Тепловые насосы – самое современное и продвинутое оборудования для отопления энергоэффективных частных домов. Они используют энергию окружающей среды для генерации тепловой энергии, могут работать на низкотемпературную систему отопления, таким образом обеспечивая значительную экономию. Тем не менее, тепловой насос стоит достаточно дорого, поэтому многие домовладельцы сомневаются в целесообразности такой масштабной покупки. Поэтому сегодня мы поговорим о том, стоит ли организовывать отопление на базе теплового насоса, и как быстро окупится такое решение. Для этого мы представим вам наглядное сравнение цен эксплуатации газового оборудования и ТН.
Ключевые преимущества тепловых насосов
Прежде всего, необходимо понимать, что тепловой насос для обеспечения энергоэффективности должен работать на низкотемпературное отопление. Оно предполагает подачу в систему теплоносителя с температурой 60 или даже 50 градусов, и обратку с температурой 40/30 градусов соответственно. Благодаря эффективности такого отопления, сегодня многие украинцы отказываются от стандартных радиаторов, отдавая предпочтение теплым полам. Теплые полы – идеальный вариант, поскольку обеспечивают равномерное распределение тепла, позволяют держать ноги в тепле, и являются инертной системой (долго прогревают помещение, но и долго остывают). Помимо теплых полов, прекрасным решением для реализации низкотемпературной системы отопления являются внутрипольные конвекторы.
Также тепловым насосам для эффективной работы (и, соответственно, быстрой окупаемости) нужен энергоэффективный дом – с минимальными теплопотерями, а также с наличием приточно-вытяжной системой вентиляции с рекуперацией.
Если вы решились на организацию низкотемпературной системы отопления и построили энергоэффективное здание, то смело можно присматриваться к тепловым насосам. Чем же они так хороши, в сравнении с другим оборудованием?
- 3 в 1: отопление, охлаждение, ГВС.
Тепловые насосы, помимо отопления, могут подготавливать горячую воду для вашего дома, а также обеспечивать полноценное кондиционирование. Таким образом, вы можете отказаться от стандартной мультисплит-системы, установив вместо нее тепловой насос с внутрипольными конвекторами или фанкойлами.
- Высокие показатели COP и EER.
COP и EER – показатели, которые демонстрируют соотношение используемой электрической энергии и генерируемой тепловой/холодильной энергии (соответственно). Тепловые насосы, в зависимости от их вида, могут один киловатт электрической энергии превратить в 3 или даже 5 кВт тепла или холода. Для сравнения:
- Из 1 куба газа мы можем получить 8 кВт тепла. По состоянию на 2023 год, куб газа в Киеве стоит около 8 грн, а 1 кВт электричества – 2,6 грн. Соответственно, на генерацию 1 кВт тепла газовым котлом мы потратим 1 гривну, а на генерацию 1 кВт тепла тепловым насосом – 50-80 копеек, в зависимости от типа.
- Электрический котел генерирует 0,9 кВт тепловой энергии из 1 кВт электричества. Соответственно, мы потратим около 2,8 грн на генерацию киловатта тепла.
Как мы видим из простого сравнения, пользоваться тепловым насосом для отопления выгоднее всего, а устанавливать электрокотел совершенно не выгодно.
- Работа от электричества.
Этот пункт частично вытекает из предыдущего. Если к вашему дому не подведена газовая магистраль, то тепловой насос будет идеальным решением для отопления, поскольку способствует экономии, по сравнению с электрокотлом. Срок окупаемость теплового насоса в таком случае будет еще меньше, поскольку подведение газа к дому – достаточно дорогая процедура. К тому же, ввиду довольно низкого энергопотребления, тепловой насос вполне может работать от генератора электричества в случае отключения света, что довольно актуально на текущий момент.
Тем не менее, большинство домовладений все же имеют доступ к газу. В таком случае владельцы частного дома становятся перед выбором прибора для отопления: газовый котел или тепловой насос. Конечно, тепловой насос дешевле в эксплуатации, но газовый котел дешевле сам по себе. Как скоро в этом случае окупится тепловой насос? Для этого надо понимать годовую стоимость эксплуатации оборудования.
Чтобы условия были одинаковыми, сравнение и расчеты будем базировать на факте работы на низкотемпературную систему отопления.
Расчет стоимости отопления частного дома при использовании газового отопления
Говоря о газовых котлах, мы подразумеваем отопительное оборудование конденсационного типа. Это самый экономный и безопасный вариант газовых устройств на сегодняшний день. Конденсационные газовые котлы могут работать на низкотемпературную систему отопления и подготавливать горячую воду. Но вот на охлаждение котел не может работать никак – поэтому в расчет стоимости эксплуатации придется включить также стоимость мультисплит-системы и ее работы.
Годовые затраты на отопление и нагрев воды
Чтобы рассчитать годовые затраты на отопление газовым котлом (а позже – и тепловым насосом), давайте возьмем определенный проект, на примере которого наглядно покажем затраты.
Наш технико-экономический анализ мы проводили для достаточно большого дома, в 550 м2.
Чтобы понимать, какую мощность должно выдавать отопительное оборудование, необходимо провести также теплотехнический расчет, который будет учитывать теплопотери через стены, кровлю, пол и окна. Для нашего дома будет необходима:
- Тепловая мощность системы отопления 26 кВт.
- Холодильная мощность системы кондиционирования 27 кВт.
Для расчетов также необходимо знать уличную температуру самой холодной пятидневки в году. В Киеве максимальная минусовая температура может составлять -22°С. Средняя же температура отопительного периода составляет -0,1°С, а длительность этого периода – в среднем, 176 суток.
В доме, тем временем, рекомендуется поддерживать температуру +22°С, это оптимальный и самый распространенный параметр при расчете отопления.
Теперь о водоснабжении. Конечно же, суточное потребление горячей воды будет зависеть от количества проживающих людей, их привычек и даже сантехники (например, для тропического душа понадобится гораздо больше воды, чем для обычного). Однако мы примем средний параметр 0,65 м3 в сутки, и температуру воды 45°С.
Не забываем, что из одного куба газа мы получаем 8 кВт тепла. И конечно же, учитываем тарифы на газ – мы возьмем данные за 2020 год, когда один кубометр стоил 6,91 грн.
В наши данные также включим стоимость эксплуатации мультисплит-системы, поскольку газовый котел не обеспечивает охлаждение. Для этого смотрим тарифы на электрическую энергию за 2020 год – 1,68 либо 0,9 кВт/час.
Далее, нам пригодятся некоторые формулы:
- Потребление тепла в месяц: ΣQмес= 24 ∙ Qсо · S · a · b · c / (tв - tвн5). Где S – расчетное количество градусо-суток отопительного периода, а вот a, b и c – стандартные коэффициенты, равные 0,8, 0,9 и 1 соответственно.
- Тепло, затраченное на ГВС в месяц: ΣQмесГВС= 31 ∙ 1,163 · V · (45 - 10). Где V – суточное потребление горячей воды.
- Потребление холода (при работе оборудования в течение 12 часов): ΣQмесХ = 12 ∙ 30 ∙ Qсх ∙ 0,95 ∙ (0,7май) ∙ (0,95июнь) ∙ (1,05июль) ∙ (1,0август) ∙ (0,7сентябрь).
Учитывая все предыдущие данные и формулы, получаем такой расчет:
Отсюда видим, что годовая эксплуатация газового котла совместно с мультисплит-системой для принятого нами дома 550 м2 в 2020 году составляла 107 116 грн.
Расчет затрат при использовании теплового насоса
Прежде чем предоставить подобный расчет для отопления и охлаждения тепловым насосом, поговорим сначала о типах устройств. Ведь чтобы в итоге рассчитать срок окупаемости теплового насоса, нужно понимать изначальную стоимость решения. Цена самого оборудования, а также стоимость его установки и обвязки будет зависеть от типа устройства. Всего для частных домов имеет смысл рассматривать два варианта:
- Тепловые насосы воздух-вода. Такие устройства забирают скрытую энергию из воздуха, и передают на контур отопления. COP и EER насосов воздух-вода в среднем равняются 3, и сильно зависят от температуры воздуха на улице. Эти приборы перестают эффективно работать при достижении определенной уличной температуры (-15…-25℃, в зависимости от модели). Однако тепловые насосы воздух-вода достаточно просты в установке.
- Геотермальные тепловые насосы. Эти приборы черпают скрытую энергию из грунта. Они имеют большие среднегодовые показатели COP и EER (около 5), по сравнению с предыдущим типом, поскольку температура земли в течение года остается стабильной. Цена самого геотермального насоса может быть такой же, или даже ниже, чем насоса воздух-вода. Однако затраты на установку устройства будут куда более серьезными, в сравнении с насосами воздух-вода, потому что потребуются большие объемы земельных работ (бурение скважин, установка зондов и т. д.).
Также цена во многом будет зависеть от компании-производителя оборудования. Мы рекомендуем тепловые насосы брендов Olimpia Splendid (воздух-вода) и Stiebel Eltron (воздух-вода, грунт-вода). Именно эти устройства гарантируют идеальное соотношения цены и качества, а также демонстрируют одни из самых высоких COP и EER на рынке. Особенно высоким КПД отличаются грунтовые тепловые насосы Stiebel Eltron.
Вот и для нашего расчета отопления и охлаждения тепловым насосом мы взяли именно геотермальный тип, из-за большей экономии при его эксплуатации. Посмотрим, сколько будет стоить использование геотермального теплового насоса для нашего дома 550 м2.
Итого, установив тепловой насос грунт-вода, за 2020 год на отопление, охлаждение и ГВС мы потратили бы 23070 грн. Экономия – примерно в 4,5 раза! Однако помним, что тепловой насос – достаточно дорогое оборудование. Стоит ли оно того? Давайте посчитаем сроки окупаемости.
Расчет срока окупаемости
Для начала проведем сравнение цен эксплуатации обоих систем отопления. Разница составит 84 046 грн, именно такую цифру мы получим, отняв 23070 грн (стоимость использования ТН) от 107116 грн (стоимость системы газовый котел + мульти-сплит).
Теперь проведем сравнение цен самих систем отопления. Стоимость “Газ + мультисплит” будет составлять 3 258 753 грн (для принятого нами дома 550 м2). Система на ТН грунт-вода, конечно же, обойдется намного дороже – у нас это 3 884 330 грн. Путем простого вычитания понимаем, что система на геотермальном насосе обойдется дороже на 625 607 грн.
В итоге, чтобы рассчитать срок окупаемости теплового насоса, разделим разницу между стоимостью систем на разницу стоимости эксплуатации систем.
625 607 грн / 84 046 грн = 7,44.
Получается, что системы отопления, охлаждения и ГВС на геотермальном тепловом насосе окупятся в течение 7 с половиной лет. И это срок на 2020 год – сегодня окупаемость будет еще лучше, ввиду выросших тарифов.
Разумеется, именно для вашего дома цифры могут получиться совершенно другие. Помните, что при расчете окупаемости учитывается огромное количество нюансов. Поэтому лучше обратитесь к специалистам за технико-экономическим анализом, чтобы получить актуальные данные и организовать идеальное отопление, охлаждение и ГВС частного дома.
Удобство использования теплового насоса
Что газовый конденсационный котел, что тепловой насос вам будет удобно использовать. Устройства, как правило, наделены всей нужной автоматикой для работы, не требующей внимание пользователя. Основное удобство эксплуатации теплового насоса – работа на охлаждение, в связи с чем вам не придется устанавливать мултисплит-систему кондиционирования.
Также к удобствам использования теплового насоса можно отнести тот факт, что они не требуют обустройства котельной. Для газового же отопительного оборудования необходимо учесть ряд требований по размещению (наличие окна, дымохода, определенной площади вокруг).
В целом, тепловой насос – прекрасное решение для отопления, охлаждения и ГВС энергоэффективного дома, о котором вы не пожалеете в перспективе.
