Отопление в квартире: критерии эффективности и выбор оборудования

Технико-экономический расчет эффективности отопления

Этот раздел был выполнен совместно с Юрием Ажичаковым.

1. Предварительный теплоэнергетический баланс здания

для принятия предпроектных решений,

для формулировки «правильного» технического задания.

Расчет производится в соответствии со СНиП 2.04.05-91* «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха».

Для упрощения расчета некоторые малосущественные параметры пропускаются.

Расчет здания делается условно состоящим из одного помещения с площадью – 80 м2.

Для определения мощности системы отопления составим баланс часовых расходов теплоты для расчетного зимнего периода:

1 – потери теплоты через наружные ограждения определяют по формуле;

А – расчетная площадь ограждающей конструкции, м2. Потолок – 80 м2, пол – 80 м2, стены – 108 м2, окна – 5 шт. х 1,3 м. х 1,4 м. = 9,1 м2, дверь – 2 м2.

k – расчетный коэффициент, Вт/(м2 °С).

Для соломенных блоков с объемной массой 200 кг/м3, с ? = 0,07 Вт/(м2 °С), Толщина – 500 мм.

Внутренний и внешний слой из легкого глинобетона ? = 0,3 Вт/(м2 °С), толшина – 100 мм.

Два слоя гипсокартона – 0,19 Вт/(м2 °С).

Итого для 5 слоев коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции – 0,115 Вт/(м2 °С).

Для окон, по данным с сайтов производителей окон 2,8 – 0,3 Вт/(м2 °С), для расчета примем – 1,5 вт/(м2 °С).

Для дверей примем -1 вт/(м2 °С).

– расчетная температура воздуха в помещении, °С. = 20°С

– расчетная температура наружного воздуха, холодного периода года = -39°С

? – добавочные потери теплоты в долях от основных потерь = (для упрощения, в расчете не учитываем).

n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху – (для упрощения, в расчете не учитываем).

Потолок – 80 м2 х 0,115 вт/(м2 °С) х (20- (-39)) = 543 вт.

Пол – 80 м2 х 0,115 вт/(м2 °С) х (20- (-39)) = 543 вт.

Стены – 108 м2 х 0,115 вт/(м2 °С) х (20- (-39)) = 733 вт.

Окна – 9,1 м2 х 1,5 вт/(м2 °С) х (20- (-39)) = 805 вт.

Двери – 2 м2 х 1 вт/(м2 °С) х (20- (-39)) = 118 вт.

Итого по ограждающим конструкциям – 2742 вт.

2. – расход теплоты на прогрев инфильтрирующегося воздуха и поступающего в помещение воздуха при вентиляции;

Ln – расход удаляемого воздуха, м3/ч, не компенсируемый подогретым приточным воздухом; для жилых зданий – удельный нормативный расход 3 м3/ч на 1 м2 жилых помещений (включая кухни и санузлы), но для кухонь с электроплитами – не менее 60 м3/ч, а для совмещенных санузлов – не менее 50 м3/ч; Ln = 60 м2 х 3 м3/ч +60 м3/ч + 50 м3/ч = 290 м3/ч

? – плотность воздуха в помещении, кг/ м3, определяемая по формуле;

t – температура помещения. ? = 353/ (273 + 20) = 1,2

с – удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг?°С);

– расчетная температура воздуха, °С;

– расчетная температура наружного воздуха в холодный период года °С;

k – коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях, равный 0,7 для стыков панелей стен и окон с тройными переплетами.

= 0,28 х 290 х 1,2 х 1 х (20 – (-39)) х 0,7 = 4024 Вт.

3. – технологические и бытовые тепловыделения или расходы теплоты. Для жилых зданий бытовые тепловыделения – 10 Вт на 1 м2 площади пола.

= 80 х 10 = 800 Вт.

Итого теплоэнергетический баланс здания

2742 Вт. + 4024 Вт. – 800 Вт. = 5966 Вт. – потери тепла через ограждающие конструкции.

Из вышеприведенного расчета стоит обратить внимание на инфильтрационные потери тепла.

При помощи рекуперации тепла можно, нужно и должно вернуть в дом часть этого тепла.

Примем коэффициент эффективности рекуперации = 0,5 (практически можно возвращать и больше, но в этом случае необходимо разобраться, во что это обходится с экономической точки зрения.)

Экономия на рекуперации тепла при вентиляции – 4024 х 05 = 2012 Вт.

В этом случае теплоэнергетический баланс здания приобретает следующий вид:

2742 Вт. + 2012 Вт. – 800 = 3954 Вт.

Подбор мощности отопителя

Для компенсации потерь необходимы обогреватели мощностью которая компенсирует теплопотери, т.е., 3954 кВт. Кроме того, для обогревателей примем запас мощности 20% – 3954 х 1,2 = 4745 Вт.

Итак, обогреватели на 5 кВт. компенсируют расчетные потери тепла.

Приблизительный расчет отопления (самый простой)

При подборе отопителей часто руководствуются соотношением 1,5 – 2 кВт (для Западной Сибири) на 10 м2 общей площади.

80 : 10 х 1,5 =12 кВт.

Предположим, что теплоэффективность стен из соломенных блоков в 2 – 3 раза выше традиционных стен.

2. Сравнение стоимости 1 кВт энергии

по состоянию на 01.12.2008 год

№ п. п.Вид топливаед. измерениятеплотворная способность (кДжкг)КПДтеплотворная способность 1 топливной единицы кДжколичество топлива на 1 кВт энергиистоимость топлива рубстоимость 1 кВт энергии руб
1природный газкуб.м337180.930346.20.1192.020.240
2уголькг270000.8216000.1666666671.60.267
3дрова (сосна)кг158000.7110600.3254972881.50.488
4гранулыкг175850.915826.50.22746659151.137
5центральное отоплениеГкал41868000.0008598456000.516
6дизельное топливокг430000.9387000.093023256222.047
7сжиженный газкг452000.9406800.08849557521.951.942
8электричествокВтч1360011.31.300

Примечания: Цена дров и угля взяты с доставкой; Объемный вес дров = 500 кг/м3 ; 1 гКал = 1.163 мВт ; 1 кКал = 0.001163 кВтчас ; 1 литр дизтоплива = 0.85 кг; 1 кВтчас = 3600 кДж

3. Технико-экономический расчет четырех типов отопления

Отопление в квартире: критерии эффективности и выбор

Свое отопление в квартире – это возможность не зависеть от качества работы ТЭЦ, теплотрассы и служб ЖКХ. Согласитесь, довольно часто отопление квартир не соответствует никаким нормам, но оплата наряду с этим взымается по стандартному тарифу. Если вы не желаете мириться с аналогичной несправедливостью, читайте статью о том, как устроена автономная система отопления квартиры.

Автономное отопление

В то время, когда это имеет суть

Отопление квартиры в подавляющем большинстве случаев производится централизованно, и это обусловлено объективными экономическими и техническими обстоятельствами.

Но это в теории, а на практике мы видим пара иную картину: устаревший жилой фонд с ветхими коммуникациями довольно часто не выдерживает никаких ревизий, и работники служб ЖКХ вынуждены только с прискорбием констатировать факт несоответствия услуг нормативам СНиП и ГОСТ.

Наряду с этим комплексный ремонт жилого и коммунального фонда требует столь больших вложений и усилий со стороны страны, что он благополучно откладывается до «лучших времен», а госслужащие нормально отсиживаются в теплых кабинетах. В данной ситуации у обладателя жилья не остается другого выбора, не считая независимого ремонта либо замены отопительной системы в своей квартире.

Но в этот самый момент не все гладко: замена трубопровода и радиаторов довольно часто не приносит желаемого результата, поскольку основные утраты энергии происходят в теплотрассах, изоляция которых в далеком прошлом испортилась. В таких условиях единственная альтернатива – это автономная система отопления в квартире.

Но принципиально важно понимать, что такая система потребует больших затрат, исходя из этого торопиться тут также не следует.

Собственное отопление имеет суть, в случае если:

  • Температура в квартире опускается ниже 18 градусов не только на протяжении пиковых похолоданий, но в и простые зимние дни. В соответствии с ГОСТ Р 51617-2000 температура в квартирах обязана колебаться от 18 до 25 градусов Цельсия;
  • Счета за услуги центрального обогрева через чур громадны и не соответствуют уровню услуг;
  • Отмечается большая отличие между температурой в различных комнатах либо частях вашего жилья;
  • Через чур довольно часто происходят аварии и поломки, в следствии которых приходится пользоваться обогревателями и платить за потребленную электричество.

Обратите внимание! В случае если условия в квартире вас устраивают, нередких поломок не происходит, и в доме вам комфортно, тогда делать автономный обогрев нет никакого резона, поскольку это будет лишней тратой денег.

Вид горючего

не меньше серьёзный вопрос, который требует ответа, это вид горючего, на котором будет работать отопительный котел. От этого будет зависеть не только цена эксплуатации системы, но и сама возможность установки оборудования.

Сходу отсеем очевидно неприемлемые варианты:

  • ДТ требует организации особого резервуара для хранения, и оборудования для подачи солярки в горелку агрегата. Само собой, в многоквартирном доме вы не сможете разместить бак на пара тысячь киллограм горючего, да и заправлять его возможности нет;
  • Котлы на жёстком горючем кроме этого не подходят, потому как вам нужно будет отвести целую комнату на котельную с хранилищем угля либо дров. Помимо этого, пригодиться нанимать истопника либо подбрасывать дрова каждые 3 – 4 часа самостоятельно, что кроме этого малореально;
  • Сжиженный газ также не выход: вам нужно самостоятельно доставлять и поднимать баллоны, да и по технике безопасности — это непозволительно и угрожает громадными штрафами.

Обратите внимание! Остается лишь два варианта: магистральный газ и электричество. В случае если газ имеется не в каждом доме, то электричество быть обязано.

Выбираем котел

Как мы уже продемонстрировали, в условиях муниципального жилья реально применять магистральный газ либо электричество. Какой котел выбрать?

В случае если дом подключен к газовой сети, тогда лучше выбирать агрегат, работающий на газу. Его эксплуатация не вызывает неприятностей и всецело автоматизирована, а двухконтурная схема отопления квартиры разрешит обеспечить еще и собственную систему тёплого водоснабжения.

Обратите внимание! Единственная неприятность с газовыми котлами – это получение разрешения, подключение к магистрали и ввод оборудования в эксплуатацию, каковые создавать своими руками строго запрещает инструкция. Юридические изюминки этого процесса мы обрисуем в отдельной статье.

Электрический котел кроме этого не вызывает нареканий к режиму работы: он компактен, технологичен, бесшумен и надёжен. Работает всецело самостоятельно и управляется автоматикой. Но цена одного киловатт-часа произведенной им энергии на порядок превышает цена для того чтобы же количества, но взятого сжиганием газа.

Обратите внимание! При наличии альтернативы между газом и электрической энергией однозначное преимущество имеет газ, поскольку он существенно дешевле.

Отопительные устройства и трубы

Итак, по окончании выбора вида горючего и котла принципиально важно верно подобрать радиаторы отопления для квартиры. Это сделать достаточно просто.

Среди современных моделей отопительных батарей наиболее предпочтительны биметаллические и алюминиевые изделия. Они отличаются наиболее эргономичным дизайном и красивыми характеристиками, обусловленными свойствами материалов: легкий алюминий замечательно проводит тепло, тем самым повышая эффективность и облегчая монтажные работы.

Читайте также:  Водяной насос для отопления: принудительная циркуляция теплоносителя

Биметаллические батареи отопления пара дороже алюминиевых, но наряду с этим они более надежны за счет стального сердечника. Одновременно с этим, в автономных системах возможно применять качественный теплоноситель, который разрешит долго и надежно работать алюминиевому радиатору.

Обратите внимание! Чугунные батареи считаются морально устаревшими, они имеют низкую теплопроводность, через чур громадную тепловую инерцию и лишают вас возможности нормально регулировать температуру в помещениях. Помимо этого, они громоздки, некрасивы и очень массивны.

Трубы для циркуляции теплоносителя бывают трех видов: стальные, полипропиленовые и металлопластиковые. Стальные трубы требуют сложного монтажа со сварочными работами и исходя из этого употребляются редко.

Полипропилен – это наиболее популярный вариант для квартиры, поскольку он достаточно несложен в монтаже, недорого стоит и в полной мере надежен. Такие магистрали легко запрятать под плинтус, под пол либо в стенке.

Изделия из металлопластика являются сложную структуру из сшитого полиэтилена, алюминиевой прослойки и внешнего слоя полиэтилена. Эти трубы надежны и эргономичны в работе, холодным прессованием.

Обратите внимание! Цена металлопластиковых труб высока, а приобретение некачественных китайских товаров чревата авариями.

Вывод

Автономные системы отопления квартиры разрешают не зависеть от работы служб ЖКХ и системы централизованной подачи теплоносителя, но требуют больших вложений. Особенности монтажных работ продемонстрированы в нашем видео.

Отопление в квартире: критерии эффективности и выбор оборудования

Теплоснабжение является важным фактором развития экономической и социальной инфраструктуры региона. Все технические и экономические вопросы теплоснабжения, так или иначе, касаются потребителей, поскольку издержки при производстве и распределении энергии включаются в тарифы. В настоящее время потребителям предлагается широкий выбор возможных решений по обеспечению жилых домов теплом. Существует достаточная заинтересованность со стороны потребителей в сравнении тех или иных вариантов теплоснабжения с учетом особенности объекта, климатических условий и региональной системы образования тарифов.

Вопросы теплоснабжения малоэтажных жилых многоквартирных домов рассмотрены в статье [1, 2]. Дома комфортны для проживания, и широко распространены в различных регионах. Для существующей застройки города Перми данный вопрос является особенно актуальным, поскольку норма на тепловую энергию для двухэтажных домов до 1999 года, существенно отличается от нормы для других потребителей [2, 3]. В статье представлены результаты дополнительного исследования вариантов теплоснабжения двухэтажных многоквартирных жилых домов. Для новой застройки данное исследование позволит оценить с точки зрения технико-экономических факторов эффективность различных вариантов теплоснабжения и принять выгодное решение.

Согласно современным требованиям теплоснабжение зданий может осуществляться от централизованной системы теплоснабжения (ЦСТ), от автономного источника теплоты, обслуживающего одно здание или группу зданий и от индивидуальных теплогенераторов [12].

Современная система централизованного теплоснабжения в основном сложилась в условиях плановой экономики. На территории городов в настоящее время наиболее распространены ЦСТ, которые обеспечивают подачу тепла большому количеству различных потребителей, расположенных вне места выработки тепла [7]. Качество теплоснабжения, обоснованное нормативными правовыми актами РФ и (или) договором теплоснабжения, обеспечивается при высоких экономических затратах.

В условиях рыночной экономики потребитель готов платить за качественные услуги, при этом важным вопросом является влияние потребителя на работу системы. Если у потребителей имеется возможность присоединения к разным источникам теплоснабжения, то появляется реальная перспектива формирования рыночных механизмов управления и в теплоснабжении.

Системы индивидуального теплоснабжения предусматривают присоединение отдельных жилых домов к индивидуальным газовым котельным. Систему индивидуального теплоснабжения допускается предусматривать в жилых, общественных и производственных зданиях высотой до трех этажей включительно. [12] При этом внутреннее оборудование (приборы отопления и трубопроводы) системы отопления (СО) и горячего водоснабжения (ГВС) размещается идентично ЦСТ. У потребителя появляется ряд преимуществ в регулировании при эксплуатации систем и, вместе с тем, необходимо решать вопрос качественного обслуживания оборудования котельной. Выбор оборудования и размещение для системы индивидуального теплоснабжения на газообразном топливе зависит от общей теплопроизводительности. При нагрузке на теплоснабжение до 360 кВт, с температурой теплоносителя не более 95 °С и давлением не более 0,6 МПа теплогенераторы могут размещаться в отдельном помещении на любом надземном этаже, а также в цокольном и подвальном этажах отапливаемого здания.

Поквартирное теплоснабжение предусматривает обеспечение теплом систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения квартиры в жилом многоквартирном здании. Система состоит из индивидуального источника теплоты ‒ теплогенератора, трубопроводов горячего водоснабжения с водоразборной арматурой, трубопроводов отопления с отопительными приборами и теплообменников систем вентиляции.

Все решения тесно связаны с исследованиями по обеспечению надежности систем теплоснабжения (СТ), которые представлены в работе [4, 5]. При современном уровне технического состояния СТ и решении вопросов их реконструкции, а так же в условиях уплотнения застройки возможность подключения к иным источникам теплоснабжения позволяет потребителям оптимизировать затраты на содержание жилья и комфортность проживания. Параметры микроклимата в помещениях жилого здания обеспечиваются в пределах расчетных параметров наружного воздуха с учетом теплоаккумулирующей способности здания и заданных параметров надежности СТ. Для г.Перми расчетные условия для проектирования системы отопления составляют: температура наружного воздуха с обеспеченностью 0,92 минус 35°С, средняя за отопительный период температура минус 5,5 °С, продолжительность отопительного периода 225 суток [11].

Технико-экономическое обоснование вариантов теплоснабжения двухэтажных жилых многоквартирных домов связано с неизменным ростом затрат на коммунальные услуги для данных потребителей.

Предмет и методы исследования

В статье приведены результаты исследования технико-экономического обоснования вариантов теплоснабжения жилых многоквартирных двухэтажных домов до 1999 года постройки и после. Тепловая энергия используется для СО и ГВС двухэтажного жилого дома. В соответствии с нормами потребления коммунальных услуг [10], в г. Перми для жилых двухэтажных домов до 1999 г. постройки месячный норматив для отопления составляет 0,0514 Гкал/кв.м общей площади, из расчета на 7 месяцев отопительного периода. Для подобных домов, построенных после 1999 г., норматив теплопотребления на отопление составляет 0,0195 Гкал/кв.м общей площади в месяц.

В ходе технико-экономического обоснования учтены капитальные затраты (КЗ), связанные с сооружением помещения котельной и переоборудованием СО при поквартирном теплоснабжении.

Исследование проведено для конкретного двухэтажного жилого дома до 1999 года постройки для условий г.Перми. Результаты энергетического обследования представлены в статье [2]. Общая площадь дома м2. Высота этажа 3м. Строительный объём м3. Количество жителей 33 человека. Максимальные нагрузки на СО и на ГВС составляют соответственно Qо=58,6 кВт и Qhmax=36,96 кВт.

Расчетная нагрузка на СТ и выбор теплогенерирующего оборудования автономного источника рассмотрен в статье [2]. В дополнительном исследовании выполнен проект СТ с поквартирными теплогенераторами в комплексе с реконструкцией СО и ГВС.

Для системы поквартирного теплоснабжения приняты к установке индивидуальные теплогенераторы мощностью 20,2 кВт, оборудованные автоматикой безопасности, полной заводской готовности на газообразном топливе с температурой теплоносителя не более 95 °С давлением 0,3 МПа. Котел двухконтурный энергонезависимый с открытой камерой сгорания российского производства. Применение теплогенератора с открытой камерой сгорания, возможно, так как высота здания не превышает 15 м. При установке теплогенератора решен вопрос удаления продуктов сгорания с помощью коллективного дымового канала, выведенного выше кровли здания. Автоматическая система регулирования у каждого потребителя обеспечивает поддержание заданной температуры теплоносителя для СО и температуры горячей воды в системе ГВС и позволяет экономно расходовать энергоресурсы. Общее снижение расхода тепловой энергии для потребителей на отопление в среднем за отопительный период составляет 12,5%. Уменьшение затрат на ГВС связано с отсутствием потерь тепла в стояках и подводках и рациональным использованием в результате персональной заинтересованности абонентов и может в среднем достигать 17%.

При исследовании был также рассмотрен вариант применения теплогенератора с закрытой камерой сгорания и диапазоном регулирования от 10,4 до 26,9 кВт. При использовании энергозависимого оборудования номинальное потребление электрической энергии составляет 152 Вт. Данный вариант отличался повышенными капитальными затратами и дополнительным повышением затрат на электрическую энергию до 110 кВт в месяц для каждого потребителя. Несмотря на высокий коэффициент полезного действия и возможность глубокого регулирования предложенный вариант отличался длительными сроками окупаемости и поэтому не рекомендован к реализации.

Стоимость реконструкции СО и установка теплогенератора определена на основании сметного расчета. Расчет выполнен на первый квартал 2015 года на основе федеральных единичных расценок, с учетом индексов пересчета. Для 16 квартирного двухэтажного жилого дома капитальные затраты на установку теплогенраторов в каждой квартире и реконструкцию системы отопления у абонентов составили 2056,6 тыс. рублей.

Годовые затраты на теплоснабжение определены по нормативам потребления в ценах 2015 г., приведены в табл.1. Подробный расчет определения текущих затрат приведен в статье [2]. Тариф за тепловую энергию с учётом НДС (18%) составляет 1523,95 руб./Гкал., стоимость газа с учётом НДС (18%), цг= 3,90 руб./м3, стоимость электрической энергии с учётом НДС (18%), цэ=3,08 руб./кВт∙ч.

Определение текущих затрат на теплоснабжение двухэтажного многоквартирного здания общей площадью 518м2 (в ценах 2015 года)

Анализ эффективности использования различных видов отопления в городском хозяйстве

Виктор ГОРБАЧЕВ,
ООО «ВИКС-1», г. Москва, Россия
Владимир ФИЛАРЕТОВ
ИАПУ ДВО РАН, г. Владивосток, Россия

Вступление.

Рассматриваются общие проблемы централизованного отопления жилых объектов. Качественно сравниваются экономические показатели существующего водяного отопления с децентрализованным прямым электроотоплением. Показана экономическая эффективность электроотопления и намечены области и регионы, где использование электроэнергии для отопления даст значительный эффект.

Актуальность проблем отопления.

Изменение экономической ориентации России привело к необходимости проведения реформы в жилищно-коммунальной сфере. До сих пор значительные бюджетные средства выделяются для дотации жилищно-коммунального хозяйства, а одна из самых затратных частей — отопление. Уже сегодня стоимость отопления составляет больше половины от всех коммунальных платежей. Анализ состояния систем отопления показал, что на него тратится 25-35% энергетических ресурсов России, а из них около 30% — это прямые потери [1,2]. Износ трубопроводов по стране составляет 50 — 70%. Значительные потери связаны с эксплуатацией устаревших и малоэффективных котельных, с большой протяженностью и неудовлетворительной изоляцией теплотрасс, плохой теплозащитой подъездов зданий и отсутствием у населения мотивации к экономии тепла из-за отсутствия системы учета и контроля потребляемой тепловой энергии. Следует отметить, что дома, построенные в России до 2000 г. имеют неудовлетворительные теплозащитные характеристики и по сравнению с современными строительными нормами требуют для отопления примерно в 2 ÷ 2,5 раза больших энергетических затрат. Кроме прямых потерь тепла значительный объем финансирования требуется и для эксплуатации существующей традиционной системы отопления, а также для устранения постоянно возникающих аварийных ситуаций (вскрытия и ремонта теплотрасс, восстановления жилищного фонда после протечек). Существующая практика организации отопления и используемое устаревшее оборудование часто приводят к загрязнению окружающей среды и значительному ухудшению экологической ситуации в городах. Есть несколько путей решения проблем отопления, и один из них — переход на современное стационарное прямое электроотопление. В России пока в массовом сознании электроэнергия прежде всего ассоциируется с освещением, бытовыми приборами, работой различных механизмов и только в незначительной степени — как источник тепловой энергии. Во многих Европейских странах электроотопление занимает важное место. Так в странах Скандинавии (кроме Дании) 90% загородных, не городских жилых объектов отапливается электричеством, во Франции ≈54%. Следует отметить, что для развитых стран доля бытового потребления электроэнергии все время возрастает и достигает по различным оценкам 25% от всей производимой электроэнергии. По прогнозам эта доля может достигнуть 40÷60 %. В России же бытовое потребление электроэнергии в зависимости от регионов пока не превышает 12-15%.

Читайте также:  Отопление коттеджа: актуальные разновидности и методы их реализации

В работе [2] приводится структура индивидуального потребления электроэнергии населением Швеции:
— 50 ÷ 55 % — отопление;
— 30 ÷ 35 % — горячая вода;
— 15÷ 20 % — приготовление пищи, освещение и эксплуатация бытовых электроприборов.

Таким образом, можно сделать вывод, что отопление является самой энергоемкой сферой, и именно в этой области имеется значительный резерв для экономии энергоресурсов.

Сравнение двух подходов к отоплению.

Рассмотрим и проанализируем обобщенную схему реализации применяемого в настоящее время в коммунальном хозяйстве традиционного централизованного отопления и децентрализованного стационарного прямого электроотопления. Последнее обеспечивается при использовании электрических конвекторов, кабельных «теплых полов», инфракрасных обогревателей, а так же различных термостатов. При традиционном способе к объектам — потребителям тепла подводятся трубы для отопления и горячего водоснабжения, а также электроэнергия. А при электроотоплении -только электроэнергия, но большей мощности (см. рис.1).

Рассмотрим экономические показатели обоих подходов к отоплению.

Рис.1. Обобщенная схема подходов к отоплению

Капитальные затраты на котельную и долю электростанции на бытовые нужды больше капитальных затрат на строительство только электростанции на отопление и бытовые нужды: Зк + Зэл> Зэл. В некоторых регионах Сибири и Заполярного круга, где отсутствуют единые электросети, строят электростанцию и тепловую котельную на одном и том же виде топлива (уголь, мазут и др.). Затраты на котельную оказываются сопоставимы с затратами на электростанцию.

Капитальные затраты на прокладку теплотрасс Зтт выше затрат на подвод электроэнергии: Зтт > Зэс. Воздушные и кабельные электросети в целом дешевле и долговечнее водяных трубопроводов, стоимость которых очень сильно зависит от местных условий. В скалистой, горной местности прокладка подземных коммуникаций крайне затруднительно и затратная. В условиях вечной мерзлоты, трубопроводы ведутся над поверхностью земли, это требует повышенных затрат на теплозащиту и обслуживание. При этом воздушные и кабельные электросети существенно долговечнее водяных трубопроводов, эксплуатация которых также требует дополнительных расходов, а повреждение (особенно в зимний период) может привести к значительным утечкам, сопровождающимися длительными нарушениями транспортного сообщения в оживленных районах города и замерзанию жилых кварталов. Кроме того, время устранения повреждения электрических сетей намного меньше времени устранения повреждения трубопроводов.

Потери при транспортировке энергии от котельной до потребителя Рт значительно больше, чем потери электроэнергии на проводах: Рт > Рэ. Потери в электрических сетях составляет 3÷5%, а в трубопроводах при удовлетворительном уровне теплоизоляции потели составляют от 20 до 30%. При нарушении теплоизоляции, они могут достигать 70%.

Стоимость обслуживания теплотрасс От значительно превышает затраты на эксплуатацию линий электропередач или кабельных сетей От > Оэ. Ситуаций, которые приводят к разрушению теплотрасс и возникновению аварийных ситуаций много больше, чем при электропередаче. Даже отключение электроэнергии в зимний период часто приводит к разрывам в теплотрассах.

Капитальные затраты на установку традиционного отопления выше аналогичных при электроотоплении: Кт > Кэ. Стоимость традиционной системы отопления очень сильно зависит от производителя, но самое дешевое водяное отопление оказывается дороже оборудования для прямого стационарного электроотопления. Импортное и отечественное высококачественное оборудования дороже электроотопления в 2÷3 раза.

Монтаж и обслуживание традиционного отопления дороже электроотопления: . Монтаж традиционных систем требует привлечения квалифицированных специалистов, специального оборудования, а иногда сварочных работ и значительного времени. Монтаж электроотопления может быть выполнен электриками любой квалификации за относительно короткое время. При этом электроотопление не требует периодической профилактики и обслуживания. Потери тепла у потребителя при традиционном отоплении выше, чем при электроотоплении: . При отсутствии покомнатной и поквартирной системы регулирования температуры в помещениях потребитель либо перегревает своё помещение, и тогда зимой открываются окна, либо приходиться включать дополнительные электрообогревательные приборы, не всегда удовлетворяющие требованиям безопасности. При электроотоплении у потребителя наивысшая мотивация в экономии и рациональном использовании тепловой энергии, так как он непосредственно контролирует свои затраты и у него есть средства контроля за температурой в каждом помещении.

Срок службы электроотопительных систем в 2-3 раза больше чем у традиционных: Тт 17.10.2018 AdMElco

Исследование эффективности систем отопления

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 04.05.2015 2015-05-04

Статья просмотрена: 995 раз

Библиографическое описание:

Шалаганова А. Н., Степанова О. А., Ермоленко М. В., Золотов А. Д. Исследование эффективности систем отопления // Молодой ученый. — 2015. — №9. — С. 350-354. — URL https://moluch.ru/archive/89/18191/ (дата обращения: 27.02.2020).

В статье рассматриваются радиаторная система отопления и «теплый пол». Показаны преимущества и недостатки данных способов отопления. Результаты представлены в виде SWOT-анализа.

Ключевые слова: система отопления, отопительные приборы, радиаторы, «теплый пол».

В холодное время года в помещениях условия теплового комфорта поддерживаются системой отопления. Отопление относится к инженерному оборудованию зданий. При проектировании отопления учитываются многие факторы, среди которых климатические условия и назначение помещений. Работа отопительных приборов характеризуется периодичностью в течение года [1].

По данным Агентства статистики Республики Казахстан, на нужды теплоснабжения используется более 80 миллионов Гкал тепловой энергии. Более 60 % тепла потребляется в городах и крупных населенных пунктах городского типа, которые характеризуются высотной жилой застройкой с общественными центрами и размещением промышленных предприятий. В пределах 30 % тепловой энергии вырабатывается небольшими котельными (мощность менее 100 Гкал/час) [2].

Продолжительность отопительного сезона на юге Казахстана составляет от 3500 до 4000 часов в год, при средней наружной температуре минус 2 °С, а на севере — превышает 5000 часов в год, при средней наружной температуре минус 8 °С. Следует иметь в виду, что в Казахстане работа оборудования происходит в диапазоне от плюс 50 до минус 50 о С. Все это объясняет стратегическую важность повышения эффективности теплоснабжения.

Казахстанские ученые Ахметжанова С. Б., Тусупбеков М. Б., Строева Г. В., Кысыков А. Б. представели основные проблемы развития системы теплоснабжения в РК. На основе мирового опыта, авторами определены направления реформирования системы теплоснабжения [3, 4].

Классификация систем отопления представлена на рисунке 1 [5].

Рис. 1. Классификация систем отопления

Классификация отопительных приборов следующая:

– алюминиевые секционные радиаторы;

– биметаллические секционные радиаторы;

– чугунные секционные радиаторы;

– стальные панельные радиаторы;

– стальные трубчатые радиаторы;

– конвекторы (напольные, настенные, внутрипольные);

– дизайн-радиаторы (отопительные приборы оригинальной формы, изготовляемые, из труб различного сечения, и предназначенные для применения в ванных комнатах и в иных помещениях, и способные удовлетворить практические любые запросы архитектора и дизайнера) [6].

В настоящее время существуют различные отопительные системы, поэтому исследование эффективности их функционирования является актуальной задачей

Исходя из актуальности темы, целью исследования было изучение эффективности радиаторной системы отопления и системы отопления «теплый пол».

Для решения поставленной цели были определены следующие задачи:

– исследование отопительной системы с чугунными радиаторами;

– исследование системы отопления «теплый пол» — метапол (с трубами с горячей водой);

Чугунные секционные радиаторы традиционный и распространенный вид отопительных приборов, а система отопления «теплый пол» получила распространение в последнее время.

При изучении особенностей исследуемых системы отопления были проведены замеры температуры в различных точках помещения. Полученные результаты показаны на рисунке 2.

Рис. 2. Температура в помещении при радиаторном отоплении и системе отопления теплый пол

Результаты исследования данных видов отопления представлены в виде SWOT-анализа (таблица 1).

Экономное отопление частного дома: выбор самой экономичной системы отопления

Практически каждый собственник коттеджа стремится свести затраты по его обогреву к минимуму. Но выбирая наиболее экономное отопление частного дома, многие нередко смотрят только на цену топлива.

Однако здесь надо учитывать и теплопотери строения, и капвложения на обустройство отопительной системы, и стоимость обслуживания сети впоследствии. Не стоит забывать и о трудоемкости эксплуатации того или иного варианта. Только комплексный подход к вопросу поможет сделать работу сети теплоснабжения максимально экономичной, согласны?

В статье мы собрали наиболее действенные пути повышения эффективности отопительной системы, привели практические советы по снижению теплопотерь, а также оценили целесообразность применения возобновляемых источников энергии.

Первое и главное – снижение теплопотерь

Прежде чем выбирать топливо, котел (или иной генератор тепловой энергии) и систему распределения тепла по коттеджу, необходимо присмотреться к самому дому. Если теплопотери через стены, окна, вентиляцию, подпол и крышу огромны, то никакие ухищрения по повышению эффективности внутреннего отопительного контура не помогут.

Сначала необходимо позаботиться об утеплении всех конструкций и инженерных систем жилища.

При высоком уровне теплопотерь любые попытки повысить экономичность системы отопления окажутся бессмысленными, все равно большая часть тепла уйдет на улицу. Причем требоваться его будет очень много. Одно дело замкнутое пространство коттеджа, а совсем другое – улица, открытая ветрам и непогоде.

Технология и материалы утепления подбираются исходя из климатических условий местности, где стоит дом. Существуют определенные строительные нормативы с минимальными требованиями по толщине стен и теплоизоляции для каждого российского региона. Но без знаний в теплотехнике самостоятельно делать проект не стоит.

Либо расчеты будут сделаны неверно и теплопотери окажутся выше, либо придется переплатить за слишком толстый слой утеплителя.

При просмотре готового проекта и последующем строительстве дома особое внимание надо уделить:

  • стеклопакетам – через окна на улицу уходит до 25% от всех теплопотерь;
  • крыше и чердачному перекрытию – это еще 10–15%;
  • вентиляционной системе – доля теплопотерь через вентиляцию с естественной циркуляцией может достигать 40–50%.
Читайте также:  Что такое энергонезависимость, и чем зависимая и независимая система отопления отличаются друг от друга

Стены и пол тоже являются местами выхода тепла из здания. Но их утеплением изначально никто не пренебрегает. А вот о вентиляции, утеплении потолка и чердака многие владельцы частных домов нередко забывают.

Еще один момент – это наличие «мостиков холода» в ограждающих конструкциях. Любая пронизывающая стену насквозь с улицы внутрь железная деталь служит местом просто громадных теплопотерь.

Даже небольшой по размеру штырь из металла пусть медленно, но неумолимо “вытягивает” тепло из жилья. В проекте не должно быть подобных мостиков, а при строительстве важно следить, чтобы они не образовались из различных металлических крепежей.

Помимо этого «мостиками холода» могут стать:

  • торцы плит перекрытия;
  • оконные и дверные откосы;
  • цокольные стены;
  • перемычки и вставки из бетона или железа.

Все эти места необходимо тщательно утеплять, иначе об экономии на отоплении можно даже не мечтать. Обогреть улицу еще никому и никогда не удавалось.

В зависимости от качества утепления, фигурирующий в теплотехническом расчете коэффициент теплопроводности для одного здания может отличаться в разы. Чем толще утеплитель и меньше точек “утечек” тепла, тем меньшие объемы топлива приходится после сжигать для обогрева коттеджа.

Затраченные на снижение теплопотерь деньги окупятся обязательно. Скупиться в этом вопросе не стоит, но и о разумности вложений тоже забывать не следует.

Выбор наиболее дешевого топлива

Второй вопрос в экономии на отоплении – это тип используемого горючего. Причем надо смотреть не столько на стоимость килокалории на выходе из котла, сколько на совокупные затраты на топливо, нагревательное оборудование и его обслуживание. Необходимо считать все в комплексе.

Если сравнивать различные водогрейные агрегаты, то наиболее дешевыми будут электрические котлы. Однако счета за электроэнергию потом вряд ли кого обрадуют. Плюс для большого коттеджа в большинстве случаев придется прокладывать дополнительный кабель.

Для хорошо утепленного домика в 100 квадратов существующих мощностей возможно и хватит. А вот для обогрева двухэтажного жилища электрического “топлива” потребуется значительно больше. При этом стандартные сети изначально на подобные нагрузки не рассчитаны.

Природный газ в России считается одним из самых экономичных способов отопления частных домов. Однако здесь есть несколько нюансов. Если магистраль в поселке уже есть, то подключение к газопроводу происходит достаточно быстро и недорого.

Но если от дома до нее расстояние в 200 м и более, то врезка в эту трубу обойдется в круглую копеечку. Плюс все согласования и получения техусловий могут занять до года.

За монтаж газгольдера и оборудование к нему придется выложить от 150 до 250 тысяч рублей. Благо еще все работы большинство компаний, занимающихся подобной техникой, выполняют за пару дней.

Сжиженный газ для него в конечном итоге по цене практически во всех российских регионах равен тому, что поступает из магистральной трубы. Но вот начальные затраты откровенно кусаются.

Еще один достаточно дешевый котел – это работающий на отработке или дизеле. При этом если горючку можно достать по сходной цене, то подобное жидкотопливное котельное оборудование вполне может стать наиболее экономичным способом обогрева частного жилья.

Усреднено по России варианты отопления загородного дома по совокупности всех затрат расположены в следующем порядке:

  1. Печь на древесине или угле.
  2. Газовый котел на магистральном газе.
  3. Дровяной котел на пеллетах.
  4. Котельное оборудование на жидком горючем.
  5. Электрокотел.

Самым экономным вариантом является обычная дровяная или угольная печь, при условии правда, что с топливом в районе проживания нет проблем. Здесь сказывается и дешевизна горючего, и дешевизна оборудования.

Однако такая печь требует постоянного присмотра. А это отнимает немало времени и сил. Плюс особо повысить эффективность подключенной к ней отопительной системы вряд ли удастся. Что-либо подрегулировать или как-либо проконтролировать экономный расход поленьев (угля) там сложно.

Наиболее удобен и безопасен в эксплуатации котел электрический. Дымоход ему не нужен плюс автоматика сама за всем следит и по мере необходимости подогревает теплоноситель в системе.

При грамотном монтаже электропроводки вероятность пожара при таком способе отопления сводится практически к нулю. Других проблем он точно не должен преподнести.

Однако затраты на электроэнергию откровенно высокие. Хорошо еще если можно подключить двухтарифный счетчик с пониженной ночной ставкой. В противном случае останавливать свой выбор на электрическом котле стоит только в крайнем случае. Самым «экономичным» из-за высоких затрат на “сжигаемые” киловатты электричества назвать его сложно.

Повышение эффективности системы отопления

Чтобы повысить экономичность отопления дома, также можно и нужно внедрять в систему обогрева различные снижающие расход топлива технологии. Одних только способов разводки трубопроводов от котла до радиаторов существует громадное количество.

Одни из них более дешевы в реализации, а другие – самые экономичные в плане уменьшения потерь при транспортировке теплоносителя до батарей.

Есть разная по конструкции отопительная техника и различное дополнительное оборудование, которые способны повысить экономичность всей системы на 10–15% и более. Но здесь следует тщательно взвесить все за и против. В ряде случаев затраты на начальном этапе могут не окупиться впоследствии.

Не стоит гоняться за «самыми экономичными» и «самыми эффективными» вариантами. Нередко это просто рекламные лозунги и не более того.

Способ #1: разводка труб и «теплый пол»

Наиболее экономичной схемой прокладки трубопроводов является лучевая разводка отопления с центральным коллектором. При ее применении каждый радиатор получает одинаковый объем теплоносителя.

Причем есть возможность для каждой батареи отрегулировать количество подаваемого тепла индивидуально. Лишние траты тепловой энергии при транспортировке нагретой воды по отопительным трубам с такой разводкой практически исключены.

Практически всегда при коллекторной разводке систему отопления приходится дополнять циркуляционным насосом. Благодаря ему разность температур воды на входе и выходе в сеть существенно снижается.

В результате повышается регулируемость нагрева теплоносителя и эффективность всей системы. Топлива в котле приходится сжигать меньше, итог – прямая экономия на горючем.

Лучевой (коллекторный) вариант является самым экономным в эксплуатации. Однако из-за большой протяженности трубопроводов он и наиболее дорогой в реализации.

Тепло от обычных батарей сначала поднимается под потолок, а только потом за счет конвекции распространяется по всей комнате. В результате самый горячий воздух оказывается под потолком. И чтобы ноги в холода за окном не мерзли на полу, приходится открывать радиаторы на полную. А это опять же дополнительные затраты на генерацию тепла.

Система водяного «теплого пола» – самый экономный способ отопления жилых помещений. В данном случае наиболее теплый воздух сосредоточен внизу на уровне ног человека. При этом снижается расход тепла, а в комнате создаются максимально комфортные условия для людей.

Способ #2: самые эффективные котлы

Самый высокий КПД у котлов пиролизных и конденсационных. Более экономичного нагревательного оборудования найти в магазинах теплотехники сложно. Первый вариант в качестве топлива использует дрова, а второй – газ. По эффективности они обгоняют все иные аналоги на любом горючем теплоносителе.

От обычного дровяного котел пиролизный отличается наличием второй топки и тем, что по факту там горит не древесина как таковая, а полученный в результате пиролиза газ.

Сначала в нем поленья тлеют при высокой температуре и ограниченном поступлении воздуха. А только затем уже полученные в результате этого газы сгорают в основной камере с выделением тепла.

По сравнению со стандартным дровяным аналогом пиролизный котел имеет более высокую эффективность (на 30–40%) и требует меньшего внимания к себе. Интервал между загрузками дров в зависимости от вместимости топки достигает 10–16 часов.

Экономия здесь образуется за счет абсолютно полного сгорания топлива и минимума выхода тепла с продуктами горения в дымоход.

С учетом сбора дополнительной теплоты итоговый КПД такого котла достигает 105–110%. Здесь учитывается энергия как сожженного газа, так и полученная в результате происходящей во второй камере конденсации водяного пара.

Способ #3: выбор теплоаккумулятора

Еще один достаточно эффективный способ экономии на отоплении – это подключение к твердотопливному котлу теплоаккумулятора. Последний сначала накапливает в себе тепло, а затем постепенно отдает его батареям.

При этом не приходится принудительно ограничивать мощность оборудования нагрева теплоносителя, выбрасывая тепло попросту в трубу дымохода.

Если электроэнергия в коттедж подается по разным днем и ночью тарифам, то теплоаккумулятор можно включить и в систему с электрокотлом. В этом случае он будет накапливать тепло в ночное время, когда электричество обходится дешевле.

Возобновляемые источники тепла

При детальном расчете затрат с тепловыми насосами, ветряками, солнечными коллекторами и батареями ситуация выглядит следующим образом. Тепло и электроэнергию они генерируют для частного дома только на первый взгляд дармовую. Конечно, солнце и ветер счета за отопление не выставляют, однако подобное оборудование для генерации стоит очень дорого.

Это в Европе возобновляемая энергетика местами субсидируется из госбюджета. Плюс ценник на ископаемое топливо у них откровенно кусается. Поэтому там «зеленые технологии» являются экономически оправданными и сравнительно эффективными.

В России ситуация кардинально иная. У нас государство субсидировать альтернативную энергетику пока не собирается. А цены на отечественные дрова, уголь и газ, по сравнению с соседями на западе, не так уж и высоки.

В результате по совокупности всех затрат теплонасосы, солнечные батареи и ветряки особо экономичными у нас назвать сложно. Они свою эффективность в основном показывают лишь в отдаленных районах, куда сжигаемое топливо завозить сложно и дорого.

Выводы и полезное видео по теме

Подбирая самый экономичный вариант отопления для своего коттеджа, следует учесть множество факторов и параметров, и нижеприведенная подборка видеоматериалов вам в этом обязательно поможет.

Какое отопление лучше:

Каким топливом дешевле всего отапливать загородный дом:

Во сколько обходится газовое и электрическое отопление:

Универсального варианта самого дешевого и экономичного отопления не существует. Для каждого конкретного дома необходимо подсчитывать все затраты на топливо, оборудование для нагрева теплоносителя и обустройство отопительной системы в целом.

Зачастую приходится отталкиваться от доступности того или иного горючего, а уже потом к нему подбирать котел. Плюс категорически не стоит забывать о качественном утеплении коттеджа и труб до радиаторов.

Поделитесь с читателями вашим опытом повышения эффективности отопительной системы. Пожалуйста, оставляйте комментарии к статье и задавайте интересующие вас вопросы. Форма обратной связи расположена ниже.

Ссылка на основную публикацию