Тепловые насосы работают у меня — но пока не экономят деньги

4 часа назад

ПоделитьсяСохранить

Эван Дэвис, ведущий на Radio 4’s PM

ПоделитьсяСохранить

BBC

Я знаю, что не все интересуются точной системой водопровода, которой отапливают дом, но это тема, которая стала для меня одержимостью. Отчасти потому, что у меня французский муж, и несколько лет назад мы купили очень старый, протекающий дом на севере Франции, в котором уже был установлен тепловой насос.

Я никогда раньше не сталкивалась с этим. Быстро стало ясно, что тепловой насос работает неправильно, но к счастью, он был под гарантией, и после его замены он работал очень хорошо. На самом деле, мы купили второй для расширения мансарды.

Другая причина моего интереса к этой теме — это перспектива стать свидетелем исторического изменения — момента, похожего на переход с лошадей на автомобили. С древнейших времен люди обычно согревались, сжигая что-то — дерево или уголь в огне, или нефть и газ в котле. Массовый переход на электрические тепловые насосы означал бы переход к совершенно новому способу создания тепла в доме.

Это правительство хочет, чтобы британцы приняли тепловые насосы (так же, как и предыдущее). Но это изменение связано с множеством сложных вопросов в стране, где электроэнергия стоит очень дорого. В настоящее время установка тепловых насосов обходится дороже, чем газовый котел, и их эксплуатация может оказаться более затратной. В результате, они в основном ориентированы на экологически сознательных и более обеспеченных людей.

Вопрос в том: могут ли цифры когда-либо оправдать себя и сэкономить среднему потребителю деньги? И в стране, где газ так прочно вошел в повседневную жизнь, действительно ли тепловые насосы — правильная технология для более зеленого будущего?

Счастливая семья

Эмили и Стивен Бойтон, живущие в зеленом пригороде Лондона, решили установить тепловой насос в своем четырехкомнатном отдельно стоящем доме во время пандемии. Эмили только что отметила 50-летие и размышляла о жизни, будущем, пенсии, окружающей среде — обо всем на свете.

«Если у вас есть деньги и место, то, вероятно, стоит этим заняться», — говорит она сейчас о своем решении купить тепловой насос.

Установка, скорее всего, потребует новых трубопроводов и часто новых радиаторов; это не что-то, что можно сделать за один день, когда газовый котел выйдет из строя. Эмили и Стивен решили обновить кухню, поэтому это было хорошей возможностью провести некоторые разрушительные работы.

У них есть большой воздушный тепловой насос на улице. Он работает за счет воздуха, отсюда и название. Он нагревает воду, которая течет по закопанным трубам в дом, питая радиаторы и новую систему теплого пола в кухне.

Стивен и Эмили Бойтон установили тепловой насос в своем четырехкомнатном доме

Эмили — та, кто занимается таблицами — и показывает мне расходы. Как и многим клиентам, перед установкой им посоветовали улучшить изоляцию. Это связано с тем, что, как мы увидим, тепловые насосы обычно обеспечивают более мягкое тепло, чем газовые котлы. Стоимость этого — 5000 фунтов. Затем они заплатили за сам тепловой насос и систему теплого пола.

Всего они потратили 17 000 фунтов, но взамен получили государственный грант в 5000 фунтов.

Это крупная сумма капитальных затрат. Другими словами, если бы вы финансировали это, взяв кредит на 25 лет под 4,5% годовых, ваши дополнительные ежемесячные платежи по ипотеке составили бы около 100 фунтов.

Но затем Эмили показала мне таблицу, в которой она отслеживала их энергопотребление, измеренное в киловатт-часах (кВтч). За год до установки теплового насоса дом потребил всего 28 000 кВтч, что в основном было газовым отоплением. В последний год они использовали всего 10 000 кВтч, несмотря на то, что за это время к ним вернулись взрослые дети. Другими словами, они сократили потребление энергии почти вдвое.

«Думаю, это отражает то, насколько эффективен тепловой насос, и также влияние изоляции», — говорит Эмили.

Теперь это стоит запомнить — особенно когда вы слышите, как люди поливают грязью всю идею тепловых насосов. Эта технология обеспечивает почти магический уровень снижения энергопотребления. Они могут стать предметом — простите за каламбур — горячих дебатов, почти религиозных по своей страсти. Но тепловые насосы уже используются в сотнях тысяч домов в Великобритании и десятках миллионов по всей Европе. И найти довольных клиентов с тепловыми насосами несложно.

Наука

Как же работает тепловой насос и как он экономит энергию?

Тепловой насос по сути работает, циркулируя химическим веществом — хладагентом — по замкнутому циклу, переходя от горячего к холодному, от газа к жидкости, сжимая и разжимая его. Повторяй и повторяй.

На одном конце цикла, когда хладагент в виде газа, тепловой насос сжимает его, делая очень горячим (подобно тому, как насос для велосипеда нагревается при использовании). Затем он использует это тепло для нагрева воды, которая течет через радиаторы.

Когда газ передает свое тепло воде радиаторов, он конденсируется в жидкую форму; эта жидкость затем проходит через расширительный клапан (разжижение), распыляется в зону с низким давлением, что вызывает резкое падение температуры.

Здесь происходит магия: жидкость становится настолько холодной, что даже морозный воздух снаружи кажется теплым по сравнению с ней. Внешний воздух можно использовать для кипячения хладагента, позволяя циклу повторяться: компрессор сжимает его и снова делает очень горячим, чтобы нагреть воду радиаторов. Но главное — это свободная энергия, которую вы получаете, позволяя воздуху снаружи выполнять большую часть работы по кипячению хладагента, когда на улице холодно.

Эван Дэвис встретился с Бойтонами, чей тепловой насос работает за счет циркуляции хладагента по циклу, переходя от горячего к холодному и от газа к жидкости, чтобы генерировать тепло

Мне все еще трудно понять, как можно забирать тепло из воздуха при -5°C, чтобы нагреть воду до 50°C.

Так было ли снижение энергопотребления, которое я наблюдал у Эмили и Стивена, нормальным? Ответ: да, по словам Ричарда Фиттона, профессора по эффективности зданий в Университете Солфорд.

Он работает в «Energy House 2», лаборатории при Университете Солфорд, где внутри огромного герметичного температурно-контролируемого склада расположены новые дома. Их цель — тестировать разные методы отопления, включая тепловые насосы. Дома даже меблированы. Прогулка по ним — довольно странное ощущение, словно из сериала «Труман-шоу».

Но условия лаборатории позволяют точно измерять эффективность тепловых насосов, фиксируя точное потребление энергии и тепло, выходящее из системы.

«Вы буквально вводите одну единицу энергии, один киловатт-час, и получаете три», — говорит Фиттон.

Газ даже не достигает этого показателя. Нельзя повторять это достаточно часто: это революция в энергоэффективности.

Различие в типе тепла

Однако есть и проблема.

Как отмечает Фиттон, для оптимальной работы тепловых насосов им нужно работать при относительно низкой температуре. В то время как газовый котел может нагревать воду до 70°C для радиаторов, тепловые насосы лучше работают при 45°C. И если радиатор обеспечивает только такое мягкое тепло, возможно, придется увеличить их размер, чтобы сделать комнату комфортной.

Дейл Винс, владелец энергетической компании Ecotricity, говорит прямо. Он использует тепловой насос уже 20 лет, но считает, что компании должны честно говорить о его ограничениях. «Типичный опыт показывает, что тепловые насосы делают воду холоднее, чем газовые котлы, и если не менять радиаторы, дом будет холодным», — говорит он.

Эван посетил «Energy House 2» в Университете Солфорд, климатическую лабораторию, похожую на «Труман-шоу», чтобы протестировать тепловые насосы

При холодной погоде некоторые пользователи могут увеличить мощность теплового насоса — но если делать так, большая часть преимущества по эффективности исчезает, говорит он.

К тому же, если ваш дом плохо утеплен, вам потребуется много теплового насоса и радиаторов, чтобы не терять тепло так быстро, как его производит насос.

Обсуждается вопрос, действительно ли хороший тепловой насос теряет так много эффективности, но в целом лучше рассматривать эту технологию как более медленную, но устойчивую систему отопления. С газом или нефтью вы можете быстро нагреть комнату. Вы можете уйти на работу и дать дому остыть; вернуться и включить котел. Но не с тепловым насосом. Он нагревает комнату слишком медленно, поэтому его приходится держать включенным на постоянной температуре.

«Мы не трогаем его и не думаем об этом, что кажется странным», — говорит Эмили Бойтон. «Он просто стоит там, и дом достаточно теплый.»

Запомните эту фразу — достаточно теплый. В холодный день хорошо настроенная система теплового насоса будет держать вас в тепле, но, по моему опыту, вряд ли сделает дом очень уютным. Если хотите горячо — возможно, лучше иметь дополнительное устройство для временного нагрева.

Правильный выбор для Британии?

Когда речь идет о том, имеют ли смысл тепловые насосы как часть национальной стратегии, основная проблема сводится к простой математике.

Очень хорошо настроенный тепловой насос может использовать четверть энергии по сравнению с газовым котлом. Но в Великобритании стоимость электроэнергии за киловатт-час примерно в четыре раза выше стоимости газа. Это общие показатели, но как сделать так, чтобы тепловые насосы окупались, учитывая их обычно более высокую начальную стоимость?

Для массового рынка тепловых насосов важно, чтобы электроэнергия была чуть дороже газа, но не так сильно.

Во Франции ситуация иная. В моем французском доме я плачу около 18 пенсов за кВтч в течение дня (и меньше ночью). В Лондоне по последнему счету я плачу 28 пенсов. Эта разница в 10 пенсов очень важна.

Грег Джексон, генеральный директор Octopus — крупнейшего розничного поставщика энергии в Британии и крупнейшего продавца тепловых насосов, — с энтузиазмом говорит о технологии. «Мы устанавливаем примерно 1000 штук в месяц, обычно», — говорит он. «Еще есть много политических барьеров, но те, кто их устанавливает, очень довольны.»

Но он признает, что «безумно высокая» цена электроэнергии в Великобритании — проблема. «В Великобритании сейчас электроэнергия примерно в четыре раза дороже газа. В Германии — в три раза, во Франции — чуть более в два раза, а в Скандинавии — почти на равных с газом», — говорит он.

Больше из InDepth

Почему так много людей нарушают ограничение скорости в 20 миль в час (это сложнее, чем кажется)

Пустующие дома растут. Почему их не используют для решения жилищной проблемы?

Почему так много домов в Великобритании все еще опасно плесневелые — годы спустя после смерти этого малыша

«Это плохо для тепловых насосов, не очень хорошо для электромобилей, и ужасно для промышленности.»

Он отмечает, что часто можно сэкономить, перейдя на более выгодный тариф и большинство отопления переводя на ночной режим.

Несмотря на все проблемы, он в целом считает, что Британия должна принять тепловые насосы. «Технологии ископаемого топлива созрели — они не улучшаются. А технологии электрификации… развиваются экспоненциально. Если сейчас вы застрянете в мире ископаемого топлива, через 10 или 20 лет вы об этом очень пожалеете. Электрификация дает нам больше энергетической безопасности, и она постоянно совершенствуется.»

Также есть вопрос о нашей национальной энергетической устойчивости — особенно актуальный в эти выходные, на фоне роста цен на газ в Европе, вызванного конфликтом с Ираном. Правда в том, что тепловые насосы в ближайшее время не сильно повлияют на нашу энергетическую стабильность, потому что большая часть нашей электроэнергии сейчас производится из газа. Но в долгосрочной перспективе, если мы сможем отказаться от газа (и перейти на возобновляемые источники и ядерную энергию), тепловые насосы действительно сделают нас менее зависимыми от турбулентных международных рынков энергии.

Цели по нулевым выбросам

И это подводит к более широкому вопросу о целях Великобритании по достижению нулевых выбросов.

Очевидно, если вам все равно на нулевые выбросы, проблем нет. Мы просто будем сжигать газ, насколько сможем — это вариант подхода, похожий на стратегию президента США Дональда Трампа «бури, детка, буря».

Но если правительство всерьез настроено заменить ископаемое топливо, доминирующее в нашей национальной энергетике — как они заявляют — нам придется найти способ электрифицировать большинство систем отопления и транспорта. И пока мы не нашли естественного способа сделать это.

Тепловые насосы должны стать важной частью этого перехода — и нам нужно найти способ, чтобы цифры складывались так, чтобы покупка их была экономически оправданной для среднего потребителя.

На самом деле, высокая цена электроэнергии, возможно, даже является причиной, по которой нам действительно нужны тепловые насосы (если мы стремимся к нулевым выбросам), потому что другого способа отопления дома с помощью электроэнергии, использующего меньше энергии, скорее всего, не найти.

Но, как и переход с лошади на автомобиль в начале XX века, это точно не будет легко.

Кредит на изображение: Getty.

BBC InDepth — это сайт и приложение, где публикуется лучший анализ, свежие взгляды, бросающие вызов предположениям, и глубокие репортажи о самых важных событиях дня. Эмма Бартлетт и Джон Симпсон каждую субботу представляют самые интересные и глубокие материалы и анализы. Подпишитесь на рассылку здесь.

Жилье

Утепление дома

Тепловые насосы