Теплові насоси – найсучасніше та найпросунутіше обладнання для опалення енергоефективних приватних будинків. Вони використовують енергію навколишнього середовища для генерації теплової енергії, можуть працювати на низькотемпературну систему опалення, забезпечуючи таким чином значну економію. Тим не менш, тепловий насос коштує досить дорого, тому багато домовласників сумніваються у доцільності такої масштабної покупки. Тому сьогодні ми поговоримо про те, чи варто організовувати опалення на базі теплового насоса та як швидко окупиться таке рішення. Для цього ми надамо вам наочне порівняння цін експлуатації газового обладнання та ТН.
Ключові переваги теплових насосів
Насамперед необхідно розуміти, що тепловий насос для забезпечення енергоефективності повинен працювати на низькотемпературне опалення. Воно передбачає подачу в систему теплоносія з температурою 60 або навіть 50 градусів, і обратку з температурою 40/30 градусів відповідно. Завдяки ефективності такого опалення, сьогодні багато українців відмовляються від стандартних радіаторів, віддаючи перевагу теплим підлогам. Теплі підлоги – ідеальний варіант, оскільки забезпечують рівномірний розподіл тепла, дозволяють тримати ноги в теплі, і є інертною системою (довго прогрівають приміщення, але й довго остигають). Окрім теплої підлоги, чудовим рішенням для реалізації низькотемпературної системи опалення є внутрішньопідлогові конвектори.
Також тепловим насосам для ефективної роботи (і, відповідно, швидкої окупності) потрібен енергоефективний будинок – з мінімальними тепловтратами, а також наявністю припливно-витяжної системи вентиляції з рекуперацією.
Якщо ви зважилися на організацію низькотемпературної системи опалення та збудували енергоефективну будівлю, то сміливо можна придивлятися до теплових насосів. Чим же вони такі гарні, в порівнянні з іншим обладнанням?
- 3 в 1: опалення, охолодження, ГВП.
Теплові насоси, окрім опалення, можуть готувати гарячу воду для вашого будинку, а також забезпечувати повноцінне кондиціювання. Таким чином, ви можете відмовитися від стандартної мультиспліт-системи, встановивши замість неї тепловий насос із внутрішньопідлоговими конвекторами або фанкойлами.
- Високі показники COP та EER.
COP та EER – показники, які демонструють співвідношення використовуваної електричної енергії та генерованої теплової/холодильної енергії (відповідно). Теплові насоси, залежно від їх виду, можуть один кіловат електричної енергії перетворити на 3 або навіть 5 кВт тепла чи холоду. Для порівняння:
- З 1 кубу газу ми можемо отримати 8 кВт тепла. Станом на 2023 рік куб газу в Києві коштує близько 8 грн, а 1 кВт електрики – 2,6 грн. Відповідно, на генерацію 1 кВт тепла газовим казаном ми витратимо 1 гривню, а на генерацію 1 кВт тепла тепловим насосом – 50-80 копійок, залежно від типу.
- Електричний котел генерує 0,9 кВт теплової енергії із 1 кВт електрики. Відповідно, ми витратимо близько 2,8 грн на генерацію кіловата тепла.
Як ми бачимо з простого порівняння, користуватися тепловим насосом для опалення найвигідніше, а встановлювати електрокотел зовсім не вигідно.
- Робота від електроенергії.
Цей пункт частково випливає із попереднього. Якщо до вашого будинку не підведена газова магістраль, то тепловий насос буде ідеальним рішенням для опалення, оскільки сприяє економії, порівняно з електрокотлом. Термін окупності теплового насоса в такому разі буде ще меншим, оскільки підведення газу до будинку – досить дорога процедура. До того ж, зважаючи на досить низьке енергоспоживання, тепловий насос цілком може працювати від генератора електрики у разі відключення світла, що досить актуально на даний момент.
Тим не менш, більшість домоволодінь все ж таки мають доступ до газу. У такому разі власники приватного будинку стають перед вибором опалювального приладу: газовий котел або тепловий насос. Звичайно, тепловий насос дешевше в експлуатації, але газовий котел дешевше сам по собі. Коли в цьому випадку окупиться тепловий насос? Для цього треба розуміти річну вартість експлуатації обладнання.
Щоб умови були однаковими, порівняння та розрахунки базуватимемо на факті роботи на низькотемпературну систему опалення.
Розрахунок вартості опалення приватного будинку під час використання газового опалення
Говорячи про газові котли, ми маємо на увазі опалювальне обладнання конденсаційного типу. Це найекономніший і найбезпечніший варіант газових пристроїв на сьогоднішній день. Конденсаційні газові котли можуть працювати на низькотемпературну систему опалення та готувати гарячу воду. Але на охолодження котел не може працювати ніяк – тому до розрахунку вартості експлуатації доведеться включити також вартість мультиспліт-системи та її роботи.
Річні витрати на опалення та нагрівання води
Щоб розрахувати річні витрати на опалення газовим котлом (а пізніше – і тепловим насосом), візьмемо певний проєкт, на прикладі якого наочно покажемо витрати.
Наш техніко-економічний аналіз ми проводили для досить великого будинку, 550 м2.
Щоб розуміти, яку потужність має видавати опалювальне обладнання, необхідно провести також теплотехнічний розрахунок, який враховуватиме тепловтрати через стіни, покрівлю, підлогу та вікна. Для нашого будинку буде необхідна:
- Теплова потужність системи опалення 26 квт.
- Холодильна потужність кондиціонування 27 кВт.
Для розрахунків також необхідно знати вуличну температуру найхолоднішої п'ятиденки на рік. У Києві максимальна мінусова температура може становити -22°С. Середня температура опалювального періоду становить -0,1°С, а тривалість цього періоду – в середньому, 176 діб.
У будинку, тим часом, рекомендується підтримувати температуру +22°С, це оптимальний та найпоширеніший параметр при розрахунку опалення.
Тепер про водопостачання. Звичайно ж, добове споживання гарячої води залежатиме від кількості людей, їх звичок і навіть сантехніки (наприклад, для тропічного душу знадобиться набагато більше води, ніж для звичайного). Однак ми приймемо середній параметр 0,65 м3 на добу та температуру води 45°С.
Не забуваймо, що з одного куба газу ми отримуємо 8 кВт тепла. І, звичайно ж, враховуємо тарифи на газ – ми візьмемо дані за 2020 рік, коли один кубометр коштував 6,91 грн.
До наших даних також включимо вартість експлуатації мультиспліт-системи, оскільки газовий котел не забезпечує охолодження. І тому дивимося тарифи електричну енергію за 2020 рік – 1,68 чи 0,9 кВт/год.
Далі нам знадобляться деякі формули:
- Споживання тепла на місяць: ΣQміс = 24 ∙ Qсо·S · a · b · c / (tв - tзовн5). Де S – розрахункова кількість градусо-доби опалювального періоду, а ось a, b та c – стандартні коефіцієнти, рівні 0,8, 0,9 та 1 відповідно.
- Тепло, витрачене на ГВП на місяць: ΣQмісГВП= 31 ∙ 1,163 · V · (45 - 10). Де V – добове споживання гарячої води.
- Споживання холоду (при роботі обладнання протягом 12 годин): ΣQмесХ = 12 ∙ 30 ∙ Qсх ∙ 0,95 ∙ (0,7травень) ∙ (0,95червень) ∙ (1,05липень) ∙ (1,0серпень) ∙ (0 ,7вересень).
Враховуючи всі попередні дані та формули, отримуємо такий розрахунок:
Звідси бачимо, що річна експлуатація газового котла разом із мультиспліт-системою для прийнятого нами будинку 550 м2 у 2020 році становила 107 116 грн.
Розрахунок витрат під час використання теплового насоса
Перш ніж надати подібний розрахунок для опалення та охолодження тепловим насосом, поговоримо спочатку про типи пристроїв. Адже, щоб у результаті розрахувати термін окупності теплового насоса, потрібно розуміти початкову вартість рішення. Ціна самого обладнання, а також вартість його встановлення та обв'язування залежатиме від типу пристрою. Усього для приватних будинків є сенс розглядати два варіанти:
- Теплові насоси повітря-вода. Такі пристрої забирають приховану енергію з повітря і передають на контур опалення. COP та EER насосів повітря-вода в середньому дорівнюють 3, і сильно залежать від температури повітря на вулиці. Ці пристрої перестають ефективно працювати при досягненні певної вуличної температури (-15…-25℃, залежно від моделі). Однак, теплові насоси повітря-вода досить прості в установці.
- Геотермальні теплові насоси. Ці прилади черпають приховану енергію із ґрунту. Вони мають великі середньорічні показники COP та EER (близько 5) порівняно з попереднім типом, оскільки температура землі протягом року залишається стабільною. Ціна самого геотермального насоса може бути такою ж, або навіть нижчою, ніж насоса повітря-вода. Однак витрати на встановлення пристрою будуть значно серйознішими, порівняно з насосами повітря-вода, тому що знадобляться великі обсяги земельних робіт (буріння свердловин, встановлення зондів тощо).
Також ціна багато в чому залежатиме від компанії-виробника обладнання. Ми рекомендуємо теплові насоси брендів Olimpia Splendid (повітря-вода) та Stiebel Eltron (повітря-вода, ґрунт-вода). Саме ці пристрої гарантують ідеальне співвідношення ціни та якості, а також демонструють одні з найвищих COP та EER на ринку. Особливо високим ККД відрізняються ґрунтові теплові насоси Stiebel Eltron.
Ось і для нашого розрахунку опалення та охолодження тепловим насосом ми взяли саме геотермальний тип, через більшу економію при його експлуатації. Подивимося, скільки коштуватиме використання геотермального теплового насоса для нашого будинку 550 м2.
Разом, встановивши тепловий насос ґрунт-вода, за 2020 рік на опалення, охолодження та ГВП ми витратили б 23070 грн. Економія – приблизно у 4,5 рази! Однак пам'ятаємо, що тепловий насос досить дороге обладнання. Чи варте воно того? Давайте порахуємо терміни окупності.
Розрахунок терміну окупності
Спочатку проведемо порівняння цін експлуатації обох систем опалення. Різниця складе 84 046 грн, саме таку цифру ми отримаємо, відібравши 23 070 грн (вартість використання ТН) від 107 116 грн (вартість системи газовий котел + мульти-спліт).
Тепер проведемо порівняння цін самих систем опалення. Вартість "Газ + мультиспліт" становитиме 3 258 753 грн (для прийнятого нами будинку 550 м2). Система на ТН ґрунт-вода, звичайно ж, коштуватиме набагато дорожче – у нас це 3 884 330 грн. Шляхом простого віднімання розуміємо, що система на геотермальному насосі обійдеться дорожче на 625 607 грн.
У результаті, щоб розрахувати термін окупності теплового насоса, розділимо різницю між вартістю систем на різницю вартості експлуатації систем.
625607 грн / 84046 грн = 7,44.
Виходить, що системи опалення, охолодження та ГВП на геотермальному тепловому насосі окупляться протягом 7 з половиною років. І це термін на 2020 рік – сьогодні окупність буде ще кращою, зважаючи на зростання тарифів.
Зрозуміло, саме для вашого будинку цифри можуть вийти зовсім інші. Пам'ятайте, що з розрахунку окупності враховується величезна кількість нюансів. Тому краще зверніться до фахівців за техніко-економічним аналізом, щоб отримати актуальні дані та організувати ідеальне опалення, охолодження та ГВП приватного будинку.
Зручність використання теплового насосу
Що газовий конденсаційний котел, що тепловий насос вам буде зручно використовувати. Пристрої, як правило, наділені всією необхідною автоматикою для роботи, яка не потребує уваги користувача. Основна зручність експлуатації теплового насоса – робота на охолодження, у зв'язку з чим вам не доведеться встановлювати мультиспліт-систему кондиціювання.
Також до зручностей використання теплового насоса можна віднести той факт, що вони не вимагають облаштування котельні. Для газового опалювального обладнання необхідно врахувати ряд вимог щодо розміщення (наявність вікна, димоходу, певної площі навколо).
Загалом тепловий насос – чудове рішення для опалення, охолодження та ГВП енергоефективного будинку, про яке ви не пошкодуєте в перспективі.
