Collettori solari e pompe di calore

Il riscaldamento dell'acqua rappresenta un dispendio energetico significativo negli edifici, specialmente nel settore residenziale. Anche molti edifici commerciali come ristoranti, hotel e strutture sanitarie utilizzano molta acqua calda. I due metodi tradizionali per riscaldare l'acqua sono stati la combustione e la resistenza elettrica, ma i collettori solari e le pompe di calore offrono un'alternativa più ecologica.
Il riscaldamento a combustione ha un basso costo operativo, ma i combustibili fossili vengono bruciati nel punto di utilizzo. Oltre ad avere un impatto ambientale negativo, il riscaldamento a combustione riduce la qualità dell'aria negli ambienti urbani. D'altro canto, i riscaldatori a resistenza elettrica non producono emissioni dirette, ma i loro costi operativi sono molto elevati.
Inoltre, se la rete locale utilizza combustibili fossili come principale fonte di energia, il riscaldamento a resistenza sposta semplicemente le emissioni dagli edifici alle centrali elettriche . I collettori solari utilizzano una risorsa gratuita che raggiunge da sola il punto di utilizzo: la luce solare. C'è solo un piccolo costo di pompaggio quando i collettori solari sono installati sui tetti o in altri luoghi alti.
Le pompe di calore usano indirettamente l'energia solare, poiché riscaldano l'acqua raccogliendo energia termica dall'aria esterna. Le pompe di calore funzionano con elettricità come i riscaldatori a resistenza, ma il consumo di energia è ridotto del 50% o più. Secondo il Consiglio verde urbano di New York, l'acqua calda rappresenta il 10% del consumo totale di energia negli edifici.
Per gli edifici multifamiliari in particolare, l'acqua calda rappresenta il 19% del consumo di energia. I metodi di riscaldamento rinnovabili possono ridurre l'impatto ambientale di questi edifici, riducendo al contempo le loro bollette energetiche. I collettori solari e le pompe di calore raggiungono entrambi risparmi energetici, ma differiscono nel modo in cui questi risparmi vengono raggiunti.
I collettori solari non possono produrre acqua calda 24/7, poiché dipendono dalla luce solare proprio come i pannelli solari. D'altra parte, una pompa di calore può utilizzare l'energia termica dall'aria esterna in qualsiasi momento. Le due tecnologie non si escludono a vicenda e possono essere implementate insieme per ottenere maggiori risparmi.
Il collettore solare massimizza il riscaldamento dell'acqua gratuita con la luce solare, mentre la pompa di calore soddisfa la domanda di acqua calda che non può essere coperta dal solare collettore. Gli scaldacqua a pompa di calore possono raggiungere sinergie con i sistemi di generazione rinnovabile in loco. A seconda del tipo e dell'efficienza, una pompa di calore produce tra 2 e 6 chilowattora di calore per ogni kWh di elettricità consumata.
Ciò significa che una potenza di 100 kWh da pannelli solari o turbine eoliche può essere convertita in 200- 600 kWh di riscaldamento dell'acqua. Le pompe di calore possono anche essere utilizzate come sistemi di accumulo di energia in caso di produzione in eccesso da fonti rinnovabili. Possono convertire l'elettricità in eccesso in energia termica immagazzinata nell'acqua e un serbatoio isolato accumula acqua calda per un uso successivo.
A New York City, le leggi locali 92 e 94 richiedono sistemi di copertura sostenibili in tutti i nuovi tetti e le estensioni esistenti con almeno 200 piedi quadrati. Solo i pannelli solari e i tetti verdi sono considerati "sistemi di copertura sostenibili" ai sensi delle leggi, ma le aree coperte dai collettori solari sono esenti da tale obbligo. In altre parole, i collettori solari possono essere utilizzati per ridurre l'area del tetto coperta da LL92 e LL94.
Quando si decide tra collettori solari o pannelli fotovoltaici, la migliore raccomandazione è contattare una società di consulenza energetica, per analizzare i costi e i risparmi di ogni opzione. Anche le aree del tetto utilizzate per le attrezzature meccaniche sono esenti da LL92 e 94 e questo include le unità esterne delle pompe di calore. Un edificio può combinare pannelli solari, collettori solari e pompe di calore per risparmiare energia, e ciò non è in conflitto con i requisiti di LL92 e 94.
Le pompe di calore ad aria sono un'ottima opzione per i consumatori di elettricità senza spazio sul tetto per pannelli solari o collettori solari. Le loro unità esterne possono essere montate su pareti, proprio come i condensatori dei climatizzatori mini-split. Le pompe di calore sono anche un'ottima opzione quando lo spazio disponibile è coperto di ombre, poiché non hanno bisogno della luce solare diretta. D'altra parte, i pannelli solari e i collettori solari diventano improduttivi quando sono coperti da ombre.