Подробное руководство
Тепловой насос или газовый котёл: симулятор на 10 лет. Установка, COP и цены на энергию
Аналитический обзор отрасли
Замена газового котла тепловым насосом — одно из самых крупных решений в домашней энергетике, и ответ редко бывает очевидным. Тепловой насос переносит тепло, а не сжигает топливо, поэтому каждая единица электричества даёт три и более единицы тепла. Это звучит как лёгкая победа, пока не замечаешь, что электричество обычно стоит в два-три раза дороже газа за единицу, а установка может обойтись в несколько раз дороже нового котла. Окупится ли насос, зависит от соревнования между эффективностью и соотношением цен, которое разыгрывается на горизонте десяти лет и зависит от установки, обслуживания и того, как дрейфуют цены на энергию. Этот симулятор делает такое соревнование видимым в одном месячном числе.
Структура задачи — это отношение. Разделите цену электричества на реальный сезонный COP, и вы получите стоимость единицы тепла от насоса. Разделите цену газа на КПД котла, и получится то же число для газа. Если число насоса ниже, каждая единица тепла экономит деньги; если выше, установку должно окупить что-то другое. Сверху лежат постоянные статьи: капитальные затраты на насос, его обслуживание и котёл, который вам всё равно пришлось бы заменить. Потребность в тепле масштабирует всё, поэтому продуваемый дом с высокой потребностью выигрывает от хорошего насоса больше, чем небольшой и хорошо утеплённый.
Каскад домино начинается с реальной эффективности, то есть COP после сильных морозов и циклов оттайки. Она задаёт стоимость каждой единицы тепла, которая вместе с установкой, распределённой на десять лет, определяет, какую долю затрат на насос составляет капитал. Это питает соотношение затрат на газ и на насос и, наконец, месячную экономию. Поэтому более слабый COP не только увеличивает счёт за электричество, но и ухудшает вид доли капитала, ведь меньшая экономия должна окупить ту же установку. Небольшие изменения в начале цепочки могут перевернуть последний блок.
Айсберг разделяет счета, которые вы видите, и затраты, о которых забываете. Над ватерлинией находятся счёт за электричество и установка, распределённая на десять лет. Под ней лежат три статьи, которых редко касается коммерческое предложение: ежегодное обслуживание, дополнительное электричество в сильные морозы и при циклах оттайки, когда реальный COP падает ниже заявленного значения, а также работы с радиаторами, трубопроводами и электрикой, которые нужны многим домам, чтобы насос работал хорошо. Эти статьи могут превратить многообещающую экономию в скромную. Используйте симулятор, чтобы найти цену электричества, COP или стоимость установки, при которых выигрывает газ, а затем запросите у установщиков цифры, подходящие для вашего дома.
Формулы и методология
Модель сравнивает две годовые стоимости на горизонте десяти лет и показывает разницу в месяц. Потребность в тепле определяется вашим домом. Тепловому насосу нужно электричества в размере потребности, делённой на реальный COP, по вашему тарифу с поправкой на среднюю десятилетнюю инфляцию, плюс обслуживание и стоимость установки, погашаемая за десять лет при цене денег 6 %. Газовому варианту нужно газа в размере потребности, делённой на КПД котла, с собственной поправкой на инфляцию, плюс обслуживание котла и резерв на замену котла, которой насос позволяет избежать.
- Реальный COP
- COP_реал = COP × (1 − потери в холод)
- Заявленный COP уменьшается на 6 % из-за сильных морозов, циклов оттайки и пиков нагрева воды.
- Годовая стоимость теплового насоса
- ТН = потребность ÷ COP_реал × цена электричества × f_э + обслуживание + аннуитет(установка)
- Электричество со средней десятилетней инфляцией, обслуживание и установка, погашаемая за десять лет.
- Годовая стоимость газа
- Газ = потребность ÷ 0,9 × цена газа × f_г + обслуживание + резерв на котёл
- Газ при КПД котла 90 % с ежегодным резервом на замену старого котла.
- Средний ценовой коэффициент
- f = ((1 + g)^10 − 1) ÷ (10 × g)
- Множитель к сегодняшней цене, соответствующий среднему за десять лет значению при годовой инфляции g.
- Месячная экономия
- Итог = (Газ − ТН) ÷ 12
- Положительное значение означает, что тепловой насос выигрывает у газа за десять лет. Точка разрыва — это значение, при котором оно становится равным нулю.
Каскадная эластичность
Стоимость установки, цена электричества и цена газа сильнее всего двигают результат, потому что действуют на самые крупные составляющие каждой годовой стоимости. COP важен через счёт за электричество и сильнее всего там, где электричество дорого. Потребность в тепле масштабирует оба варианта сразу, поэтому она расширяет и положительный разрыв, и отрицательный. Рост цены на газ медленный, но накапливается: несколько пунктов в год дают двузначную надбавку за десять лет, поэтому его стоит проверять и в низком, и в высоком вариантах.
Три реальных примера
Старт на собственных средствах
Небольшой хорошо утеплённый дом
Компактный дом с умеренной потребностью в тепле и хорошим насосом. Экономия положительная, но небольшая, потому что экономить почти не на чем. Загрузите этот сценарий, чтобы увидеть, как стоимость установки преобладает при низкой потребности.
Растущий средний бизнес
Большой продуваемый дом
Большой дом с высокой потребностью в тепле, хорошо спроектированной системой и газом, который дорожает. Каждая сэкономленная единица тепла приносит большую выгоду. Загрузите этот сценарий, чтобы увидеть, как потребность поднимает месячную экономию значительно выше базовой.
Кризис типа «чёрный лебедь»
Дорогой насос при дешёвом газе
Дорогая установка, насос, который с трудом достигает COP 2,4, электричество по высокой цене и дешёвый газ без роста цены. Насос так и не окупается. Загрузите этот сценарий, чтобы увидеть, какой показатель возвращает экономию.
Матрица отраслевых ориентиров
| Показатель | Опасная зона | Среднее по отрасли | Лучшие 10 % |
|---|---|---|---|
| Сезонный COP (воздушный насос) | Менее 2,5 | 3,0–3,8 | Более 4,0 |
| Соотношение цен электричества и газа | Более 3,0 | 2,0–2,8 | Менее 1,8 |
| Стоимость установки в доле десятилетних затрат на тепло | Более 60 % | 30–45 % | Менее 25 % |
| Потребность в тепле в год (типичный дом) | Менее 8 000 кВт·ч | 12 000–18 000 кВт·ч | Более 20 000 кВт·ч |
| Соотношение годовых затрат на газ и на насос | Менее 1,0 | 1,05–1,3 | Более 1,4 |
Переменные и рычаги
Стоимость установки теплового насоса
Полная цена установки после грантов и субсидий, в которых вы уверены, включая бойлер и пусконаладку.
Рычаг: Соберите три подробных предложения, выясните, какие гранты действуют сегодня, и не переплачивайте за мощность, которая дому не нужна.
Годовая потребность в тепле
Тепло, которое дому нужно за год на отопление и горячую воду, по прошлым счетам за газ или энергетическому сертификату.
Рычаг: Сначала снизьте потребность в тепле: утеплите щели и чердак, ведь меньшая тепловая нагрузка означает меньший и более дешёвый насос и более низкие счета.
Сезонная эффективность (COP)
Количество тепла на единицу электроэнергии в среднем за год. Хорошо спроектированные системы достигают примерно 3–4.
Рычаг: Снизьте температуру подачи с помощью более крупных радиаторов или тёплого пола и используйте погодозависимое регулирование: каждый дополнительный пункт COP напрямую сокращает расход электричества.
Цена электроэнергии
Ваша полная цена за единицу, включая абонентскую плату, распределённую на потреблённые единицы.
Рычаг: Узнайте о тарифе для тепловых насосов или с разбивкой по времени суток и переносите работу на более дешёвые часы: электричество — самая крупная статья эксплуатационных расходов.
Цена газа
Ваша полная цена за единицу газа, включая долю абонентской платы, которую вы перестанете платить.
Рычаг: Проверьте свою реальную цену газа за единицу и абонентскую плату: дешёвый газовый контракт затрудняет оправдание насоса.
Рост цены на газ
Насколько быстро, по вашим ожиданиям, будет дорожать газ каждый год в течение десяти лет. Для электричества принят рост 3 % в год.
Рычаг: Прогоните модель с низким и высоким ростом цены на газ, так как ответ на десять лет сильно зависит от этого показателя.
Как пользоваться этим симулятором
- 1Введите годовую потребность в тепле по прошлым счетам за газ и текущие цены газа и электричества за единицу.
- 2Введите предложение по установке за вычетом грантов, в которых вы уверены, и честный сезонный COP.
- 3Посмотрите на пять блоков домино и выясните, что слабое место: эффективность, доля капитала или соотношение затрат.
- 4Нажмите «Найти мою точку разрыва», чтобы увидеть цену электричества, COP или стоимость установки, при которых выигрывает газ.
- 5Откройте вкладку «Параллельная вселенная», чтобы сравнить ваш план с оптимизированным тепловым насосом на горизонте 24 месяцев.
Каких ошибок избегать
- Использовать максимальный лабораторный COP. Реальные системы теряют эффективность в холодную погоду и при нагреве воды, поэтому заявленное число завышает экономию.
- Сравнивать только эксплуатационные расходы. Без установки, распределённой на десять лет, тепловой насос всегда выглядит лучше, чем будет ощущаться в кошельке.
- Игнорировать радиаторы и электрику. Слишком малые радиаторы требуют высокой температуры подачи и снижают COP, а старый щиток может принести крупный незапланированный счёт.
- Считать, что газ навсегда останется дешёвым или дорогим. Ответ на десять лет чувствителен к обоим путям цен, поэтому перед решением проверьте низкий и высокий варианты.
Часто задаваемые вопросы
Всегда ли тепловой насос дешевле газа?
Нет. Это зависит от соотношения цен на электричество и газ, вашей реальной эффективности, стоимости установки и срока, в течение которого вы останетесь в доме. Проверьте свои собственные числа, а не полагайтесь на средние значения.
Какой COP использовать?
Берите сезонное значение, которое установщик готов указать письменно для вашего дома, а не лучшее лабораторное. Для хорошо спроектированных воздушных систем обычны значения около 3–3,5.
Учтены ли субсидии и гранты?
Только если вы вычли их из стоимости установки. Правила грантов меняются, поэтому проверьте действующие программы и условия получения, прежде чем рассчитывать на них.
Почему рост цены электричества зафиксирован?
Чтобы модель оставалась сфокусированной, принято, что электричество дорожает на 3 % в год. Если вы ожидаете более быстрого роста, увеличьте показатель цены электричества для компенсации.
А охлаждение и солнечные панели?
Ни то ни другое не учтено. Насос, который ещё и охлаждает, или насос, питаемый собственной солнечной системой, обычно улучшает результат, поэтому считайте этот расчёт консервативной оценкой.
Насколько это точно?
Это учебная модель для планирования с заявленными допущениями, а не инженерная или финансовая консультация. Прежде чем решать, закажите расчёт теплопотерь и письменные предложения.
Это учебная модель планирования с заявленными допущениями. Она не является финансовой, налоговой или юридической консультацией. Подставьте собственные данные и проверяйте важные решения у квалифицированного специалиста.