Основным фактором для интегрирования системы солнечных панелей и тепловых насосов является повышение цен на стандартные виды топлива, а также отсутствие наличия дешевой тепловой энергии. Солнечные системы отопления и воздушно-тепловые насосы особенно рекомендуются в качестве альтернативы стандартным газовым котлам. Основной аргумент состоит в низких эксплуатационных расходах. Без сомнения, такое объединение является достойной альтернативой при современных ценах на природный газ. Таким образом, интеграция солнечных коллекторов и теплового насоса позволяет получить самый дешевый и наиболее стабильный источник тепловой энергии в период весна / осень.
Рассмотрим стандартную ситуацию, когда отсутствует центральное газоснабжение и все отопительные приборы используют электричество. Представленная выше комбинированная система позволяет использовать общую тепловую нагрузку. Система управления позволяет установить приоритет для теплового насоса, потому что солнечные коллекторы имеют свой собственный отдельный бака горячей воды. В ситуации, когда существует необходимость в нагревании воды, а температура наружного воздуха превышает значение, установленное в контроллере, весь нагрев будет осуществляться с помощью теплового насоса. Если приоритет не установлен, то устройство будет включено в параллельную работу. К примеру, в этом квартале совместно с предприятием "СтройМаш Автоматизация", которое производит гидрооборудование и контрольно-диагностическое оборудование, нами был выполнен пилотный проект по внедрению системы отопления и кондиционирования на базе 2-х воздушных тепловых насосов общей мощностью 18 кВт для складских помещений компании по производству оргтехники.
Тепловая мощность устройства находится в прямой зависимости от температуры наружного воздуха. Чем ниже температура воздуха, тем меньше мощность теплового насоса. В случае низких температур рекомендуется использовать дополнительный источник тепла - электрический обогреватель, электрический бойлер, газовый или твердотопливный котел. Зная теплопотребление здания и характеристики теплового насоса можно определить общее потребление тепловой энергии. Также рекомендуется использовать накопительную буферную емкость, с помощью которой сокращается время работы теплового насоса за счет использования дополнительного источника тепла. Тепловой насос может быть единственным источником тепла в здании или работать в паре с другими источниками.
В зависимости от типа совместной работы различают четыре режима работы теплового насоса. Моновалентный режим теплового насоса означает, что устройство обеспечивает 100% тепла для отопления здания без использования другого источника тепла. В основном используются тепловые насосы типа грунт/вода в новостройках с высоким уровнем энергии. Выбор теплового насоса типа воздух/вода должен учитывать снижение мощности нагрева при низких температурах окружающей среды.
Моно режим теплового насоса представляет собой работу совместно с дополнительным источником тепла (электрический нагреватель или котел). В этом режиме тепловой насос покрывает примерно 90% от годовой потребности тепла. Режим моно позволяет использовать только электрические источники тепла в здании (в основном применяются тепловые насосы типа грунт/вода и воздух/вода).
Альтернативный двухвалентный режим работы теплового насоса означает, что тепловой насос обеспечивает 60-80% тепловой энергии от потребностей здания. При низких температурах воздуха тепловой насос (обычно воздух/вода) значительно снижает свою эффективность, поэтому включается другой источник (газовые или твердотопливные котлы). Можно использовать газовые котлы с плавной регулировкой мощности для покрытия 100% текущих потребностей в тепловой энергии.
Бивалентный режим работы позволяет определять точку переключению на второй источник тепла в зависимости от требуемой мощности нагрева и текущей эффективности теплового насоса. Так называемой бивалентная точка определяет внешнюю температуру, при которой тепловой насос отключается или в параллель к нему подключается обычный источник тепла.
