ترکیب پنل خورشیدی با پمپ حرارتی؛ آیا انتخاب مناسبی است؟

جفت کردن خورشید بام با پمپ حرارتی گرمایش و سرمایش را برقی می‌کند و می‌گذارد PV بخش زیادی از بار برقی جدید را جبران کند. تولید زمستان و تقاضای پمپ حرارتی باید با هم اندازه شوند.

ترکیب تولید فتوولتائیک پشت‌بامی با پمپ حرارتی یکی از عملی‌ترین مسیرها به ساختمان کم‌کربن است. پمپ حرارتی گرما را جابه‌جا می‌کند به‌جای سوزاندن سوخت در محل، و در شرایط معمول سه تا چهار واحد گرمای مفید به ازای هر واحد برق مصرفی تحویل می‌دهد. PV خورشیدی وقتی آفتاب می‌تابد برق تولید می‌کند. وقتی این دو فناوری یک ساختمان را سرویس می‌کنند، خورشیدی روزانه می‌تواند مصرف پمپ حرارتی برای پیش‌گرم آب، سرمایش یا بار گرمایش متوسط را جبران کند و وابستگی به برق شبکه را که هنوز ممکن است تولید فسیلی حاشیه‌ای داشته باشد کم کند.

پمپ حرارتی هوایی و زمینی دارد. واحد هوایی برای بازسازی رایج است چون حفاری کمتری می‌خواهد. گرما را از هوای بیرون حتی در دمای پایین استخراج می‌کند، هرچند راندمان با افت دما کم می‌شود. حلقه زمینی از دمای پایدار زیرزمین استفاده می‌کند و ضریب عملکرد فصلی بالاتر دارد اما نصب گران‌تر است. در اقلیم غالب سرمایش، پمپ حرارتی در تابستان وقتی خروجی خورشیدی اوج است کارآمد می‌ماند و هم‌راستایی طبیعی ایجاد می‌کند. اقلیم غالب گرمایش به توجه بیشتر به بار زمستان نیاز دارد؛ وقتی تولید خورشیدی کمتر و تقاضای گرما بیشتر است.

انباشت بار الکتریکی مهم است. آب‌گرمکن پمپ حرارتی، هد مینی‌اسپلیت یا سامانه مرکزی هوا به هوا کیلووات‌ساعت به کنتور ساختمان اضافه می‌کند. بدون خورشیدی آن بار مصرف سالانه برق را بالا می‌برد. با خورشیدی سؤال این است چقدر همپوشانی بین پروفایل تولید و مصرف هست. مازاد خورشیدی نیمروز بهار و پاییز ممکن است از نیاز پمپ حرارتی بیشتر باشد مگر ساختمان انرژی را حرارتی یا در باتری ذخیره کند. کنترل هوشمند که مخزن آب یا فضا را پیش از ابر پیش‌گرم یا پیش‌سرد کند خودمصرفی را بهتر می‌کند. ساختار نرخ زمان‌مصرف، جایی که وجود دارد، عملکرد پمپ حرارتی در ساعات خورشیدی را پاداش می‌دهد.

اندازه‌گذاری خورشیدی برای پمپ حرارتی به برآورد واقع‌بینانه سالانه نیاز دارد. پمپ حرارتی هوایی مسکونی ممکن است بسته به اقلیم، عایق و نقطه تنظیم حدود ۳٬۰۰۰ تا ۶٬۰۰۰ کیلووات‌ساعت در سال اضافه کند. سامانه تجاری با مساحت و بار تهویه مقیاس می‌گیرد. آن افزایش را به بار پایه پریز و روشنایی پیش از محاسبه اندازه آرایه اضافه کنید. بزرگ کردن بیش از حد PV فقط برای گرمایش زمستان بدون ذخیره اغلب مازاد صادراتی تابستان می‌دهد. کوچک کردن پمپ حرارتی را در فصل گرمایش وابسته به شبکه می‌گذارد. رویکرد ترکیبی ذخیره باتری متوسط یا جرم حرارتی برای پل زدن ناهماهنگی کوتاه استفاده می‌کند.

ضریب عملکرد (COP) و ضریب عملکرد فصلی (SPF) معیار راندمان برای مقایسه‌اند. COP گرمای لحظه‌ای تقسیم بر ورودی الکتریکی را می‌سنجد. SPF میانگین عملکرد در فصل گرمایش است. پمپ حرارتی هوایی اقلیم سرد مدرن COP قابل استفاده بالای ۲ را در دمای خیلی زیر صفر حفظ می‌کند. سامانه زمینی ممکن است به SPF چهار یا بالاتر برسد. راندمان بالاتر یعنی هر کیلووات‌ساعت از خورشید بیشتر به راحتی می‌رسد. نصب ضعیف، کانال کوچک یا پوسته نشتی هم خورشیدی و هم برق شبکه را هدر می‌دهد.

منافع زیست‌محیطی وقتی شبکه کربن‌زدایی می‌شود چندبرابر می‌شود. پمپ حرارتی با تولید حاشیه‌ای سنگین زغال هنوز انتشار احتراق محلی را نسبت به کوره نفت قدیمی کم می‌کند، اما کربن چرخه عمر به ترکیب شبکه بستگی دارد. خورشیدی روی همان بام مستقیماً سوختی را که تولیدکننده حاشیه‌ای در ساعات آفتابی می‌سوزاند جایگزین می‌کند. در یک سال حتی همپوشانی جزئی بین خورشیدی و بار پمپ حرارتی شدت کربن تهویه مطبوع را کم می‌کند. ارزیابی چرخه عمر ساختمان برقی با PV در محل انتشار کل کمتر از گرمایش فسیلی بدون تولید تجدیدپذیر نشان می‌دهد.

جزئیات یکپارچه‌سازی بر قابلیت اطمینان اثر دارد. پمپ حرارتی به مدار اختصاصی و ظرفیت تابلو کافی نیاز دارد. اتصال خورشیدی به‌تنهایی ورودی سرویس را اگر کلید اصلی نزدیک حد است ارتقا نمی‌دهد. اینورتر هیبرید با پشتیبان باتری می‌تواند ناحیه حیاتی پمپ حرارتی را در قطعی روشن نگه دارد اگر برای بار ضروری پیکربندی شود؛ هرچند گرمایش تمام خانه روی برق پشتیبان به مدیریت بار دقیق نیاز دارد. ترموستات ارتباطی که پیش‌بینی تولید خورشیدی می‌خواند می‌تواند چرخه یخ‌زدایی و آب‌گرمی را از اوج شبکه دور کند.

ساختمان تجاری و چندواحدی از مقیاس سود می‌برد. سقف بزرگ‌تر آرایه بزرگ‌تر نسبت به پمپ حرارتی مرکزی پشتیبانی می‌کند. سامانه VRF ظرفیت را بین نواحی مدوله می‌کند و روزهای بار جزئی خورشیدی را بهتر از تجهیز تک‌مرحله‌ای تطبیق می‌دهد. تفکیک کنتور بین واحد مستأجر و تهویه مطبوع مشاع اثر می‌کند چه کسی ارزش خورشیدی را می‌گیرد؛ اهداف پایداری باید ساختار قرارداد را با مالکیت تجهیز هم‌راستا کند.

تصورات غلط شامل این است که پمپ حرارتی در اقلیم سرد کار نمی‌کند. خطوط محصول برای عملکرد زیر صفر به‌طور گسترده موجود است. افسانه دیگر این است که خورشیدی باید ۱۰۰ درصد بار پمپ حرارتی را بپوشاند تا ارزش داشته باشد؛ جبران جزئی هم انتشار و مصرف انرژی بهره‌برداری را کم می‌کند. برخی مالک بدون بهبود راندمان پوسته ساختمان انتظار بازگشت فوری از ترکیب دارند؛ درزگیری و عایق اندازه پمپ حرارتی را کم و پوشش خورشیدی را آسان‌تر می‌کند.

نگهداری موازی با شیوه استاندارد تهویه مطبوع و PV است. فیلتر، تمیزکاری کویل بیرونی و بررسی مبرد راندمان پمپ حرارتی را بالا نگه می‌دارد. پایش خورشیدی تولید را تأیید می‌کند تا وقتی برنامه پمپ حرارتی از تولید موجود منحرف شد ببینید. برنامه‌ریزی هر دو ارتقا در یک فاز بازسازی بازدید تکراری بام و کار برق را کم می‌کند.

سامانه پشتیبان دو سوختی که کوره گاز کوچک برای سردترین روزها نگه می‌دارد گاه با پمپ حرارتی و خورشیدی در استراتژی گذار ترکیب می‌شود. هدف پایداری کمینه‌سازی ساعت احتراق سالانه است در حالی که راحتی در رویداد سرمای شدید حفظ شود. با بهبود عملکرد پمپ حرارتی و سفت شدن پوسته، مصرف سوخت پشتیبان باید بدون قربانی قابلیت اطمینان به سمت صفر برود.

خورشیدی و پمپ حرارتی ابزار مکمل برقی‌سازی‌اند. PV کیلووات‌ساعت بدون کربن می‌دهد. پمپ حرارتی آن کیلووات‌ساعت‌ها را به گرما و سرمایش مفید با راندمان تبدیل می‌کند. اندازه‌گذاری، کنترل و بهبود پوسته ساختمان همپوشانی تولید و بار را بیشینه می‌کند. نتیجه ساختمانی است که سوخت فسیلی کمتری در محل می‌سوزاند، وقتی خورشیدی کافی نیست برق پاک‌تر از شبکه می‌کشد و بدون اتکا به احتراق برای آسایش به سمت پایداری بلندمدت می‌رود.

سامانه پمپ حرارتی هیدرونیک که کف تابشی را سرویس می‌کند می‌تواند انرژی حرارتی را در دال بتن ذخیره کند و برق خورشیدی نیمروز تبدیل‌شده به گرما را که عصر تابش می‌دهد جذب کند. این اثر باتری حرارتی نیاز به ذخیره الکتروشیمیایی را در برخی اقلیم معتدل کم می‌کند. راه‌اندازی شامل بالانس دبی و تأیید غیرفعال بودن نوار مقاومتی پشتیبان وقتی لازم نیست است؛ چون می‌تواند بار زمستان را غالب کند و اهداف جبران خورشیدی را اگر اشتباه روشن بماند تضعیف کند.

پنجره زمان‌مصرف تأمین‌کننده که مصرف نیمروز را پاداش می‌دهد با برنامه آب‌گرمکن پمپ حرارتی که کنترل هوشمند تنظیم می‌کند هم‌راستاست. مالکی که داده ساعتی را پایش می‌کند می‌تواند تأیید کند بار برقی جدید هنوز ظرفیت خودمصرفی خورشیدی را می‌گذارد، به‌جای صادرات برق ارزان ظهر و خرید بلوک گران عصر.