Kombisystem słoneczny

Kombinowany system słoneczny zapewnia zarówno słoneczne ogrzewanie i chłodzenie pomieszczeń , jak i ciepłą wodę ze wspólnego zestawu kolektorów słonecznych , zwykle wspieranych przez pomocnicze źródło ciepła inne niż słoneczne.

Kombisystemy słoneczne mogą mieć różne rozmiary, od tych zainstalowanych w poszczególnych nieruchomościach po te obsługujące kilka w schemacie ogrzewania blokowego. Te obsługujące większe grupy nieruchomości ciepłowniczych są zwykle nazywane systemami centralnego ogrzewania słonecznego .

Produkowanych jest wiele rodzajów kombisystemów fotowoltaicznych – ponad 20 zidentyfikowano w pierwszym międzynarodowym badaniu przeprowadzonym w ramach IEA SHC Task 14 w 1997 roku. Systemy na rynku w danym kraju mogą być jednak bardziej ograniczone, ponieważ różne systemy rozwijać się w różnych krajach. Przed latami 90. takie systemy były zwykle budowane na zamówienie dla każdej nieruchomości. Od tego czasu skomercjalizowane pakiety rozwinęły się i są obecnie powszechnie używane.

W zależności od wielkości zainstalowanego systemu kombi, roczny udział w ogrzewaniu pomieszczeń może wynosić od 10% do 60% lub więcej w budynkach typu Passivhaus o bardzo niskim zużyciu energii ; nawet do 100% w przypadku zastosowania dużego międzysezonowego magazynu ciepła lub koncentracji ciepła słonecznego. Pozostałe zapotrzebowanie na ciepło jest dostarczane przez jedno lub więcej źródeł pomocniczych w celu utrzymania dostaw ciepła po wyczerpaniu wody podgrzanej energią słoneczną. Takie pomocnicze źródła ciepła mogą wykorzystywać również inne odnawialne źródła energii (w przypadku geotermalnej pompy ciepła jest używany, system kombi nazywa się geosolar), a czasami akumulatory .

W 2001 roku około 50% wszystkich domowych kolektorów słonecznych zainstalowanych w Austrii , Szwajcarii , Danii i Norwegii miało zasilać systemy kombinowane, podczas gdy w Szwecji było to więcej. W Niemczech , gdzie łączna powierzchnia zainstalowanych kolektorów (900 000 m2) była znacznie większa niż w innych krajach, 25% przypadło na instalacje typu combisystem. Systemy Combisystems są również instalowane w Kanadzie od połowy lat 80.

latem obejmować chłodzenie energią słoneczną .

Klasyfikacja

Zgodnie z pracami IEA SHC Task 26 (1998 do 2002), kombisystemy słoneczne można sklasyfikować według dwóch głównych aspektów; po pierwsze według kategorii przechowywania ciepła (lub chłodu) (sposób, w jaki woda jest dodawana i pobierana ze zbiornika oraz jego wpływ na rozwarstwienie ); po drugie według kategorii zarządzania dodatkowym ogrzewaniem (lub chłodzeniem) (sposób, w jaki dodatkowe grzejniki lub chłodnice nie wykorzystujące energii słonecznej mogą być zintegrowane z systemem).

Utrzymanie stratyfikacji (zmiana temperatury wody od chłodniejszej u dołu zbiornika do cieplejszej u góry) jest ważne, aby system kombi mógł dostarczać ciepłą lub zimną wodę oraz wodę do ogrzewania i chłodzenia pomieszczeń o różnych temperaturach.

Kategorie magazynowania ciepła i chłodu

Kategoria	Opis
A	Brak kontrolowanego urządzenia magazynującego do ogrzewania i chłodzenia pomieszczeń.
B	Zarządzanie ciepłem i chłodem oraz poprawa stratyfikacji za pomocą wielu zbiorników i/lub wielu rur wlotowych/wylotowych i/lub zaworów trój- lub czterodrogowych do sterowania przepływem przez rury wlotowe/wylotowe.
C	Zarządzanie ciepłem i chłodem z wykorzystaniem naturalnej konwekcji w zbiornikach magazynowych i/lub między nimi w celu utrzymania do pewnego stopnia rozwarstwienia.
D	Zarządzanie ciepłem i chłodem z wykorzystaniem konwekcji naturalnej w zbiornikach magazynowych i wbudowanych urządzeniach warstwowych.
B/D	Zarządzanie ciepłem i chłodem poprzez konwekcję naturalną w zbiornikach magazynowych i wbudowanych stratyfikatorach, a także w wielu zbiornikach i/lub wielu rurach wlotowych/wylotowych i/lub zaworach trój- lub czterodrogowych do sterowania przepływem przez rury wlotowe/wylotowe.

Dodatkowe kategorie zarządzania ogrzewaniem i chłodzeniem

Kategoria	Opis
M (tryb mieszany)	Pętla ogrzewania pomieszczeń jest zasilana z jednego zasobnika ogrzewanego zarówno przez kolektory słoneczne, jak i podgrzewacz pomocniczy.
P (tryb równoległy)	Pętla ogrzewania i chłodzenia pomieszczeń jest zasilana alternatywnie przez kolektory słoneczne (lub solarny zbiornik wody) lub przez dodatkową nagrzewnicę lub chłodnicę; lub nie ma połączenia hydraulicznego między dystrybucją ciepła słonecznego i chłodu a pomocniczymi emisjami ciepła.
S (tryb szeregowy)	Pętla ogrzewania i chłodzenia pomieszczenia może być zasilana przez podgrzewacz pomocniczy lub zarówno przez kolektory słoneczne (lub zbiornik wody słonecznej), jak i podgrzewacz pomocniczy połączone szeregowo na linii powrotnej pętli ogrzewania pomieszczenia.

Kombisystem słoneczny można zatem opisać jako typ B/DS, CS itp.

W ramach tych typów systemy mogą być konfigurowane na wiele różnych sposobów. W przypadku pojedynczego domu mogą – ale nie muszą – mieć zbiorniki magazynowe, elementy sterujące oraz dodatkową nagrzewnicę i chłodnicę zintegrowane w jednym prefabrykowanym pakiecie. Z drugiej strony istnieją również duże scentralizowane systemy obsługujące szereg właściwości.

Najprostsze kombisystemy – typ A – nie mają „kontrolowanego urządzenia magazynującego”. Zamiast tego pompują ciepłą (lub chłodną) wodę z kolektorów słonecznych przez podłogowe rury centralnego ogrzewania osadzone w betonowej płycie podłogowej. Płyta stropowa jest pogrubiana w celu zapewnienia masy termicznej , dzięki czemu ciepło i chłód z rur (na dole płyty) są odprowadzane wieczorem.

Projekt Combisystem

Rozmiar i złożoność systemów kombinowanych oraz liczba dostępnych opcji oznaczają, że porównywanie alternatywnych projektów nie jest proste. Stosunkowo łatwo można uzyskać przydatne przybliżenia wydajności, jednak dokładne przewidywania pozostają trudne.

Dostępne są narzędzia do projektowania kombisystemów słonecznych, począwszy od wytycznych producenta, przez nomogramy (takie jak ten opracowany dla zadania 26 IEA SHC) po różne programy do symulacji komputerowych o różnej złożoności i dokładności.

Wśród oprogramowania i pakietów znajduje się CombiSun (wydany bezpłatnie przez zespół Task 26, który może być używany do podstawowego wymiarowania systemu) oraz bezpłatny SHWwin (Austria, w języku niemieckim). Dostępne są inne systemy komercyjne.

Kombisystemy słoneczne zazwyczaj wykorzystują ogrzewanie i chłodzenie podłogowe [1] .

Aby kolektory były jak najmniejsze, można zastosować koncentrację energii słonecznej .

Technologie

Kombisystemy słoneczne wykorzystują technologie podobne do tych, które są wykorzystywane do słonecznej ciepłej wody użytkowej oraz do zwykłego centralnego ogrzewania i ogrzewania podłogowego , a także stosowane w systemach pomocniczych - technologie mikrogeneracji lub inne.

Elementem unikalnym dla systemów kombinowanych jest sposób łączenia tych technologii oraz systemy sterowania używane do ich integracji, a także wszelkie technologie stratyfikacji, które mogą być zastosowane.

Stosunek do budynków niskoenergetycznych

Do końca XX wieku słoneczne systemy ciepłej wody były w stanie zaspokoić znaczną część zapotrzebowania na ciepłą wodę użytkową w wielu strefach klimatycznych . Jednak dopiero wraz z rozwojem niezawodnych budownictwa niskoenergetycznego w ostatnich dziesięcioleciach stulecia rozszerzenie takich systemów ogrzewania pomieszczeń stało się realne w umiarkowanych i chłodniejszych strefach klimatycznych .

Wraz ze spadkiem zapotrzebowania na ciepło zmniejsza się całkowity rozmiar i koszt systemu, a niższe temperatury wody, typowe dla ogrzewania słonecznego, mogą być chętniej stosowane - zwłaszcza w połączeniu z ogrzewaniem podłogowym lub ściennym. Zmniejsza się również objętość zajmowana przez sprzęt, co również zwiększa elastyczność jego lokalizacji.

Podobnie jak w przypadku innych systemów grzewczych w budynkach niskoenergetycznych, wydajność systemu jest bardziej wrażliwa na liczbę osób przebywających w pomieszczeniu, temperaturę w pomieszczeniu i stopień wentylacji, w porównaniu do zwykłych budynków, w których efekty te są niewielkie w stosunku do wyższego całkowitego zapotrzebowania na energię.

Zobacz też

• Geotermalna pompa ciepła
• Odnawialne ciepło koncentrujące energię słoneczną (wykorzystywane w tych systemach do produkcji ciepła, a nie do wytwarzania energii elektrycznej)
• Energia odnawialna
• Chłodzenie słoneczne
• Ogrzewanie słoneczne
  • Centralne ogrzewanie słoneczne
• Słoneczna energia cieplna

Linki zewnętrzne

• Oficjalna strona IEA SHC Task 26
• Europejski projekt programu Altener: Solar Combisystems
• Test termicznych systemów solarnych do ciepłej wody i ogrzewania pomieszczeń (czerwiec 2004)
• Międzysezonowy transfer ciepła integruje gromadzenie ciepła słonecznego i magazynowanie ciepła
• Raporty z testów Combisystem - Głównie w języku niemieckim

•   Solar Heating Systems for Houses – A Design Handbook for Solar Combisystems , James and James, ISBN 1-902916-46-8 (autorstwa zespołu Zadanie 26)