С приближением холодов многие люди начинают активно отапливать свои дома и квартиры. Однако для многих американцев отопление обходится дорого, и цены продолжают расти. Согласно новому исследованию, проведённому Ассоциацией директоров национальных программ энергетической помощи (NEADA), цены на отопление дома увеличатся примерно на 7,6% по сравнению со средним показателем за зиму прошлого года.
Один из часто рекламируемых способов сократить потребление энергии — переход на тепловой насос вместо использования старой доброй печи или котла. Такая замена может быть очень выгодной, позволяя сэкономить около 370 долларов в год. Тепловые насосы «воздух-воздух» также могут быть экономически выгодными даже без субсидий в 59% домов, а преимущества в виде экономии энергии и денег возрастают при использовании высокоэффективного оборудования и изоляции.
Исследование 2021 года показало, что 32% домов в США получат экономическую выгоду от установки теплового насоса, а в 70% домов США сократятся выбросы. Средняя экономия для американского дома, который переходит на тепловые насосы, значительна, особенно при замене на мазут, пропан или традиционное электрическое отопление.
Как работают тепловые насосы
Тепловой насос — не новое изобретение, его корни уходят в 1850-е годы. Вероятно, такой прибор уже есть у вас дома — например, в холодильнике, — говорит Ян Шапиро, профессор Сиракузского университета, специализирующийся на исследованиях тепловых насосов.
Холодильник отводит тепло от вчерашнего чили и недоеденной корзины ягод и перемещает его на кухню, сохраняя ваши остатки при прохладной температуре, устойчивой к бактериям. Этот процесс работает по очень простому закону природы: тепло всегда переходит от более высокой температуры к более низкой, даже если обе температуры достаточно низкие.
В случае с тепловым насосом, который обогревает дом, требуется сверххолодный хладагент, который обычно на 30 градусов холоднее наружного воздуха, добавляет Шапиро. Даже когда температура на улице составляет 30 градусов по Фаренгейту, тепло всё равно поступает в хладагент, который находится при температуре 0 градусов по Фаренгейту. Когда это происходит, хладагент испаряется и сжимается при очень высоком давлении — обычно несколько сотен фунтов на квадратный дюйм.
«А что происходит, когда газ сжимают? Он нагревается», — добавляет он.
Горячий воздух затем поступает в дом. Тепловые насосы также могут работать в обратном направлении, отводя горячий воздух из дома и отправляя его обратно наружу — как традиционный кондиционер.
Тепловые насосы могут поддерживать в домах прохладу летом и тепло зимой.
Типы тепловых насосов
Наиболее распространённый тип — тепловые насосы «воздух-воздух». Они работают, отводя тепло из воздуха внутри или снаружи дома и затем передавая это тепло в обратном направлении, в зависимости от сезона.
Тепловые насосы «воздух-вода» всё ещё отводят тепло из наружного воздуха, но вместо того, чтобы обогревать воздух в доме, оно поступает в систему водяного отопления, которая работает примерно как газовое центральное отопление.
Геотермальные тепловые насосы или тепловые насосы с грунтовым источником тепла извлекают тепло из-под земли, чтобы обогревать дом в холодное время года и работать в обратном направлении, когда становится тепло. Существуют даже некоторые системы, получившие название гибридных тепловых насосов, которые работают так же, как традиционные тепловые насосы, но остаются подключёнными к системе отопления на тот случай, если погода станет экстремально холодной.
Преимущества теплового насоса
Основное преимущество теплового насоса — энергоэффективность, поскольку он перемещает тепло, а не генерирует его с нуля, как это делает котёл или печь. Согласно Международному энергетическому агентству, коэффициент производительности (отношение потребляемой электроэнергии к выделяемой тепловой энергии) составляет около четырёх, что делает современные модели в 3–5 раз более энергоэффективными, чем газовые котлы.
Самое интересное в тепловых насосах то, что у них ещё есть значительный потенциал для улучшения, в то время как мы уже максимально использовали возможности повышения эффективности систем отопления на основе сжигания топлива.
«Мы сделали всё, что могли, с ископаемым топливом, а вот с тепловыми насосами — нет», — говорит Шапиро.
Одним из важных достижений за последние несколько десятилетий стало появление тепловых насосов с переменной скоростью. Они помогают усилить эффект теплового насоса в особо холодную погоду, не заставляя его работать на высокой скорости круглый год, добавляет Шапиро. Но есть ещё много возможностей для улучшения тепловых насосов — устранение утечек в теплообменниках, регулирование скорости компрессоров, настройка дефростеров для разморозки только при необходимости и даже тестирование того, как размещение термостатов и другого оборудования в доме может повлиять на эффективность теплового насоса.
«Мы ищем все эти небольшие сбережения, и я думаю, что они сложатся», — добавляет он.
До недавнего времени существовали значительные федеральные налоговые льготы, помогающие обычным американцам устанавливать тепловые насосы и повышать энергоэффективность своих домов. Из-за изменений в политике эти льготы теперь ограничены до конца 2025 года. В некоторых штатах, включая Калифорнию, Нью-Йорк, Мэн, Джорджию и Нью-Мексико, всё ещё действуют льготы, которыми могут воспользоваться местные жители.
Хотя потеря федеральных налоговых льгот — это нехорошо, Махви говорит, что эти изменения в политике — скорее препятствие, чем катастрофа.
Стоимость установки по-прежнему является серьёзным барьером для входа, поскольку в среднем она составляет 10 750 долларов. Но информация об этой технологии продолжает распространяться. В 2024 году американцы купили на 32% больше воздушных тепловых насосов, чем газовых печей, согласно данным Института кондиционирования воздуха, отопления и охлаждения.
Махви говорит, что со временем затраты продолжают снижаться, но главное — начать задумываться о том, насколько реалистично установить тепловой насос в вашем доме уже сейчас, даже если ваша система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха находится в идеальном состоянии.
«Если ваша система отопления выйдет из строя посреди зимы, вы не будете тратить три недели на поиск подходящих подрядчиков, — говорит Махви. — Я бы порекомендовал людям потратить немного времени на размышления о том, что они хотят сделать в будущем со своим домом».