После недавнего повышения тарифов на природный газ (от 13.07.2010г) мы задумались о сравнении классического варианта отопления с традиционными газовыми котлами и тепловыми насосами (ТНУ – теплонасосная установка).
С введением новых тарифов у массового потребителя впервые появилась реальная возможность отказа от природного газа как источника тепла в системах отопления.
Расчет эксплуатационных затрат довольно прост. Исходные данные такие:
- Теплотворная способность 1м3 природного газа и 1кВт∙ч электроэнергии.
- Коэффициент полезного действия газового котла и коэффициент эффективности бытового кондиционера.
- Стоимость 1м3 природного газа и 1кВт∙ч электроэнергии.
Для удобства сведем расчетные данные в таблицу 1.
Табл.1
Расчет стоимости тепловой энергии, выработанной из природного газа и электрической энергии
| Природный газ | Электроэнергия | |
| Теплотворная способность 1м3 природного газа/
1кВт∙ч электроэнергии, кВт |
9,7 | 1 |
| Коэффициент полезного действия газового котла/ коэффициент эффективности теплового насоса | 0,9 | 4-6 (≈5) |
| Стоимость, грн.,
1м3 природного газа/ 1кВт∙ч электроэнергии |
1,098* | 0,2436** |
| Эквивалентная стоимость 1кВт, преобразованного в тепловую энергию, грн. | 0,125 | 0,0487 |
* – принят стандартный тариф при потреблении до 6000м3 газа в год
** – принят стандартный тариф для населенных пунктов
Из таблицы видно, что тепло, выработанное из электроэнергии при помощи ТНУ, стоит на (0,125-0,0487)/0,125*100%= 61% меньше тепла, выработанного газовым котлом.
Разумеется, что исходные данные для расчетов взяты для идеальной ситуации.
Усугубим расчеты следующей главной условностью: тепловой насос эффективно работает до Тнар=-5Со. Ниже этой температуры ТНУ тоже работает, но с гиперболически падающим коэффициентом эффективности. Как же все-таки отапливать помещение, когда за окном более низкая температура?
Ответов на этот вопрос несколько:
1. Устанавливаем ТНУ (речь пока шла о воздухо-охлаждаемых установках), способную работать при температурах до -25Со. Да, это дороже обычной, но и вопрос не копеечный. Особенно, если учесть не только капитальные затраты, но и эксплуатационные.
2. Установить ТНУ с грунтовым (подводным, где есть проточный водоем) (рис. а) или воздушным Ise-Stick (рис. б) испарителем. Как пишут в справочниках для украинских широт, средняя температура грунтов на глубине более 2-х метров стабильна и находится в пределах +10-+12 Со.
рис. а .
рис. б
3. Для всех случаев панацея – установить электрокотел для компенсации эпизодических пиковых нагрузок. Это классическое решение если не улучшит экономику теплонасосного отопления, то и не усугубит её в сравнении с газо-котельным отоплением.
Немаловажным является и то, что при использовании ТНУ, общий расход газа уменьшается. И, если он понизится до лимита перехода в более низкую категорию тарифной сетки оплаты за использование газа, то и стоимость оплаты того газа, который будет использоваться, считать надо по более низким расценкам. Это тоже, хоть и косвенный, но приятный момент, значительно улучшающий экономическую целесообразность ТНУ.
К тому же, не забываем и о том, что ТНУ является и источником холода. Летом с ее помощью можно обеспечить полное кондиционирование объекта.
Приятная «штучка», правда? Особенно, если ощущаешь правдивость этих строк не только мысленно, но и реально: хоть тут можно себе сказать, что это не тот случай, когда «сапожник без сапог».
В данной статье не затронута надежность систем (которая для газоснабжения традиционно считается более высокой), зависимость рабочих параметров оборудования от наружной температуры и другие вторичные факторы.
В любом случае, для рационального применения ТНУ, надо подходить к решению очень обдуманно и принимать в учет индивидуальные характеристики и особенности объекта, на котором стоит задача тепло- и хладо-снабжения. А то, сдуру, сами знаете чего можно натворить… даже при искреннем желании добродетели…
Главное, что можно сказать с полной уверенностью: использование электроэнергии для отопления ВПЕРВЫЕ за историю украинской энергетики стало дешевле использования природного газа!!!
Тарифы растут, энергосберегающие технологии развиваются, а украинский потребитель продолжает жить на широкую ногу, обложенный как волк флажками – с одной стороны не всегда чистыми на руку авторами маркетинговых лозунгов, с другой – собственным не желанием разобраться и тягой к упрощению там, где это не допустимо. Многие хотят прийти в магазин с кондиционерами и котлами и получить нужную пилюлю, как у фармацевта в аптеке. Для простуды это работает. Но в сложных случаях нужно обращаться к профильному специалисту, а не к торговцу «счастьем».
Оценка целесообразности вложений в энергосбережение сейчас стоит перед всеми нами – и частными потребителями, и коммерческими структурами. Необходимости изобретать велосипед нет, – все уже придумано до нас: технологии энергосбережения успешно опробованы в Европе, где они оказались востребованы десятилетия раньше в связи с опережающим ростом цен на энергоносители. Нам остается получить корректные технические данные, разработать логику расчета, а затем правильно выполнить арифметические действия.
Эти вопросы решают инженеры компании «Карно», которые и занялись сравнением сроков окупаемости различных технических решений по устройству систем отопления и кондиционирования.
Объектом сравнения принимаем частный дом (коттедж площадью порядка 200м2), в котором значительно проще согласовывать технические решения, чем в многоквартирных домах, ввиду того, что в последних для выполнения реконструкции систем отопления необходимо согласие всех жильцов.
Для начала сравним стоимость 1 теплового кВт, полученного из различных энергоносителей, при помощи современного оборудования, доступного на рынке.
Табл. 1
Стоимость теплового киловатта, полученного из различных энергоносителей
| Природный газ | Твердое топливо | Жидкое топливо | Электричество | ||||||
| Стандартный котел, газовый конвектор | Конденсационный котел | Уголь каменный | Дрова | Мазут | Резистивный нагрев (электроконвектор, электрокотел) | Тепловой насос воздух-воздух (сплит-система, VRV) | Тепловой насос воздух-вода (реверсивный чиллер) | Тепловой насос вода-вода (грунтовые коллекторы) | |
| Единицы измерения | м3 | м3 | кг | л | кВт•ч | ||||
| Теплотворная способность единицы топлива, кВт | 9,7 | 9,7 | 6,38 | 2,8 | 10,23 | 1 | |||
| Коэффициент эффективности использования топлива | 0,9 | 1,08 | 0,7 | 0,6 | 0,89 | 0,99 | 3,50 | 2,50 | 2,79 |
| Теплотворная способность единицы топлива с учетом эффективности использования, кВт | 8,7 | 10,5 | 4,47 | 1,68 | 9,11 | 0,99 | 3,50 | 2,50 | 2,79 |
| Стоимость единицы топлива (данные на 16.02.2011), грн. | 1,098* | 1,098* | 1,40 | 0,95 | 3,90 | 0,2436* | |||
| Стоимость 1 теплового кВт, грн. | 0,125 | 0,105 | 0,31 | 0,56 | 0,43 | 0,25 | 0,07 | 0,10 | 0,09 |
* – принимаем в расчетах стоимость газа по потреблению от 2500 до 6000 м3 в год (Постанова НКРЕ від 13.07.2010 № 812), а стоимость электричества – по потреблению более 250 кВт•ч в месяц как для домов, оборудованных электронагревательными установками (Постанова НКРЕ від 10.03.99 № 309 у редакції постанови НКРЕ від 13.01.2011 № 8).
По стоимости 1 киловатта сразу можно отбросить системы на твердом и жидком топливе, поскольку стоимость таких систем сопоставима с прочими, а сложность эксплуатации и затраты на топливо на порядок выше.
Далее оценим капитальные затраты на строительство систем отопления частного дома с использованием природного газа и электроэнергии.
Табл. 2
Капитальные затраты на систему отопления частного дома площадью 200м2
| Статьи затрат | Природный газ | Электричество | |||||||
| Стандартный котел | Конденсационный котел | Система на основе газовых конвекторов | Система с электроконвекторами | Система с водяным электрокотлом | Тепловой насос воздух-воздух (сплит-система) | Тепловой насос воздух-воздух (система VRV) | Тепловой насос воздух-вода (реверсивный чиллер) | Тепловой насос вода-вода (грунтовые коллекторы) | |
| Разработка проектной документации, грн. | 5000 | 8000 | |||||||
| Подключение коммуникаций, грн. | 15000 | не учитывется* | |||||||
| Закупка материалов, оборудования, грн. | 40000 | 50000 | 17000 | 10000 | 40000 | 60000 | 240000 | 225000 | 210000 |
| Монтажные работы, грн. | 15000 | 15000 | 12000 | 10000 | 16000 | 6000 | 25000 | 25000 | 50000 |
| Инженерное сопровождение строительства, грн. | 25000 | н/тр. | н/тр. | 25000 | н/тр. | 45000 | |||
| Итого, тыс. грн. | 100 | 110 | 49 | 25 | 86 | 71 | 315 | 300 | 313 |
* – принимается, что электричество является системой, без которой немыслимо комфортное проживание, тогда как от газа вполне можно отказаться.
Рассчитаем сроки окупаемости для всех систем по сравнению с самой дешевой системой на основе электрических конвекторов:
Табл. 3
Сроки окупаемости систем отопления (сравнение с системой на основе электроконвекторов)
| Природный газ | Электричество | ||||||||
| Стандартный котел | Конденсационный котел | Система на основе газовых конвекторов | Система с электроконвекторами | Система с водяным электрокотлом | Тепловой насос воздух-воздух (сплит-система) | Тепловой насос воздух-воздух (система VRV) | Тепловой насос воздух-вода (реверсивный чиллер) | Тепловой насос вода-вода (грунтовые коллекторы) | |
| Стоимость системы отопления, тыс. грн. | 100 | 110 | 49 | 25 | 86 | 71 | 315 | 300 | 313 |
| Объем дополнительных затрат, тыс. грн. | 75 | 85 | 24 | 0 | 61 | 46 | 290 | 275 | 288 |
| Годовое потребление тепла, кВт | 21000 | ||||||||
| Стоимость 1 теплового кВт, грн./кВт | 0,125 | 0,105 | 0,125 | 0,25 | 0,25 | 0,07 | 0,07 | 0,10 | 0,09 |
| Затраты на энергоносители, грн./год | 2625 | 2205 | 2625 | 5250 | 5250 | 1470 | 1470 | 2100 | 1890 |
| Ежегодная экономия, грн./год | 2625 | 3045 | 2625 | 0 | 0 | 3780 | 3780 | 3150 | 3360 |
| Срок окупаемости, лет | 29 | 28 | 29 | 0 | 0 | 12 | 77 | 87 | 86 |
Рассчитаем сроки окупаемости для всех систем по сравнению с наиболее распространенной системой на основе газового котла:
Табл. 4
Сроки окупаемости систем отопления
(сравнение с традиционной системой на основе газового котла)
| Природный газ | Электричество | ||||||
| Стандартный котел | Конденсационный котел | Система на основе газовых конвекторов | Тепловой насос воздух-воздух (сплит-система) | Тепловой насос воздух-воздух (система VRV) | Тепловой насос воздух-вода (реверсивный чиллер) | Тепловой насос вода-вода (грунтовые коллекторы) | |
| Стоимость системы отопления, тыс. грн. | 100 | 110 | 49 | 71 | 315 | 300 | 313 |
| Объем дополнительных затрат, тыс. грн. | 0 | 10 | -51 | -29 | 215 | 200 | 213 |
| Годовое потребление тепла, кВт | 21000 | ||||||
| Стоимость 1 теплового кВт, грн./кВт | 0,125 | 0,105 | 0,125 | 0,07 | 0,07 | 0,10 | 0,09 |
| Затраты на энергоносители, грн./год | 2625 | 2205 | 2625 | 1470 | 1470 | 2100 | 1890 |
| Ежегодная экономия, грн./год | 0 | 420 | 0 | 1155 | 1155 | 525 | 735 |
| Срок окупаемости, лет | 0 | 24 | - | - | 186 | 380 | 290 |
За расширенными консультациями по внедрению энергоэффективных систем в вашем доме и на производстве обращайтесь к инженерам компании «VIP Engineering» по адресу: vip@vip-engineering.ua