In dieser Konfiguration versorgt der Wärmekreislauf des PVT-Systems den Verdampfer der Wärmepumpe direkt. Die PVT-Module fungieren unter geeigneten Bedingungen als wärmerer Wärmequelle als die Außenluft, wodurch die Wärmepumpe mit einer besseren Quelltemperatur arbeiten kann. Dies ist in der Regel die einfachste PVT- + Wärmepumpen-Konfiguration.

Wie es funktioniert

Das PVT-Array sammelt Wärme bei niedrigen Temperaturen. Diese Wärme wird über einen Glykol- oder Salzlösungskreislauf an den Verdampfer der Wärmepumpe übertragen. Die Wärmepumpe erhöht die Wärme auf eine nutzbare Temperatur für Warmwasser oder Raumheizung. Gleichzeitig erzeugt die PV-Seite des PVT-Paneels Strom, der einen Teil des Strombedarfs der Wärmepumpe oder der Umwälzpumpe ausgleicht.

Best-Fit-Projekte

Diese Konfiguration eignet sich am besten für neue Wohngebäude, Einfamilienhäuser, kleine Villen, Heiz- und Warmwassersysteme mit geringer Komplexität sowie für Projekte, bei denen PVT und Wärmepumpe von Anfang an zusammen dimensioniert werden können.

Wichtige Designprüfungen

Bevor sich EPCs für eine direkte Verbindung entscheiden, sollten sie die Kompatibilität der Wärmepumpe mit Glykol- oder Sole-Quellenflüssigkeit, die minimale und maximale Verdampfereinlasstemperatur, die erforderliche Größe des PVT-Systems, die Durchflussrate im PVT-Kreislauf, die Anforderungen an den Frostschutz und die Steuerungslogik zwischen dem PVT-Kreislauf und dem Wärmepumpenbetrieb bestätigen.

Hauptbeschränkung

Die Hauptbeschränkung ist die Flexibilität der Integration. Die Wärmepumpe und das PVT-System müssen als ein System ausgewählt werden. Wenn die Wärmepumpe nicht für einen PVT-Quellenkreislauf geeignet ist oder das Projekt bereits über eine vorhandene Wärmepumpe verfügt, kann eine Puffertank-Konfiguration sicherer sein.

In dieser Konfiguration heizt das PVT-Array einen Niedertemperatur-Puffertank. Die Wärmepumpe nutzt dann den Puffertank als ihre Energiequelle. Dies fügt eine weitere Komponente hinzu, kann das System jedoch einfacher steuerbar machen und es besser für variable Lasten geeignet machen.

Wie es funktioniert

Die PVT-Module übertragen Wärme an einen Puffertank. Der Puffertank speichert Niedertemperaturwärme und gleicht die Differenz zwischen dem Zeitpunkt der Solarenergiegewinnung und dem Zeitpunkt des Wärmepumpenbedarfs aus. Wenn die Wärmepumpe läuft, entzieht sie Wärme aus dem Puffer anstatt direkt aus dem PVT-Array.

Best-Fit-Projekte

Diese Konfiguration eignet sich für Wohnraum-Nachrüstprojekte, Gebäude mit variabler Heizleistung, Projekte, bei denen der Betrieb der Wärmepumpe nicht immer mit der Solarenergieabgabe übereinstimmt, größere Häuser oder kleine Gewerbegebäude sowie für Systeme, bei denen eine stabilere Quelltemperatur erforderlich ist.

Warum der Puffer hilft

Der Puffertank sorgt für thermische Trägheit. Es reduziert Kurzzyklen, hilft bei der Kontrolle der Quelltemperatur und trennt den PVT-Sammelkreislauf vom Betrieb der Wärmepumpe. Bei Nachrüstprojekten kann diese Trennung die Systemintegration erleichtern, da die bestehende Wärmepumpe oder das hydraulische System möglicherweise nicht für den direkten PVT-Anschluss ausgelegt ist.

Hauptbeschränkung

Der Puffertank verursacht zusätzliche Kosten, Platzbedarf, Wärmeverluste und erhöhte Komplexität der Steuerung. Wenn das Projekt klein ist und die Wärmepumpe direkt mit der PVT-Quelle verbunden werden kann, ist Konfiguration 1 möglicherweise einfacher.

In dieser Konfiguration trägt das PVT-System direkt zur Speicherung von Warmwasser bei, wenn die Sonneneinstrahlung günstig ist. Die Wärmepumpe sorgt für eine Zusatz- oder abschließende Temperaturerhöhung, wenn die Leistung der PV-Terminalien nicht ausreicht. Diese Option ist besonders relevant für Gebäude mit einem starken, ganzjährigen Bedarf an Warmwasser.

Wie es funktioniert

Der PVT-Wärmekreislauf überträgt Wärme an einen Warmwasserspeicher. Während Zeiten mit hoher Sonneneinstrahlung, insbesondere im Sommer, kann das PVT-System das Warmwasser für den Haushalt direkt vorwärmen oder teilweise erwärmen. Wenn der Solareinsatz nicht ausreicht, erhöht die Wärmepumpe die Wassertemperatur auf den erforderlichen Sollwert.

Für direkte Warmwasseranwendungen ist das erforderliche Zieltemperaturwert von entscheidender Bedeutung. Unglasierte PVT-Module eignen sich im Allgemeinen besser als Wärmepumpenquelle für niedrige Temperaturen, während Konfigurationen, die auf höhere direkte Solarthermische Temperaturen abzielen, von anderen PVT-Modulspezifikationen profitieren können.

Best-Fit-Projekte

Diese Konfiguration eignet sich für Hotels, Krankenhäuser, Studentenwohnheime, Mehrfamilienhäuser, Gewerbegebäude mit ganzjährigem Bedarf an Warmwasser und Projekte, bei denen die Sommerlast für Warmwasser hoch ist.

Wichtige Designprüfungen

EPCs sollten das tägliche Warmwasserverbrauchsprofil, das Warmwasserspeichervolumen, die erforderliche Lieferungstemperatur, die Anforderungen an die Legionellenkontrolle, ob direkte PVT-Heizung oder Wärmepumpenverstärkung bevorzugt wird, sowie die saisonale Steuerungslogik zwischen PVT und Wärmepumpe bestätigen.

Hauptbeschränkung

Das System erfordert eine gute Steuerungslogik. Im Sommer kann die direkte Nutzung von Solarthermie Vorrang haben. Im Winter kann die Wärmepumpe zur Hauptwärmquelle werden, wobei die PVT als Niedertemperatur-Ergänzungsquelle dient. Wenn die Steuerungsstrategie nicht klar ist, kann das System unnötig komplex werden.

In dieser Konfiguration unterstützt das PVT-System die Wärmepumpe für die Raumheizung oder Warmwasserbereitung, während überschüssige Wärmeenergie insbesondere im Sommer für die Poolheizung verwendet werden kann. Dies ist nützlich, da Becken als große Wärmespeicher dienen können, die über einen längeren Zeitraum Wärme mit niedriger Temperatur absorbieren.

Wie es funktioniert

Das PVT-Array sammelt Wärme und liefert diese je nach Systemtemperatur und Bedarf entweder an den Wärmepumpen-Quellenkreislauf oder direkt an den Poolheizkreislauf. Wenn der Heiz- oder Warmwasserbedarf beim Heizungsbetrieb gering ist, absorbiert der Pool überschüssige Wärmeenergie. Dies hilft, Wärmeverluste in den warmen Jahreszeiten zu vermeiden.

Best-Fit-Projekte

Diese Konfiguration eignet sich für Hotels mit Schwimmbädern, Resorts, Sporteinrichtungen, Wellnesszentren, Schulen oder Campusse mit Wassereinrichtungen sowie für kommerzielle Projekte mit sowohl Warmwasser- als auch Poollasten.

Warum Poolheizung die Auslastung verbessert

Viele Solarthermieanlagen haben mit einem Missverhältnis zwischen der Verfügbarkeit der Sonnenenergie und dem Heizbedarf zu kämpfen. Im Sommer ist der Bedarf an Raumheizung gering, aber die Verfügbarkeit von Solarenergie ist hoch. Ein Pool kann kontinuierlich Wärme bei niedrigen Temperaturen absorbieren, was ihn zu einem nützlichen Wärmespeicher macht. Dies kann die jährliche PVT-Wärmeausnutzung verbessern und das Stagnationsrisiko bei geeigneten Konstruktionen reduzieren.

Hauptbeschränkung

Das Hydrauliksystem wird komplexer. Der Regler muss entscheiden, ob die thermische Energie an die Wärmepumpenquelle, den Warmwasserspeicher, den Poolkreislauf oder eine andere vorrangige Verbrauchstelle geleitet werden soll. Diese Konfiguration ist für einfache Wohngebäude in der Regel nicht notwendig.

Nicht jedes Dach sollte vollständig mit PVT-Paneelen bedeckt sein. In vielen Gewerbegebäuden ist die beste Bauweise ein gemischtes Dach: PVT-Module, bei denen Wärmeenergie nützlich ist, und Standard-PV-Module, bei denen nur Stromerzeugung erforderlich ist.

Wie es funktioniert

Ein Teil des Daches ist für PVT-Module vorgesehen, die mit der Wärmepumpe oder dem Thermosystem verbunden sind. Die verbleibende Dachfläche ist mit Standard-PV-Modulen ausgestattet, um die Stromerzeugung zu maximieren. Der PVT-Bereich wird entsprechend dem thermischen Bedarf und den Anforderungen der Wärmepumpenquelle dimensioniert. Die Größe der PV-Anlage wird entsprechend dem elektrischen Bedarf, der Netzexportstrategie oder den Eigenverbrauchszielen bestimmt.

Best-Fit-Projekte

Diese Konfiguration eignet sich für große Gewerbedächer, Hotels, Fabriken, Schulen, Krankenhäuser, Lagerhallen mit Büro- oder Warmwasserbedarf sowie für Gebäude mit sowohl thermischer als auch elektrischer Belastung.

Dachzuteilungslogik

Hauptbeschränkung

Das Projekt erfordert die Koordination zwischen zwei Paneeltypen, zwei Systemdesigns und manchmal auch zwei Installationsteams. Layout, Verkabelung, Rohrleitungsverlegung, Wartungszugang und Dachbeladung sollten früh im Entwurfsprozess berücksichtigt werden.

In dieser Konfiguration fungieren PVT-Module als Wärmequelle für eine Sole-Wasser- oder Flüssigkeits-Wasser-Wärmepumpe. In einigen Projekten kann PVT die Abhängigkeit von Erdungsschleifen oder Bohrlöchern verringern. Diese Option ist besonders interessant für städtische Standorte, wo Bohren teuer, eingeschränkt oder unmöglich ist.

Wie es funktioniert

Der PVT-Wärmekreislauf lässt Salzlake oder Glykol durch die Paneele zirkulieren. Diese Quellenschleife ist mit einer Sole-Wasser-Wärmepumpe verbunden, ähnlich wie eine Erdungsschleife normalerweise mit der Verdampferseite verbunden ist. Die Wärmepumpe entzieht Niedertemperaturwärme aus dem PVT-Kreislauf und setzt sie für Raumheizung oder Warmwasserbereitung ein.

Forschungsergebnisse veröffentlicht inPV-Magazin Akademische Studien haben saisonale Leistungssimulationen von PVT-Paneelen in Sole-Wasser-Wärmepumpensystemen zur Beheizung von Einfamilienhäusern dokumentiert, die zeigen, dass das Konzept unter geeigneten Bedingungen technisch machbar ist.

Best-Fit-Projekte

Diese Konfiguration eignet sich für städtische Gebäude, in denen Bohrungen verboten sind, für Nachrüstprojekte mit begrenzter Grundfläche, für Standorte, an denen die Bohrkosten zu hoch sind, für Projekte mit Sole-Wasser-Wärmepumpen und für Gebäude, die sowohl Solarenergie als auch eine Niedertemperatur-Wärmequelle benötigen.

Wichtige Designprüfungen

EPCs sollten die Mindesttemperatur der Winterquelle, die Größe des PVT-Systems in Bezug auf den Wärmebedarf des Gebäudes, den Betriebsbereich der Wärmepumpe, die Konzentration der Sole oder des Glykols, die Enteisungs- oder Frostschutzstrategie, ob PVT die einzige Quelle oder eine ergänzende Quelle ist, sowie die saisonalen Leistungserwartungen bestätigen.

Hauptbeschränkung

Die Temperatur der PVT-Quelle variiert stärker als die Bodentemperatur. Erdschleifen sind in der Regel stabiler, während die Leistung von PVT-Anlagen von Sonneneinstrahlung, Umgebungstemperatur, Wind und Jahreszeit abhängt. Das bedeutet, dass eine sorgfältige Größenbestimmung unerlässlich ist. Bei einigen Projekten kann PVT die Bohrlochgröße reduzieren, anstatt die Erdungsschleife vollständig zu ersetzen.