Неостекленные PVT-панели продолжают собирать тепло зимой и в темное время суток, потому что поглощают энергию не только солнечного света, но и окружающего воздуха и дождя. Системы в реальной эксплуатации удерживают среднегодовой коэффициент преобразования (SPF) около 3,3 при температуре воздуха 0 °C и ниже. Зимой пропадает высокотемпературная выработка: панель питает контур источника для теплового насоса, а не бойлер на 60 °C.
Производят ли PVT-панели что-нибудь ночью?
Да — в тепловом отношении неостекленная PVT-панель работает и после захода солнца, и это не маркетинговое заявление, а следствие ее конструкции. Неостекленные коллекторы относят к классу WISC (коллекторы, чувствительные к ветру и/или инфракрасному излучению) согласно ISO 9806 именно потому, что они обмениваются теплом с ветром, окружающим воздухом и дождем, а не только с солнцем. Если прокачивать через абсорбер жидкость при −5 °C, пока воздух снаружи +3 °C, тепло поступает в жидкость. Панель ведет себя как большой бесшумный воздушный теплообменник.
Электрическая часть, очевидно, прекращает работу с наступлением сумерек. Поэтому честная формулировка такова: PVT-поле вырабатывает электроэнергию, пока светит солнце, и собирает низкопотенциальное тепло почти непрерывно. Заявленный тепловой КПД, отнесенный к падающей солнечной радиации, может превышать 100% именно по этой причине — энергия окружающей среды добавляется к солнечной (IEA SHC Task 60).
Сколько тепла PVT-панель дает зимой?
Меньше, чем в июле, но достаточно, чтобы это имело значение, потому что тепловой насос его умножает. Измеренные системы с PVT-источником удерживали среднегодовой коэффициент преобразования около 3,3 в реальные зимы при температуре окружающего воздуха, неоднократно опускавшейся до 0 °C и ниже, а системные исследования сообщают о SPF 3,49 при 20 м² коллекторов, вырастающем до 3,80 при 30 м². Зимний день при −10 °C без прямого солнца все равно дает полезное тепло для источника, потому что жидкость поддерживают холоднее воздуха.
Сезонную картину стоит изложить прямо:
| Условия | Электрическая выработка | Тепловая выработка | Для чего используется тепло |
|---|---|---|---|
| Летний полдень | Пик, усиленный охлаждением солнечных элементов | Высокая, температура на выходе 25–45 °C | Прямой предварительный нагрев ГВС, бассейн |
| Зимний полдень, ясно | 20–35% от летней | Умеренная, близкая к температуре окружающей среды | Источник для теплового насоса, рассол от 0 до +10 °C |
| Зима, пасмурно | Низкая | По-прежнему положительная | Источник для теплового насоса, тепло из воздуха |
| Ночь, любой сезон | Отсутствует | Положительная, пока температура жидкости ниже температуры окружающей среды | Источник для теплового насоса, регенерация скважин |
| Сильный мороз, безветрие | Отсутствует | Близка к нулю, возможно образование инея | Тепловой насос переключается на резервный или бивалентный источник |
Почему панель зимой не замерзает и не обледеневает?
Контур защищен смесью пропиленгликоля, обычно 30–40%, которая понижает рабочий диапазон примерно до −20 °C. Поэтому беспокойство вызывает не замерзание жидкости, а иней, образующийся на наружной стороне абсорбера. Когда абсорбер работает ниже точки росы, на поверхности панели нарастают конденсат, а затем иней — точно так же, как на теплообменнике воздушного теплового насоса.
Неостекленный PVT справляется с этим гораздо мягче, чем оребренный воздушный блок. Поверхность большая и плоская, поэтому иней образует тонкий равномерный слой, а не перекрывает воздушный канал, и он стаивает от короткого обратного импульса теплой жидкости, а не от полного цикла оттайки с реверсивным клапаном. Поскольку поле не обдувается вентилятором, нет ни шума, ни шлейфа конденсата.
Не является ли PVT неподходящей технологией для холодного климата?
Нет, но подбирать и комплектовать его нужно для такого климата. Три правила следуют из физики:
- Выбирайте тепловой насос, допущенный к работе при температуре рассола на входе −15 °C и ниже. Заводские настройки для грунтовых контуров, отключающиеся при −5 °C, будут постоянно выдавать ошибки в январе.
- Для работы в качестве источника предпочитайте оребренные неостекленные панели. Тыльные ребра многократно увеличивают поверхность, обращенную к окружающему воздуху, и именно они позволяют полю вести себя как воздушный коллектор в темное время суток.
- Не ждите прямого высокотемпературного тепла зимой. Как объясняется в материале воду какой температуры производит PVT-панель?, неостекленная панель работает в диапазоне 10–40 °C, и в январе полезная выработка — это тепло для источника, а не горячая вода из крана.
При таком подборе PVT-поля работают как единственный источник тепла в тысячах нидерландских зданий — в климате с холодной, темной, ветреной зимой и без заметной традиции бурения грунтовых контуров.
Что насчет возражения, что тепло нужно именно тогда, когда солнца нет?
Это правильное возражение, и у него есть конкретный ответ: PVT-система не пытается отдавать тепло в тот момент, когда оно собрано. Поле заряжает накопитель или грунтовый контур, а тепловой насос забирает тепло из них позднее. Solimpeks сочетает свои поля гибридных панелей PV-T с буферными и комбинированными накопителями именно по этой причине — задача панели состоит в том, чтобы повысить за сезон температуру источника, с которой работает компрессор, а не в том, чтобы отвечать термостату в реальном времени.
Вопрос решает сезонная арифметика. За отопительный сезон повышение температуры источника даже на 3–5 К увеличивает сезонный COP примерно на 10–15%, причем происходит это именно в пасмурные безветренные дни, когда воздушный тепловой насос слабее всего.
Часто задаваемые вопросы
Производят ли PVT-панели электричество ночью?
Нет. Фотоэлектрическому слою нужен свет, поэтому в темноте электрическая выработка равна нулю. Тепловая часть продолжает работать, пока циркулирующая жидкость холоднее окружающей среды, поэтому PVT работает как источник для теплового насоса круглосуточно.
Нужно ли очищать PVT-панели от снега?
Редко. Тонкий слой быстро тает, как только жидкость начинает циркулировать, потому что абсорбер расположен прямо за стеклом. Тяжелый, долго лежащий снег блокирует и электрический, и солнечный тепловой вклад, но поле по-прежнему обменивается теплом с воздухом через тыльную поверхность.
При какой низкой температуре может работать PVT-панель?
При смеси пропиленгликоля 30–40% контур работает примерно до −20 °C, а при работе в качестве источника для теплового насоса его намеренно эксплуатируют ниже 0 °C. Именно подача жидкости холоднее окружающей среды позволяет панели собирать тепло воздуха наряду с солнечным.
Лучше ли PVT воздушного теплового насоса зимой?
Он тише и не требует принудительной оттайки с вентилятором, а при появлении солнца добавляет солнечный прирост, но правильно подобранный воздушный тепловой насос остается более простым выбором в мягком климате. PVT выигрывает там, где важны шум, ограничения по разрешениям или ценность электроэнергии на месте.