משאבת חום סולארית תרמודינמית

בדרך כלל, כאשר אתה חושב על פאנלים סולאריים, אתה מדמיין פוטו-וולטאים סולאריים (PV): פאנלים המותקנים על גבי הגג שלך או בחלל פתוח וממירים את אור השמש לחשמל. עם זאת, פאנלים סולאריים יכולים להיות גם תרמיים, כלומר הם ממירים את אור השמש לחום בניגוד לחשמל. פאנלים סולאריים תרמודינמיים הם סוג אחד של פאנל סולארי תרמי – הנקרא גם אספן – השונה באופן דרמטי מפאנלים תרמיים מסורתיים; במקום לדרוש אור שמש ישיר, פאנלים סולאריים תרמודינמיים יכולים גם לייצר כוח מחום באוויר.

טייק אווי מפתח

פאנלים סולאריים תרמודינמיים יכולים לשמש כקולט ומאייד במשאבות חום בסיוע סולארית בהתפשטות ישירה (SAHP)

הם סופגים חום הן מאור השמש והן מאוויר הסביבה, ובדרך כלל אינם זקוקים לאור שמש ישיר, אם כי ייתכן שהם אינם מתפקדים היטב באקלים קר יותר

נדרשות בדיקות נוספות כדי להעריך עד כמה פאנלים סולאריים תרמודינמיים פועלים באקלים קר יותר

בעוד פאנלים סולאריים תרמודינמיים הם הפופולריים ביותר באירופה, חלקם מתחילים לצאת לשוק בארצות הברית

כיצד פועלת משאבת חום בעזרת שמש?

SAHPs משתמשים באנרגיה תרמית מהשמש ומשאבות חום כדי לייצר חום. למרות שאתה יכול להגדיר את המערכות הללו בדרכים רבות ושונות, הן תמיד כוללות חמישה מרכיבים עיקריים: קולטים, מאייד, מדחס, שסתום התפשטות תרמית ומיכל לחילופי חום אחסון.

מהם פאנלים סולאריים תרמודינמיים? איך הם עובדים?

פאנלים סולאריים תרמודינמיים הם מרכיבים של כמה משאבות חום בסיוע סולארי בהתפשטות ישירה (SAHP), שם הם משמשים כקולט, המחממים את נוזל הקירור הקר. ב-SAHPs בהרחבה ישירה, הם משמשים גם כמאייד: מכיוון שנוזל קירור מסתובב ישירות דרך פאנל סולארי תרמודינמי וסופג חום, הוא מתאדה והופך מנוזל לגז. לאחר מכן, הגז עובר דרך מדחס שבו הוא בלחץ, ולבסוף למיכל החלפת חום אחסון, שם הוא מחמם את המים שלך.

שלא כמו פוטו-וולטאים או פאנלים סולאריים תרמיים מסורתיים, פאנלים סולאריים תרמודינמיים אינם צריכים להיות ממוקמים באור שמש מלא. הם סופגים חום מאור שמש ישיר, אך יכולים גם למשוך חום מאוויר הסביבה. לפיכך, בעוד שפאנלים סולאריים תרמודינמיים נחשבים מבחינה טכנית לפאנלים סולאריים, הם במובנים מסוימים דומים יותר למשאבות חום מקור אוויר. ניתן להרכיב פאנלים סולאריים תרמודינמיים על גגות או קירות, בשמש מלאה או בצל מלא - האזהרה כאן היא שאם אתה חי באקלים קר, כנראה שהם יפעלו בצורה היעילה ביותר באור שמש מלא, כי ייתכן שטמפרטורת האוויר בסביבה לא תהיה חמה. מספיק כדי לענות על צרכי החימום שלך.

מה עם מים חמים סולאריים?

מערכות מים חמים סולאריות משתמשות בקולטנים מסורתיים, שיכולים לחמם חומר קירור, כמו פאנלים סולאריים תרמודינמיים, או מים ישירות. קולטים אלה דורשים אור שמש מלא, והקירור או המים יכולים לנוע דרך המערכת באופן פסיבי באמצעות כוח הכבידה, או אקטיבי באמצעות משאבת בקר. SAHPs יעילים יותר מכיוון שהם כוללים מדחס, המלחיץ ומרכז את החום בקרור הגזי, ומכיוון שהם כוללים שסתום החלפה תרמי, המווסת את קצב זרימת הקירור דרך המאייד – שיכול להיות פאנל סולארי תרמודינמי -כדי למקסם את תפוקת האנרגיה.

עד כמה פועלים פאנלים סולאריים תרמודינמיים?

בניגוד למערכות מים חמים סולאריים, פאנלים סולאריים תרמודינמיים הם עדיין טכנולוגיה מתפתחת ואינם נבדקו היטב. בשנת 2014, מעבדה עצמאית אחת, Narec Distributed Energy, ערכה בדיקות בבלית', בריטניה כדי לקבוע את היעילות של פאנלים סולאריים תרמודינמיים. לבלית יש אקלים ממוזג למדי עם גשמים כבדים והבדיקות נערכו מינואר עד יולי.

התוצאות הראו כי מקדם הביצועים, או COP, של מערכת SAHP התרמודינמית היה 2.2 (כאשר מתייחסים לחום שאבד ממיכל החלפת החום). משאבות חום נחשבות בדרך כלל ליעילות מאוד כאשר הן משיגות COPs מעל 3.0. עם זאת, בעוד מחקר זה הוכיח שבשנת 2014, פאנלים סולאריים תרמודינמיים לא היו יעילים במיוחד באקלים ממוזג, הם יכולים לפעול בצורה יעילה יותר באקלים חם יותר. בנוסף, ככל שהטכנולוגיה המשיכה להתקדם, פאנלים סולאריים תרמודינמיים כנראה זקוקים למחקר בדיקה עצמאי חדש.

כיצד להעריך את היעילות של משאבות חום בעזרת שמש

לפני בחירת SAHP, כדאי להשוות את מקדם הביצועים (COP) של מערכות שונות. COP הוא מדד ליעילות משאבת החום בהתבסס על היחס בין החום השימושי המופק בהשוואה לתזונת האנרגיה שלה. COPs גבוהים יותר שווים SAHPs יעילים יותר ועלויות תפעול נמוכות יותר. בעוד שה-COP הגבוה ביותר שכל משאבת חום יכולה להשיג הוא 4.5, משאבות חום עם COP מעל 3.0 נחשבות ליעילות ביותר.