Модернизация системы теплоснабжения (СО+ГВС) на базе электрического котла для дома 250 м.кв

Исходные данные по проекту:

• • Месторасположение: Киевская область.
  • Частный дом площадью 250 м кв.
  • 2 этажа, теплоизоляция миниральной ватой.
  • Система отопления на базе электрокотла RAY 6 – 28 кВт (СКАТ) от Protherm.
  • Зоны / контуры отопления: 1. фанкойлы радиаторы + теплый пол
  • Электросеть: 380В.

Цель проекта:

• Создать энергоэффективную система отопления / охлаждения и подогрева воды на базе воздушного теплового насоса с целью существенной экономии затрат на теплоснабжение.
• Расширить функциональность системы: тепловой насос (ТН) работает не только на отопление и водонагрев (ГВС), но и на охлаждение летом.
• Система «без газа» – моноэнергетическая: тепловой насос «воздух-вода» в комплекте с электрическим котлом.

Технико-экономическое обоснование проекта 

Предварительные работы для подготовки ТЭО проекта состояли из:

• анализа климатических условий местности установки, среднегодовых температур воздуха, выбора расчетных температур для оптимальной работы ТН
• анализа недостатков установленного отопительного оборудования, расчет необходимой температуры теплоносителя в отдельных контурах
• определения необходимого объема горячей воды для всех бытовых нужд, расчета объема бака-накопителя и бойлера косвенного нагрева (при необходимости)
• определения теплопотерь дома
• анализа сведений о текущих затратах на отопление.

Исходные  данные

Для предварительного расчета тепловой мощности и расчета технико-экономических показателей проекта были приняты исходные данные:

Учитываются колебания необходимой температуры нагрева теплоносителя системы отопления при различной наружной температуре воздуха.

По анализу климатических условий и статистических метеоданных получен график:

Рисунок 1. График колебаний температуры наружного воздуха в регионе Киева, среднемесячные данные

Среднегодовая температура T макс = +24,5 °С ; T мин = -7,45 °С
Прогнозируемые данные по энергопотреблению
С учетом актуальных тарифов на энергоносители программный расчет дает диаграмму сравнения годовых затрат при различных видах топлива для данной площади дома и расчетных теплопотерь.

Рисунок 2. Диаграмма сравнения годовых затрат на теплоснабжение для различных типов теплоресурсов, грн

Таким образом, экономически обоснован выбор оборудования «тепловой насос+электрокотел» как самого выгодного в плане годовых затрат.
После этого выполняется программное моделирование работы воздушного ТН в зависимости от наружных температур в месте установки.

Определяется «точка бивалентности» – оптимальный выбор максимальной мощности ТН для 100% покрытия всех тепловых нагрузок дома. В данном случае это температура в -13 °С. При дальнейшем снижении наружной температуры подключается резервный электрокотел.

Расчетные данные моделирования эксплуатации воздушного теплового насоса за год
Расчетная тепловая мощность для дома 250м кв, кВт Ррасч. 11
Минимальная температура наружного воздуха, °C t расч. -22
Температура без нагрузки, °C t б/н 12
Годовая тепловая нагрузка для дома, кВт кВт 24859,38
Точка бивалентности, °C t бив. -13
Необходимый дополнительный электронагрев при пиковых нагрузках, кВт кВт 332,67

По данным декларируемой теплопродуктивности, СОР и потребляемой мощности установленного теплового насоса HITACHI Yutaki S для данных климатических условий и тепловой мощности, необходимой для отопления дома, были получены данные:

Прогнозируемые расчетные показатели системы теплоснабжения с использованием теплового насоса

По результатам расчета видно, что благодаря энергоэффективной теплонасосной  технологии с использованием альтернативного источника тепла, тепловой насос потребляет в несколько раз меньше энергии, чем производит для отопления дома.

Распределение тепловых нагрузок на протяжении года согласно  программному расчету представлено диаграммой.

Рисунок 3. Необходимая тепловая нагрузка на ТН для данного дома, в течение года, кВт

Соответственно диаграмма энергопотребления на протяжении года представлена следующим образом.

Рисунок 4. Распределение потребления тепловым насосом электроэнергии за год, кВт

Экономические показатели по результатам расчета с учетом актуальных тарифов прогнозируются на уровне:
Эксплуатационные затраты

Рисунок 5. Стоимость эксплуатации теплового насоса в течение года, грн

Установленный комплект оборудования
Для установки был выбран и установлен энергоэффективный воздушный тепловой насос типа сплит-система Hitachi Yutaki S RAS-6HRNME-AF (WM model) / RWM-6FSN3E. Электрокотел Proterm 18-24кВт переходит в качество резервного источника тепла и включается только во время редких пиковых нагрузок.

Преимущества теплового насоса

• Комфорт в дома круглый год, воздушный ТН эффективно работает на тепло / холод и нагрев воды.
• Работает с высокой производительностью и при температуре -25°С.
• Высочайший коэффициент преобразования энергии, COP 5,02.
• Энергоэффективный DC-инверторный компрессор.
• ТН нагревает воду до +60 °С.
• Удобное управление двумя независимыми контурами отопления.
• Экономная работа благодаря управлению контроллером и беспроводному термостату.
• Встроенный расширительный бак, встроенный электронагреватель.
• Программируемый режим работы.
• Полное покрытие потребностей в горячей воде, бак ГВС 300л – опция.
• Удобный монтаж и обслуживание.
• Автоматическое управление резервным источником (котлом).

Выводы

1. Поскольку количество потребляемой в месяц электроэнергии не превышает 3000 кВт, то применяется низкий тариф 0,9 грн/кВт, а не высокий, как для электрокотла.

Источник: http://www.nerc.gov.ua/?id=15013

2. Потребление энергии от подстанции в несколько раз меньше. Ресурс установленного электрокотла продлен на многие годы.
3. Стоимость требуемой для отопления дома расчетной тепловой энергии 24859,38 кВт, что в перерасчете по высокому тарифу 1,68грн/кВт, составит:

24859,38 * 1,68 = 41763,76 грн.

Это по сравнению с расчетными показателями затрат на эксплуатацию ТН Hitachi Yutaki S меньше в несколько раз:

41763,76 / 9409,35 = 4,4 раза.

Экономия эксплуатационных затрат максимальна!

4. Поскольку тепловой насос работает еще и на охлаждение, не требуется установка дополнительного оборудования – блоков кондиционеров.
5. Тепловой насос на только улучшает качество жизни, но и обеспечивает надежно действующую систему теплоснабжения на более длительный период (25-35лет), чем любые другие системы отопления.