CC BY
19УДК 621.311(075.8)
СРАВНЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ И ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ГАЗОВОГО И ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОТОПЛЕНИЯ НА
ПРИМЕРЕ ЧАСТНОГО ДОМА
Весёлкина Е.Н., студент группы 15Стр(ба)11ГС-1, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: veselkina97@yandex.ru
Гусев. Р.К., студент группы 15Стр(ба)ПГС-1, Оренбургский государственный университет, Оренбург
e-mail: gusevr180@gmail.ru
Цветнов Н.Д., студент группы 15Стр(ба)ПГС-1, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: kcvetnov@mail.ru
Научный руководитель: Раимова А.Т., канд. техн. наук, доцент кафедры автоматизированного электропривода, электромеханики и электротехники,Оренбургский государственный университет, Оренбург
В настоящее время встает задача экономии электроэнергии и, как следствие, повышения энергоэффективности рабочего оборудования. Актуальность исследования обусловлена рассмотрением технологий, разработанных для решения задач в системах отопления. В статье изложены особенности газового и электрического отоплений, направленные на: уменьшение энергозатрат, увеличение срока эксплуатации, рассмотрены вопросы экономической целесообразности предлагаемых методологий.
Ключевые слова: энергоэффективность, экономическая целесообразность, водяные теплые полы, элетрический котел, отопительное оборудование, инфракрасные обогреватели.
В настоящее время частное строительство снова набирает обороты, в связи с этим набирают обороты и рынки товаров и услуг, которые с каждым годом предлагают потребителям новые интересные решения. Именно поэтому данная тема на сегодняшний день имеет большую актуальность в сфере строительства. Для проведения исследования различных систем отопления, была выбрана модель частного двухэтажного дома с мансардой.
В исследованиях за основу бралась классическая схема отопления с характеристики оборудования среднего ценового сегмента рынка. Существуют различные виды систем отопления частного дома. Но все их можно поделить на три вида: воздушные, электрические и водяные. Каждая из них делится на несколько типов в зависимости от обогревателя, источника энергии, способа подачи теплоносителя.
Система газового отопления на данный момент в Российской Федерации является самой востребованной. На рисунке 1 приведены схемы двухтрубных систем газового отопительного оборудования с двухконтурным и одноконтурным газовым котлом. На основании проведенных исследований, были выявлены плюсы и минусы газовых систем отопления, наиболее значимые приведены в таблице 1.
К основным видам электрических отопительных приборов следует отнести электрический отопительный котел, систему «теплый пол», инфракрасные обогреватели и их комбинации.
Рисунок 1 - Схемы двухтрубных систем газового отопительного оборудования
Наиболее часто применяемые в настоящее время электрические котлы имеют общие особенности в плане конструкции и своей функциональности. В составе конструкции этого оборудования присутствует термостат, основное назначение которого состоит в контроле за температурой теплоносителя и управление мощностью установки. Во время его работы происходит преобразование электроэнергии, потребляемой установкой, для нагрева теплоносителя, в качестве которого может выступать вода, антифриз или масло.
Широкое применение находят и комфортные «теплые полы», виды которых приведены на рисунке 2.
Теплый пол нагревательным элементом которого является греющий кабеле ■тар
Теплый пол нагревательным элементом которого является нагревательный мат
Аатчмм 1споер*ггри
Теплый пол нагревательным элементом которого является специальная пленка(инфракрасные)
Инфракрасные о€о греватаги (потолочные )
Рисунок 2 - Виды теплых полов
Выбор теплого пола того или иного вида зависит от условий его монтажа и дальнейшей эксплуатации. Электрические полы хорошо зарекомендовали себя в небольших помещениях городских квартир и домов загородного типа, имеющих центральное отопление. Необходимым условием в этом случае является наличие подводящей линии электроснабжения, способной выдерживать большую нагрузку.
Если же предполагается обогревать пол и помещения большой площади в частном доме, в котором отсутствует центральное или классическое индивидуальное отопление, то целесообразней всего отдать предпочтение водяному теплому полу, т.к. в данном случае его первоначальные затраты на монтаж обойдется дешевле, чем покупка и установка электрической системы. К тому же затраты на его эксплуатацию будут существенно меньше.
Электрические радиаторы отопления объединяют все преимущества традиционных батарей с возможностью установки в любом удобном месте без трубопроводов и сложных монтажных работ. Приборы различных моделей отличаются по своему типу, мощности, способу установки, количеству режимов работы и другим параметрам.
В ходе исследований выявлены достоинства и недостатки газовой и электрической систем отопления, некоторые из которых приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Достоинства и недостатки систем отопления
Система отопления Достоинства Недостатки
Газовая - низкая стоимость - сложность:
комплектующих; - большой запас тепловой - регулировки температурного режима; - установки и настройки оборудования;
мощности. - взрывоопасность.
Электрическая - простота эксплуатации; - автоматизация обогрева; - отсутствие; - угарного газа; - взрывоопасной смеси. - высокая стоимость оборудования; - большие эксплуатационные расходы.
По результатам сравнения рассмотренных систем была сформирована таблица 2 с укрупненными показателями каждой системы отопления.
Таблица 2 - Энергоэффективность газовой и электрической систем отопления
Вид систем отопления Средний расход за месяц Стоимость за месяц, руб.
электроэнергии, кВт газа, 3 м электроэнергии газа
общий тариф специаль -ный тариф
Электрическая система отопления:
- котел 8729,31 - 25314,99 16498,40 -
- радиаторы 5318,62 - 15423,99 10052,19 -
- котел + «теплый пол» 8217,59 - 23831,01 15531,24 -
- радиатор + «теплый пол» 4258,28 - 12349,02 8048,15 -
- котел + инфракрасные обогреватели 8881,38 - 25756,00 16785,81 -
- инфракрасные обогреватели + «теплый пол» 7981,24 - 23145,59 15084,54 -
Двухтрубная газовая система отопления:
- с двухконтурным газовым котлом - 1022,4 - - 4192,86
- с одноконтурным газовым котлом - 1401,1 - - 5745,91
Из рассмотренных вариантов электрических систем отопления наиболее экономически выходным, оказался комбинация двух систем, а именно система радиатор + «теплый пол». Конструктивно различают электрический теплый пол (ЭТП) и водяной теплый пол (ВТП). Расчеты проводились согласно требованиям нормативных документов к регионам с отопительным сезоном в t=5184 часов при следующих исходных данных по рассматриваемому объекту:
- источник тепла: электроэнергия и природный газ;
- КПД котла: 90 %;
=1,89
- стоимость электроэнергии: Зоэ=2,9 руб./кВт-ч по общему тарифу (Зо руб./кВгч по специальному тарифу);
- стоимость газа: Зог=4,101 руб./м ;
- теплопотери в соответствие со СНиП Ро=0,065 кВт/м .
Система ЭТП
В течение отопительного сезона расход электроэнергии составит:
Ф = Р ■ Б ■ г, (1)
где Б - отапливаемая площадь, м2.
Затраты за электроэнергию при соответствующем тарифе З0Э составят:
Зэ = 30Э (2)
Система ВТП
При данной системе обогрева предполагаем, что вся электрическая энергия преобразуется в тепловую энергию. Определим расход газа для получения необходимого количества тепловой энергии:
У = РД Н 7), (3)
где У0 - расход газа, м3/ч;
Р1 - необходимая тепловая мощность, кВт/ч (Р1 = Р /2);
Н - удельная теплота сгорания, кВтч/м3 (Н = 10,48кВт ■ ч / М);
7,. - КПД котла (7 = 0,9).
Затраты за электроэнергию при соответствующем тарифе З0Г составят:
З = З ■У ■ г
-'э ~'0Г у г-
(4)
Результаты расчетов и совокупные затраты на монтаж и эксплуатацию ЭТП и ВТП за пять лет сведены в таблицу 3.
Таблица 3 - Сводная таблица затрат систем ЭТП и ВТП
Тепловая нагрузка Р, кВт Расход тепла Ш, кВт-ч Расход газа У, м3 Стоим сист ЗОМ, юсть ;мы руб. Стоимость электроэнергии ЗЭ, руб. Затраты за 5 лет ЗоБ.Э, руб.
ЭТП ВТП ЭТП ВТП ЭТП ВТП
6,50 33 696,0 1786,26 186 400 252 650 84 240,0 7 325,2 607 600,0 289 276,0
Затраты на эксплуатацию ЭТП по сравнению с ВТП в случае отопления помещения природным газом выше в 11,5 раза. Так при обогреве площади в 100 м2 система ВТП окупится уже через 10 месяцев. Экономия средств за пять лет при этом составит 318 324 рубля. Помимо эксплуатационных затрат, были рассмотрены затраты на приобретение основного отопительного оборудования и дополнительных комплектующих по укрупненным показателям для электрической и газовой систем отопления, данные приведены в таблице 4.
По результатам исследований видно, что стоимость электрических систем превышает газовые системы отопления. Следовательно, электрические системы обходятся дороже и в начальной стоимости, и в эксплуатации. Поэтому даже при относительно простых и дешевых системах газовых системах отопления, данный тип систем остается наиболее выгодным, с точки зрения эксплуатационных показателей. При более полном расчете, следовательно, более точном подборе оборудования показатели расходы газа могут сократиться еще на 1015 %. Вместе с тем, электрические системы отопления обладают такими достоинствами, как комфортность, надежность, мобильны, просты в использовании, экологически чисты.
Таблица 4 - Стоимость оборудования систем отопления, руб.
Вид системы отопления Стоимость основных элементов Стоимость дополнительных комплектующих Стоимость системы по укрупненным показателям без учета монтажа
- электрический котел + «теплый пол» 75000-100000 3500-6000 78500-106000
- электрический радиатор + «теплый пол» 64000-72000 3000-4000 67000-76000
- двухтрубная система с двухконтурным газовым котлом 27000-36000 2000-3000 29000-39000
- двухтрубная система с одноконтурным газовым котлом 25000-32000 3500-6000
Литература
1. ГОСТ Р 51380-99 «Методы подтверждения соответствия показателей энергетической эффективности».
2. Еремкин, А.И. Экономика энергосбережения в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха / А.И. Еремин, Т.И. Королева, Г.В. Данилин. - М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2012.
3. СП 131.13330.2012. «Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99».
