Воздушные тепловые насосы. Применение в сибирских условиях. Экономим в 4 раза на отоплении.

Воздушный тепловой насос (ВТН) для нагрева и охлаждения воздуха
Экономим на электроотоплении в 4 раза.

Такая экономия реальна при использовании воздушных тепловых насосов. Воздушные тепловые насосы - это компактные экономичные и экологически чистые системы отопления и охлаждения воздуха, позволяющие получать тепло для горячего водоснабжения и отопления жилых помещений за счет использования тепла окружающего воздуха путем переноса его к теплоносителю – воздуху или воде, а в режиме охлаждения сбрасывать тепло из помещения в окружающий воздух. Затратив 1 кВт электроэнергии в приводе насоса, можно получить 3-4 кВт тепловой энергии. Воздушные тепловые насосы применяют для отопления и охлаждения помещений, а также для горячего водоснабжения.

Эксплуатация современных ВТН возможна от -25 до +35ºС.
Тепловые насосы, работающие от воздушного источника, делятся на два типа систем:
а) воздух-воздух; б) воздух-вода.
Тип системы зависит от среды, которая используется для распространения тепла в помещении - воздух или вода.
Тепловой насос, работающий по типу воздух-воздух, предназначен для прямого нагрева воздушных масс в помещении и может работать только для обеспечения отопления и охлаждения здания.
Тепловые насосы системы воздух-вода работают для обеспечения отопления и охлаждения здания, а также получения горячей воды. Они совместимы с уже работающими электрическими, газовыми, твердотопливными, жидкотопливными котлами. Воздушные тепловые насосы воздух –вода нагревают и охлаждают не воздух в помещении, а теплоноситель контура отопления (чаще всего воду).
Тепловые насосы, работающие от воздушного источника теплоты, обладают огромным количеством эксплуатационных и экологических преимуществ.
1. Простота в эксплуатации.
2. Затраты на монтаж гораздо ниже, чем у водяных и грунтовых тепловых насосов
3. Выше энергоэффективность (нет дополнительных энергозатрат на подачу источника тепла)
4. Нет выхлопных газов.
5. Низкий расход электроэнергии. Благодаря насосам этого типа здание или сооружение получает в 4 – 2,5 раза больше тепловой энергии относительно потребленной электроэнергии. При этом стоимость 1 кВт*ч тепловой энергии составляет 56 – 84 коп. (при современных тарифах на электроэнергию).
Анализ температурного графика за последние 3 года в г. Красноярске показал, что в период с ноября по март температура окружающего воздуха опускалась ниже -25ºС в следующей статистике:
2010-2011г – 45 суток;
2011-2012г - 35 суток;
2012-2013г – 50 суток.

Итак, эксплуатация ВТН в наших климатических условиях возможна почти круглогодично, и только в пиковые морозы требуется использование дополнительного источника тепловой энергии.
ВТН могут использоваться на разных площадях от маленьких квартир и коттеджей и до огромных зданий, при этом их характеристики не меняются, меняется только стоимость оборудования.

Анализ стоимости 1кВт тепловой энергии полученной при сжигании различных теплоносителей на октябрь 2013г См. таб.





Сравнительная оценка стоимости 1 кВт*ч энергии
при использовании различных видов топлива

Регион: г. Красноярск

Вид горючего Теплота сгорания, ккал/кг (справочно) КПД котла, % Теплота сгорания с учетом КПД котла и плотности горючего Теплота сгорания с учетом КПД котла, кВт*ч Стоимость единицы горючего, руб./кг, руб./л Стоимость 1 кВт*ч энергии, руб.
Каменный уголь (пос. Балахта) 5300 85 18,9 МДж/кг 5,2 1,48 0,28
Тепловой насос с тепловым коэффициентом 2,5 - 3,7 0,56 - 0,83
Дрова 2960 85 10,5 МДж/кг 2,9 2,50 0,85
Пеллеты 4500 90 17,0 МДж/кг 4,7 5,50 1,17
Электроэнергия 100 2,08
Сжиженный газ (пропан-бутановая смесь) 10700 93 18,7 МДж/л 5,2 13,50 2,59
Диз. горючее 10200 89 32,3 МДж/л 9,0 30,00 3,34



Не сложный анализ данных позволяет сказать, что только использование каменного угля выгоднее на сегодняшний момент в отоплении , чем использование ВТН.




Экономическое обоснование
ВАРИАНТ 1

Стоимость. Из опыта наших монтажей ВТН системы воздух-воздух рассчитанный на коттедж площадью 200м2. Стоимость оборудования DAIKIN, расходных материалов, монтажных работ порядка 650-700тыс.руб.
Окупаемость. Экономия. Рассмотрим красноярские условия эксплуатации.
Отопительный сезон с сентября по май……270дней
Пиковые морозы (ниже -25градС)………….50дней
Использование ВТН при отоплении дом ….220дней
при охлаждении………40 дней

Потребная мощность для отопления дома …16кВт
Энергопотребление в декабре, январе, Феврале
16кВт*0,75*24часа*30дней*3мес……………25920кВтч
Энергопотребление в октябре, ноябре, марте, апреле
16кВт * 0,5 * 24часа * 30дней * 4мес…………23040кВтч
Энергопотребление в сентябре, мае
16кВт* 0,3*24часа*30дней*2мес………………6912кВтч
Всего за год ……………………………………..55872кВтч
(Ошибка в расчете может составлять 3500 кВтч)
Стоимость, если топим только газом
55872кВтч*2,59руб………………………………144708руб за сезон
Стоимость, если топим газом и ВТН
25920кВтч*2,59руб+23040кВтч*2,08руб/3+
+6912*2,08/4………………………………………86702руб за сезон
Экономия 144708-86702………………………. 58006руб за сезон
При стоимости оборудования 700тыс.р. срок его окупаемости, при условии, что тарифы на газ и электроэнергию не изменятся -12лет. Срок эксплуатации таких установок 15лет и более.

ВАРИАНТ 2

Стоимость, если топим только электричеством
55872кВтч*2,08руб……………………………….116213руб за сезон
Стоимость, если топим электрообогревателями и ВТН
25920кВтч*2,08руб+23040кВтч*2,08руб/3+
+6912*2,08/4……………………………………….73482руб за сезон
Экономия 116213-73482………………………….42731руб за сезон

При стоимости оборудования 700т.р. срок его окупаемости, при условии, что тарифы на газ и электроэнергию не изменятся -16лет. И это мы не учитывали, что ВТН будет использоваться в летний период на охлаждение дома. По сути ВТН будет эксплуатироваться круглогодично, за исключением 45-50 дней пиковых морозов.

ВАРИАНТ 3

Стоимость. ВТН системы воздух-воздух (оборудование Mitsubishi Electric Zubadan, Daikin), рассчитанный на жилое помещение площадью 150-160 м² имеет стоимость оборудования, расходных материалов, монтажных работ порядка от 400 тыс.руб.

Окупаемость. Экономия.
Рассмотрим условия эксплуатации в районе г. Красноярска.
Отопительный сезон с сентября по май…..270дней.
Пиковые морозы (ниже -25ºС)………………50дней.
Использование ВТН при отоплении……….220дней;
при охлаждении………40 дней.

Потребная мощность для отопления……….. 12 кВт
Энергопотребление в декабре, январе, феврале
12 кВт *0,75 * 24часа * 30дней * 3мес…..19440 кВт*ч
Энергопотребление в октябре, ноябре, марте, апреле
12кВт * 0,5 * 24часа * 30дней * 4мес……17280 кВт*ч
Энергопотребление в сентябре, мае
12кВт* 0,3 * 24часа * 30дней * 2мес…….. 5184 кВт*ч
Всего за год………………………………..41904 кВт*ч
(Ошибка в расчете может составлять 3500 кВт*ч)

Стоимость, если топим только электрообогревателями
41904 кВт*ч * 2,08 руб./кВт*ч = 87160 руб. за сезон
Стоимость, если топим электрообогревателями и ВТН
19440 кВт*ч * 2,08 руб./кВт*ч +17280 кВт*ч * 2,08 руб./кВт*ч / 3 +
+ 5184 кВт*ч * 2,08 руб./кВт*ч / 4 = 55110 руб. за сезон

Экономия 87160 - 55110 = 32050 руб. за сезон
При стоимости оборудования 400 тыс.руб. срок его окупаемости, при условии, что тарифы на электроэнергию не изменятся, 13 лет.
К сожалению, тепловые насосы системы воздух-воздух, воздух-вода имеют свой минус - уменьшение теплопроизводительности при понижении температуры наружного воздуха. При 0ºС энергоэффективность равна 4, а при -25ºС - 2,5.

Дата: 25.11.2013

Компания: Дмитриев и Сын, ООО, научный проектно-производственный центр