Предпринятые три года тому назад оценки теплопотерь моего дома уже нетерпеливо требуют уточнения для принятия окончательного решения о выборе системы отопления с учётом сложившихся и складывающихся реалий нашей нелёгкой жизни.
Используемые мной онлайновые и оффлайновые калькуляторы дают неприемлемый разброс в окончательных оценках уходящего через стены, цоколь и чердак тепла, хотя довольно единодушны в вопросах вычисления сопротивления теплопередаче конструкций, поэтому я решил самостоятельно, — инженерное образование позволяет, — провести финальные этапы расчётов.
Итак, приступим…
Читать дальше...Различные калькуляторы пусть даже слегка, но отличаются своими базами данных о коэффициентах теплопроводности материалов, поэтому волей–неволей результирующие величины разнятся. Я решил, не мудрствуя, выбрать из нескольких значений наибольшее теплосопротивление как наиболее оптимистическое (в таблице приведено в столбце «+») и наименьшее («–»). Основное внимание, конечно, будет уделено худшему варианту, не забывая при этом, что дальнейшая отделка дома (наружная штукатурка, внутренняя обшивка гипсокартоном и т.п.) неуклонно будет сдвигать результат в более предпочтительную, оптимистическую сторону.
Последний столбец таблицы содержит промежуточную величину, необходимую для расчётов и её название изобретено мной исключительно «для внутреннего потребления» — просто частное от деления площади ограждающей конструкции на сопротивление теплопередаче одного квадратного метра этой конструкции.
| Ограждающая конструкция | Площадь (м²) | Теплосопротивление 1 м² (м²⋅°C/Вт) |
Удельные теплопотери на 1°C (Вт/°C) |
|
|---|---|---|---|---|
| + | – | + / – | ||
| Ростверк (цоколь, подполье) | 12 | 2,6 | 2,54 | 4,62 / 4,72 |
| Стены первого этажа (газоблок, штукатурка) | 128 | 3,58 | 3 | 35,75 / 42,67 |
| Стены второго этажа (вентилируемый зазор, наружная обшивка, каркас, заполненный эковатой, внутренняя обшивка) | 116,4 | 3,5 | 3,24 | 33,26 / 35,93 |
| Чердачное перекрытие (деревянный настил, , эковата между балками перекрытия, подшивка балок) | 93,1 | 4,8 | 4,19 | 19,4 / 22,22 |
| Итого: | 93,03 / 105,54 | |||
Разброс в окончательных значениях теплопотерь несколько великоват (13,45%), но для оценочных расчётов на данном этапе даже такие результаты сгодятся.
В следующей таблице расчёт производится в каждой строке по следующему алгоритму: исходя из желаемой температуры в доме (хочется, чтоб было тёпленько, +22°С) вычисляется разница с наружной температурой и результат умножается на суммарные теплопотери дома, рассчитанные для разницы в один градус (из первой таблицы, которые я назвал удельными); получившаяся величина теплопотерь всего дома за одну секунду (Вт → Дж/сек) умножается на количество часов в сутках каждого периода. Вычисления производятся как для наиболее оптимистичного варианта (столбец «+»), так и пессимистичного («–»). Например, для самой холодной пятидневки января величина теплопотерь по оптимистическому варианту определяется как (22+22)×93,03×5×24=491,2 кВт⋅час.
| Период | Количество дней | Средняя температура, °C | Теплопотери, кВт⋅час | |
|---|---|---|---|---|
| + | – | |||
| октябрь | 31 | 8,7 | 920,55 | 1044,34 |
| ноябрь | 30 | 4,3 | 1185,57 | 1345 |
| декабрь | 31 | –1 | 1591,93 | 1806 |
| крещенские дни | 5 | -22 | 1994,71 | 2262,95 |
| остальной январь | 26 | –3,9 | ||
| февраль | 28 | –2 | 1500,39 | 1702,15 |
| март | 31 | 3,6 | 1273,54 | 1444,8 |
| апрель | 30 | 11 | 736,8 | 835,88 |
| Итого: | 9203,49 | 10441,12 | ||
Конечно, можно было сосредоточиться только на «отопительной» составляющей, но я решил пойти дальше и изучить энергетическую ситуация в отдельно взятом (моём) домостроении комплексно, учесть расход и газа, и электричества. Потому что главный вопрос — сколько стоит пережить зиму? А для того, чтобы не просто пережить, а пережить комфортно (бо ми того варті!) нужно, чтобы работал холодильник и скважинный насос (электричество), выполняли возложенные на них задачу циркуляционные насосы (тоже электричество), в нужное время из крана и душевой лейки текла горячая или, хотя бы, тёплая вода (газ или электричество).
, что для моей семьи ежемесячный объём горячего водоснабжения составит 6,69 м³. Заодно сообщу, что расчётный объём потребления холодной воды принимается равным 10,1 м³, то есть, скважинному насосу предстоит перекачивать по 16,79 м³ в месяц (эта величина понадобится для оценки потребления электроэнергии).
Взятые за основу объёмы являются усреднёнными значениями потребления воды, — горячей и холодной, — семьёй из трёх человек: у меня сохранились показания счётчиков за последние девять лет, с августа 2009 года. Можно отнестись к приведенным цифрам с осуждением, дескать, нужно быть поэкономнее, но таковы сложившиеся у меня и моих близких привычки в отношении ГВС, и каких–либо признаков их изменения пока не наблюдается.
С точки зрения беспристрастной физики, для нагревания 6,69 м³ воды потребуется 345 кВт⋅час: расчёт проводился по формуле Q = C⋅m⋅(t2–t1), где C — удельная теплоёмкость воды, равная в рассматриваемом диапазоне температур 4187 Дж/(кг⋅°C), m — масса воды, 6591 кг, t2 — требуемая температура горячей воды, 56°C, t1 — температура воды, поступающей из скважины, 11°C.
Теперь можно переходить к энергоносителям.
Газ
Для преобразования газа в тепловую энергию используются котлы, которые нагревают воду и она используется для отопления и бытовых нужд. Отопление осуществляется путём доставки нагретого теплоносителя (чаще всего воды) по трубопроводам к установленным в помещениях теплообменникам, которые отдают тепловую энергию в окружающее пространство. Я подробно описываю столь очевидные вещи, чтобы показать, что для восполнения рассчитанных теплопотерь и потребностей для нагрева горячей воды для купания и мытья посуды, рассчитанные величины необходимо увеличить, чтобы компенсировать неизбежные потери, то есть, разделить на коэффициенты полезного действия котла, отопительной системы и бойлера.
, хотя немалую роль в обеспечении столь высокой эффективности играет правильный монтаж: в реальности коэффициент может упасть до 80%.
Некоторые продавцы в маркетинговом угаре иногда приписывают котлам этого типа КПД более 100%, что несомненно является абсолютной глупостью.
Нашлось весьма небольшое количество источников, которые предполагают довольно низкий, около 60%, КПД водяной системы отопления, не вдаваясь в аргументацию и доказательства, но умозрительно упоминая о существенных потерях на тепловое рассеяние в трубах, неполной теплоотдаче радиаторов и т.п. Сведений о КПД бойлеров косвенного нагрева, — нагреваемый в одноконтурном котле теплоноситель отдаёт тепло в через теплообменник бойлера будущей горячей воде, — вообще найти не удалось, тем более, что подобные устройства не нашли широкого распространения. В общем, от всех щедрот и широты душевной решил волюнтаристски установить общий КПД равным 70% — вот такой я неисправимый оптимист!
Ещё одна необходимая для окончательных расчётов величина — теплотворная способность природного газа. «Нафтогаз» утверждает, что поставляемый населению газ соответствует всем госстандартом и в соответствии с этими стандартами каждый кубометр при сжигании выделяет 31,8 мегаджоулей тепла, то есть, 8,83 кВт⋅час энергии. Тем не менее, искушённые практики рекомендуют использовать при расчётах величину не более 8,2 кВт⋅час, и я решил притвориться искушённым.
Электричество
Основным компонентом и «действующим лицом» при обогреве дома выступают электрические панели, которые подключаются к ближайшей розетке и имеют КПД равный 98%. Что касается КПД электрического накопительного бойлера, то низшее его значение равно 90%.
Ещё одна непреодолимая привычка сложилась вокруг потребления электроэнергии на различные бытовые нужды: работа холодильника, компьютера, электромясорубки, кофеварки, телевизоров, утюга «и прочая, и прочая, и прочая». Может быть, кого–то эти цифры удивят или вызовут негодование, но моя семья ежемесячно потребляет в среднем 170 кВт⋅час в городской квартире. К этому количеству необходимо добавить энергозатраты на обеспечение водой (работа скважинного насоса): при производительности 3,6 м³/час он потратит всего 4,66 часа в месяц на закачку 16,79 м³, что при мощности насоса меньше киловатта (720 Вт) «съест» чуть больше трёх киловатт–часов. Думаю, подобными величинами, равно как и энергопотреблением циркуляционных насосов для систем водяного отопления (при использовании газового котла) и ГВС, можно тоже пренебречь (их мощность — менее 100 Вт).
в пару ближайших лет
Вряд ли нужно сомневаться, что МВФ вынудит в конченом итоге увеличить цену за газ на 60%, даже если правительство будет отчаянно сопротивляться и только время от времени идти на якобы мелкие уступки — по 10–20% в год.
Перспективы изменений в сфере электроэнергетики более туманные: возможны сокращения «социальной» нормы вплоть до её полной ликвидации и колебания в широких пределах ночной скидки. Говоря о широких пределах, можно упомянуть подходы некоторых европейских стран: например в Испании зимний ночной тариф действует 14 часов в сутки, в Британии — 7 и 10 часов. Коэффициенты тоже варьируются от 0,3 до 0,8, так что, возможных комбинаций просто не счесть.
| Период | Газ | Электричество | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 6,9579 | +10% | +30% | +60% | 3000 0,5 0,9/1,68 | 2500 0,6 +25% | 1500 0,7 +50% | 0 0,8 +75% |
|
| октябрь | 1891 | 2060 | 2397 | 2902 | 1214 | 1578 | 2092 | 4442 |
| ноябрь | 2256 | 2461 | 2871 | 3485 | 1444 | 1878 | 2788 | 5284 |
| декабрь | 2815 | 3076 | 3597 | 4379 | 1797 | 2336 | 3855 | 6575 |
| январь | 3369 | 3685 | 4317 | 5266 | 2147 | 3097 | 4913 | 7855 |
| февраль | 2689 | 2937 | 3434 | 4178 | 1718 | 2233 | 3615 | 6284 |
| март | 2377 | 2594 | 3028 | 3679 | 1521 | 1977 | 3019 | 5564 |
| апрель | 1639 | 1782 | 2068 | 2498 | 1055 | 1371 | 1709 | 3859 |
| Итого: | 17036 | 18595 | 21712 | 26387 | 10896 | 14470 | 21991 | 39863 |
Пояснения к таблице:
- Стоимость энергоресурсов в столбцах «Газ» вычисляется исходя из пессимистической величины теплопотерь (колонка предыдушей таблицы, в которой сумма равна 10441,12) и затрат на нагрев воды для ГВС (345), разделённых на КПД всей системы (0,7), и ещё раз делится, но уже на теплотворную способность кубометра газа (8,2), а получившийся объём газа умножается на тариф (текущий, или +10%, или +30%, или +60%). После этого к стоимости газа добавляется стоимость электроэнергии только на бытовые нужды — 207,6 грн. (100×0,90+70×1,68).
- Затраты в столбцах «Электричество» рассчитываются как сумма электроэнергии на отопление исходя из пессимистических предпосылок (колонка предыдушей таблицы, в которой сумма равна 10441,12) с учётом КПД обогревающих панелей (значение делится на 0,98), на нагрев воды для ГВС (345 делённые на 0,9) и на бытовые нужды (170). Часть киловатт–часов, которая вписывается в «социальную» норму (3000, 2500 или 1500) умножается на «нижний тариф» (0,9), остальная — на «верхний» (1,68). После этого, к трети получившиейся суммы применяется зональный коэффициент для внепиковых нагрузок (0,5, 0,6, 0,7 или 0,8).
- В ячейках таблицы указаны предполагаемЫе суммы платежей за энергоносители (газ и/или электричество) в гривнях.
Результаты моих расчётов, что в обозримой, более–мене предсказуемой перспективе ставка на электрическое отопление и ГВС выглядит предпочтительной с экономической точки зрения. Кроме того, следует принять во внимание, что в статье изучались тольео расходы на энергоносители — стоимость оборудования и монтажных работ для газового отопления неесоизмеримо выше: только хороший конденсациоанный котёл стоит около 30 тыс. гривень, и PEX–трубы, их теплоизоляция, фитинги, крепёж, коллектор, циркуляционные насосы могут в сумме составить не меньшую сумму.
Радиаторы в этот перечень не вошли, поскольку находятся практически в одной цене с опогреватильными панелями, которыя представляют собой чуть ли наиболее дорогие элементы электрического отопления, О стоимости монтажных работ даже стыдно упоминать: в случае электричесого отопления она практически отсутствует.
В общем, стратегичсое решение, можно сказать, принято: электрическому отоплению быть! А когда станет сосвсем скучно и тоскливо долгии холодными вечерами после окончания строительного сехона, попробую «поиграться» различными вариантами измений тарифов на газ и электроэнергию, чтобы проникнуть в проблему по–глубже.
Комментариев нет:
Отправить комментарий