Расчет стоимости тепла для загородного дома.
Тепловой насос

​Представленный ниже расчет является частью сравнительного анализа «Каким образом выгоднее снабдить теплом загородный дом?».

В последнее время, как альтернатива традиционным источникам тепла, широко рекламируется новая «экологически чистая» технология под названием «тепловой насос». Принцип действия  теплового насоса – отбор тепловой энергии от низкопотенциальных источников тепла. Сам тепловой насос представляет собой нечто вроде «холодильника наоборот», в котором холодильная камера (внешний контур) находится на улице (варианты – в земле, в скважине, в водоеме), а панели для сброса тепла – в здании. Электрический компрессор, перекачивая хладагент (газ) из внешнего контура во внутренний, обеспечивает отбор тепла от низкотемпературного источника (воздуха, почвы, воды) и подъем его потенциала до уровня, необходимого потребителю. Принцип действия теплового насоса изображен на рисунке ниже:

Принцип действия теплового насоса

Принцип действия теплового насоса

Использование такой схемы позволяет достичь видимого КПД при преобразовании электрической энергии в тепловую в среднем около 250% (т.е. на каждый затраченный 1 кВтч электроэнергии тепловой насос в среднем выработает около 2,5 кВтч тепла). Этот КПД, разумеется, очень сильно зависит от того, какой низкопотенциальный источник тепла имеется в наличии: водоем, тепло земли из скважины/поля или использовать низкопотенциальное тепло воздуха. В зависимости от того, какой из источников тепла может быть эффективно использован в том, либо ином месте, можно выбрать одну из существующих моделей теплового насоса работающую по принципу «земля-вода», «вода-вода» или «воздух-вода». Вне зависимости от вида модели принцип теплообмена остается неизменным и при хорошем низкопотенциальном источнике тепла видимый КПД теплового насоса  может достигать до 400%. Однако такое бывает редко.  В среднем, для расчета можно принять видимый КПД равным величине 250%.

Кратко о данном варианте:

На первый взгляд обеспечить загородный дом теплом с помощью теплового насоса представляется очень выгодным делом:  тепловая энергия получается в среднем практически в два с половиной раза дешевле, чем электрическая. Но те, кто думает так, обычно не учитывают стоимости оборудования, с помощью которого это тепло производится. С помощью нижеследующего расчета мы попытаемся показать реальную себестоимость тепла, которое можно получить с помощью этой технологии.


Расчет

teplonasДля расчета примем, что в качестве основного источника тепла будет использоваться какой-то тепловой насос типа «вода-вода» или «земля-вода» мощностью 14 кВт, который будет использоваться только на нужды отопления нашего типового дома. Предлагаемые типы низкопотенциальных источников тепла обусловлены следующим обстоятельством: тепловой насос «воздух-вода», берущий тепло из окружающего воздуха согласно нормам проектирования не может использоваться как единственный источник теплоснабжения здания. Это происходит потому, что его КПД находится в тесной зависимости от текущей температуры наружного воздуха. И, при сильном падении температуры, окружающий воздух может перестать быть способным в состоянии обеспечить необходимым теплом здание. То есть вполне может произойти ситуация, когда в сильный мороз воздушный тепловой насос просто перестанет вырабатывать тепло, что недопустимо. Нормы проектирования для зданий, отопительная система которых оборудуется воздушным тепловым насосом, прямо указывают на необходимость предусматривать дополнительный источник тепла, работа которого не зависит от внешних факторов.

1. Стоимость теплового насоса

Средняя стоимость качественного теплового насоса мощностью 14 кВт с учетом всех технологических процессов по его проектированию и установке составляет сегодня порядка 15000 EUR. Следует понимать, что в данную стоимость не входит организация системы отбора тепла от низкопотенциального источника (например — бурение скважины/скважин для отбора тепла от земли). Поскольку стоимость обустройства источника тепла сильно варьируется от конкретных обстоятельств в каждом отдельном случае, в данном расчете мы ее опустим. Без работ по источнику тепла стоимость теплового насоса при курсе 1EUR=30 грн  приблизительно составит 450 000 грн.

2. Стоимость электроэнергии для отопления загородного дома тепловым насосом

Для выработки 400 тыс. кВтч за 20 лет работы  (смотри начало расчета) тепловому насосу, с учетом его видимого КПД =2,5 необходимо будет затратить следующее количество электричества:

Эл=400 000 /2.5 =160 000 кВтч (т.е. около 8 000 кВтч в год.)

При промышленном тарифе на электроэнергию в размере 1,5 грн/кВтч получим общие затраты на электроэнергию для теплового насоса, работающего на отопление загородного дома, за 20 лет:

Затртопл =160 000*1,5 ≈ 240 000 грн. (т.е. около 12 000 грн/год)

3. Себестоимость тепловой энергии для отопления загородного дома с помощью теплового насоса:

Полные затраты на покупку насоса и электричества за весь срок эксплуатации (20 лет) составят:

Затр=450 000 + 240 000 ≈ 690 000 грн

Таким образом, себестоимость 1 кВтч тепловой энергии произведенной тепловым насосом в течение 20 лет его безаварийной работы составят:

Ст= 690 000 / 400 000 = 1,725 грн/кВтч

Таким образом стоимость производства тепла для загородного дома, вырабатываемого помощью теплового насоса, приблизительно составит около 1,725 грн. за 1 Квтч выработанной тепловой энергии.

Представленный ниже расчет является частью сравнительного анализа «Каким образом выгоднее снабдить теплом загородный дом?».