Поданий нижче розрахунок є частиною порівняльного аналізу “Яке джерело тепла для заміського будинку вигідніше?”.
Останнім часом як альтернатива традиційним джерелам тепла широко рекламується нова «екологічно чиста» технологія під назвою «тепловий насос». Принцип дії теплового насоса – відбір теплової енергії від низькопотенційних джерел тепла. Сам тепловий насос є чимось на зразок «холодильника навпаки», в якому холодильна камера (зовнішній контур) знаходиться на вулиці (варіанти – у землі, у свердловині, у водоймі), а панелі для скидання тепла – у будівлі. Електричний компресор, перекачуючи холодоагент (газ) із зовнішнього контуру у внутрішній, забезпечує відбір тепла від низькотемпературного джерела (повітря, ґрунту, води) та підйом його потенціалу до рівня, необхідного споживачеві. Принцип дії теплового насоса зображений нижче.
Принцип дії теплового насосу
Використання такої схеми дозволяє досягти видимого ККД при перетворенні електричної енергії на теплову в середньому близько 250-400% (тобто на кожен витрачений 1 кВтг електроенергії тепловий насос у середньому виробить близько 2,5-4,5 кВт*год тепла). Цей ККД, зрозуміло, дуже залежить від того, яке низькопотенційне джерело тепла є: водоймище, тепло землі зі свердловини/поля або використовувати низькопотенційне тепло від повітря. Залежно від того, яке з джерел тепла може бути ефективно використане в тому чи іншому місці, можна вибрати одну з існуючих моделей теплового насоса, що працює за принципом “земля-вода”, “вода-вода” або “повітря-вода”. Незалежно від виду моделі принцип теплообміну залишається незмінним і за хорошого низькопотенційного джерела тепла видимий ККД теплового насоса може досягати до 400%. Однак таке рідко буває. У середньому для розрахунку можна прийняти видимий ККД рівним величині 250% протягом усього часу роботи насоса.
Коротко про цей варіант:
На перший погляд забезпечити заміський будинок теплом за допомогою теплового насоса є дуже вигідною справою: теплова енергія виходить у середньому практично в два з половиною рази дешевше, ніж електрична. Але ті, хто так думає, зазвичай не враховують вартості обладнання, за допомогою якого це тепло виробляється. За допомогою наведеного нижче розрахунку ми спробуємо показати реальну собівартість тепла, яке можна отримати за допомогою цієї технології.
Розрахунок
Для розрахунку приймемо, що як основне джерело тепла використовуватиметься якийсь тепловий насос типу “вода-вода” або “земля-вода” потужністю 14 кВт, який буде використовуватися лише на потреби опалення нашого типового будинку. Пропоновані типи низькопотенційних джерел тепла обумовлені наступною обставиною: тепловий насос “повітря-вода”, що бере тепло з навколишнього повітря згідно з нормами проектування, не може використовуватися як єдине джерело теплопостачання будівлі. Це тому, що його ККД та можливість роботи взагалі перебуває у тісній залежності від поточної температури зовнішнього повітря. І, при сильному падінні температури, навколишнє повітря може бути нездатним забезпечити необхідним теплом будинок, тепловий насос зупиниться. Тобто може статися ситуація, коли в сильний мороз повітряний тепловий насос просто перестане виробляти тепло, що неприпустимо. Норми проектування для будівель, опалювальна система яких обладнується повітряним тепловим насосом, прямо вказують на необхідність передбачати додаткове джерело тепла, робота якого не залежить від зовнішніх факторів.
1. Вартість теплового насосу
Середня вартість якісного теплового насоса потужністю 14 кВт з урахуванням усіх технологічних процесів щодо його проектування та встановлення складає сьогодні близько 15000 EUR. Слід розуміти, що в цю вартість не входить організація системи відбору тепла від низькопотенційного джерела (наприклад, буріння свердловини/свердловини для відбору тепла від землі). Оскільки вартість облаштування джерела тепла сильно варіюється від конкретних обставин у кожному окремому випадку, у цьому розрахунку ми її опустимо. Без робіт за джерелом тепла вартість теплового насоса за курсу 1EUR = 30 грн. приблизно становитиме 450 000 грн.
2. Вартість електроенергії для опалення заміського будинку тепловим насосом
Для вироблення 400 тис. кВт*год тепловому насосу, з урахуванням його видимого ККД =2,5, необхідно буде витратити таку кількість електрики:
Ел=400 000 /2.5 =160 000 кВт*год (тобто біля 8 000 кВт*год на рік.)
При промисловому тарифі на електроенергію у розмірі 1,5 грн/кВт*год отримаємо загальні витрати на електроенергію для теплового насоса, що працює на опалення заміського будинку за 20 років:
ВИТРпал =160 000*1,5 ≈ 240 000 грн. (тобто біля 12 000 грн/рік)
3.Собівартість теплової енергії для опалення заміського будинку за допомогою теплового насоса:
Повні витрати на купівлю насоса та електрики за весь термін експлуатації (20 років) становитимуть:
ВИТР∑=450 000 + 240 000 ≈ 690 000 грн
Собівартість 1 кВт*год теплової енергії виробленої тепловим насосом протягом 20 років його безаварійної роботи становитимуть:
ВАРТ= 690 000 / 400 000 = 1,725 грн/кВт*год
Таким чином, вартість виробництва тепла для заміського будинку, що виробляється за допомогою теплового насоса, приблизно складе близько 1,725 грн. за 1 КВт*год виробленої теплової енергії.
Розрахунок є частиною порівняльного аналізу “Яке джерело тепла для заміського будинку вигідніше?”