Коэффициент энергоэффективности отопительных систем в Украине

Для оценки тепловой эффективности отопления применяется ряд показателей, по которым можно судить, насколько хорош и экономичен тот или иной тип оборудования для решения поставленной задачи. Такой показатель, как КПД обогрева, используется по отношению к любой отопительной технике, а вот характеристики общей энергоэффективности COP/ERR и ее сезонных значений SCOP /SERR актуальны для кондиционеров и тепловых насосов.

энергоэффективность систем отопления фото

КПД (коэффициент полезного действия)

КПД (коэффициент полезного действия) отражает соотношение затрат энергии на выработку тепла к полезному теплу уходящего на обогрев жилья. Грубый расчет КПД отопления производится по формуле η = а / Q, Где а – израсходованная энергия, Q-полезная теплота. Но она не учитывает множества нюансов, которые следует принимать во внимание. Любая система отопления использует расходные материалы (топливо или электроэнергию), обеспечивающие нагрев теплоносителя. Зная теплотворную способность различных видов топлива или расход электроэнергии на обогрев единицы площади, можно сравнить энергетический потенциал отопительной системы. В сравнительной таблице представлены примерные значения теплотворности и стоимость наиболее эффективных источников энергии, используемых в отоплении:

Джерело енергії	Одиниця вимірювання	Вартість одиниці, грн	Питома теплота згорання, кВт
Електроенергія	1 кВт * год	1.7	1
Природній газ	1 м³	8	9.0
Деревні пелети	1 кг	8	4.5
Дизельне паливо	1 л	51	11.8

КПД газового конденсационного котла составляет 100%+, обычного газового котла составляет 90%. 92%, для котла на солярке это будет около 90%, значение для твердотопливного котла на пеллетах составит 75 – 80%, а электрический котел даст все 98%. %. Незамысловатые расчеты показывают, что несмотря на высокий КПД и теплотворность электрического котла, стоимость используемого источника энергии слишком высока для того, чтобы он стал приоритетным оборудованием для отопления дома. Дизтопливо и природный газ делят 2 и 3 места по экономичности обогрева, а древесные пеллеты оказываются более выгодным вариантом. А установка газового котла связана с определенными условиями и согласованиями при том, что безопасная эксплуатация требует тщательного контроля.

Сегодня у владельцев частных домовладений набирает обороты популярность отопления с помощью сплит-систем с "зимней" функцией обогрева при сильном морозе, а также тепловой насос, использующий перенос тепла с улицы в помещение. Следует учитывать, что КПД таких систем обогрева не имеет фиксированного значения и очень сильно зависит от температуры воздуха на улице, из которого система получает тепловой потенциал.

Еще один важный аспект энергоэффективности заключается в учете тепловых потерь в помещениях, которых невозможно избежать в практической эксплуатации. Полезное тепло идет через стены, оконные переплеты, потолочные перекрытия, пол, а также тратится на инфильтрацию, представляющую неконтролируемый воздухообмен, возникающий из-за невидимых глаз щели в строительных конструкциях.

Кроме того нужно учитывать и контролируемые потери тепла через систему вентиляции. Величина тепловых потерь зависит от разности температур в помещении и на улице и при сильном морозе значительно растет. В сети можно найти множество онлайн-калькуляторов, которые помогут определить значение безвозвратных потерь тепла. Не вдаваясь в подробности математических формул, можно подсчитать приблизительное значение тепловых потерь в помещениях разной площади с учетом толщины и типов различных материалов стен и отделочных материалов.

Расчет базовых коэффициентов охлаждения EER и обогрева COP

При покупке кондиционер или теплового насоса обязательно обращайте внимание на такую важную характеристику, как потребление электроэнергии. В руководстве пользователя и на табличке этих тепловых преобразователей указаны такие параметры, как ERR и COP, которые являются общепризнанными международными показателями, используемыми во всех странах, чтобы исключить путаницу с маркировкой техники.

Эти коэффициенты условно сопоставимы с КПД отопительных приборов, работающих на ископаемом топливе, но оцениваются не в процентах, а обычным числом. Чем выше значение коэффициента, тем лучше, потому что вы будете тратить на единицу работы меньше энергоресурсов. Коэффициент энергетической эффективности ERR (Energy Efficiency Ratio) представляет собой моментальный индекс производительности устройства при работе в режиме охлаждения. Он вычисляется как отношение холодопроизводительности прибора QX к полной потребляемой мощности Nпотр.:

EER= QX / Nпотр.

Коэффициент энергоэффективности обогрева COP (Coefficient of Performance) отображает тепловой индекс равный мощности обогрева QT разделенной на мощность потребления Nпотр.:

COP= QT / Nпотр.

Говоря проще, эти коэффициенты показывают количество тепла и холода, произведенного кондиционером или тепловым насосом на единицу потребленной электроэнергии в данный конкретный период времени . Для бытовых кондиционеров и сплит систем значение EER колеблется в пределах 2.2-3.5, а показатели COP несколько выше: от 2.4 до 4. Это обусловлено тем, что работающее оборудование производит больше тепла, чем холода, что явилось для недобросовестных производителей основанием использовать маркетинговые уловки. Они стали писать на своей продукции только более высокое значение коэффициента COP, отнюдь не указывая EER. Приведем пример конкретных значений, указанных на табличке к устройству. При одних и тех же условиях кондиционер может иметь значение коэффициентов EER – 3.2 и COP – 3.6. Это означает, что на 1 кВт потребленной электроэнергии он произведет 3.2 кВт холода или 3.6 тепла.

коэффициент EER и COP фото

Оба индекса рассчитываются для номинального режима в стандартных условиях, что позволяет быстро оценить эффективность работы оборудования на охлаждение или нагрев помещения. При этом измерения значений выполнялись на максимальной нагрузке работы оборудования, а в качестве базовых условий для измерения показателей коэффициентов энергоэффективности по стандарту ISO 5151 принималась внешняя температура окружающего воздуха +35 C для режима охлаждения и +7 C для режима обогрева. div>

С поправкой на сезон: коэффициенты SEER и SCOP и действующие классы энергоэффективности

Система определения энергоэффективности оборудования, базирующаяся на коэффициентах EER и COP, действовавшая до 2013 г. ., до каких-то пор всех устраивала. Согласно ей каждому числовому диапазону коэффициента соответствовала одна из 7 букв класса энергоэффективности (от A до G):

Но с появлением директивы Евросоюза ErP (Energy related Products), направленной на приоритетное использование возобновляемых источников энергии и жесткий контроль энергосбережения, потребовался пересмотр правил игры. div>

По нововведенной классификации классы теперь распределяется в диапазоне от A до D, а в экономической «зеленой» зоне теперь находятся устройства, ограниченные буквами, а с «плюсами» и без IB, что составляет 5 классов:

Добавление буквы S (season) к аббревиатуре коэффициента, говорит о том, что сейчас актуальным и более точным параметром является оценка экономичности работы устройства в течение одного сезона, а не как в случаях COP и EER точечно в данный момент. Новая система классификации энергоэффективности на основе сезонных (средних) коэффициентов SEER и SCOP позволила учитывать работу техники в различных климатических условиях. Поскольку расчеты этих коэффициентов производятся для разных температур эксплуатации, полученные значения более достоверно отражают эффективность работы кондиционера. Вступившие сейчас в силу изменения выделяют в Европе 3 географических зоны с теплым, умеренным и холодным климатом, которые следует учитывать при работе в режиме обогрева:

Условия расчетов выявляют и скрытые до сих пор преимущества моделей с инверторным управлением. которые непрерывно работают с частичной нагрузкой, позволяя сэкономить до 40% на эксплуатационных расходах за счет пониженного потребления электроэнергии.

Основным показателем затрат на сезонное отопление является такая характеристика, как градусо-сутки отопительного периода, рассчитываемые по формуле:

ГСоп = (tВН – tОП) * ZОП,

где tВН обозначает температуру воздуха, поддерживаемую в помещении,tОП- среднюю уличную температуру в отопительный период, ZОП — продолжительность отопительного сезона (ОС). Для вычисления принимаем температуру в помещении равную 20 °C, а продолжительность отопительного сезона считаем по дням, когда температура на улице не превышает +8 °C. исходные показатели отличаются по разным городам страны и зависят от их географического положения на карте.

В наших климатических условиях можно рассмотреть разницу в затратах на отопление на примере таких городов как Киев, Львов и Одесса:

Місто	Середня температура зовнішнього повітря в холодну пору року	Тривалість опалювального сезону	Середня добова температура °С	Градусо-добу ОС (при tВН = 20 °C)
Київ	-5°C	176	-0.6 °C	3626
Львів	176	-3°C	0 °C	3580
Одеса	176	-1°	+1.7 °C	2891

Табличные показатели демонстрируют, что разница эксплуатационных расходов на отопление в средней полосе на 25% больше, чем на юге страны.

Чем выгоднее отапливать и окупаемость теплового оборудования

Расходную часть любой системы отопления можно разбить на следующие составляющие, которые часто определяют выбор типа оборудования:

начальные одноразовые расходы на покупку, монтаж оборудования и обустройство специального помещения котельной
эксплуатационные расходы на отопительный сезон и сервисное обслуживание
потребность подключения к газовой сети и бюрократическая волокита, связанная со всеми согласованиями; сложность монтажа и эксплуатации устройства

Разовые расходы на покупку и монтаж теплового оборудования

Следует учесть, что при покупке котла отопления следует учесть не только стоимость основного оборудования, но и затраты на обвязку, прокладку дымохода, а в некоторых случаях и обустройство отдельного помещения (котельной). В этом отношении у электрических котлов, не требующих дополнительных затрат при вводе в эксплуатацию, несомненное преимущество.

Особо следует отметить проблемность бюрократической волокиты, связанную с подключением газовых котлов. Перед установкой следует разработать проект, который не удастся сделать своими силами, для чего следует обращаться в профильную проектную организацию, имеющую на это лицензионные полномочия. Все технические условия и детали проекта должны пройти согласование с соответствующими органами газовой службы, а в дальнейшем все монтажные работы должны выполняться сертифицированными специалистами.

Обязательно должен быть заключен контракт на индивидуальную поставку газа для отопительных нужд. После прохождения всех кругов ада нужно получить итоговый вывод специалиста газовой конторы о том, что все сделано правильно и котлом можно пользоваться. Это все долго, хлопотно и накладно, поэтому перед тем как ввязываться в эту историю, есть смысл подумать, а стоит ли игра свеч»?

Тепловые насосы, использующие наружное тепло, применяются не только для обогрева дома, но и снабжения его горячей водой. Тепловые насосы типа "грунт-вода" имеют высокий коэффициент энергоэффективности, хорошей теплоотдачей, но нуждаются в сложных и дорогостоящих работах по бурению скважин и прокладке коммуникаций. Обычно, пусконаладка такого оборудования по затратам превышает их стоимость, поэтому если Вы считаете, что лучше потратиться на монтажные работы, чтобы сэкономить на эксплуатации, это хорошее решение.

Тепловая техника типа "вода-вода", использующая тепло геотермальных источников, также требует затрат на прокладку водозаборных коммуникаций и обслуживания насосов, но она переваривает больше электроэнергии, чем грунтовые модели и соответственно коэффициенты отдачи еще лучше.

Современные тепловые насосы "воздух-воздух" и "воздух-вода" также обладают высшими коэффициентами энергопотребления класса а++, поэтому финансовые затраты по сравнению с отоплением газом меньше в среднем в 2 раза, а по сравнению с электрическим отоплением в 4 раза. Тепловые насосы "воздух-вода" представляют собой оптимальные решения с минимумом вложений в монтажные работы, но очень зависимы от температуры наружного воздуха. Они наилучшим образом раскрывают свой потенциал в системах поверхностного отопления (теплые полы и стены), требующих температуру в системе отопления от 30°С. до 35 °C.

энергоэффективность систем отопления фото

Кондиционеры с возможностью обогрева и тепловые насосы класса "Воздух-Воздух" не очень производительны в качестве полноценной замены тепловой техники для радиаторного отопления. Расходы на монтаж таких устройств — самые низкие, а стоимость покупки кондиционера с обогревом или насоса только в 1.5 выше котла отопления, поэтому такая техника достаточно быстро окупается. Но, исходя из специфики работы этого оборудования, его лучше использовать в теплых регионах с мягким климатом.

Расходы на эксплуатацию и срок окупаемости

Кроме источника тепловой энергии, который служит расходным материалом, на потребление в отопительный сезон будут влиять:

характеристики здания: его площадь, геометрия, и даже направление по сторонам мира
уровень энергоэффективности здания. Это, говоря простым языком, качество теплоизоляции помещений: чем лучше они будут утеплены, тем меньше потребуется энергии для их обогрева.
климатическая зона. Этот аспект мы рассмотрели раньше. Совершенно очевидно, что чем выше температура "за бортом", тем меньше вы будете тратиться на обогрев.
сезонный коэффициент преобразования тепла (см. выше)
расходы на сервисное обслуживание

Безусловно, основными критериями выбора теплового оборудования будут его стоимость и приблизительные расходы в отопительный сезон с учетом существующих рыночных цен.

Чем дешевле отапливать дом: расчетная таблица

Для оценки стоимости расходов на отопление в холодный сезон взят пример обогрева хорошо утепленного частного (40 см газоблок + 10 см пенопласт + 20 см утепление крыши + 10 см стеродур по полу, двухкамерные стеклопакеты) дома общей площадью 300 м2. Среди претендентов на лучшую систему отопления электрический, газовый твердотопливный котел на пеллетах с загрузочным бункером, а также воздушный тепловой насос с водяным внутренним контуром. Все отапливаемое оборудование имеет мощность 15 кВт, которое соответствует общей площади обогрева. По условиям расчет производился для умеренного климата со среднесуточной температурой -5°C для всего сезона и продолжительностью отопительного сезона 150 дней.

Вид теплового обладнання	Вартість теплового обладнання У.О	Вартість теплоносія, грн	Теплотворна здатність палива	Об'єм енергоносія на опалювальний сезон	Витрати на опалювальний сезон (150 днів, середня добова t = -5 °C), грн.
Електричний котел	до 1000	2,64	1	19030 кВт	50239,2
Газовий котел	до 2000	8	9.0	2645 м3	21160
Твердопаливний котел на пелети	до 4000 з бункером	8 за кг	4.5 кВт / кг	5000 кг	40000
Тепловий насос, COP 3.0	до 6200	2,64	3 кВт/1 кВт	7350 кВт	19404

Как показывает таблица, в украинских реалиях битву за самый доступный вариант отопления, исходя из эксплуатационных расходов на сезон, выигрывает твердотопливный котел.

Если вас не пугает длинный и тернистый путь сбора необходимой разрешительной документации и "хождения по мукам", то очевидным выбором с точки зрения экономической эксплуатации при нынешних ценах на энергоносители есть газовый котел. А по энергоэффективности ему "дышит в спину" более современный и экологичный тепловой насос.

Наиболее низкая цена электрического котла стоимостью около 1000 долларов на практике перекрывается неподъемными затратами из-за высокого и постоянно растущего тарифа на электроэнергию (см. выше). Да, у него будет быстрая окупаемость (1 – 2 года), но целесообразность покупки при больших затратах на отопление оправдана лишь тогда, когда в доме нет подвода газа, невозможно установить твердотопливный котел или просто нет средств на покупку теплового насоса (6200 долларов).

Стоимость газового или твердотопливного котла (от 1000 до 2000 долларов) представляет собой «золотую середину» по начальным затратам, монтажу и эксплуатации. Отопительный котел – это опробованное временем оборудование с высокой теплотворностью, которое вполне может обеспечить домочадцев теплом и горячей водой круглый год. А еще у него плюс в том, что котел уместен в любом климате. Средний срок окупаемости данных тепловых приборов зависит, прежде всего, от площади отопительных помещений и составляет 6. 10 лет.

Сплит системы с функцией отопления и тепловые насосы являются хорошим средством резервного или дополнительного отопления в средней полосе, а также неплохим вариантом обогрева жилья в южных районах страны. Окупаемость таких приборов составляет 2 ndash; 4 года для кондиционеров и 5-8 лет для теплового насоса. Это очень короткий срок по сравнению с длинным и безотказным ресурсом данного оборудования, составляющим десятки лет.

Более прогрессивными, но пока мало распространенными являются системы электрического обогрева, на заполняемых источниках энергии — солнце и ветр. Здесь многое будет зависеть от ветров на вашем участке и количестве солнечных дней в году. А еще такое оборудование достаточно дорогостоящее и окупится не скоро, несмотря на «бесплатные» природные ресурсы.

Если в зоне застройки случаются перебои с подачей газа и электричества, то следует рассмотреть вариант с комбинированным отоплением, используя несколько источников обогрева, которые смогут заменить друг друга в аварийный период.

Понравилась статья? Расскажите друзьям