Тепловий насос чи електрокотел: скільки кВт·год за опалювальний сезон?

Електрокотел віддає в систему опалення одну кіловат-годину тепла на кожну кіловат-годину з лічильника, тепловий насос за сезон 2,9–4,6. Ми звели вимоги регламенту ЄС, паспортні COP двох насосів на морозі і градусо-доби 12 областей у таблицю сезону для одного будинку, плюс пікову потужність для генератора.

СпоживанняОновлено 27 жовтня 20269 хв читання

Коротка відповідь

Будинок, який втрачає 150 Вт на кожен градус різниці температур, у Київській області за опалювальний сезон потребує близько 14 100 кВт·год тепла. Електрокотел візьме з лічильника приблизно стільки ж, 14 100 кВт·год. Тепловий насос повітря-вода візьме 3100–3600 кВт·год з теплою підлогою (вода 35 °C) і 4200–4900 кВт·год з радіаторами (вода 55 °C).

Отже, тепловий насос бере за сезон у 2,9–4,6 раза менше за котел, а не «у п'ять разів» і не «так само, бо на морозі не працює». Але в найхолоднішу ніч різниця стискається: при −10 °C і воді 55 °C насос Daikin з нашої таблиці дає лише 1,64 кВт тепла на кіловат електрики. Тому пікову потужність для генератора чи вводу рахують окремо від сезону.

Звідки «котел на 4,5 кВт бере 16,3 кВт за годину» і «насос у п'ять разів економніший»

На запит про електрокотел трапляється твердження, що котел на 4,5 кВт на повній потужності «споживає 16,3 кВт за годину». Так не буває. ТЕН має сталий опір, і за годину роботи без перерви котел на 4,5 кВт бере рівно 4,5 кВт·год. Менше він бере, коли автоматика вимикає ступені. Електрокотел у цьому сенсі нічим не відрізняється від обігрівача, лише гріє воду, а не повітря.

Чому регламент пише котлу 36 %. Регламент ЄС № 813/2013 рахує сезонну ефективність опалювальних приладів у первинній енергії: кожну кіловат-годину електрики множать на коефіцієнт CC = 2,5. Для електричного котла додаток II вимагає ηs не менше 30 % з 26 вересня 2015 року і не менше 36 % з 26 вересня 2017 року. Ці 36 % не означають, що котел втрачає дві третини енергії. 36 % × 2,5 = 90 %: це мінімум разом із поправками на керування і власне споживання. Сам ТЕН віддає воді практично всю електрику, тому для розрахунку сезону ми беремо котлу 1 кВт·год тепла на 1 кВт·год з мережі.

Звідки «у п'ять разів». У паспорті Mitsubishi PUZ-WM85VAA стоїть COP 4,80. Це точка при +7 °C надворі і воді 35 °C, а не сезон. Для насосів той самий регламент вимагає ηs не менше 110 % з 2017 року, для низькотемпературних 125 %. У перерахунку на лічильник це сезонний COP щонайменше близько 2,75 і 3,1 (110 % × 2,5 і 125 % × 2,5, розрахунок редакції). П'яти разів за сезон не дає жоден із двох паспортів нижче.

Що кажуть паспорти: COP на морозі

Ми звели дві специфікації насосів повітря-вода класу 8 кВт. Це не рейтинг і не рекомендація: у Mitsubishi точки виміряні на повній потужності, у Daikin поруч стоять дані для етикетки ЄС, виміряні на частковому навантаженні (позначка ErP).

З таблиці видно три речі.

• Температура води важить більше за мороз. При тих самих −7 °C Daikin дає COP 2,77 на 35 °C і 1,96 на 55 °C. Радіатори, яким потрібна гаряча вода, забирають третину переваги.
• Mitsubishi тримає потужність. Виробник заявляє повні 8,5 кВт до −10 °C при воді 45 °C, але COP нижче −7 °C не дає.
• Холодний клімат у паспорті Daikin дано лише через ηs. SCOP з нього ми отримали так: 154 % × 2,5 = 3,85, плюс поправка 0,08, яку дає той самий паспорт для середнього клімату (4,61 проти 181 % × 2,5 = 4,53). Виходить близько 3,9 на 35 °C і 2,9 на 55 °C (розрахунок редакції).

Чому ми не беремо лише середній клімат: в еталонному сезоні ЄС для середнього клімату (таблиця 5 додатка III) немає жодної години нижче −10 °C. Для України це занадто м'яко, тому в розрахунку сезону ми даємо діапазон від холодного клімату до середнього.

Скільки будинок візьме за сезон: 12 областей

Будь-який будинок описує одне число: скільки ват тепла він втрачає на градус різниці між кімнатою і вулицею (Вт/К). Помножене на градусо-доби опалювального періоду і на 24 години, воно дає тепло за сезон. Градусо-доби G20 для кожної області взято з таблиці 1 статті Пашинського, Пашинського і Фоміної (2024), ті самі, що в розрахунку для обігрівачів.

Для прикладу взято будинок 150 Вт/К. Як знайти свій коефіцієнт, показано в прикладі під таблицею. Таблиця масштабується лінійно: будинок 100 Вт/К бере дві третини наведених чисел, 300 Вт/К удвічі більше.

У гривнях за тарифом 4,32 грн/кВт·год сезон у Київській області коштує близько 61 000 грн з котлом, 13 200–15 700 грн з насосом на теплу підлогу і 18 200–21 000 грн з насосом на радіатори. Чи допоможе двозонний тариф, залежить від того, яку частку тепла можна перенести на ніч; цю математику розібрано на сторінці про двозонний лічильник.

Перевірка на самому регламенті. Для насоса, розрахованого на 8 кВт при −10 °C, додаток III задає річну потребу в теплі як 8 кВт × 2066 годин = 16 528 кВт·год. Daikin декларує для цього випадку 3588 кВт·год електрики на 35 °C. Електрокотел на ту саму потребу взяв би близько 16 500 кВт·год, тобто в 4,6 раза більше.

Пікова потужність: під що добирати ввід і генератор

Сезон визначає рахунок, пік визначає кабель, автомат і генератор. Будинок 150 Вт/К при −10 °C надворі просить 150 × 30 = 4,5 кВт тепла, при −20 °C 6,0 кВт, при −22 °C 6,3 кВт.

Висновки для резерву.

1. Котел потрібен на повний пік. Для будинку 150 Вт/К при −22 °C котла на 6 кВт уже замало. 6 кВт при 230 В це 26 А на одній фазі, тому запитайте свого електрика, чи витримає це ввід.
2. Насос знижує пік, але не завжди. Нижче останньої точки паспорта (у Daikin −10 °C) COP невідомий. У даних Daikin для етикетки при −10 °C закладено резервний ТЕН на 0,95–1,07 кВт. Якщо резервного живлення має вистачити на найсильніший мороз, плануйте з запасом на ТЕН.
3. Генератор рахують за електричною, а не тепловою потужністю. Розрахунок, який враховує пуск і запас, є в статті про потужність генератора.

Доба відключення при −5 °C. Котел на 3,75 кВт від бензинового генератора на 5 кВт за нашою формулою бере 0,09 × 5 + 0,36 × 3,75 = 1,8 л/год, 43 л на добу. Насос на 1,2 кВт від генератора на 3 кВт бере 0,7 л/год, близько 17 л на добу. На резерві різниця в пальному та сама, що й у рахунку. Якщо вдома газовий котел, а світла немає, читайте окремо, як живити котел без світла.

Де ця відповідь перестає працювати

Інші джерела тепла. Градусо-доби G20 рахують тепловтрати до +20 °C повністю. Сонце, люди і побутова техніка покривають частину з них, тому сезон у таблиці є верхньою оцінкою для обох варіантів.

Гаряча вода не врахована. Таблиця описує лише опалення. Нагрів води для душу тепловим насосом іде при вищій температурі і з нижчим COP; паспортні числа для нього тут не зведено.

Інший насос. SCOP узято з одного паспорта Daikin, насос з гіршим COP на морозі візьме більше. Як працює насос повітря-повітря, тобто кондиціонер у режимі обігріву, розібрано в статті про кондиціонер.

Морози нижче −10 °C. Жоден із двох паспортів не дає COP при −15 °C. Якщо у вашій області довгі морози, беріть для сезону нижню межу SCOP і плануйте пік як для котла.