Análise detalhada: Os cenários de aplicação ideais da energia solar térmica combinada com o aquecimento por ar.

O sistema de aquecimento combinado que utiliza energia solar e ar-água é essencialmente um modelo complementar de poupança de energia, com "prioridade para o aquecimento solar + energia suplementar proveniente de bombas de calor". A energia solar absorve calor gratuitamente, satisfazendo as necessidades básicas de aquecimento; a bomba de calor ar-água fornece um fornecimento de energia estável durante períodos de insuficiência de energia solar, como em dias nublados e à noite. Isto reduz os custos operacionais das bombas de calor ar-água tradicionais e compensa a natureza intermitente do aquecimento solar. As principais vantagens desta solução combinada são as baixas emissões de carbono, os baixos custos de operação e a elevada estabilidade. No entanto, está limitada por fatores como a área do coletor solar, as condições de instalação e as condições climatéricas, podendo não ser aplicável em todos os cenários.

01  Que cenários são mais razoáveis ​​economicamente?

O sistema de energia solar térmica + energia do ar, embora tenha um custo inicial elevado, pode apresentar uma maior eficiência económica nos seguintes cenários devido à sua elevada taxa de contribuição:

1. Edifícios públicos e comerciais que gozam de subsídios substanciais para investimentos

Em muitas regiões, as políticas de subsídios para renovação com foco na energia limpa oferecem um maior apoio a edifícios públicos, como escolas, hospitais e lares de idosos. Os subsídios podem compensar diretamente o custo inicial de instalação do sistema de aquecimento solar, permitindo que o valor do "combustível gratuito" seja obtido num período de tempo mais curto.

2. Configuração padrão para novos edifícios de baixo consumo energético

Na procura de padrões de construção com consumo energético ultrabaixo ou próximo de zero, a utilização da energia solar térmica tornou-se uma opção técnica padrão. O projeto integrado desde a fase inicial evita os custos e problemas da instalação posterior, e a energia gerada contribui diretamente para a meta de balanço energético do edifício, com um valor superior à simples poupança nos custos operacionais.

3. Cenários que requerem uma grande quantidade de água quente sanitária ao longo do ano

É nesta área que a viabilidade económica da energia solar é mais indiscutível. Cenários como hotéis, piscinas, balneários e exigências industriais de água quente apresentam necessidades estáveis ​​de água quente doméstica ao longo do ano. Os sistemas solares operam ininterruptamente durante todo o ano e até geram calor excedente no verão. Nestas aplicações, a taxa de utilização anual da energia solar aproxima-se dos 100%, o período de retorno do investimento é normalmente o mais curto (geralmente de 3 a 6 anos) e a sua relação com o aquecimento é relativamente menos significativa. A procura de aquecimento apenas aumenta ainda mais a taxa de utilização dos equipamentos no inverno.

4. Áreas de transição onde a estação de aquecimento se sobrepõe à estação de alta insolação.

Durante o início do inverno e o início da primavera na região norte (como novembro e março), a temperatura exterior ainda é aceitável e a incidência solar é bastante boa. Durante este período, o sistema de energia solar pode satisfazer as necessidades de aquecimento de forma praticamente independente, enquanto a bomba de calor ar-água apenas necessita de ser acionada em condições de frio extremo ou céu nublado. Nestas áreas, a energia solar prolonga efectivamente o "período de aquecimento gratuito", sendo a sua vantagem considerável.

02 Cenários Específicos de Adaptação

(1) Cenários de aquecimento em grande escala para áreas de fábricas industriais e aquecimento para fins de produção

Objetos aplicáveis:Edifícios de apoio industrial, como oficinas de produção, armazéns, dormitórios para funcionários e edifícios de escritórios, especialmente adequados para indústrias com requisitos de temperatura estável, como o processamento de alimentos, têxtil e eletrónica.

Motivos aplicáveis:

1. Carga térmica estável e elevada: A área de aquecimento das instalações industriais varia geralmente entre alguns milhares e dezenas de milhares de metros quadrados, e alguns processos requerem aquecimento a baixas temperaturas (como manter uma temperatura constante de 20 °C nas oficinas, limpeza com água quente, etc.). A combinação da energia solar e da energia eólica pode satisfazer simultaneamente as necessidades de aquecimento e de processos, possibilitando a utilização em cascata da energia.

2. Recursos abundantes no local: Os telhados das instalações industriais, os tetos dos parques de estacionamento e os espaços abertos ociosos podem ser equipados com coletores solares, painéis fotovoltaicos ou sistemas fotovoltaicos. Algumas instalações industriais podem também combinar a instalação com coberturas fotovoltaicas para parques de estacionamento, obtendo assim o duplo benefício de "geração de energia solar + aquecimento".

3. Benefícios significativos em termos de poupança de energia: Os custos de electricidade industrial são mais elevados do que os de utilização residencial. O aquecimento elétrico tradicional ou o aquecimento a gás são dispendiosos. O sistema combinado pode reduzir significativamente o consumo de energia para aquecimento.

Solução:Coletores solares + energia atmosférica, PVT + energia atmosférica, energia solar térmica + fotovoltaica + energia atmosférica e outros esquemas de acoplamento energético.

(II) Projetos especializados de turismo e alojamento, como pousadas de turismo cultural e parques de saúde

Público-alvo:Projetos turísticos e de alojamento que enfatizam uma imagem de marca "verde e de baixo carbono", como complexos de pousadas, bases de saúde florestal e resorts de águas termais.

Razões de adaptação:

1. Alinhamento com o posicionamento da marca: O posicionamento do projeto centra-se nos conceitos de "ecologia, proteção ambiental e saúde", e o sistema de aquecimento por energia solar + energia do ar pode servir como um argumento de venda central, transmitindo aos turistas o valor de uma vida verde e confortável.

2.º Períodos de aquecimento flexíveis: As necessidades de aquecimento das pousadas e parques de saúde ocorrem principalmente à noite e durante as férias. A energia solar pode armazenar calor durante o dia, adequando-se aos padrões de aquecimento por horário e reduzindo ainda mais os custos operacionais.

3. Instalação amiga do ambiente: A maioria dos projetos residenciais está localizada nos subúrbios ou em áreas panorâmicas, com boas condições de iluminação e layouts de edifícios dispersos, o que é adequado para a instalação distribuída de coletores solares e apresenta um elevado grau de integração com a paisagem natural.

Solução:É possível combinar o design personalizado das casas de hóspedes com uma combinação de coletores solares e bombas de calor ar-água, tendo em conta tanto a estética como a praticidade; é também fornecido um sistema inteligente de controlo de temperatura para permitir a regulação individual de cada divisão e reduzir o desperdício de energia.

(III) Cenário de aquecimento a temperatura constante para estufas de plantação e criação agrícola

Objetos aplicáveis:Estufas de mudas, estufas de flores, estufas de frutas e legumes fora de época, pavilhões de criação de animais (como pocilgas, pavilhões de criação de aves), etc., são cenários de criação e plantação sensíveis à temperatura.

Razões aplicáveis:

1. Correspondência de demanda de temperatura: A demanda de aquecimento de estufas agrícolas é geralmente de 5 ℃ ~ 25 ℃, que é um requisito de aquecimento de temperatura média-baixa e corresponde perfeitamente à faixa de temperatura de aquecimento de energia solar + aquecimento de energia do ar.

2. Sincronização do uso de luz e calor: Durante o dia, as estufas precisam de luz solar para a fotossíntese e os coletores solares podem absorver simultaneamente o calor para aquecimento; quando a temperatura cai drasticamente à noite, as bombas de calor de fonte de ar começam a repor o calor para evitar o congelamento das colheitas e do gado.

3. Aumento dos subsídios agrícolas: Muitas regiões oferecem subsídios especiais para instalações agrícolas de poupança de energia. O sistema de aquecimento por energia solar + ar pode usufruir de subsídios combinados para maquinaria agrícola e conservação de energia, reduzindo o investimento inicial.

Solução:Use coletores solares planos (resistentes ao granizo, fáceis de limpar) ou coletores solares de ar, combinados com um sistema de ar quente com bomba de calor de fonte de ar, para soprar ar quente diretamente na estufa para melhorar a eficiência do aquecimento; instale sensores de controle de temperatura para obter o ajuste automático de temperatura.

(IV) Cenário de Aquecimento Central Urbano

Objetos aplicáveis:Novas comunidades residenciais em cidades, projetos de renovação de aquecimento em antigas áreas residenciais, especialmente adequados para pequenas e médias cidades e zonas distritais com melhores condições de iluminação.

Razões aplicáveis:

1. Adaptação da escala de aquecimento: O aquecimento centralizado urbano precisa atender às necessidades simultâneas de aquecimento de múltiplas residências e grandes áreas. Os coletores solares podem expandir a área de coleta de calor por meio de combinação modular, e as bombas de calor de fonte de ar podem ajustar de forma flexível a potência de saída de acordo com a carga de aquecimento, adaptando-se às demandas de aquecimento em diferentes escalas.

2.º Economia de energia e vantagem de custos: O aquecimento central consome muita energia. A energia solar, como fonte de energia gratuita e limpa, pode substituir grande parte da eletricidade e do gás convencionais. Combinada com as características de eficiência energética das bombas de calor ar-água (com um valor COP normalmente entre 3 e 4), em comparação com o aquecimento tradicional a carvão ou puramente eléctrico, pode reduzir significativamente os custos operacionais a longo prazo.

3.º Requisitos Políticos e Ambientais: Actualmente, as autoridades locais controlam rigorosamente o aquecimento a carvão e promovem vigorosamente o aquecimento por energia limpa. O sistema solar + aerotérmico não emite poluentes e está em conformidade com as metas de "duplo carbono" e as políticas de proteção ambiental urbana. Pode usufruir de subsídios locais especiais para aquecimento por energia limpa e de fundos de apoio para a renovação de áreas residenciais antigas.

4.º Estabilidade para satisfazer a procura: O aquecimento centralizado urbano exige uma elevada estabilidade do sistema. Durante o dia, depende de coletores solares para satisfazer as necessidades básicas de aquecimento. Em períodos de baixa luminosidade, como em dias chuvosos, com neve ou à noite, as bombas de calor ar-água fornecem rapidamente um aquecimento suplementar para garantir uma temperatura interior constante (normalmente mantida entre os 8°C e os 22°C), evitando interrupções no aquecimento.

Solução:Utilizar conjuntos centralizados de coletores solares (tubos de vácuo ou coletores planos de grande dimensão EFPC, selecionados com base nas condições de iluminação locais), combinados com depósitos de água isolados de grande capacidade para armazenamento de calor, e utilizar unidades de bomba de calor ar-água como fontes de calor auxiliares, ligando-as à rede de aquecimento urbano existente; Configurar um sistema de controlo central inteligente para monitorizar a temperatura, a pressão da rede e a eficiência dos coletores solares em tempo real, alternar automaticamente os modos de aquecimento e permitir a medição do consumo pelas habitações, tendo em conta a conservação de energia e as necessidades individuais dos utilizadores.

03 Características-chave para maximizar a contribuição da energia solar

(I) Características climáticas: Luz solar abundante + Frio prolongado

1. Cenário ideal: Áreas de grande altitude e com muita insolação (Noroeste, Planalto Qinghai-Xizang). Embora a temperatura no inverno seja baixa, há muitos dias de sol, pouca cobertura de nuvens e uma elevada intensidade de radiação solar. Os coletores solares, sob condições climáticas frias e soalheiras, desde que protegidos contra o congelamento, apresentam ainda uma elevada eficiência de recolha de calor, podendo fornecer calor considerável a baixas temperaturas, reduzindo significativamente a carga das bombas de calor. A perda de calor provocada pela diferença de temperatura pode ser compensada pelo aumento do isolamento.

2. Ambiente adequado: Regiões com invernos frios e verões quentes, e zonas com relativa abundância de luz solar. Por exemplo, algumas partes do norte da China e a região de Huaihai, onde há luz solar suficiente no inverno, a energia solar pode satisfazer as necessidades básicas de carga.

3. Cenários inadequados: Condições de inverno frias e húmidas, áreas com longos períodos de baixa incidência solar. Por exemplo, regiões como a Bacia de Sichuan, Hunan e partes de Guizhou, onde a radiação solar no inverno é extremamente insuficiente, resultando em elevadas taxas de ociosidade dos sistemas de energia solar e baixa eficiência económica.

(II) Características arquitetónicas: Correspondência precisa da carga térmica

1. Emparelhamento Óptimo:

(1) Edifícios onde a procura máxima de calor durante o dia coincide com o pico de radiação solar. Por exemplo: escolas, edifícios de escritórios, oficinas de fábricas, armazéns, etc. Estes edifícios necessitam de aquecimento durante os períodos de atividade diurna. A energia solar pode ser disponibilizada de forma direta e "instantaneamente", sem necessidade de armazenamento a longo prazo e com perdas elevadas. A eficiência do sistema e a taxa de contribuição são as mais elevadas.

(2) Utilização estável e de grande carga térmica: A área de aquecimento das instalações industriais varia geralmente entre alguns milhares a dezenas de milhares de metros quadrados, e alguns processos têm uma procura de calor a baixa temperatura (como manter uma temperatura constante de 20°C em oficinas, limpeza com água quente, etc.). A combinação de energia solar e energia eólica pode satisfazer simultaneamente as exigências de aquecimento e de calor de processo, possibilitando a utilização em cascata de energia.

(3) Utilização de calor durante todo o ano: Existe uma grande procura de água quente sanitária ao longo do ano. A taxa de utilização anual da energia solar é de quase 100%, reduzindo significativamente o período de retorno do investimento, e o aquecimento no inverno pode melhorar ainda mais a utilização do equipamento.

2. Ideal para: Áreas com carga térmica base estável. Como piscinas com temperatura controlada, tanques de aquacultura e estufas. Estes locais precisam de manter uma temperatura relativamente estável 24 horas por dia. O calor solar gratuito durante o dia pode ser injetado diretamente para manter a temperatura ou retardar a sua queda, reduzindo significativamente o consumo de energia convencional.

Conclusão: 

Desde edifícios públicos de elevada eficiência, passando por construções de baixo consumo energético, a sistemas específicos de aquecimento urbano centralizado, áreas industriais, alojamentos turísticos diferenciados, cenários de produção agrícola e procura de água quente que exijam um aquecimento estável ao longo do ano, a energia solar pode ser maximizada, desde que respeite as características essenciais de "condições de iluminação adequadas, carga térmica estável e recursos locais suficientes", minimizando os custos operacionais do sistema.

A BTE Solar é um fornecedor de soluções completas especializado na "aplicação de energia térmica limpa em todos os cenários", dedicando-se ao desenvolvimento e aplicação de diversas fontes de energia limpa, como a energia solar, geotérmica e eólica. Fornece serviços de alta qualidade em energia térmica, aquecimento, refrigeração e geração de energia para utilização em edifícios, fornecimento de calor industrial, agricultura e pecuária, secagem, construção de novas infraestruturas e outros cenários. Sendo uma empresa nacional "pequena gigante" com características especializadas e inovadoras, a BTE Solar conta com 16% de investigadores nos seus quadros, dos quais 50% trabalham no sector há mais de 20 anos. Possui 117 patentes e soluções essenciais. Dispõe de diversas plataformas de investigação científica, como a Academia Provincial de Ciências de Shandong e a Base Provincial de Inovação para Doutorandos e Pós-Doutorandos de Shandong. A empresa investe continuamente em investigação aprofundada sobre tecnologias como sistemas integrados de calor e energia, sistemas de armazenamento de energia intersazonal, sistemas de transmissão de energia e sistemas inteligentes de utilização de energia, promovendo a integração eficiente e o rápido desenvolvimento do novo setor da energia solar + energia térmica limpa.