Одним из наиболее выгодных энергоэффективных решений по модернизации системы теплоснабжения частного дома может стать реализация проекта включающего замену газового котла тепловым насосом, а также внедрение 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 9 кВт, а параллельно и солнечных панелей суммарной мощностью 255 Вт х 12 = 3,1 кВт. 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 150 м2 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. Расчет за электроэнергию, потребляемую на работу бытовых приборов и устройств, по дешевому тарифу (по двухзонному счетчику или с тарифом на электроотопление).

3. Независимость от колебаний тарифов на энергоносители.

4. Прибыль за счет передачи в общую сеть избытка ежемесячно выработанной электроэнергии, сверх потребленной, по высокому «зеленому тарифу».

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 = 10 223 грн. – затраты.

3300 кВт х 5,73 = 18 909 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.