В Московской области расходы на обогрев дома с использованием электричества, сжиженного газа или дизельного топлива оказываются примерно на одном уровне. Если ваш участок не подключён к магистральному газу, то существенно сократить регулярные затраты на отопление можно, установив тепловой насос. Это решение становится всё более популярным благодаря своей экономической эффективности.
Давайте изучим международный опыт использования тепловых насосов и проведём сравнительный расчёт экономической целесообразности различных систем отопления.
Выбор источника тепла для загородного дома
Представим, что у вас есть или планируется дом в Подмосковье. Его необходимо отапливать в холодный сезон. Рассмотрим основные варианты:
Доступные источники тепловой энергии:
• Печное отопление (дрова, пеллеты)
• Магистральный газ
• Электричество
• Сжиженный газ (пропан-бутан) в газгольдере
• Дизельное топливо
Для современного комфортабельного дома печное отопление часто не подходит из-за необходимости постоянного контроля, низкой автоматизации, выбросов вредных частиц PM2.5, а также повышенной пожароопасности и относительно невысокого КПД. Этот вариант можно исключить из рассмотрения.
Ситуация с магистральным газом неоднозначна. С одной стороны, это самый дешёвый энергоноситель, с другой — стоимость подключения в Московской области может достигать 500 000 рублей, что является существенным капиталовложением.
Наиболее интересна для анализа группа, включающая электричество, сжиженный газ и дизельное топливо. На момент написания статьи примерные цены таковы: электроэнергия — 3,9 руб./кВт·ч, пропан-бутановая смесь — 23 руб./литр, дизельное топливо — 40 руб./литр.
Сравнительный расчёт стоимости тепла
Проведём расчёт стоимости одного киловатт-часа тепловой энергии для каждого из этих источников.
Сжиженный углеводородный газ (СУГ):
С учётом удельной теплоты сгорания и КПД газового котла (90%), при сжигании 1 литра выделяется около 6,75 кВт·ч тепла. При цене 23 руб./литр стоимость 1 кВт·ч тепла составляет примерно 3,40 рубля.
Дизельное топливо:
С учётом КПД котла (90%) 1 литр дизеля даёт около 8,4 кВт·ч тепла. При цене 40 руб./литр стоимость 1 кВт·ч тепла равна примерно 4,28 рубля.
Электричество (прямой нагрев):
КПД электрических нагревателей близок к 100%. Таким образом, стоимость 1 кВт·ч тепла напрямую равна тарифу на электроэнергию — 3,90 рубля.
Как видно, разница в стоимости тепла от этих трёх источников незначительна. Использование более дешёвого, но некачественного топлива может снизить КПД системы, нивелировав потенциальную экономию.
Если стоимость тепла практически одинакова, то логичнее выбрать наиболее простую и удобную систему — электрическое отопление. Установка газгольдера или дизельной системы оправдана лишь при острой нехватке выделенной электрической мощности, что обычно свидетельствует либо о большом размере дома, либо о его недостаточном утеплении.
Таким образом, для большинства домов в Подмосковье реальный выбор стоит между магистральным газом и электричеством.
Магистральный газ:
С учётом КПД котла (92%) и цены около 7 руб./м³, стоимость 1 кВт·ч тепла составляет всего около 80 копеек. Это делает газ в 4,75 раза дешевле прямого электрического отопления. Однако высокая стоимость подключения может перечеркнуть это преимущество.
Тепловой насос как оптимальное решение
Что делать, если магистральный газ недоступен или его подключение экономически нецелесообразно? Ответ — установить тепловой насос. Ключевое преимущество в том, что капитальные затраты на его монтаж часто сопоставимы со стоимостью установки газгольдера или дизельной системы, но эксплуатационные расходы оказываются в разы ниже.
Тепловой насос не производит тепло, а переносит его из окружающей среды (воздуха, грунта, воды) в дом. На это перенос затрачивается электроэнергия, но благодаря физическому принципу работы на 1 кВт затраченной электроэнергии система выдаёт 2-4 кВт тепловой энергии. Это соотношение называется коэффициентом преобразования (COP).
Таким образом, стоимость 1 кВт·ч тепла от теплового насоса при среднем COP = 3 и тарифе на электричество 3,9 руб./кВт·ч составит примерно 1,30 рубля. Эта цифра уже сопоставима со стоимостью отопления магистральным газом!
Когда стоит выбрать тепловой насос?
• Отсутствует техническая возможность подключения к магистральному газу.
• Стоимость подключения газа слишком высока и не окупится.
• Имеется лимит на электрическую мощность (тепловой насос потребляет меньше энергии, чем обычные электронагреватели для того же количества тепла).
• Дом имеет значительные теплопотери (парадоксально, но чем хуже утеплён дом, тем выше экономия от теплового насоса по сравнению с прямым электрическим отоплением).
Единственное ограничение для применения теплового насоса — экстремально низкая стоимость электроэнергии (менее 1,5 руб./кВт·ч). В таком случае экономический эффект от его установки может быть незначительным.
Принцип работы и виды тепловых насосов
Принцип работы теплового насоса аналогичен работе холодильника или кондиционера: хладагент циркулирует в замкнутом контуре, забирая тепло от источника с низкой температурой и отдавая его системе отопления дома. Основные виды систем:
«Грунт-вода» / «Вода-вода»:
Используют тепло земли или водоёма. Характеризуются высокой стабильностью работы независимо от погоды, но требуют значительных капиталовложений на бурение скважин или укладку коллектора. Риск «вымораживания» грунта при неправильном расчёте.
«Воздух-вода» и «Воздух-воздух»:
Используют тепло наружного воздуха. Их главное преимущество — относительно низкая стоимость оборудования и монтажа. Производительность падает с понижением температуры воздуха, но для климата Московской области (средняя температура отопительного периода около -3,4°C) они эффективны. При очень низких температурах (ниже -25°C...-30°C) может потребоваться дополнительный (резервный) электрический нагреватель.
Сравнение воздушных систем:
Тепловой насос «воздух-воздух» (по сути, инверторный кондиционер):
Преимущества: отопление зимой, охлаждение летом, возможность интеграции с системой вентиляции, самая низкая стоимость среди тепловых насосов.
Недостаток: не предназначен для нагрева воды для ГВС.
Тепловой насос «воздух-вода»:
Преимущества: отопление через радиаторы или тёплый пол, нагрев воды для бытовых нужд, возможность создания гибридных систем.
Недостатки: более высокая стоимость, система вентиляции — отдельный контур, для охлаждения требуются фанкойлы.
Тепловые насосы типа «воздух-воздух» являются наиболее доступными. Срок их окупаемости в условиях Подмосковья составляет от 3 до 6 лет в зависимости от теплопотерь дома.
Мировой опыт: Европа и Скандинавия
В 2018 году в Европе было установлено 1,3 миллиона новых тепловых насосов. Лидерами стали Франция, Италия, Испания, Швеция и Норвегия. Общий парк работающих тепловых насосов в Европе приближается к 12 миллионам единиц.
Примечательно, что более 90% проданных в том году тепловых насосов были воздушными («воздух-воздух» и «воздух-вода»).
Опыт Швеции и Норвегии особенно показателен, так как их климат схож с подмосковным. В Швеции установлено более 1 миллиона тепловых насосов, которые в основном заменили прямое электрическое отопление, электрические и дизельные котлы.
Климатические данные для Московской области (Кашира):
• Расчетная температура самой холодной пятидневки: -27°C
• Продолжительность отопительного периода: 212 суток
• Средняя температура отопительного периода: -3,4°C
В таких условиях воздушный тепловой насос с COP от 2 до 4 позволяет получить тепло в 2-4 раза дешевле, чем при использовании электричества, дизеля или сжиженного газа.
Наглядное сравнение экономической выгоды:
Реальные примеры из практики
Пример 1. Одноэтажный дом 72 м² (газобетон):
Нет магистрального газа, лимит мощности 5 кВт. Установлен тепловой насос.
• Стоимость оборудования: 150 000 руб.
• Ежегодная экономия: 35 000 руб.
Срок окупаемости: около 4,3 года.
Пример 2. Двухэтажный каркасный дом 230 м²:
Нет магистрального газа, мощность 15 кВт. Установлен тепловой насос.
• Стоимость оборудования: 230 000 руб.
• Ежегодная экономия: 72 000 руб.
Срок окупаемости: около 3,2 года.
Вывод: Практика доказывает, что воздушные тепловые насосы — это самый эффективный и экономичный способ отопления при отсутствии магистрального газа. Чем выше стоимость электроэнергии, тем больше выгода от их использования.
Сегодня мы активно занимаемся проектированием и монтажом систем отопления на базе воздушных тепловых насосов, а также систем вентиляции с рекуперацией тепла. В большинстве случаев системы «воздух-воздух» оказываются экономически более целесообразными, чем «воздух-вода».
Например, стоимость комплексного решения «под ключ» (отопление тепловым насосом + приточно-вытяжная вентиляция с рекуператором) для одноэтажного дома площадью 116 м² может составить около 725 000 рублей.
Более подробно об опыте эксплуатации теплового насоса с 2013 по 2019 год, а также ответы на частые вопросы можно найти в серии статей по ссылкам:
• Установка теплового насоса (часть 1)
• Воздушное отопление (часть 2)
• Воздушное отопление, электрика и всё остальное
• Испытания воздушного теплового насоса
• Опыт использования кондиционера для обогрева загородного дома
• Все правда о тепловых насосах
• Как обогреть дом с помощью кондиционера: 5 лет эксплуатации
• «Кондиционер как единственный источник тепла не работает!»
• Ответ на видео Владимира Сухорукова (канал «Тепло-вода») о тепловых насосах
Остались вопросы? Задавайте их в комментариях!
И не забудьте подписаться на блог, чтобы не пропустить новые статьи!