Planning van hernieuwbare HVAC-systemen
Centrale warmtepompen die geschikt zijn voor zonne-energie combineren hoogefficiënte elektrische verwarming en koeling met fotovoltaïsche energieopwekking. Een goed ontworpen systeem kan zonne-energieproductie overdag gebruiken om het elektriciteitsverbruik van het elektriciteitsnet te verminderen en tegelijkertijd comfortabele binnentemperaturen gedurende de verschillende seizoenen te behouden.
A zonne-warmtepomp is normaal gesproken een elektrisch aangedreven warmtepomp die is aangesloten op een fotovoltaïsch systeem. De zonnepanelen wekken elektriciteit op, terwijl de warmtepomp warmte overdraagt tussen binnen- en buitenomgevingen. De term betekent doorgaans niet dat zonlicht het koelmiddel in de apparatuur direct verwarmt.
Zonnewarmtepompen kunnen ruimteverwarming, ruimtekoeling en, in sommige systeemconfiguraties, warm water voor huishoudelijk gebruik leveren. Ze zijn geschikt voor woongebouwen, kantoren, hotels, scholen, werkplaatsen, landbouwfaciliteiten en andere eigendommen waar de verwarmings- en koelingsbelasting een groot percentage van het jaarlijkse elektriciteitsverbruik vertegenwoordigt.
Centrale warmtepompen die compatibel zijn met zonne-energie zijn ontworpen om te werken met kanalen in het hele gebouw, ventilatorconvectoren, hydronische systemen, vloerverwarming of andere gecentraliseerde temperatuurdistributiesystemen. De warmtepomp kan overdag elektriciteit uit zonne-energie gebruiken en extra elektriciteit uit het elektriciteitsnet of de batterij halen als de opwekking van zonne-energie onvoldoende is.
Een warmtepomp gebruikt een koelcyclus om warmte uit de ene ruimte op te nemen en deze aan een andere ruimte af te geven. In de verwarmingsmodus haalt een luchtwarmtepomp de beschikbare warmte uit de buitenlucht en transporteert deze naar binnen. In de koelmodus keert de cyclus om en verplaatst de binnenwarmte naar buiten.
Grondbronsystemen wisselen warmte uit met de grond via ondergrondse leidinglussen. Waterbronsystemen gebruiken een geschikte waterbron als warmtewisselaarmedium. Elk type kan worden gecombineerd met een fotovoltaïsch systeem wanneer de elektrische vereisten overeenkomen met de beschikbare zonnepanelen, omvormers, beveiligingsapparatuur en energiebeheerregelingen.
Fotovoltaïsche modules produceren gelijkstroom-elektriciteit op basis van zonnestraling, paneeltemperatuur, oriëntatie, kantelhoek, schaduw en toestand van de module.
Een omvormer voor zonne-energie zet de gegenereerde DC-elektriciteit om in AC-elektriciteit die compatibel is met de warmtepomp en het elektrische systeem van het gebouw.
De compressor, het koelmiddelcircuit, de verdamper en de condensor verplaatsen thermische energie tussen het gebouw en de geselecteerde externe warmtebron.
Indien beschikbaar wordt zonne-energie gebruikt. Elektriciteitsnet of batterijopslag voorziet in de resterende vraag tijdens weinig zonlicht, nachtelijk gebruik of piekverwarmingsbelasting.
Het antwoord op de vraag “kunnen zonnepanelen een warmtepomp van stroom voorzien” is ja. Een fotovoltaïsch systeem kan een deel of alle elektriciteit leveren die een warmtepomp nodig heeft. Het werkelijke percentage dat door zonne-energie wordt geleverd, hangt af van de verwarmings- of koelbelasting, het plaatselijke klimaat, de efficiëntie van de apparatuur, de paneelcapaciteit, het beschikbare zonlicht en het bedrijfsschema.
Gebruikers vragen zich ook af: “kunnen zonnepanelen een warmtepomp aandrijven?” Zonnepanelen kunnen overdag een warmtepomp direct laten draaien als de zonnepanelen voldoende stroom produceren. Een op het elektriciteitsnet aangesloten systeem kan automatisch extra elektriciteit afnemen wanneer de productie van zonne-energie onder de vraag daalt. Een off-grid systeem vereist voldoende batterijcapaciteit en omvormeroutput om de werking te behouden wanneer er geen zonlicht beschikbaar is.
De vraag “kun je een warmtepomp van stroom voorzien met zonnepanelen” moet worden beoordeeld aan de hand van zowel vermogen als energie. Het momentane vermogen bepaalt of het systeem op een bepaald moment kan functioneren. Dagelijkse en seizoensgebonden energieberekeningen bepalen of het zonnepaneel voldoende elektriciteit kan produceren gedurende de vereiste periode.
| Systeemconfiguratie | Bijdrage van zonne-energie | Batterijvereiste | Bedrijfskenmerk |
|---|---|---|---|
| Netgekoppelde warmtepomp | Gedeeltelijke of hoge dagbijdrage | Niet vereist | Grid dekt automatisch het tekort aan zonne-energie |
| Hybride warmtepompsysteem | Zonne-energie wordt gebruikt als de voorkeursbron | Optioneel | Zonne-energie, batterij en elektriciteitsnet kunnen samenwerken |
| Off-grid warmtepompsysteem | Zonne-energie levert alle opgewekte elektriciteit | Vereist | Vereist een zorgvuldige winter- en nachtmaatvoering |
| Zonne-ondersteund dagsysteem | Gericht op vermindering van de belasting overdag | Meestal niet vereist | Geschikt voor dagkoeling of geplande verwarming |
Het aantal zonnepanelen is afhankelijk van het elektrische ingangsvermogen van de warmtepomp, de dagelijkse bedrijfstijd, de seizoensbelasting, het paneelvermogen, de piekuren in de zon, de systeemefficiëntie en of de warmtepomp na zonsondergang moet werken. De vraag naar verwarming kan het hoogst zijn in de winter, wanneer de dagelijkse productie van zonne-energie lager kan zijn dan de productie in de zomer.
Berekende zonnepaneel
20 kWh ÷ 5u ÷ 0,80 = 5kWEen theoretische array van 5 kW zou kunnen worden gevormd met ongeveer elf zonnepanelen van 455 W. Een praktisch ontwerp kan twaalf tot veertien panelen gebruiken om de moduletemperatuur, omvormerverlies, stof, gedeeltelijke schaduw, veranderend weer en seizoensgebonden vermindering van de zonne-energie te compenseren.
| Gemiddelde warmtepompinvoer | Dagelijkse looptijd | Dagelijkse elektriciteitsvraag | Referentie zonnepaneel | Geschatte paneelhoeveelheid van 455 W |
|---|---|---|---|---|
| 1,5 kW | 6 uur | 9 kWh | 2,3 kW–3,0 kW | 6–7 panelen |
| 2,5 kW | 8 uur | 20 kWh | 5,0 kW–6,5 kW | 11–15 panelen |
| 4,0 kW | 8 uur | 32 kWh | 8,0 kW–10,5 kW | 18–24 panelen |
| 6,0 kW | 10 uur | 60 kWh | 15,0 kW–20,0 kW | 33–44 panelen |
Een warmtepomp kan bij koud weer meer elektriciteit verbruiken omdat het temperatuurverschil tussen binnen en buiten groter is. De zonneproductie kan ook afnemen als gevolg van kortere daglichturen, een lage zonnehoek, sneeuwbedekking, bewolking of slecht weer. De jaargemiddelde zonnegegevens mogen niet alleen worden gebruikt voor een kritisch verwarmingsontwerp in de winter.
Een warmtepomp kan de moeite waard zijn om te combineren met zonne-energie als het gebouw jaarlijks een aanzienlijke vraag naar verwarming of koeling heeft. Warmtepompen worden elektrisch aangedreven, waardoor fotovoltaïsche elektriciteit een deel van de bedrijfskosten kan compenseren. Een goed geïsoleerd gebouw met apparatuur van de juiste afmetingen levert doorgaans betere resultaten op dan een slecht geïsoleerd gebouw met een te groot of te klein systeem.
Gebouwen die zowel winterverwarming als zomerkoeling nodig hebben, kunnen gedurende meer maanden van het jaar gebruik maken van de warmtepomp en het zonnesysteem.
Verwarming, koeling, warm water of commerciële exploitatie overdag kunnen zonne-energie verbruiken terwijl deze wordt opgewekt.
Door minder warmteverlies kan de warmtepomp de temperatuur op peil houden met een lager compressorvermogen en kortere bedrijfscycli.
Vloerverwarming en goed ontworpen ventilatorconvectoren kunnen de vereiste watertemperatuur verlagen en de efficiëntie van de warmtepomp verbeteren.
Een zeer lage buitentemperatuur kan het elektriciteitsverbruik verhogen en vereist mogelijk grotere apparatuur, back-upverwarming of een andere warmtebron.
Vorm van het dak, structurele capaciteit, schaduw, toegangspaden en lokale regelgeving kunnen de bruikbare fotovoltaïsche capaciteit beperken.
De nachtelijke werking is afhankelijk van netstroom of batterijopslag, omdat zonnepanelen na zonsondergang geen elektriciteit opwekken.
Sommige traditionele radiatoren vereisen watertemperaturen die de efficiëntie van de warmtepomp verminderen, tenzij de emitters of de gebouwschil worden geüpgraded.
Centrale warmtepompen die compatibel zijn met zonne-energie moeten worden geselecteerd op basis van de gebouwbelasting, de lokale ontwerptemperatuur, de verwarmingsdistributiemethode, de beschikbare elektrische voeding, het vermogen van de omvormer voor zonne-energie en de regelstrategie. De warmtepomp heeft geen speciaal soort zonlicht nodig, maar moet wel veilig en efficiënt werken met het elektrische systeem.
De verwarmingscapaciteit moet overeenkomen met het berekende warmteverlies van het gebouw bij de lokale ontwerptemperatuur. Het selecteren van apparatuur alleen op vloeroppervlak kan onnauwkeurige resultaten opleveren.
Bij de keuze van de koeling moet rekening worden gehouden met de zonnewarmte, de ramen, de isolatie, de bewoners, de verlichting, de uitrusting, de ventilatie en de lokale zomertemperatuur.
Warmtepompen met variabele snelheid kunnen het compressorvermogen aanpassen en kunnen de beschikbare zonne-opwekking soepeler volgen dan apparatuur met een vast vermogen.
COP beschrijft de bedrijfsefficiëntie onder gedefinieerde omstandigheden. SCOP biedt een seizoensoverzicht en is nuttig voor het vergelijken van de verwarmingsprestaties over een breder temperatuurbereik.
Controleer of de unit eenfasige of driefasige elektriciteit gebruikt en of de omvormer voor zonne-energie en de gebouwvoorziening de vereiste spanning en stroom kunnen ondersteunen.
Controleer de nominale capaciteit, het ingangsvermogen, de ontdooiprestaties en de temperatuur van het uittredend water bij de laagst verwachte buitentemperatuur.
Energiebeheerregelingen kunnen de opwekking van zonne-energie, het opladen van de batterij, thermische opslag, netstroom, kamertemperatuur en gebruikstijd coördineren.
Brengt warmte over tussen de buitenlucht en de binnenlucht. Het wordt gewoonlijk aangesloten op binnenunits met of zonder kanaal en kan zowel verwarming als koeling leveren.
Geschikt voor:Woningen, kantoren, winkels en gebouwen die directe luchtverwarming en -koeling vereisen.
Brengt energie uit de buitenlucht over naar een watercircuit voor vloerverwarming, ventilatorconvectoren, lagetemperatuurradiatoren of warm water voor huishoudelijk gebruik.
Geschikt voor:Centrale hydronische verwarming, koeling en geïntegreerde warmwatersystemen.
Maakt gebruik van ondergrondse lussen om warmte uit te wisselen met de grond. De bodemtemperatuur is stabieler dan de buitenluchttemperatuur, maar voor de installatie zijn geschikte grond, boringen of uitgravingen vereist.
Geschikt voor:Langdurige projecten met beschikbare grondoppervlakte en aanzienlijke jaarlijkse belasting.
Wisselt warmte uit met een geschikte waterbron. Er moet rekening worden gehouden met de waterkwaliteit, het debiet, de omgevingsomstandigheden, de filtratie en de lokale goedkeuring.
Geschikt voor:Projecten met een betrouwbare en technisch geschikte waterbron.
Bepaal warmteverlies, koelbelasting, isolatieprestaties, luchtlekkage, raamoppervlak, bezetting, ventilatievraag en vereiste binnentemperaturen.
Bekijk maandelijkse zonlichtgegevens, dakoriëntatie, paneelhoek, schaduw, structurele capaciteit, toegangsruimte, sneeuwbelasting, windbelasting en kabelafstand.
Controleer de bedrijfsspanning, fase, onderbrekercapaciteit, omvormeruitgang, kabelgrootte, overspanningsbeveiliging, isolatie, aarding en lokale elektrische regels.
Controleer de kanaalafmetingen, luchtstroom, waterstroom, leidingdiameter, pompkop, radiatorcapaciteit, selectie van de ventilatorconvector en de vereiste watertemperatuur.
Bepaal of netondersteuning, batterijopslag, thermische opslag of extra verwarming nodig is tijdens de nacht, slecht weer, ontdooicycli of extreme kou.
Definieer zonneprioriteit, batterijreserve, warmwaterschema, kamertemperatuur, beperkingen voor opladen van het elektriciteitsnet, weerscompensatie en instellingen voor vraagrespons.
Ja. De term verwijst meestal naar een warmtepomp die geheel of gedeeltelijk wordt aangedreven door elektriciteit die wordt opgewekt door fotovoltaïsche panelen. Het kan netgekoppeld, hybride of off-grid zijn.
Zonnepanelen kunnen 's nachts geen elektriciteit produceren. Nachtbedrijf vereist elektriciteit uit het elektriciteitsnet, een batterij van voldoende grootte of een andere back-upstroombron.
Het kan worden gepland voor perioden met een sterke zonneproductie, maar gebouwen die een continue temperatuurregeling vereisen, hebben normaal gesproken ondersteuning van het elektriciteitsnet, batterijen of thermische opslag nodig.
De apparatuur moet warmte over een groter temperatuurverschil verplaatsen. Luchtbronsystemen kunnen ook ontdooicycli vereisen, waardoor het elektriciteitsverbruik tijdelijk kan toenemen.
Het kan een deel of de gehele vraag ondersteunen wanneer de zonnepanelen, de omvormer, de elektriciteitsvoorziening, de bedrading, de beveiligingsapparatuur en de beschikbare opwekkingscapaciteit voldoende zijn.
Niet noodzakelijkerwijs. De vraag naar verwarming kan 's nachts of tijdens winterperioden met weinig zonlicht optreden. Paneelcapaciteit, batterijopslag, seizoensproductie en warmteverlies van gebouwen moeten samen worden geëvalueerd.
Veel lucht-water- en grondwarmtepompsystemen kunnen warm water voor huishoudelijk gebruik produceren. De vereiste tanktemperatuur, opslagvolume, hygiënecyclus en back-upverwarming moeten worden opgenomen in de systeemselectie.
Voor een betrouwbare systeemselectie is meer nodig dan alleen een vloeroppervlak van een gebouw of een algemeen aantal panelen. De vraag naar verwarming, vraag naar koeling, plaatselijk klimaat, watertemperatuur, elektrische voeding, bedrijfsschema, opwekking van zonne-energie en back-upvereisten moeten als één compleet systeem worden beoordeeld.
Verwarmings- en koelcapaciteit
Nominaal en maximaal ingangsvermogen
Bedrijfstemperatuurbereik
Vereiste uitlaatwatertemperatuur
Eenfasige of driefasige voeding
Benodigdheden voor ontdooien en bijverwarming
Nominaal vermogen van het zonnepaneel
Beschikbaar dak- of grondoppervlak
Maandelijkse piekuren in zonlicht
Model en output van omvormer voor zonne-energie
Batterijcapaciteit en bruikbare energie
Beschikbaarheid van het net en lokale spanning
Locatie en klimaatomstandigheden
Vloeroppervlak en isolatie van het gebouw
Vereiste binnentemperatuur
Bedrijfsuren verwarming en koeling
Bestaande kanalen, radiatoren of vloerverwarming
Behoefte aan warm water voor huishoudelijk gebruik
© Zhejiang Deye HVAC Technology Co., Ltd Alle rechten voorbehouden.
