немного теории про энергию ....

восемь теоретических расчетов отопления разными источниками....

стоимость отопления за год с учетом стоимости оборудования в период 15 лет.

Для примера мы возьмем  дом 240 м2 (очень просторный семейный дом).

 

Прежде всего, нам нужно будет определить энергию, необходимую для компенсации теплопотерь сооружения. 

Мы взяли для примера новый дом, с хорошей теплоизоляцией (RC 3 - 3,5) в 3 этажа по 80 м2 жилой площади каждый. Расчетные  теплопотери составляют 15 кВт.  Кроме того, мы учитываем, что нам нужно нагревать 200 литров воды в сутки до 55 °C для проживающих  4 человек.

Статистика для климата в СПб определяет, что установка должна работать 1 650 часов в год при полной нагрузке для удовлетворения 100% потребностей в тепле. Этот дом имеет теоретическую годовую потребность в тепле, 1 650 часов x 15 кВт = 24 750 кВт/ч энергии. 

расчет-1 ТН вода\вода моновалентная система 100% ....

Моновалентная система, с горизонтальным геотермальным контуром.

Мы используем тепловой насос мощностью 15 кВт (15 000 Вт). 

- Отопление:
Тепловой насос таким образом, за 1 650 часов израсходует 24 750 кВт\ч.
Средний COP (КПД) теплового насоса составляет 4,5.
Это значит, что 24 750 кВт : 4,5 = 5 500 кВт\ч из сети,
остальную часть энергии 19 250 кВт\ч мы получаем из почвы.

- Потребление воды:
В день 200 литров 55 °C (x 365 дней).
За год требуется 73 000 литров воды с температурой 55 °C.
73 000 литров тепловой насос должен нагреть от 10 до 55 °C.

Тогда q=m x c x Дельта t . (1 литр воды весит примерно 1 кг)

q=73000 кг x 4,19 кДж/кг.k (c водой) x (55 гр.-10 гр.)=13 764 150 кДж (: 3600 / фактор времени)=3 823 кВт/ч энергии, необходимо для этого.

Мы берем для примера хорошо изолированный резервуар с охлаждением 2 °С в сутки; 300 литров х 365 дней=109 500 литров греем на 2 °C в течении года.
Тогда q=m x c x Дельта t . ( 1 литр воды весит примерно 1 кг)

q=109 500 кг x 4,19 кДж/кг.k (c водой) x ( 2 гр.)=917 610 кДж ( : 3600 / фактор времени)=255 кВт\ч энергии, необходимо для покрытия остывания.

Энергия, необходимая для горячего водоснабжения + потери = 3 823 кВтч + 255 кВт / ч = 4 078 кВт\ч 
Часы работы теплового насоса для горячей воды считаем так: 4 078 кВт : 15 кВт = 272 часа.

Мы считаем СОР 3 (водопроводная вода имеет более высокие температуры) 4 078 кВт / ч : 3 =1 359 кВтч из сети.

Кроме того, мы для уничтожения бактерий 1 раз в неделю нагреваем воду до 60 °C. 300 литров х 52 недели=15 600 литров в год до 60 °C. Тогда q=m x c x Дельта t.
Q=15.600 кг x 4,19 кДж/кг.k x (60-55)°C=326 820 кДж : 3600 (временной фактор) = 91 кВт / ч энергии.
Этот нагрев имеет СОР 1, получаем 91 кВт / ч.

Итог подсчета затрат энергии за год для данного дома:

Отопление: 5 500 кВтч
Вода: 1 359 кВтч
Профилактика: 91 кВт / ч

Итого: (5 500 + 1 359 + 91) = 6 950 кВт / ч х 3 руб = 20 850 рублей за год.

 

расчет-2 ТН вода\вода моноэнергитичная система бетафактор 0,8 ....

Расчеты показывают, что тепловой насос мощностью 80% от необходимой (бета-фактор 0,8) покрывает 97% годовой потребности в энергии.

Энергия, необходимая для отопления дома. 24 750 кВт/ч в год.

97% от 24 750 кВтч = 24 007 кВт\ч.
Cредний COP 4,5 считаем так, из сети:
24 007 : 4.5 = 5 335 кВтч

У нас тепловой насос 80% мощности, а фактически требуется 15 кВт, так что 80% - тепловой насос с расходом (15 x 0,8)=12 кВт
Такой тепловой насос будет работать 24 007 кВт : 12 кВт = 2 000 часов в год.
Недостающие 743 кВт\ч. будут добавлены электрическим ТЭНом.

Время работы ТЭНа  743 кВт : 3 кВт = 248 часов в год.

Для горячей воды тепловой насос будет работать (4 078 кВт : 12 кВт = 340 часов в год)

Общий годовой расход энергии в этом примере:
Отопление с помощью теплового насоса (компрессора): 5 335 кВтч
Отопление от ТЭНа: 743 кВтч
Вода: 1 359 кВтч
Профилактика: 91 кВт / ч

Итого: (5 335 + 743 + 1 359 + 91) = 7 528 кВт / ч х 3 руб= 22 746 руб.

расчет-3 ТН воздух\вода моновалентная система....

Моновалентная система означает, что тепловой насос всю необходимую энергию будет вырабатывать самостоятельно. Для такого дома по расчетам необходим тепловой насос воздух/вода мощностью 22 кВт (это номинальная мощность при температуре окружающего воздуха +7 °C). Этот тепловой насос обеспечит при наружной Т=-15 °C примерно 15 кВт тепла, что соответствует нашим требованиям. Эффективность теплового насоса воздух/вода хуже, чем у системы вода\вода. Это легко объяснимо: температура наружного воздуха, как правило,  меняется в течение отопительного сезона от 18 °C до -15 °C. Средняя температура грунта обычно колеблется между 5 и 12 °C в течение отопительного сезона. И чем выше разница температур между наружным воздухом и системой отопления, тем ниже СОР теплового насоса.

Кроме этого тепловому насосу воздух/вода требуется дополнительная энергия для размораживания наледи. Теплый воздух может содержать больше влаги, чем холодный воздух. Если наружный воздух, например, 5 °C, а тепловой насос извлекает из него 6 °C, то температура на испарителе будет -1 °C. Освободившаяся влага из воздуха будет намерзать на испарителе. Для предотвращения замерзания испарителя, его обогревают, на это тратиться дополнительная энергия.

Отопление: для нашего примера нужно 24 750 кВт / ч энергии.
Воздух/вода тепловой насос может выдавать среднюю эффективность COP 3,2,
при этом необходимо 24 750 кВт / ч : 3,2 = 7 734 кВтч электроэнергии.
Вода: применяем бойлер 300 литров,  3 823 кВтч + 255 кВт / ч = 4 078 кВт\ч. 
Воздух/вода тепловой насос для нагрева воды работает с коэффициентом СОР 2,5
4 078 кВт : 2,5 = 1 631 кВтч из сети.
Профилактика: в этом случае тепловой насос будет работать с СОР 2,1 -  91 кВт : 2,1 = 43 кВт * ч.

Итог: 7 734 кВт\ч + 1 631 кВт\ч + 43 кВт\ч = 9 408 кВт\ч x 3 руб = 28 224 руб.

 

расчет-4 система отпления с пеллетным котлом....

Пеллетное отопление довольно распространено, Рассчитаем, сколько будет стоить отопление и нагрев воды пеллетами.

При сжигании 1 кг пеллет выделяется 5 кВт тепловой энергии.

Зная потребность в энергии нашего дома из расчетов выше, мы можем легко определить  их годовой расход.


Отопление: 24 750 кВт / ч : 5 кВт = 5 000 кг.
Вода: здесь мы применяем бойлер 300 литров,  3 823 кВтч + 255 кВт / ч = 4 078 кВт\ч : 5 кВт = 800 кг.
Профилактика: 91 кВт : 5 кВт = 20 кг.

Итог: 5 000  + 800 + 20 = 5 820 x 8 руб.= 46 560 руб. 

Мы приняли цену по 8 000 р\т, за пеллеты высшего качества с низкой зольностью. У пеллет с высокой зольностью цена меньше, но и теплотворность их меньше. В итоге  затраты будут одинаковы.

 

расчет-5 система отпления с котлом на сжиженном природном газе (СПГ)....

Расчет затрат на отопление для нашего теоретического  дома, сжиженным природным газом, сделать предельно просто.

При сжигании 1 литра СПГ выделяется 8 кВт тепловой энергии. 

Зная потребность в энергии нашего дома, из расчетов выше мы можем легко рассчитать, сколько мы потратим денег на сжиженный природный газ.


Отопление: 24 750 кВт / ч : 8 кВт = 3 093 л.
Вода: бойлер 300 литров,  3 823 кВтч + 255 кВт / ч = 4 078 кВт\ч : 8 кВт = 500 л
Профилактика: 91 кВт : 8 кВт = 12 л.

Итог: 3 093 + 500 + 12 = 3 605 x 15 руб.= 54 000 руб. 

 

расчет-6 система отпления с дизельным котлом....

При сжигании 1 литра дизельного топлива с учетом КПД котла получим примерно 8.5 кВт. тепловой энергии.


Отопление: 24 750 кВт / ч : 8,5 кВт = 2 911 л.
Вода: бойлер 300 литров,  3 823 кВтч + 255 кВт / ч = 4 078 кВт\ч : 8,5 кВт = 479 кг
Профилактика: 91 кВт : 8,5 кВт = 11 кг.

Итог: 2 911 + 479 + 11 = 3 401 x 30 руб.= 102 030 руб. 

расчет-7 система отпления природным газом....

При сжигании 1 м3 природного газа мы получаем примерно 8 кВт тепла.

 

Отопление:  24 750 кВт / ч : 8 кВт = 3 093 м3.
Вода: бойлер 300 литров,  3 823 кВтч + 255 кВт / ч = 4 078 кВт\ч : 8 кВт = 500 м3
Профилактика: 91 кВт : 8 кВт = 12 м3.

Итог: 3 093 + 500 + 12 = 3 605 x 5 руб.= 18 025 руб. 

 

расчет-8 система отпления чистым электричеством....

Отопление: 24 750 кВт /ч.

Вода: бойлер 300 литров,  3 823 кВтч + 255 кВт / ч = 4 078 кВт\ч
Профилактика: 91 кВт\ч

Итог: 3 093 + 500 + 12 = 28 919 x 4 руб. = 115 676 руб. 

сравнение стоимости установки систем....

стоимость владения в периоде 15 лет....

  • В данном расчете не учитывается: 

  • стоимость ивестиций,

  • удорожание топлива,

  • стоимость подключения электричества

  • более долгий срок службы теплового насоса по сравнению с другими системами (30-50 лет),

  • удорожание низкотемпературной системы отопления, необходимой для расчетной работы теплового насоса.

Надо понимать что расчет для дома площадью, например 100 м2, будет координально отличаться не в пользу применения теплового насоса, т.к  затраты на оборудование будут не намного меньше.

Каждый проект нужно считать индивидуально и принимать решение по виду топлива.

 

На примере данного дома, если не учитывать применение природного газа, мы видим оптимальный вариант с точки зрения экономии применение моноэнергетической системы с бетафактором 0,8.