Máy nước nóng bơm nhiệt nguồn không khí năng lượng mặt trời: Nó hoạt động như thế nào và nó có đáng không

Máy nước nóng bơm nhiệt nguồn không khí mặt trời có tác dụng gì

Máy nước nóng bơm nhiệt nguồn không khí năng lượng mặt trời là một hệ thống nước nóng di chuyển nhiệt từ không khí ngoài trời vào bể chứa nước dự trữ thay vì sử dụng bộ phận điện trở làm nguồn nhiệt chính. Máy nén và quạt sử dụng điện nhưng chúng không trực tiếp tạo ra từng kilowatt nhiệt. Một thiết bị phù hợp có thể cung cấp từ hai đến bốn đơn vị nhiệt cho mỗi đơn vị điện năng tiêu thụ, tùy thuộc vào nhiệt độ môi trường, nhiệt độ nước và chiến lược kiểm soát.

Phần “năng lượng mặt trời” thường có nghĩa là các tấm quang điện cung cấp nguồn DC cho bơm nhiệt hoặc bộ điều khiển AC/DC lai kết hợp đầu vào DC năng lượng mặt trời với đầu vào AC lưới. Sự khác biệt đó rất quan trọng. Bộ thu nhiệt năng lượng mặt trời sử dụng ánh sáng mặt trời để làm nóng nước trực tiếp. Máy bơm nhiệt nguồn không khí mặt trời sử dụng ánh sáng mặt trời để giảm lượng điện cần thiết cho máy bơm nhiệt. Hai phương pháp này giải quyết các vấn đề khác nhau và chúng có các yêu cầu lắp đặt, nhu cầu bảo trì và đường cong hiệu suất khác nhau.

Máy nước nóng năng lượng mặt trời lai AC/DC Máy bơm nhiệt năng lượng mặt trời phân chia sử dụng nguồn AC lưới và nguồn DC bảng điều khiển cho nước nóng sinh hoạt, có biến tần DC, điều khiển WiFi và hoạt động ở nhiệt độ rộng. Xem sản phẩm →

Đối với một hộ gia đình, khách sạn, phòng khám hoặc tòa nhà thương mại nhỏ, câu hỏi thực tế không chỉ đơn giản là “nó có tiết kiệm năng lượng không?” Câu hỏi hay hơn là: trong điều kiện khí hậu này, kiểu rút nước nóng này, diện tích mái nhà này và giá điện này, liệu hệ thống có phục hồi được chi phí tăng thêm mà không tạo ra các vấn đề về độ tin cậy không? Các phần bên dưới sử dụng các điều kiện vận hành cụ thể và kiểm tra lựa chọn để trả lời câu hỏi đó.

Bơm nhiệt, không phải nhiệt mặt trời

Máy nước nóng năng lượng mặt trời cần ánh sáng mặt trời trực tiếp vào bộ thu và thường cần bể chứa, trạm bơm và hệ thống chống đóng băng cách nhiệt tốt. Vào những ngày nhiều mây, sản lượng của nó giảm mạnh. Máy bơm nhiệt nguồn không khí có thể chạy cả ngày lẫn đêm vì nó sử dụng nhiệt độ không khí chứ không phải bức xạ mặt trời trực tiếp làm nguồn nhiệt. PV năng lượng mặt trời vẫn có thể sạc hệ thống vào ban ngày, nhưng bản thân bơm nhiệt không bị giới hạn bởi ánh nắng trực tiếp. Đây là lý do tại sao máy nước nóng bơm nhiệt năng lượng mặt trời lai thường được chọn ở những nơi có nhu cầu nước nóng tiếp tục sau khi mặt trời lặn.

Ngoài ra còn có một đối số không gian. Các tấm PV có thể được đặt trên mái nhà, nhà để xe hoặc giá treo trên mặt đất và máy bơm nhiệt có thể đặt gần bể chứa hoặc trên ban công phục vụ. Bộ thu nhiệt mặt trời có kích thước lớn hơn trên một đơn vị sản lượng nước nóng và thường cần một khu vực mái nhà chuyên dụng có định hướng tốt. Đối với các dự án có không gian mái hạn chế hoặc mái che hỗn hợp, PV cộng với bơm nhiệt thường dễ bố trí hơn.

Điện mặt trời đi đâu

Trong thiết kế ghép nối DC, nguồn điện PV có thể cung cấp cho máy nén bơm nhiệt thông qua bộ điều khiển hoặc giai đoạn biến tần. Trong thiết kế AC/DC lai, hệ thống có thể chấp nhận AC từ lưới và DC từ PV. Bộ điều khiển quyết định khi nào đầu vào năng lượng mặt trời đủ mạnh để chạy máy nén, khi nào nên trộn AC và DC và khi nào chỉ quay trở lại AC. Logic này rất quan trọng vì nhu cầu nước nóng hiếm khi khớp chính xác với việc sản xuất năng lượng mặt trời. Một bộ điều khiển tốt sẽ ưu tiên sử dụng năng lượng mặt trời sẵn có, bảo vệ máy nén khỏi đầu vào không ổn định và giữ cho bình chứa nằm trong dải nhiệt độ có thể sử dụng được.

Xe tăng không phải là một phụ kiện thụ động. Nó là một pin nhiệt. Một bể lớn hơn có thể chứa nhiều nước nóng hơn và để máy bơm nhiệt chạy khi có năng lượng mặt trời. Bình quá nhỏ sẽ gây ra tình trạng đạp xe thường xuyên và có thể làm mất đi khoản tiết kiệm. Bể quá lớn sẽ làm tăng tổn thất thường trực và chiếm nhiều không gian hơn. Sự cân bằng phù hợp phụ thuộc vào việc rút nước hàng ngày, thời gian phục hồi và liệu tòa nhà có cần nước nóng vào một thời điểm cố định mỗi sáng hay không.

Chu trình làm nóng hoạt động từng bước như thế nào

Máy bơm nhiệt không đốt khí gas và không dựa vào bộ phận làm nóng như nguồn nhiệt thông thường. Nó di chuyển nhiệt thông qua một mạch làm lạnh kín. Các bước rất đơn giản khi bạn tách vòng chất làm lạnh ra khỏi vòng nước.

1. Quạt hút không khí ngoài trời qua cuộn dây bay hơi. Chất làm lạnh bên trong cuộn dây lạnh hơn không khí nên nhiệt truyền từ không khí vào chất làm lạnh.
2. Chất làm lạnh bay hơi và trở thành khí áp suất thấp. Nó mang nhiệt hấp thụ về phía máy nén.
3. Máy nén làm tăng áp suất và nhiệt độ của khí. Đây là tải điện chính trong hoạt động bình thường.
4. Khí nóng đi vào bình ngưng, được quấn quanh hoặc ngâm trong bể nước, hoặc nối với bộ trao đổi nhiệt dạng tấm trong hệ thống phân chia.
5. Nhiệt di chuyển từ chất làm lạnh nóng vào nước. Chất làm lạnh ngưng tụ và tỏa nhiệt.
6. Van giãn nở làm giảm áp suất và nhiệt độ môi chất lạnh, đồng thời chu trình lặp lại.
7. Bộ điều khiển giám sát nhiệt độ bể, nhiệt độ môi trường, điều kiện rã đông và đầu vào điện. Nó dừng máy nén khi bình đạt đến điểm đặt và khởi động lại khi rút nước nóng.

COP có nghĩa là gì trong nước nóng

COP, hay hệ số hiệu suất, là tỷ lệ nhiệt lượng cung cấp cho điện năng tiêu thụ tại một thời điểm nhất định. COP bằng 3,0 có nghĩa là thiết bị cung cấp khoảng 3 kWh nhiệt cho 1 kWh điện. Con số đó không cố định. Nó rơi khi không khí trở nên lạnh hơn và nước trong bể nóng hơn. Một thiết bị đạt COP 3,5 ở nhiệt độ môi trường xung quanh 20°C và nước 45°C có thể giảm xuống COP 2.0 ở môi trường xung quanh -5°C và nước 55°C. Đây là lý do tại sao không nên sử dụng một con số COP trên tờ rơi quảng cáo làm cơ sở lựa chọn duy nhất.

Đối với nước nóng, biện pháp hữu ích là hiệu quả hoạt động theo mùa theo khí hậu địa phương và đặc điểm vẽ. Khí hậu ven biển ôn hòa với nhiệt độ ban ngày ấm áp và bể lớn có thể hoạt động rất khác với khí hậu lạnh trong đất liền với những đợt rút nước buổi sáng và bể nhỏ. Chiến lược kiểm soát cũng có vấn đề. Các chu kỳ Legionella tích cực, hâm nóng bể thường xuyên và các điểm đặt cao không cần thiết đều làm giảm hiệu quả theo mùa.

Logic chuyển mạch lai AC/DC

Máy nước nóng năng lượng mặt trời bơm nhiệt AC/DC lai được thiết kế để sử dụng nguồn điện DC năng lượng mặt trời khi có sẵn và nguồn điện lưới AC khi không có. Bộ điều khiển có thể tuân theo thứ tự ưu tiên: DC năng lượng mặt trời trước, sau đó là hỗ trợ AC, sau đó chỉ AC. Một số bộ điều khiển cũng giới hạn tốc độ máy nén khi đầu vào năng lượng mặt trời biến động. Điều này tránh việc dừng và khởi động đột ngột làm giảm tuổi thọ của máy nén.

Lợi ích thực tế là tính liên tục. Buổi sáng nhiều mây không có nghĩa là không có nước nóng. Hệ thống có thể sử dụng AC để duy trì bể trong khi chờ điều kiện mặt trời tốt hơn. Rủi ro thực tế là vận hành kém. Nếu ngưỡng của bộ điều khiển được đặt mà không kiểm tra điện áp mảng PV, chiều dài cáp và độ ổn định của lưới điện cục bộ, thiết bị có thể chuyển đổi quá thường xuyên hoặc không sử dụng được năng lượng mặt trời có sẵn. Danh sách kiểm tra vận hành phải bao gồm điện áp mạch hở PV, điện áp hoạt động khi có tải, dải điện áp xoay chiều và toàn bộ chu trình gia nhiệt từ bể lạnh đến điểm đặt.

Hiệu quả và hiệu suất thực tế

Hiệu quả được hiểu tốt nhất là một phạm vi chứ không phải một con số duy nhất. Biểu đồ bên dưới hiển thị phạm vi COP biểu thị cho máy nước nóng bơm nhiệt nguồn không khí ở các nhiệt độ môi trường khác nhau trong khi làm nóng nước đến điểm đặt vừa phải. Giá trị thực tế thay đổi tùy theo model, chất làm lạnh, điều chế máy nén, cách nhiệt bình chứa và kiểm soát rã đông.

Những giá trị này không phải là một sự đảm bảo. Chúng minh họa tại sao khí hậu lại quan trọng. Một hệ thống được lắp đặt ở khu vực ấm áp có thể dành phần lớn thời gian trong năm trên COP 3.0, trong khi hệ thống lắp đặt ở vùng có khí hậu lạnh có thể cần gói nhiệt độ thấp, thiết bị bay hơi lớn hơn và điểm đặt bể thận trọng hơn. Khoảng cách giữa hiệu suất của phòng thí nghiệm và địa điểm thường xuất phát từ bốn yếu tố: chu kỳ rã đông, tổn thất khi đứng trong bể, mô hình rút nước nóng và lượng nạp hoặc luồng không khí không chính xác.

Những thay đổi thực sự

• Nhiệt độ môi trường xung quanh: không khí lạnh hơn chứa ít nhiệt có thể sử dụng hơn và có thể cần phải rã đông.
• Điểm đặt nước: mỗi mức nhiệt độ tăng thêm của bể sẽ làm tăng lực nâng máy nén và giảm COP.
• Sơ đồ vẽ: nhiều lần rút nhỏ có thể gây ra nhiều chu kỳ hâm nóng hơn so với một lần rút lớn.
• Cách nhiệt bể: cách nhiệt kém tạo ra tổn thất chờ mà bơm nhiệt phải thay thế.
• Luồng khí: thiết bị bay hơi bị hạn chế hoặc cuộn dây bẩn làm giảm khả năng hấp thụ nhiệt và có thể gây ra áp suất xả cao.
• Cách nhiệt đường ống: đường nước nóng không cách nhiệt gây lãng phí năng lượng giữa bình chứa và điểm sử dụng.
• Kiểm soát rã đông: chu trình rã đông được điều chỉnh kém có thể diễn ra quá thường xuyên trong thời tiết lạnh và ẩm ướt.

Mục tiêu vận hành hữu ích là ghi lại thời gian gia nhiệt thực tế từ nhiệt độ bể đã biết đến điểm đặt, nhiệt độ môi trường và lượng điện tiêu thụ. Đường cơ sở đó cho phép kỹ thuật viên phát hiện sự sai lệch hiệu suất sau này. Nếu không có đường cơ sở, khả năng thu hồi nước nóng giảm chậm có thể là do bơm nhiệt khi vấn đề thực sự là bộ trao đổi nhiệt bị đóng cặn, bộ phận bị hỏng ở chế độ dự phòng hoặc bơm tuần hoàn được đặt quá thấp.

Nguồn không khí mặt trời so với điện, khí đốt và nhiệt mặt trời

Sự so sánh dưới đây được viết cho dịch vụ nước nóng, không phải sưởi ấm không gian. Nó tập trung vào việc khôi phục, các ràng buộc cài đặt và các đặc điểm vận hành ảnh hưởng đến quyết định.

Máy bơm nhiệt nguồn không khí mặt trời không tự động tốt hơn nhiệt mặt trời. Nhiệt mặt trời có thể rất hiệu quả khi ánh nắng trực tiếp mạnh và sử dụng nước nóng trong ngày. Điểm yếu của nó là sự không phù hợp giữa nhu cầu ánh nắng mặt trời và buổi tối, cộng với nhu cầu bảo trì máy bơm, glycol và bộ thu gom. Điểm yếu của bơm nhiệt là độ phức tạp của máy nén và hiệu suất trong thời tiết lạnh hơn. Một máy bơm nhiệt lai được hỗ trợ bằng PV nằm giữa hai loại: nó sử dụng chu trình bơm nhiệt đã được chứng minh và giảm lượng điện lưới thông qua đầu vào DC năng lượng mặt trời.

Đối với một tòa nhà có lượng nước nóng ổn định hàng ngày, chẳng hạn như một khách sạn nhỏ, nhà bếp của nhân viên, phòng khám hoặc cơ sở thể thao, quyết định thường phụ thuộc vào hồ sơ tải và khả năng tiếp cận dịch vụ. Nếu phòng máy có luồng không khí tốt và mái nhà có không gian cho PV thì máy nước nóng bơm nhiệt năng lượng mặt trời có thể phù hợp. Nếu địa điểm không có khe hở luồng không khí hoặc bể ở xa điểm sử dụng thì cấu hình khác có thể tốt hơn.

Thiết kế lai AC/DC và định cỡ năng lượng mặt trời

AC/DC lai không có nghĩa là thiết bị có thể chạy mà không cần lưới điện hoặc máy phát điện trong mọi trường hợp. Điều đó có nghĩa là thiết bị có thể chấp nhận cả đầu vào AC và DC theo thiết kế điều khiển của nó. Một số hệ thống được thiết kế để vận hành nhờ lưới điện; một số khác hỗ trợ vận hành ngoài lưới hoặc lưới yếu với các cài đặt bộ điều khiển cụ thể. Bảng dữ liệu phải được đọc kỹ. Một sai lầm phổ biến là cho rằng bất kỳ máy bơm nhiệt “năng lượng mặt trời” nào cũng có thể chạy trực tiếp từ mảng PV mà không cần tham chiếu pin, biến tần hoặc lưới điện. Điều đó phụ thuộc vào cấu trúc liên kết của bộ điều khiển.

Việc định cỡ PV nên bắt đầu từ nhu cầu năng lượng nước nóng hàng ngày chứ không phải bảng tên máy nén. Việc rút 200 L hàng ngày với mức tăng nhiệt độ 40 K cần khoảng 9,3 kWh năng lượng nhiệt trước khi thất thoát. Với mức COP theo mùa là 2,8, tức là khoảng 3,3 kWh điện mỗi ngày. Nếu mục tiêu tỷ lệ năng lượng mặt trời là 60%, dàn PV và bộ điều khiển phải cung cấp khoảng 2 kWh mỗi ngày trong điều kiện tại chỗ, tính đến tổn thất chuyển đổi. Đây là một ví dụ đơn giản nhưng nó cho thấy lý do tại sao việc định cỡ mảng phải tuân theo tính toán tải thay vì theo quy tắc ngón tay cái.

Những điều cần kiểm tra trong mạch năng lượng mặt trời

• Điện áp hở mạch mảng PV ở nhiệt độ dự kiến thấp nhất phải nằm trong giới hạn của bộ điều khiển.
• Điện áp hoạt động khi có tải phải duy trì trên điện áp khởi động tối thiểu của bộ điều khiển.
• Độ sụt áp của cáp phải được tính toán cho dòng điện một chiều thực tế và chiều dài cáp.
• Bộ cách ly DC, cầu chì và thiết bị chống đột biến điện phải phù hợp với mảng PV và mã cục bộ.
• Bộ điều khiển phải có chiến lược ưu tiên rõ ràng cho hoạt động sử dụng năng lượng mặt trời, hỗ trợ AC và chỉ sử dụng AC.
• Hệ thống phải ghi lại hoặc hiển thị đầu vào năng lượng mặt trời, công suất máy nén và nhiệt độ bể để vận hành.

Đừng chỉ kích thước mảng PV vào một buổi trưa mùa hè quang đãng. Bình nước nóng cũng cần năng lượng vào buổi sáng và buổi tối. Nếu bể đủ lớn, bơm nhiệt có thể lưu trữ nhiệt năng lượng mặt trời trong ngày và sử dụng sau. Nếu bể nhỏ, hệ thống có thể xuất hoặc lãng phí tiềm năng năng lượng mặt trời trong khi vẫn mua điện xoay chiều vào ban đêm. Do đó, mối quan hệ giữa thùng chứa và mảng là một quyết định thiết kế chứ không phải là sự lựa chọn phụ kiện sản phẩm.

Lưới, máy phát điện và logic dự phòng

Nhiều dự án giữ kết nối AC để đảm bảo độ tin cậy. Bộ điều khiển có thể sử dụng AC khi năng lượng mặt trời không đủ hoặc khi bể cần phục hồi nhanh. Điều này rất hữu ích trong các phòng khám, nhà nghỉ và dịch vụ ăn uống, nơi nước nóng không thể bị gián đoạn. Sự đánh đổi là cài đặt ưu tiên kém có thể làm mất đi khoản tiết kiệm năng lượng mặt trời. Một hệ thống chuyển sang AC ngay khi bể giảm xuống hai độ sẽ sử dụng nhiều điện lưới hơn so với hệ thống chờ dải nhiệt độ rộng hơn và cửa sổ năng lượng mặt trời dài hơn.

Yếu tố dự phòng cũng cần được xem xét kỹ lưỡng. Một bản sao lưu bằng điện trở có thể hữu ích cho các chu trình Legionella hoặc phục hồi khẩn cấp, nhưng nếu nó chạy hàng ngày thì lợi thế của bơm nhiệt sẽ bị thu hẹp. Điểm đặt điều khiển, dải chết và khóa dự phòng phải được cấu hình trong quá trình vận hành. Biên bản bàn giao rõ ràng sẽ giải thích những gì chủ sở hữu có thể điều chỉnh và những gì cần khóa lại.

Định cỡ và lựa chọn tải nước nóng thực tế

Kích thước là nơi nhiều dự án mất đi khoản tiết kiệm dự kiến. Một thiết bị quá nhỏ chạy liên tục và có thể phụ thuộc vào phần tử dự phòng. Một thiết bị có kích thước quá lớn sẽ bật và tắt theo chu kỳ, chi phí trả trước cao hơn và có thể không hút ẩm hoặc điều khiển được như dự định. Kích thước chính xác phụ thuộc vào khối lượng hàng ngày, nhu cầu giờ cao điểm, nhiệt độ nước đầu vào, nhiệt độ bảo quản mục tiêu và thời gian phục hồi.

Trình tự định cỡ thực tế

1. Tính năng lượng nhiệt hàng ngày: lít mỗi ngày × 4,186 × mức tăng nhiệt độ ÷ 3600.
2. Ước tính sự đóng góp của bơm nhiệt bằng cách sử dụng COP theo mùa thận trọng chứ không phải COP trong phòng thí nghiệm tốt nhất.
3. Thêm tổn thất đứng và tổn thất đường ống, đặc biệt nếu bể chứa ở ngoài trời hoặc đường ống chạy dài.
4. Kiểm tra thời gian phục hồi so với đỉnh điểm buổi sáng. Nếu quá trình phục hồi quá chậm, hãy tăng thể tích hoặc dung tích bể.
5. Định cỡ mảng PV và bộ điều khiển cho phần năng lượng mặt trời mục tiêu sau khi chuyển đổi và tổn thất cáp.
6. Xác nhận nguồn điện, kích thước cầu dao, thước đo cáp và khả năng chống sét lan truyền với thợ điện có trình độ.
7. Đặt chiến lược điều khiển cho hoạt động bình thường, chu trình Legionella, khóa phần tử dự phòng và chế độ nghỉ.

Một bình 300 L với một máy nén nhỏ có thể chứa đủ nước cho một gia đình nhưng phục hồi quá chậm đối với một nhà khách. Bình 500 L có máy nén lớn hơn có thể phục hồi nhanh chóng nhưng mất nhiều nhiệt hơn nếu khả năng cách nhiệt kém. Các số phải được đọc cùng nhau. Bảng hiệu suất của nhà sản xuất phải nêu rõ các điều kiện thử nghiệm và đề xuất phải hiển thị nhiệt độ môi trường xung quanh, điểm đặt nước và lượng nước tiêu thụ hàng ngày giả định.

Chi tiết lắp đặt và vận hành ảnh hưởng đến hoàn vốn

Hầu hết các sự cố của máy nước nóng bơm nhiệt là vấn đề lắp đặt chứ không phải lỗi sản phẩm. Luồng khí, nước ngưng tụ, chất lượng nước, bảo vệ điện và cài đặt điều khiển đều ảnh hưởng đến độ tin cậy. Việc lắp đặt sạch sẽ cũng bảo vệ khoản tiết kiệm của chủ sở hữu vì thiết bị bay hơi bị hạn chế hoặc máy nén chu kỳ ngắn có thể biến một thiết bị tốt thành một thiết bị đắt tiền.

Kiểm tra trang web trước khi lắp đặt

• Xác nhận hỗ trợ kết cấu cho bể và bơm nhiệt, bao gồm cả khả năng hạn chế địa chấn hoặc gió nếu cần.
• Giữ thiết bị bay hơi tránh xa những không gian kín có thể tuần hoàn khí thải lạnh.
• Cung cấp đường thoát nước ngưng tụ với khả năng chống đóng băng ở vùng khí hậu lạnh.
• Giữ bình chứa gần điểm sử dụng để giảm thất thoát đường ống nước nóng.
• Kiểm tra xem nguồn điện có phù hợp với điện áp, dòng điện và pha định mức của thiết bị không.
• Đi cáp PV DC tránh xa các cạnh sắc và đường dẫn nước bằng cách cách ly và dán nhãn chính xác.
• Để lại không gian dịch vụ để làm sạch cuộn dây, truy cập bộ điều khiển và thay thế cảm biến nhiệt độ.

Danh sách kiểm tra vận hành

1. Ghi lại nhiệt độ môi trường xung quanh, nhiệt độ nước đầu vào và nhiệt độ bể khởi động.
2. Chạy toàn bộ chu trình làm nóng và ghi lại thời gian đến điểm đặt và lượng điện tiêu thụ.
3. Kiểm tra dòng điện của máy nén dựa trên bảng tên và xác nhận không có sự mất cân bằng pha trên các thiết bị ba pha.
4. Xác minh hoạt động rã đông nếu điều kiện môi trường xung quanh yêu cầu.
5. Xác nhận bộ điều khiển năng lượng mặt trời khởi động, kết hợp và dừng theo trình tự thiết kế.
6. Đặt dải chết và khóa phần tử dự phòng để tránh sử dụng AC không cần thiết.
7. Giải thích mã hiển thị và hoạt động kiểm tra bảo trì của chủ sở hữu bằng ngôn ngữ đơn giản.

Hồ sơ vận hành có giá trị sau này. Nếu chủ sở hữu báo cáo “ít nước nóng hơn trước”, kỹ thuật viên có thể so sánh thời gian làm nóng ban đầu và mức tiêu thụ điện năng với giá trị hiện tại. Thời gian gia nhiệt tăng 15% có thể cho thấy bộ trao đổi nhiệt bị cặn, thiết bị bay hơi bẩn, cảm biến bị hỏng hoặc thay đổi kiểu vẽ. Nếu không có dữ liệu cơ bản, việc chẩn đoán sẽ trở thành phỏng đoán.

Ví dụ về chi phí vận hành và hoàn vốn

Hoàn vốn phụ thuộc vào thuế quan địa phương, năng suất mặt trời, chi phí thiết bị và cách kiểm soát hệ thống. Ví dụ dưới đây sử dụng mức rút 200 L hàng ngày, nhiệt độ tăng 40 K và khí hậu ôn hòa. Nó không phải là một trích dẫn. Nó cho thấy cách cấu trúc phép tính để người mua có thể thay thế các giả định bằng số địa phương.

Trong ví dụ này, chỉ riêng bơm nhiệt đã giảm lượng điện sử dụng hàng năm khoảng 2.190 kWh. Đầu vào năng lượng mặt trời lai làm giảm hơn nữa, nhưng tỷ lệ năng lượng mặt trời chính xác phụ thuộc vào kích thước mảng, vị trí và mức độ ưu tiên của bộ điều khiển. Chủ sở hữu nên so sánh chi phí gia tăng của bơm nhiệt và quang điện với mức tiết kiệm hàng năm chứ không phải so với tổng hóa đơn năng lượng. Một hệ thống tiết kiệm 500 đô la mỗi năm với mức phí bảo hiểm 2.000 đô la có thời gian hoàn vốn đơn giản khoảng bốn năm trước chi phí bảo trì và tài chính. Một hệ thống tiết kiệm được 200 đô la mỗi năm với cùng mức phí bảo hiểm phải mất mười năm.

Sử dụng COP thận trọng để hoàn vốn. Nếu đề xuất bán hàng sử dụng COP 3.8 và địa điểm hoạt động ở COP 2.4 trong phần lớn thời gian của năm thì khả năng tài chính sẽ yếu đi. Cũng bao gồm tổn thất thường trực, sử dụng phần tử dự phòng và bảo trì. Tính toán thực tế sẽ tốt hơn tính toán lạc quan vì nó bảo vệ chủ sở hữu khỏi sự thất vọng và bảo vệ người lắp đặt khỏi các tranh chấp dịch vụ.

Điều gì mang lại sự hoàn vốn nhiều nhất

Bảo trì và khắc phục sự cố

Máy nước nóng bơm nhiệt nguồn không khí cần ít công việc thường xuyên hơn so với nồi hơi đốt, nhưng không cần bảo trì. Cuộn dây bay hơi, cống ngưng tụ, bộ trao đổi nhiệt phía nước, thanh cực dương nếu được lắp và cài đặt bộ điều khiển phải được kiểm tra theo lịch trình. Ở những khu vực ven biển hoặc bụi bặm, việc vệ sinh cuộn dây có thể cần thiết thường xuyên hơn.

Lịch bảo trì phòng ngừa

• Hàng tháng: kiểm tra các cảnh báo, tiếng ồn bất thường và hệ thống thoát nước ngưng tụ.
• Hàng quý: làm sạch hoặc kiểm tra cuộn dây bay hơi và xác nhận khe hở luồng khí.
• Sáu đến mười hai tháng một lần: kiểm tra các kết nối điện, cài đặt bộ điều khiển và cách nhiệt đường ống nước nóng.
• Hàng năm: kiểm tra bộ trao đổi nhiệt phía nước, van an toàn và thanh cực dương nếu có.
• Trước mỗi mùa sưởi ấm: kiểm tra hoạt động rã đông và cài đặt nhiệt độ thấp.

Đừng bỏ qua những rò rỉ nhỏ. Sự ngưng tụ hoặc rò rỉ nước chậm có thể làm hỏng lớp cách điện, ăn mòn các bộ phận điện hoặc tạo ra nguy cơ trượt. Ở vùng khí hậu lạnh, cống thoát nước ngưng tụ bị tắc có thể đóng băng và chảy ngược vào thiết bị. Kế hoạch dịch vụ nên bao gồm việc kiểm tra khả năng chống đóng băng trước mùa đông.

Máy nước nóng bơm nhiệt nguồn không khí năng lượng mặt trời có đáng không?

Thật đáng giá khi có ba điều kiện: địa điểm có nhu cầu nước nóng ổn định, khí hậu nằm trong phạm vi hoạt động hiệu quả của thiết bị và việc lắp đặt cho phép luồng không khí và năng lượng mặt trời tiếp cận tốt. Sẽ kém hấp dẫn hơn khi nhu cầu nước nóng rất thấp, bể chứa ở xa điểm sử dụng hoặc dự án không thể hỗ trợ vận hành và dịch vụ phù hợp.

Một quy tắc quyết định đơn giản là so sánh lượng điện lưới tiết kiệm hàng năm với mức phí lắp đặt, sau đó áp dụng mức an toàn. Nếu thời gian hoàn vốn dài hơn thời gian nắm giữ dự kiến ​​của chủ sở hữu, hệ thống vẫn có thể được chứng minh bằng các mục tiêu về tiện nghi, năng lực hoặc môi trường, nhưng không nên bán nó chỉ với số tiền tiết kiệm được. Nếu thời gian hoàn vốn ngắn và điều kiện địa điểm tốt thì công nghệ này là một cách thiết thực để cắt giảm việc sử dụng năng lượng nước nóng mà không ảnh hưởng đến khả năng sử dụng vào ban đêm.

Đối với các dự án cần gói HVAC năng lượng mặt trời hoàn chỉnh, nên chọn thiết bị nước nóng cùng với tải làm mát, sưởi ấm và bơm của tòa nhà, không nên chọn riêng lẻ. Một chiến lược năng lượng mặt trời được thiết kế tốt thường hoạt động tốt hơn một số sản phẩm không liên quan được thêm vào cuối dự án. Chia sẻ bản vẽ hàng ngày, dữ liệu khí hậu, cách bố trí mái nhà và nguồn cung cấp điện thông qua trang liên hệ vì vậy việc lựa chọn có thể được kiểm tra dựa trên các điều kiện vận hành thực tế.

Câu hỏi thường gặp

Máy nước nóng bơm nhiệt nguồn không khí năng lượng mặt trời có hoạt động vào ban đêm không?

Có, máy bơm nhiệt nguồn không khí có thể làm nóng nước vào ban đêm vì nó sử dụng nhiệt độ không khí thay vì ánh sáng mặt trời trực tiếp. Phần quang điện mặt trời không tạo ra điện vào ban đêm nên thiết bị sử dụng lưới điện xoay chiều hoặc năng lượng nhiệt dự trữ trong bể. Một bể cách nhiệt tốt và điểm đặt hợp lý sẽ xác định lượng nước nóng có sẵn vào buổi tối.

Tôi cần bao nhiêu không gian trên mái nhà cho các tấm pin mặt trời?

Diện tích mái nhà phụ thuộc vào tỷ lệ năng lượng mặt trời mục tiêu, công suất tấm pin và năng suất cục bộ. Một hệ thống nhỏ có thể sử dụng hai đến bốn tấm pin để hỗ trợ một phần năng lượng mặt trời, trong khi phần năng lượng mặt trời lớn hơn cần nhiều hơn. Mảng PV phải có kích thước sau khi biết được nhu cầu năng lượng nước nóng hàng ngày. Bóng, độ nghiêng và chiều dài cáp cũng ảnh hưởng đến kết quả thực tế.

Nó có thể thay thế một máy nước nóng điện hiện có?

Thường thì có thể, nhưng phải kiểm tra nguồn điện, vị trí bể chứa, tuyến đường ống và kết cấu hỗ trợ. Máy nước nóng bơm nhiệt có thể cần nhiều luồng không khí hơn so với bình điện đơn giản. Cầu dao và cáp hiện tại có thể không khớp với thiết bị mới. Khảo sát địa điểm cần xác nhận không gian sẵn có và công suất điện trước khi di dời.

Bể cần bảo trì những gì?

Bình chứa phải được kiểm tra rò rỉ, hư hỏng cách điện và hoạt động của van an toàn. Nếu lắp thanh anode thì cần kiểm tra định kỳ và thay thế khi tiêu thụ. Chất lượng nước ảnh hưởng đến cặn và sự ăn mòn, vì vậy các khu vực có nước cứng có thể cần kiểm tra thường xuyên hơn bộ trao đổi nhiệt và các bộ phận làm nóng.

Làm cách nào để biết liệu đầu vào năng lượng mặt trời có thực sự hoạt động hay không?

Kiểm tra màn hình điều khiển hoặc dữ liệu giám sát vào giữa trưa. Điện áp PV phải nằm trong phạm vi hoạt động và công suất máy nén phải phản ánh sự hỗ trợ của năng lượng mặt trời khi điều kiện cho phép. Đồng hồ kẹp có thể xác nhận dòng điện một chiều trên mạch PV. Nếu thiết bị chạy bằng điện xoay chiều cả ngày dù trời nắng tốt, ngưỡng điều khiển, mất cáp hoặc điện áp mảng có thể bị sai.

Thiết bị hybrid có hữu ích khi lưới điện không ổn định không?

Có thể nhưng sản phẩm phải được thiết kế cho chế độ vận hành đó. Một số bộ điều khiển lai chấp nhận lưới điện yếu hoặc đầu vào máy phát yếu; những người khác yêu cầu một tài liệu tham khảo AC ổn định. Dự án cần xác nhận dải điện áp và tần số có thể chấp nhận được, khả năng chống đột biến và chiến lược dự phòng. Đừng cho rằng thiết bị kết hợp nối lưới sẽ hoạt động mà không có lưới trừ khi biểu dữ liệu nêu rõ điều đó.

Điểm đặt nhiệt độ nước phù hợp là gì?

Cân thông thường có nhiệt độ từ 55°C đến 60°C để bảo quản, có van trộn để giảm nguy cơ bỏng ở đầu ra. Điểm đặt cao hơn làm tăng tổn thất nhiệt và giảm COP. Điểm đặt thấp hơn sẽ tiết kiệm năng lượng nhưng yêu cầu quản lý Legionella cẩn thận. Việc cài đặt chính xác phụ thuộc vào các quy định của địa phương, thể tích bể chứa và kiểu vẽ.

Hệ thống sẽ tồn tại trong bao lâu?

Mạch máy nén và chất làm lạnh có thể tồn tại trong nhiều năm nếu thiết bị được lắp đặt và bảo trì đúng cách. Tuổi thọ của bể phụ thuộc vào chất lượng nước, khả năng bảo vệ cực dương và điều kiện áp suất. Không khí muối ven biển, bụi và hệ thống thoát nước kém có thể rút ngắn tuổi thọ thiết bị. Lịch trình dịch vụ và hỗ trợ phụ tùng thay thế chính hãng sẽ hữu ích hơn một con số về tuổi thọ dự kiến.