Hibridno grijanje kombinira obnovljive izvore energije s fosilnim gorivima. Zbog njihove pozitivne ekološke ravnoteže, država subvencionira i solarne termalne sustave i dizalice topline. Koje još prednosti ima hibridno grijanje?
Hibridno grijanje: najvažnije stvari ukratko
- Hibridni sustav grijanja kombinira sustav grijanja iz obnovljivih izvora s sustavom grijanja na gorivo. Toplinska pumpa ili solarni toplinski sustav rade zajedno s drugim, podržavajućim sustavom grijanja, ako je potrebno, tako da je i zimi dostupno dovoljno topline.
- Kao pomoćno grijanje mogući su grijanje na plin, ulje ili drvo, kombinirana toplina i elektrana ili daljinsko grijanje.
- I toplina iz solarnog toplinskog sustava / dizalice topline i ona iz sustava grijanja na gorivo koriste izmjenjivač topline za grijanje vode za grijanje u međuspremniku. To znači da se energija ne gubi ako odmah nije potrebna.
- Za solarni toplinski sustav potreban vam je dovoljno velik i idealno prema jugu okrenut krovni prostor. Međutim, za isplativost dizalice topline ključna je niska temperatura polaza za grijanje.
- Financiranje: U sklopu klimatskog paketa za 2020. godinu država subvencionira kupnju hibridnih sustava grijanja.
Što je hibridni grijač?
Hibridno grijanje kombinira konvencionalnu tehnologiju grijanja na gorivo s fotovoltaikom ili dizalicom topline. Djelomični sustav hibridnog grijanja na gorivo osigurava dostupnost dovoljne snage, posebno u kasnim zimskim mjesecima. Koriste se sustavi grijanja na ulje, plinski sustavi grijanja, kamini ili peći na pelet.
Hibridno grijanje se stoga može vratiti na nekoliko sustava grijanja i koristi prednosti oba sustava. Najodrživiji sustav, tj. Sustav na solarni pogon ili dizalica topline, uvijek ima prioritet. Ako regenerativni sustav grijanja više ne radi optimalno, preuzima grijanje na gorivo. Ovisno o dizajnu, sustavi paralelno dovode toplinu u međuspremnik ili rade samo odvojeno.
Spremnici za pufer mogu se kombinirati sa solarnim toplinskim sustavima, dizalicama topline i sustavima grijanja na gorivo.
Uz ovdje predstavljene mogućnosti, moguće su i druge kombinacije, koje uključuju čak i do tri vrste grijanja. Na primjer, toplinsku pumpu možete upravljati električnom energijom iz svog fotonaponskog sustava, a također možete imati spremnik za grijanje na plin kao potporu.
Takozvani sustavi za grijanje, koji pretvaraju višak električne energije iz fotonaponskog sustava u toplinu, još uvijek nisu vrlo rašireni u Njemačkoj. Zbog trenutne rasprave o klimi, oni će možda igrati veću ulogu u budućnosti.
Primjeri hibridnog grijanja
Sljedeća tablica prikazuje opcije dostupne za hibridno grijanje. U sljedećim odjeljcima naći ćete opis odgovarajućih tehnologija.
|
Regenerativni sustav grijanja |
Sustav potpornog grijanja |
|---|---|
|
Solarna termalna |
Grijanje na plin |
|
Toplinska pumpa |
Zagrijavanje ulja |
|
Kamin |
|
|
Grijanje na pelet |
|
|
Termoelektrana blokovskog tipa |
|
|
Daljinsko grijanje |
Regenerativni sustav grijanja: solarno termalni
Sunčevom toplinskom energijom koristite sunčevu energiju za zagrijavanje vode. Solarni toplinski sustav sadrži sljedeće komponente:
- Solarni kolektori
Solarni kolektori sastoje se od ravnih ili cijevnih kolektora s upijajućim slojem koji posebno učinkovito apsorbira sunčevu energiju. Ravni kolektori su četvrtaste ploče sa zaštitnim staklenim slojem. Međutim, u cijevnim kolektorima postoji vakuum između apsorbera i stakla. U oba slučaja nalaze se cijevi ispod sloja apsorbera. Sadrže smjesu vode i antifriza. Sunčeva toplina zagrijava ovu tekućinu do 95 Celzijevih stupnjeva. - Izmjenjivači topline
Prenose toplinu iz solarne tekućine u vodu za grijanje ili u servisnu vodu. Ovisno o sustavu, to su ili spiralne cijevi integrirane u spremnik (unutarnji izmjenjivači topline) ili pločasti izmjenjivači topline koji se nalaze vani (vanjski izmjenjivači topline). - Skladištenje
Spremničko skladište sastavni je dio svakog solarnog toplinskog sustava, a srednja voda čuva isporučenu toplinu nekoliko dana i čini je dostupnom po potrebi. U obiteljskoj kući spremnik obično sadrži 400 do 1.000 litara vode. - Cirkulacijska pumpa Cirkulacijska pumpa
s pogonom pokreće solarnu tekućinu duž kruga. Ako je spremnik pun ili ako nema dostupne topline, neće raditi.
Tako djeluje solarna toplina.
Regenerativni sustav grijanja: dizalice topline
Dizalica topline je termodinamički stroj. Koristi svojstvo nekih plinova da isparavaju čak i na niskim temperaturama. Takozvano rashladno sredstvo upija toplinu iz okoline (rezervoara) i oslobađa je na višoj razini unutar kuće. Proces se sastoji od četiri koraka:
- Kompresor komprimira rashladno sredstvo na visoki tlak. Rashladno sredstvo se zagrijava, ali ostaje plinovito.
- Rashladno sredstvo prenosi toplinu na izmjenjivač topline i ukapljuje se. Izmjenjivač topline zauzvrat zagrijava medij. Ovisno o dizajnu dizalice topline, to je zrak ili voda.
- Pomoću ekspanzijskog ventila rashladno sredstvo vraća se na prvobitni tlak i ponovno isparava.
- Isparavajuće, hladno rashladno sredstvo upija toplinu iz okoline pomoću drugog izmjenjivača topline.
Dali si znao? Hladnjaci koriste isti princip kao i dizalice topline. Rashladno sredstvo isparava i uklanja toplinu s unutarnje strane hladnjaka. Drugi izmjenjivač topline ispušta toplinu u okolni zrak.
Što je manja temperaturna razlika između spremnika i unutrašnjosti, to toplinska pumpa djelotvornije djeluje.
Ovisno o izvoru topline i medijumu, dizalice topline dijele se u sljedeće kategorije:
- Dizalica topline zrak-voda
Ovaj sustav koristi toplinu okoliša za zagrijavanje potrošne vode u sustavu grijanja. Stoga se može spojiti na postojeći sustav grijanja i jeftiniji je od ostalih varijanti. Međutim, učinkovitost značajno pada pri niskim vanjskim temperaturama. - Dizalice topline voda-salamura
Geotermalna dizalica topline najučinkovitija je jer koristi geotermalnu energiju koja je uvijek dostupna. Za to su potrebne geotermalne sonde duboke 100 metara ili geotermalni kolektori. Visok stupanj učinkovitosti nadoknađuje složeno planiranje, potrebne dozvole za sonde i visoki troškovi. - Dizalica topline voda-voda
Ovdje dizalica topline uzima toplinu iz spremnika vode. Odvojena pumpa za bunare vodi vodu s dubine do 20 metara na površinu. - Dizalica topline zrak-zrak Za
takav sustav grijanja potreban je sustav ventilacije. Dizalica topline koristi pločasti izmjenjivač topline za prijenos dolaznog zraka (dovodni zrak) na toplinu iz zraka koji istječe (ispušni zrak). Toplinska pumpa zrak-zrak stoga nije termodinamički stroj u strogom smislu, jer radi bez rashladnog sredstva. Posebno je pogodan za pasivne kuće.
Reverzibilna dizalica topline s inverterskom tehnologijom također se može koristiti za hlađenje ljeti.
Povijest i distribucija u Njemačkoj
Solarni kolektori nisu novi izum. Čak su i stari Grci pokušali fokusirati sunčeve zrake i koristiti ih za zagrijavanje predmeta. U 18. stoljeću prirodoznanstvenik Horace-Benedict de Saussure sagradio je prvi solarni kolektor. Industrijskom revolucijom i pojavom fosilnih goriva, korištenje sunčeve energije u početku je bilo nezanimljivo. Tek nakon naftne krize 1970-ih istraživači su se počeli hvatati ukoštac s konceptom solarne toplinske energije.
Suprotno tome, izum toplinske pumpe bio je tek prije oko 100 godina. Prvi rashladni sustavi pojavili su se na tržištu SAD-a 1920-ih, a zimi su služili i kao dizalice topline. Švicarska je bila pionir u Europi. Već krajem 1930-ih, toplinske pumpe ili hibridni sustavi ondje su grijali javne prostore.
Budući da je fokus politike usmjeren na štednju ugljičnog dioksida, hibridni sustavi grijanja također su se proširili u ovoj zemlji zahvaljujući vladinim subvencijama. 2000. godine manje od jedan posto novih zgrada u Njemačkoj imalo je toplinsku pumpu. U 2018. godini to je već bilo 41 posto. Zajedno sa Švedskom, Danskom i Austrijom, Njemačka predvodi statistiku u pogledu snage instaliranih dizalica topline.
Zahtjevi za ugradnju hibridnog grijanja
Ovisno o tehnologiji i konfiguraciji vašeg hibridnog grijanja, trebali biste razmotriti potrebne zahtjeve.
Zahtjevi za dizalicu topline
Da biste kombinirali hibridno grijanje s dizalicom topline voda-voda, potrebna vam je kvalitetna podzemna voda na dubini ne većoj od 20 metara. Ako je voda previše jako onečišćena krutim tvarima ili željezom, radni vijek vaše dizalice topline će patiti. Ako je ležište vode preduboko, bušenje je preskupo. Osim toga, prije bušenja morate predočiti dozvolu donje uprave za vode.
Postoje slični zahtjevi za dizalicu topline sa slanom vodom. Za varijantu s geotermalnim sondama potrebna vam je dozvola lokalnog rudarskog i donjeg vodnog tijela ako biste tijekom bušenja mogli naići na podzemne vode. Dozvola je izuzeta u zaštićenim područjima pitke vode. Ako se odlučite za geotermalne kolektore, instalacija je manje birokratska, ali treba vam puno prostora. U pravilu biste životni prostor trebali pomnožiti s dva.
Dizalica topline zrak-zrak vrsta je klimatizacijskog sustava koji pruža svježinu ljeti i toplinu zimi. Međutim, princip djeluje samo u hermetičkim zgradama poput niskoenergetskih kuća. U starim zgradama gubitak topline kroz omotač zgrade je prevelik, tako da se rad ne isplati.
Bez obzira na tehnologiju, dizalica topline je ekonomična samo ako je temperatura polaza u sustavu grijanja ispod 45 Celzijevih stupnjeva. Što je veća temperaturna razlika između vanjskog zraka ili spremnika i vode za grijanje, to je lošija njegova učinkovitost. Podno grijanje i drugi sustavi površinskog grijanja idealni su za rad dizalice topline.
Zahtjevi za solarnu toplinsku energiju
Za hibridni sustav grijanja sa solarnim toplinskim sustavom prvenstveno vam treba prikladno područje na krovu u smjeru juga, jugoistoka ili jugozapada. Ako sunčevu toplinu koristite za grijanje, trebali biste izračunati oko 16 četvornih metara za obiteljsku kuću s četiri osobe. Međutim, točan potreban prostor ovisi i o drugim čimbenicima kao što su gubici topline u kući i sustav grijanja. Mini fotonaponski sustavi prikladni su i za manje krovove ili za postavljanje na balkone i terase.
Proizvodnja električne energije sunčevom snagom putem solarnog sustava - za sebe i za druge - 100 je posto ekološki.
Sustav potpornog grijanja
Izbor optimalnog sustava grijanja na gorivo u kombinaciji s dizalicom topline ili solarnim sustavom za hibridno grijanje također ovisi o nekoliko kriterija. Na primjer, za sustav grijanja na pelete potrebna vam je soba za spremanje peleta. Kondenzacijsko grijanje na plin štedi prostor, ali baš kao i daljinsko grijanje, mora biti moguće priključiti se na lokalnu mrežu. Za zagrijavanje ulja potreban je spremnik.
Savjet: Usporedite na brzinu učinkovitost, zahtjeve i troškove hibridnog grijanja s drugim vrstama grijanja.
Hibridna učinkovitost i prednosti grijanja
Hibridno grijanje djeluje izuzetno učinkovito i ekonomično. Grijanje na gorivo koristi se samo kada solarni toplinski sustav ili dizalica topline ne daju dovoljno topline. Dobro planiranim hibridnim sustavom grijanja možete uštedjeti i do 40 posto troškova grijanja.
Drugi je razlog hibridnog grijanja veća neovisnost od fosilnih goriva, istina je da u našoj klimatskoj zoni nije moguće potpuno bez grijanja na gorivo. Međutim, dio svojih potreba za grijanjem možete pokriti obnovljivim energijama i manje su pod utjecajem kolebanja cijena na tržištu energije. U konačnici, hibridni sustav grijanja štedi emisije CO 2 . Iz tog razloga država nagrađuje promjenu.
Učinkovitost dizalice topline
Proizvođači dizalica topline ukazuju na učinkovitost sustava u godišnjim faktorima performansi (JAZ). Jednostavno rečeno, godišnji faktor performansi izražava odnos između energije koja se koristi za rad kompresora (električne energije) i korisne topline. Godišnji faktor učinka od 4 znači da 100 kilovat sati električne energije proizvodi 400 kilovat sati topline.
Godišnji faktor učinka je stoga mjera učinkovitosti dizalice topline. Ovdje najbolje rade toplinske pumpe voda-voda sa prosječnim godišnjim koeficijentom performansi 5. Dizalice topline voda-salamura s geotermalnim sondama nalaze se blizu 4 do 4,5. S druge strane, dizalice topline zrak-voda obično imaju godišnji koeficijent učinka 3,5.
Učinkovitost grijanja drva
Moderni sustavi grijanja na drvo predstavljaju ekološku opciju za nadopunu solarnog toplinskog sustava ili toplinske pumpe. Uz klasične peći na drva, dostupni su i uplinjači na drva, sustavi grijanja na pelet ili drvnu sječku.
Ova peć na pelet u klasičnom dizajnu visoka je samo 80 cm i već ima izlaz za dim.
Učinkovitost solarnog grijanja
U prosjeku solarni toplinski sustav osigurava između 30 i 35 posto potrebne energije grijanja. Najučinkovitije djeluje u proljeće i jesen, kada još ima puno sunčanih sati.
Parametri poput nagiba i orijentacije krova, kao i zemljopisni položaj utječu na izvedbu solarnog grijanja. Odlučujuća je i tehnologija sustava. Ako za grijanje koristite solarni toplinski sustav, vrijedi ulagati u skuplje, ali učinkovitije vakuumske cijevne kolektore.
Učinkovitost zagrijavanja nafte i plina
Zahvaljujući kondenzacijskoj tehnologiji, moderni sustavi grijanja na naftu i plin posebno štede energiju i postižu učinkovitost od 90 posto i više. Za razliku od uobičajenih kotlova, kondenzacijski kotlovi koriste toplinu kondenzacijskih dimnih plinova, koji inače izlaze kroz dimnjak. Prirodni plin se posebno smatra gorivom s niskim emisijama CO 2 u kombinaciji s kondenzacijskim kotlom .
Sustavi za grijanje na ulje s tehnologijom kondenzacije mogu se još instalirati do kraja 2025. godine. Međutim, sve su državne subvencije završile 31. prosinca 2019. Suvremeni sustavi i dalje mogu biti vrijedni kao dio hibridnog sustava grijanja.
Hibridni troškovi grijanja
Nabavna cijena i troškovi instalacije hibridnog grijača ovise o odabranoj varijanti i vašim potrebama za grijanjem. Sljedeća tablica daje pregled prosječnih troškova kupnje, razvoja i održavanja sustava u obiteljskoj kući. Uz ove troškove, morate uzeti u obzir i troškove za gorivo (ulje, plin ili drvo) ili upotrebu daljinskog grijanja.
|
Vrsta grijanja |
trošak nabave |
Troškovi razvoja |
Prosječni |
|---|---|---|---|
|
Solarni toplinski sustav |
oko 6.000 eura |
1.500 do 3.000 eura |
150 do 250 eura |
|
Dizalica |
5.000 do 10.000 eura |
2.000 do 6.000 eura |
50 do 100 eura |
|
Dizalica |
4.000 do 10.000 eura |
500 do 2.000 eura |
50 do 100 eura |
|
Dizalica |
6.000 do 12.000 eura |
Od 4.000 eura |
50 do 100 eura |
|
Dizalica |
8.000 do 12.000 eura |
Od 7000 eura |
50 do 100 eura |
|
Dizalica |
8.000 do 12.000 eura |
Od 3.500 eura |
50 do 100 eura |
|
Kondenzacijsko grijanje ulja |
6.000 do 9.000 eura |
1.000 do 2.500 eura |
150 do 250 eura |
|
Plinsko kondenzacijsko grijanje |
3.000 do 6.000 eura |
1.000 do 2.500 eura |
100 do 250 eura |
|
Grijanje na pelet |
10.000 do 15.000 eura |
1.000 do 2.500 eura |
150 do 250 eura |
|
Termoelektrana blokovskog tipa |
Od 15.000 eura |
Od 5.000 eura |
350 do 500 eura |
Pravni propisi i subvencije
Od 1. siječnja 2020. godine, Federalni ured za ekonomiju i kontrolu izvoza (BAFA) promovira solarne toplinske sustave u novim i postojećim zgradama s do 30 posto troškova nabave kao dio klimatskog paketa za 2020. godinu. Preduvjeti su izračunati prinos od najmanje 525 kilovat sati po četvornom metru godišnje, dovoljna površina kolektora i spremnik spremnika s dovoljnim kapacitetom.
Ako instalirate hibridni sustav grijanja s dizalicom topline i kombinacijom plina, dobit ćete i subvenciju u iznosu do 30 posto nabavne cijene, uključujući troškove instalacije i puštanja u pogon. Ako zamijenite grijač ulja za hibridni grijač, BAFA bonus povećava se do 40 posto nastalih troškova.