Współpraca GAHP z kolektorami słonecznymi

System grzewczy oparty na Gazowych Absorpcyjnych Pompach Ciepła (GAHP) i kolektorach słonecznych minimalizuje emisje substancji szkodliwych do środowiska oraz obniża koszty uzyskania energii poprzez korzystanie z darmowej energii odnawialnej w postaci ciepła zakumulowanego w powietrzu, gruncie, wodzie i słońcu.

Ogrzewanie budynku i przygotowanie ciepłej wody użytkowej stanowią największą część kosztów utrzymania domu. Ciągły rozwój gospodarki i przemysłu oraz coraz powszechniejszy nowoczesny, nastawiony na konsumpcjonizm styl życia znacząco wpływają na wzrost zapotrzebowania na energię. Ta natomiast w większości produkowana jest poprzez wykorzystanie konwencjonalnych źródeł energii, których zasoby maleją z dnia na dzień, a to powoduje wzrost cen energii. Alternatywą jest pozyskiwanie energii z wykorzystaniem odnawialnych źródeł. Są one zarówno mniej szkodliwe dla środowiska jak i tańsze w eksploatacji. Dlatego szuka się wielu rozwiązań pozwalających obniżyć koszty wytwarzania ciepłej wody użytkowej oraz koszty ogrzewania.

Jednym z nich jest zastosowanie systemu grzewczego opartego na Gazowych Absorpcyjnych Pompach Ciepła i kolektorach słonecznych. Zaletami takiego układu jest minimalizacja emisji substancji szkodliwych do środowiska oraz obniżenie kosztów uzyskania energii poprzez korzystanie z darmowej energii odnawialnej w postaci ciepła zakumulowanego w powietrzu, gruncie, wodzie i słońcu.

Istnieje wiele możliwości wykorzystania kolektorów we współpracy z GAHP. Przykładowo może to być wspomaganie centralnego ogrzewania, współpraca przy podgrzewaniu c.w.u. lub, ładowanie ciepłem magazynu energii, który zostanie wykorzystany w okresie wzmożonego zapotrzebowania na ciepło.
Najefektywniej wygląda współpraca kolektorów z pompami ciepła w instalacji ciepłej wody użytkowej. Tutaj można zbudować szereg różnych układów z różnymi typami źródeł ciepła. Budowa instalacji podgrzewania c.w.u. odbywa się przy zastosowaniu podgrzewaczy c.w.u. np. z dwiema wężownicami, w którym jeden wymiennik podłączony jest do obiegu pompy ciepła, kotła lub innego źródła drugi natomiast do obiegu kolektorów słonecznych. W tym układzie kolektory słoneczne podgrzewają wodę w zasobniku c.w.u. , drugie źródło ją dogrzewa w okresie niskiego nasłonecznienia. Dodatkowo występuje konieczność okresowego przegrzewania c.w.u. w celu dezynfekcji termicznej bakterii Legionelli. Przegrzew realizowany jest dodatkowym źródłem lub grzałką zainstalowana w podgrzewaczu. W okresie letnim kolektory są w stanie pokryć znaczna część zapotrzebowania na c.w.u. przy prawidłowo zaprojektowanej instalacji. Niestety w okresie październik-kwiecień ciepło uzyskiwane z kolektorów nie jest wystarczające, wtedy pompa ciepła zapewnia zarówno c.w.u. jak i c.o., a w okresach szczytowych może ją również wspomagać gazowy kocioł kondensacyjny lub inne źródło szczytowe.

Jeśli chcemy aby instalacja słoneczna pracowała także na potrzeby produkcji wody grzewczej to wtedy najlepiej połączyć produkcję c.w.u. i c.o. Taka instalacja zbudowana jest podobnie jak instalacja c.w.u. z tą różnica, że stosuje się w niej dwa osobne zbiorniki wody – zasobnik c.w.u. oraz zbiornik buforowy c.o. W każdym z nich również poprowadzone są dwie wężownice – górna obiegu pompy ciepła i dolna obiegu kolektora. Ciepło kolektora ma za zadanie wstępnie podgrzać wodę w dwóch zasobnikach, a pompa ciepła ją dogrzewa. W okresach szczytowych włączany jest kocioł. Dodatkowo w okresie letnim, jeżeli ciepło uzyskiwane z instalacji słonecznej zapewnia optymalną temperaturę c.w.u. a instalacja c.o. jest wyłączona, pompa ciepła nie pracuje i ograniczone jest zużycie energii.


Każdym układem zarządza odpowiednio skonfigurowana automatyka. Najważniejszą rolę pełnią tu czujniki temperatury wody na wyjściu z zasobnika i kolektora słonecznego, które przekazują sygnały zarówno do regulatora solarnego jak i sterownika pompy ciepła i kotła. Jeżeli temperatura wody na wyjściu z zasobnika jest niższa niż czynnika solarnego w kolektorze (w zakresie regulacji 3÷15°C) załącza on zestaw pompowy obiegu solarnego i rozpoczyna się proces podgrzewu wody. Jeśli pomimo ciągłego podgrzewu przez kolektor woda grzewcza lub ciepła woda użytkowa nie osiąga odpowiedniej temperatury, to wtedy załącza się źródło szczytowe – pompa ciepła/kocioł.

Rozwiązaniem najrzadziej spotykanym w Polsce jest stosowanie magazynów ciepła. Rolę magazynu ciepła może pełnić objętość wodna, podłoże skalne, blok monolityczny, wypełniona wodą jaskinia skalna, grunt czy staw słoneczny. W każdym przypadku ciepło odebrane od czynnika słonecznego kolektora przekazywane jest poprzez medium do magazynu ciepła. Natomiast odbierane jest w okresie grzewczym. Dobrze zaprojektowany system może odzyskać nawet 75-90% magazynowej energii. Magazyny ciepła mogą służyć jako dolne źródło dla pomp ciepła zapewniając wysokie współczynniki efektywności ich pracy.

Decydując się na współpracę kolektorów słonecznych z pompami ciepła należy bardzo dobrze zaprojektować instalację aby rzeczywiście uzyskać wysoką efektywność. Trzeba także pamiętać, że w klimacie umiarkowanym najbardziej słoneczne dni przypadają na okres letni, czyli poza okresem grzewczym. Zaznaczmy jednak, że Gazowe Absorpcyjne Pompy Ciepła samodzielnie spełniają zadania związane z ogrzewaniem i produkcją c.w.u. bez potrzeby łączenia ich z kolektorami słonecznymi.