Тепловой насос для отопления дома: мощность, расход и окупаемость

Тепловой насос переносит в дом в несколько раз больше тепла, чем потребляет электричества: он не вырабатывает тепло, а перекачивает его из воздуха, грунта или воды. За счёт этого киловатт-час тепла у него стоит заметно дешевле, чем у электрокотла, но дороже, чем у магистрального газа.

Разобраться в целесообразности помогает простая арифметика: годовой расход тепла, коэффициент преобразования и цена электроэнергии. Ниже — методика расчёта мощности и расхода, объяснение, что такое COP и почему паспортные цифры отличаются от реальных, и сравнение окупаемости с газом и электрокотлом.

Что такое COP и почему он меняется

Коэффициент преобразования COP — это отношение полученного тепла к затраченной электроэнергии. Тепловой насос с COP 4,0 на каждый киловатт-час электричества переносит в дом четыре киловатт-часа тепла.

Паспортный COP указывают для идеальных условий — например, +7 °С на улице для воздушного насоса. Но чем холоднее на улице, тем труднее насосу отбирать тепло, и COP падает. Поэтому в расчётах используют сезонный коэффициент (SPF), усреднённый за весь отопительный период:

Считать экономию по паспортному COP — ошибка: в сильные морозы, когда тепла нужно больше всего, воздушный насос работает с наименьшей эффективностью.

Методика расчёта мощности и расхода

Мощность теплового насоса подбирается по теплопотерям дома так же, как мощность котла, а расход электроэнергии получается делением на COP.

Обратите внимание на размерности: мощность P — тепловая, а электрическая мощность теплового насоса в COP раз меньше. Для дома, которому нужно 10 кВт тепла, воздушный насос с COP 3,0 потребляет лишь около 3,3 кВт электричества — это отдельная выгода при ограниченной выделенной мощности.

Сравнение с электрокотлом и газом

Главный ориентир — цена киловатт-часа тепла:

Вывод устойчив к колебаниям цен: тепловой насос проигрывает магистральному газу по стоимости тепла, но уверенно выигрывает у электрокотла (в 3 раза) и у сжиженного газа. Он оправдан там, где газа нет, а альтернатива — электричество или газгольдер.

Окупаемость: когда тепловой насос имеет смысл

Окупаемость зависит не от экономии самой по себе, а от разницы капитальных затрат с альтернативой.

Против электрокотла. Экономия большая — около 90 000–100 000 ₽ в год для дома 100 м². Тепловой насос дороже электрокотла на 400 000–700 000 ₽, поэтому окупается за 5–8 лет, после чего работает в плюс.

Против магистрального газа. Тепло из газа дешевле, поэтому тепловой насос в год дороже примерно на 25 000–30 000 ₽. Подключение газа само по себе стоит 300 000–800 000 ₽, и если газ уже подведён, тепловой насос экономически не оправдан; если газа нет — сравнение сводится к стоимости подключения.

Против сжиженного газа и пеллет. Экономия 7 000–30 000 ₽ в год, а разница в оборудовании невелика, поэтому окупаемость 4–8 лет.

Пример: дом 100 м², воздушный тепловой насос

Исходные данные: дом 100 м² среднего утепления (q = 100 Вт/м²), отопительный сезон 210 суток, воздушный тепловой насос с сезонным COP 3,0, электроэнергия 5,5 ₽/кВт·ч.

1. Требуемая тепловая мощность: P = 100 · 100 / 1000 = 10 кВт.
2. Годовой расход тепла: W = 10 · 24 · 210 · 0,5 = 25 200 кВт·ч.
3. Расход электроэнергии: Wэ = 25 200 / 3,0 = 8 400 кВт·ч.
4. Стоимость за год: 8 400 · 5,5 = 46 200 ₽, то есть около 3 850 ₽ в месяц.
5. Электрокотёл на том же доме: 25 200 / 0,99 · 5,5 = 140 000 ₽ в год.
6. Экономия: 140 000 − 46 200 = 93 800 ₽ в год.

Электрическая мощность насоса — всего 10 / 3,0 = 3,3 кВт, поэтому он вписывается даже в скромное однофазное подключение, тогда как электрокотлу нужны все 10 кВт.

Ограничения и подводные камни

1. Воздушный насос слабеет в мороз. При −20 °С COP падает до 1,5–2, и расход электроэнергии растёт именно тогда, когда тепло нужно больше всего. В холодных регионах нужен резервный источник.
2. Геотермальный насос требует земляных работ. Бурение скважин или укладка горизонтального контура — это отдельная статья расходов и требования к участку.
3. Низкотемпературная система. Тепловой насос эффективен при температуре теплоносителя 35–45 °С, поэтому лучше сочетается с тёплым полом, чем с обычными радиаторами.
4. Шум наружного блока. Воздушный насос гудит, и место установки нужно выбирать подальше от спален и соседей.
5. Зависимость от тарифа. При дорогой электроэнергии и дешёвом газе экономика теплового насоса ухудшается, и расчёт нужно пересчитывать под свои цены.

Частые вопросы

Сколько электроэнергии потребляет тепловой насос?

В 2,5–4,5 раза меньше, чем отдаёт тепла. Для дома 100 м² средней полосы с годовым расходом тепла около 25 000 кВт·ч воздушный тепловой насос с сезонным COP 3,0 потратит около 8 400 кВт·ч электроэнергии за сезон против 25 500 кВт·ч у электрокотла.

Выгоден ли тепловой насос по сравнению с газом?

По текущей стоимости тепла магистральный газ дешевле: около 0,75 ₽ за кВт·ч против 1,8 ₽ у теплового насоса. Но если газа нет и альтернатива — сжиженный газ или электрокотёл, тепловой насос окупает разницу в стоимости оборудования за 5–8 лет.

Какой тепловой насос лучше — воздушный или геотермальный?

Геотермальный стабильнее: COP 4,0–4,5 против 2,5–3,5 у воздушного, но стоит в 1,5–2 раза дороже из-за земляных работ. Воздушный дешевле в установке и окупается быстрее, но его COP падает в сильные морозы, когда тепла нужно больше всего.

При какой температуре тепловой насос перестаёт работать?

Современные воздушные тепловые насосы работают до −25…−30 °С, но с падением COP: при −20 °С он может снижаться до 1,5–2. На практике в холодных регионах тепловой насос дополняют резервным источником — электрокотлом или ТЭНом, который включается в самые морозные дни.

Как посчитать мощность теплового насоса?

Тепловая мощность подбирается по теплопотерям дома: P = S·q/1000, где q — удельные теплопотери 60–150 Вт/м². Для дома 100 м² среднего утепления это 10 кВт тепловой мощности, а электрическая при COP 3,0 составит около 3,3 кВт.

Прежде чем выбирать тепловой насос, посчитайте теплопотери дома и сравните полную стоимость отопления разными видами топлива. Если альтернатива — электрокотёл, оцените его реальный расход, а мощность подберите через расчёт мощности котла.