Наиболее частый вопрос, который задают заказчики при выборе теплового насоса в качестве основного источника теплоснабжения это - "Почему так дорого и когда система окупится?"
В этой статье, я постараюсь ответить на этот вопрос на примере гостиничного комплекса, подробно останавливаться на конструктиве я не буду, в двух словах: Силовой каркас из деревянной двутвровой балки, стены 400 мм утепленные эковатой, перекрытия 500 мм утепленный эковатой.
Исходные данные исходя из представленных материалов:
1. Общая площадь отапливаемых помещений - 200 м2
2. Суммарная нагрузка системы отопления - 4000 Вт.
Это не ошибка, благодаря особенностям конструктива 4 кВт - полная нагрузка на систему отопления.
Для сравнения, в классическом каркасном строительстве с применением плитных базальтовых утеплителей тепловая нагрузка составит 18000 Вт.
Это значит что, тепловая нагрузка в 4,5 раза ниже.
3. Нагрузка на систему горячего водоснабжения составляет – 20000 Вт.
Из расчета 150 литров воды на человека для 3-х человек, на один номер при 10 номерах, а необходимая скорость восполнения горячей воды составляет 4 ч 50 мин, для упрощения расчета округлим до 5 часов.
4. Расчетные параметры наружного воздуха
Продолжительность отопительного периода - 213 суток;
Потребность в горячей воде - 365 суток.
Что же такое тепловой насос?
Тепловой насос(ТН) - это оборудование для коттеджей и загородных домов, складов, офисов, магазинов которое "переносит" тепло воздуха в помещения, таким образом, значительно снижаются расходы на отопление. Кроме отопления, тепловой насос может обеспечивать горячей водой. В летний период, с его помощью, может осуществляться кондиционирование помещений.
Тепловые насосы на базе компрессорно-конденсаторного блока бывают двух видов – «воздух-вода» (сплит-система) и «воздух-вода» (моноблок).
Тепловые насосы ВОЗДУХ ВОДА – этот вид тепловых насосов которые забирает тепло из воздуха с улицы и передаёт в водяную систему отопления. Благодаря современным технологиям и применению современного хладона (R410 фреон), данное оборудование устойчиво работает при температуре минус 20 градусов Цельсия.
Температура на входе в систему отопления от 25-55 С, что позволяет использовать ТН как с системой теплых полов, так и с радиаторной.
Отдельный контур для нагрева системы горячего водоснабжения.
ТН устанавливается с теплоаккумулятором (буфером) с производительностью исходя из площади отопления. В качестве пикового доводчика системы можно в теплоаккумулятор установить обычные ТЭНы на 3,6 или 9 кВт.
Системы тепловых насосов экономически целесообразно использовать как основной источник теплоснабжения в зданиях с мощным теплоизоляционным контуром, а также сниженных до минимума тепловых нагрузок как при строительстве конструктива из деревянной двутавровой балки с эковатой.
Отапливать помещения мы будем водяными теплыми полами, так как их графит температур наиболее подходит для теплового насоса.
Видео о работе котельной на тепловом насосе можно посмотреть на моем канале:
А фото - вот по этой ссылке: https://zen.yandex.ru/media/id/5f7e922815099c198ae42bfa/fotopodborka-anons-esli-budet-interesno-vyloju-ves-process-sborki-kotelnoi-5fc00d02210b317d1eb7752a
Отопление и приготовление горячего водоснабжения тепловыми насосами воздух-вода.
Отопление объекта с теплопотерями 4 кВт.
Расчет идет исходя из теплопотерь для максимальной нагрузки при -24 С
Рассмотрим вариант установки для отопления ТН 9,8 кВт – теплопроизводительность, потребляемая мощность 2,8 кВт.
Коэффициент преобразования ТН – 1,5 – 4,5,
т.е. на 1 кВт электрической мощности = 1,5 кВт тепловой мощности (минимум при -25°С окр. Среды),
и при 1 квт электрической мощности = 4,5 кВт тепловой мощности (минимум при +7°С окр. Среды),
для расчета на 213 суток отопительного периода, примем коэффициент преобразования = 3, т.е.
потребляемая мощность 2,8 кВт х 3 = 8,4 кВт.
Ориентировочное среднее время работы ТН в сутки составляет 8 ч.
ИТОГО получаем:
213 (суток) х 8 (часов работы в сутки) х 2,8 (потребление ТН) = 4 771,2 кВт/ч – расход электроэнергии для отопления помещений объекта.
4 771,2 (кВт/ч) х 7 (рублей/кВт) = 33 398,4 рубля (или 156,8 рублей в день) – расходы на оплату электроэнергии для отопления за отопительный период.
Для сравнения, затраты на электроэнергию при использовании классического электронагревателя расходы составят:
213 (суток) х 8 (часов работы в сутки) х 9,8 (потребление электронагревателя) = 16 699,2 кВт/ч – расход электроэнергии для отопления помещений объекта.
16 699,2 (кВт/ч) х 7 (рублей/кВт) = 116 894,4 рубля (или 548,8 рублей в день) – расходы на оплату электроэнергии для отопления за отопительный период.
Из расчета следует, что расход эл.эн. тепловым насосом в 3,5 раза меньше в сравнении с электронагревателем.
Приготовление горячей воды при мощности источника 20 кВт.
Горячая вода необходима 365 дней в году.
Рассмотрим вариант установки для отопления ТН 20 кВт – теплопроизводительность, потребляемая мощность 5,6 кВт.
Примем коэффициент преобразования = 3, т.е.
потребляемая мощность 5,6 кВт х 3 = 16,8 кВт.
Ориентировочное расчетное время работы ТН в сутки при мощности 16,8 кВт составляет 6 ч, а расчетное время работы электрического нагревателя при мощности 20 кВт составит 5 ч.
365 (суток) х 6 (часов работы в сутки) х 5,6 (потребление ТН) = 12 264 кВт/ч – расход электроэнергии для приготовления ГВС тепловым насосом.
12264 (кВт/ч) х 7 (рублей/кВт) = 85 848 рублей в год (или 235 рублей в день) – расходы на оплату электроэнергии для приготовления ГВС.
365 (суток) х 5 (часов работы в сутки) х 20 (потребление электронагревателя) = 36 500 кВт/ч – расход электроэнергии для приготовления ГВС электронагревателем.
36 500 (кВт/ч) х 7 (рублей/кВт) = 255 500 рублей в год (или 700 рублей в день) – расходы на оплату электроэнергии для приготовления ГВС.
Расчет окупаемости:
Стоимость электрического котла 10 кВт – 25 000 р.
Стоимость Электрического котла 20 кВт – 50 000 р.
Буферная емкость – не требуется.
ИТОГО = 75 000 р.
Стоимость теплового насоса 10 кВт – 246 000 р.
Стоимость теплового насоса 20 кВт – 323 000 р.
Буферная емкость – 100 000 р.
ИТОГО = 669 000 р.
Разница в капитальных затратах = 594 000 р.
Экономия при использовании ТН для отопления и ГВС в год = 253 148 р.
ИТОГО получаем:
594 000 р. (переплата за внедрение ТН) / 253 148 р. (экономия в год при использовании ТН) = 2, 34 или 2 года 4 месяца – срок окупаемости теплового насоса.
При заявленном производителем сроке службы – 25 лет.
Если брать в учет только эксплуатационные расходы на электроэнергию, стоимость самого электрического котла то, два тепловых насоса окупятся в течении 3 отопительных сезонов, а ежегодная экономия на электроэнергии относительно электрокотла составит 253 148 рублей !!!
А также энергопотребление снижается в 6 раз.
Основные выводы:
1. Существует прямая зависимость между конструктивом объекта, капитальными затратами на источник теплогенерации, а также эксплуатационными затратами, т.е. чем мощнее тепловой контур (стены, перекрытия, окна, двери), тем ниже стоимость оборудования для отопления и тем меньше затраты на эксплуатацию. Например, если бы мы говорили о частном доме 200 м2 и нагрузкой 4 кВт на отопление и 4 кВт на горячую воду, то нам было бы достаточно ТН 10 кВт (246 тыс. руб - его стоимость), а эксплуатационные расходы в год составили бы 30-40 тыс. рублей.
2. Тепловой насос целесообразно применять при небольших теплопотерях до 20 кВт для частного домостроительства. Для промышленных объектов 10+ ......
3. Опасения на счет надежности сомнительны, производители тепловых насосов указывают срок службы 25 лет.
4. Оптимальная отопительная система для ТН - водяной теплый пол.