Одним из наиболее выгодных энергоэффективных решений по модернизации системы теплоснабжения частного дома может стать реализация проекта включающего замену газового котла тепловым насосом, а также внедрения собственной станции энергоснабжения на базе солнечных  батарей (фотоэлектрических модулей).

Что хочет владелец дома, когда заменяет газовый котел, например, воздушным тепловым насосом?

1. Устранить зависимость от газовых тарифов и снизить в несколько раз размеры платежей.
2. Расширить функции системы: с обогрева + ГВС до обогрева + кондиционирование + нагрев воды.
3. Повысить уровень комфорта и управления этой системой до современных возможностей.

Похожие цели преследует и владелец квартиры с индивидуальным отоплением, который может заменить газовый котел или поставить ему в тандем главным источником тепла тепловой насос.

Внедрение теплового насоса Hitachi Yutaki S вместо газового котла

Рассмотрим на примере реального реализованного проекта, насколько снизились затраты на обогрев и горячую воду в домашнем хозяйстве с домом площадью 150 м2 после установки высокоэффективного теплового насоса воздух-вода Hitachi Yutaki S тепловой мощностью 9кВт, а параллельно и солнечных панелей суммарной мощностью 255Втх12=3,1кВт. Солнечные панели системой управления связаны с общей сетью питания дома. Автоматика фиксирует выработку и потребление электроэнергии. Эта станция в дальнейшем будет наращивать мощность.

Уточним, что дом хорошо утеплен, имеет два этажа с отдельными контурами теплых полов и радиаторов.  Место установки – Киевский регион. Тепловой насос был установлен на замену двухконтурному газовому котлу.

После установки теплового насоса Hitachi Yutaki S имеем налицо наилучший контроль микроклимата  в комнатах дома на протяжении всего года, а также следующие преимущества:

• самые низкие по сравнению с другими системами расходы на тепло;
• высочайший коэффициент преобразования энергии (COP до 5);
• устойчивую работу теплонасосной системы Hitachi Yutaki S на тепло даже при -25 °C;
• регулируемый нагрев воды для отопления до 60 °С, инверторные технологии управления компрессором, вентиляторами и насосами;
• управление двумя отопительными контурами;
• класс энергоэффективности оборуования A+++;
• встроенный электронагреватель для работы при пиковых тепловых нагрузках вместо газового котла (если он не сможет работать как резервный источник тепла);
• возможность экономного кондиционирования нужных комнат в доме при установке фанкойлов;
• продуманная совместимость с другим оборудованием: солнечными коллекторами, котлами, фотоэлектрическими станциями;
• экологическую безопасность и удобное чуткое управление с программированием и выбором экономных режимов и др.

Первые же месяцы эксплуатации подтвердили прогнозируемые расчетами результаты, полученные при подготовке технико-экономического обоснования проекта. Реальные затраты в год составили очень близкую к прогнозируемой сумму.

По данным расчетов с учетом текущих тарифов и климатических условий в регионе установки теплового насоса получаем:

Откуда видно, насколько меньше потребляет тепловой насос, чем сумма производимой им тепловой энергии.

По месяцам года потребление электроэнергии тепловым насосом меняется. Диаграмма энергопотребления теплового насоса (ТН) представлена ниже.

Очевидно – пик энергозатрат приходится на отопительный период. Летом теплонасос только греет горячую воду. Хотя может работать и на кондиционирование, если укомплектован блоком охлаждения и системой фанкойлов. Это намного дешевле, чем несколько сплит-систем и цена затрат на их работу и обслуживание. Разбираемся пока с самой энергозатратной нагрузкой теплового наcоса – отоплением и приготовлением горячей воды.

С учетом ранее проведенных расчетов, внедренный в систему дома 150м2 тепловой насос за год потребляет около:

4301,48 + 1783,69= 6085,17 кВт/час

Потребление электроэнергии тепловыми насосами хоть и в несколько раз меньше, чем при отоплении электрокотлом или газом, все-таки значительно. Для еще большего сокращения  энергозатрат владелец установил первую очередь из 12 солнечных панелей.

Альтернативные источники энергии: экономическая целесообразность применения

Тепловой насос переносит в дом тепловую энергию окружающего воздуха, слоя почвы или глубинной скважины, водоема или подземного горизонта. Но желания еще больше использовать возобновляемые источники и их преимущества только растут. Благодаря солнечным станциям, владельцы домов становятся независимыми не только от теплоснабжающих монополистов, но и от поставщиков электроэнергии.  Альтернативщики – люди передовых взглядов, и ряды энтузиастов, широко использующих возобновляемую энергию окружающей среды, постоянно растут. Даже в районных центрах, селах, в пригородах мегаполисов, в районе многоэтажек запросто можно увидеть целые поля блестящих крыш или сверкающие зеркала солнечных станций на опорных конструкциях на участках около дома.

С учетом того, что солнечная станция вырабатывает больше электроэнергии в летний период, более выгодны для работы в системе с тепловым насосом сетевые солнечные станции. Они вырабатывают электроэнергию, часть которой забирается на нужды бытовых нагрузок и работу теплового насоса. Избыток выработанной электроэнергии направляется в сеть и оплачивается государством по «зеленому» тарифу.

Что получает владелец ЭКО-дома с тепловым насосом и сетевой солнечной станцией (СЭС)?

1. Самое экономичное, комфортное и экологичное отопление и ГВС.
2. Возмещение затрат на электроэнергию и прибыль за счет передачи избытка выработанной электроэнергии в сеть по «зеленому тарифу».
3. Независимость от колебаний тарифов на энергоносители.
4. Прибыль от продажи электроэнергии в общую сеть.

Схема работы частной солнечной станции представлена на рисунке.

По результатам расчетов по специальной программе Photovoltaic Geographical Information System от Joint Research Centre (JRC), действующей в ЕС, посмотрим, какая производительность у станции мощностью 3,1 кВт, установленной у дома с тепловым насосом.

Суммарно такая сетевая станция вырабатывает в год 3300 кВт электроэнергии. Причем максимум выработки приходится на теплые и солнечные месяцы года. Графики приведены для географического месторасположения города в Киевской области.

Из графиков видно: максимальное количество выработанной электроэнергии уходит в общую сеть, а основное потребление электроэнергии  тепловым насосом приходится на зиму.  Причем сдается в сеть электроэнергия по «зеленому тарифу», установленному в зависимости от срока введения сетевой станции частных домохозяйств в строй. Например, для сетевых станций, внедренных в 2019 году, зеленый тариф составляет:

573,36 коп/кВт·час (без НДС)

А потребление электроэнергии бытовыми потребителями, в том числе и тепловым насосом, оплачивается по тарифу около 1,7 грн/кВт·час. Возможна установка двухзонных счетчиков с более дешевым ночным тарифом.

Подведем простые итоги

Даже самая простая сетевая солнечная станция помогает существенно сократить затраты на работу теплового насоса. Сделаем самый простой расчет.

6085 кВт х 1.68 = 10223 грн. – затраты.

3300 кВт х 5,73 = 18909 грн – продажа в сеть по «зеленому тарифу».

Получаем следующее:

• экономное инверторное управление тепловым насосом;
• удобные программируемые режимы работы;
• солнечная станция вырабатывает больше половины требуемой для работы теплового насоса электроэнергии;
• установка сетевой солнечной станции даже минимальной мощности в 3 кВт экономически выгодна и прибыльна для сокращения затрат на работу теплового насоса;
• при наращивании мощности солнечной станции увеличение прибыльности капиталовложений обеспечено.

Владелец дома чрезвычайно доволен внедренной системой, уровнем комфорта в доме и удобством управления и контроля тепловым насосом Hitachi Yutaki S и солнечной станцией.

Реализация схемы модернизации теплоснабжения частного дома с тепловым насосом и СЭС является несомненно экономически выгодной. Инвестиции в  подобные проекты перспективны и актуальны для множества частных домовладений в Украине