiență medie de 85% vor arde 0,9 kg de gaz pe day.At R23 / kg costul lunar va fi R624. Presupunând o creștere anuală a tarifelor electrice de 10%, precum și o creștere anuală a prețului GPL de 10%, acestea vor economisi R16278 în următorii 5 ani din factura de încălzire a apei.
un sistem solar PV element de încălzire a apei de obicei instalat pe un gheizer 200L constau din 3 x 330W sau 4 x 330wpv panouri. Dacă se confruntă perfect, ar trebui, teoretic, să putem obține maximum 5 ore din 990wout din panourile de 3 x 330W (media anuală – iarna veți avea mai puțin, deoarece orele de lumină solară sunt mai mici și în timpul verii veți avea mai mult, ceea ce, din păcate, nu este potrivit pentru atunci când oamenii folosesc cea mai caldă apă).Prin urmare, avem un maxim theore2cal de 4.95 kWh, dar cu temperatura panoului de-rating, 1 an agingand MPPT pierderi puterea disponibilă elementului va fi în jur de 4.2 kWh/zi. Controlerul element willuse Eskom pentru a face restul de lucru și de a lua rezervorul la 60 centimetric c (SANS 151 necesită apă pentru a fi stocate la 60 centimetric c forLegislation de prevenire a bolilor). Proiectul de lege lunar Eskom pentru a obține acest sistem la 60 centimetrul C va fi R588. Presupunând o creștere anuală a tarifelor electrice de 10%, acestea vor economisi R18731 în următorii 5 ani din factura de încălzire a apei.Pentru sistemul de panouri de 4 x 330W, puterea disponibilă elementului va fi de aproximativ 5,6 kWh/zi. Factura monthlyEskom pentru încălzirea acestui sistem la 60 C va fi r504. Presupunând o creștere anuală a tarifelor electrice de 10%, acestea vor salva R24974 în următorii 5 ani pe factura lor de apă hea2ng.Sistemul de panouri 3 x 330W necesită un spațiu de acoperiș neumbrit orientat spre nord de 6m2 și sistemul de panouri 4 x 330w8m2.
un sistem solar de încălzire a apei termale instalat de obicei pe un gheizer 200L constau dintr-un panou solar 2.4m2 (platplate sau tub evacuat echivalent). Din rapoartele de testare TUV Rheinland ale solarcollectorului cu placă plană ITS 2.4m2 se poate observa că va da o putere termică de aproximativ 8.7kwh pentru aceleași 5 ore de lumină solară medie utilizabilă pe zi, așa cum se utilizează în exemplul PV de mai sus. De-rating acest lucru pentru temperatura diferențialăpierderi și 10m de conducte de instalare am rămas cu 7,3 kWh/zi. Prin urmare, factura lunară Eskom pentru încălzirea acestui lucrusistem la 60 CTC va fi R402. Presupunând o creștere anuală a tarifelor electrice de 10%, acestea vor economisi R32556în următorii 5 ani pe factura de încălzire a apei.
O pompă de căldură cu apă caldă menajeră care funcționează la temperaturi ambientale medii din Africa de Sud va asigura în mod conservator o economie medie anuală de 66% pe orice sistem la care este conectată. Prin urmare, factura lunară Eskom pentrupăstrarea acestui sistem la 60 CTC va fi R280. Presupunând o creștere anuală a tarifelor electrice de 10%, acestea vor salva R41609 în următorii 5 ani pe factura de încălzire a apei.
concluzii
graficele de mai jos arată salvarea diferitelor sisteme pot oferi pentru 150L, 200L și 300L apă caldă usageper zi:
un încălzitor instantaneu de apă pe gaz în opinia noastră are sens în locurile în care nu există energie electrică disponibilă.Costul instalat finalizat al unei unități adecvate este cu doar câteva mii mai mic decât o placă plană cu gheizer, iar salvarea din Sistemul solar este aproape dublă pentru utilizarea apei calde de 200L. Încălzirea cu apă pe gaz nu-i pasă desprekom vărsare de sarcină, dar nu ține cont de faptul că am avut deficit de alimentare cu gaz și că vă va lăsa cuapă rece. În cazul încălzitoarelor de apă de stocare, vărsarea de sarcină nu este în mod normal o problemă, cu excepția cazului în care întreruperea durează mai mult de o zi, deoarece apa poate rămâne caldă în rezervor foarte mult timp, iar reîncălzirea folosind un element electric sau o pompă de căldură durează doar câteva ore. Dacă utilizați 200l de 60 de apă C, pe zi, 9 kg de GPL vă vor duradoar 10 zile și va trebui să vă gândiți la aprovizionarea cu gaz și la logistică. Încălzitoarele de apă instantanee cu gaz sunt, de asemenea, o rezervă excelentă pentru încălzitoarele solare de apă instalate în locații fără conexiune la rețeaua electrică. Încălzitorul de gazîntr-o astfel de instalație va acoperi doar deficitul sistemului solar de încălzire a apei.
un element solar de încălzire a apei fotovoltaice din punctul nostru de vedere are sens numai atunci când gheizerul este situat departe de panourile solare ca într-o clădire cu mai multe etaje. Pierderile termice din conductele sistemului solar termic normal din instalația suchan vor reduce producția la un nivel atât de ridicat încât încălzirea fotovoltaică ar putea fi mai rentabilă. Forstandard instalații în cazul în care gheizer este în termen de spun 10m de la panoul solar sistemul plat placa va providea mult mai bine randamentul investițiilor. O instalare de 3 x 330W este puțin mai scumpă decât o instalare de 2,4 m2, dar placa plană va economisi R14k mai mult de 5 ani în exemplul nostru. Cele mai multe sisteme de elemente fotovoltaice solare pe care le vedem instalate sunt complet subdimensionate și sunt realizate de oameni care încearcă pur și simplu să scape cu cea mai ieftină opțiune posibilă. Un sistem termic PV care vă va oferi aproape aceeași putere de ieșire ca un 2.Placa plată 4m2 va avea nevoie de panouri fotovoltaice 5 x 330W, rezultând un sistem scump care necesită 10m2 de spațiu de acoperiș neasfaltat orientat spre nord. În cazul în care clientul dorește la un moment dat să instaleze un sistem electric PV Pentru a deveni mai multindependent de Eskom, cel mai probabil nu va mai avea suficient spațiu pe acoperiș.
o altă mare preocupare cu sistemele de elemente fotovoltaice este lipsa actuală de reglementare a instalațiilor și echipamentelor. Sistemele de elemente fotovoltaice funcționează la tensiuni DC letale și instalarea acestuia ieftină și urâtă ar putea fi potențial mortală.
un sistem solar de încălzire a apei termale va oferi o mare rentabilitate a investiției, dar este important să fie instalat corect. Din păcate, vedem, de asemenea, instalatori care sunt împinși pentru preț merge pentru undersizedsystems. Dacă ne uităm, de exemplu, la exemplul de sistem 200L folosind un colector de plăci plate 2M2, economisirea dvs. va fi r26758 peste 5 ani. Mergând pentru placa plată ușor mai mare de 2,4 m2, costul de instalare va crește cu aproximativ R400, dar economisirea dvs. de peste 5 ani va crește cu R5797 până la R32556. A 2.Placa plată 4m2 este, de asemenea, de nomeans prea mare pentru un sistem 150l și astfel o placă plată 2m2 are sens doar pentru sistemele mai mari în care aveți nevoie de mai multe panouri.
o pompă de căldură cu apă caldă menajeră va oferi cea mai bună economie în acest exemplu. O instalare a pompei de căldură de 4,7 kW vă va costa aproximativ R5k mai mult decât o instalare cu placă plană de 2,4 m2, dar va duce la o economie mai bună de R9k după 5 ani.
un sistem solar poate oferi o economie mai mare decât o pompă de căldură, dar pentru aceasta sistemul solar trebuie să fie supradimensionat, iar modelele de utilizare a apei trebuie ajustate. De obicei, aveți nevoie de dublul volumului de apă caldă pe care îl aveți nevoie pentru un Gheizer electric normal sau un sistem de pompe de căldură. Cu toate acestea, în zonele de coastă, cum ar fi Cape Town, iradierea de iarnă este mult mai mică decât iradierea de vară. Acest lucru înseamnă că, chiar dacă sistemul dvs. solar a fost dimensionat pentru 100% din utilizarea solară în timpul verii, veți avea doar aproximativ jumătate din puterea termică de care aveți nevoie în timpul iernii, iar elementul electric ar trebui să facă restul. Iarna este, de asemenea, atunci când oamenii folosesc cea mai mare apă caldă și astfel o pompă de căldură ar fi aproape întotdeauna o soluție mai bună în zone precum Cape Town.
sistemele solare fotovoltaice și termice pot „recolta” energie numai în timp ce soarele strălucește. Dimensionarea sistemului se face pentru a vă oferi un anumit procent din necesarul dvs. de energie pe zi, care se bazează pe câți litri de apă caldă utilizați pe zi. Dacă unii prieteni vizitează și rămân peste apa caldă suplimentară necesară, va trebui să fie încălzităfolosind Eskom. Cu un sistem de pompe de căldură, pompa de căldură va continua pur și simplu să încălzească mai multă apă pe măsură ce utilizați mai mult, oferind în același timp o economie de aproximativ 66% la orice utilizați.
pentru a profita la maximum de sistemele solare fotovoltaice și solare de încălzire termică, trebuie să îl utilizați corect. Dacă tuapoi utilizați cea mai mare parte a apei calde seara, veți avea nevoie de Eskom pentru a avea apă caldă dimineața. Dacă nu folosiți multă apă dimineața, sistemul solar încălzește un rezervor care este deja aproape la temperaturăși astfel nu veți folosi toată energia disponibilă din sistemul dvs. solar în timpul zilei. Cu o pompă de căldură itmake nici o diferență reală când și cum utilizați apa.