Анализ эффективности различных видов отопления

Дом 100 квадратных метра со средним утеплением (К-1.4 коэффициент рассеивания тепловой энергии, I-0.35 инфильтрация воздуха). Южноуральский регион. 2022 год.

Какое отопление экономичнее: Сотню лет назад потребитель не стоял перед выбором системы отопления. это были либо уголь либо дрова. плюс к этому был необходим кочегар, обязанности которого чаще всего исполнял хозяин дома. в настоящее время появилось большое количество различных энергоносителей. в зависимости от выбранного источника энергии можно подобрать то или иное оборудование. однако, как выбрать доступный источник с перспективой на долгие годы? попробуем в этом разобраться.

Отопительная система на сжиженном газе.

ПРОПАН

Запас сжиженного газа можно хранить либо в газовых баллонах, либо в газгольдере. Справедливости ради, надо сказать, что построить систему отопления на сжиженном баллонном газе непросто. Причина состоит в том, что в газовую магистраль необходимо подавать газообразную фракцию топлива. Соответственно, газ в баллоне должен испаряться, причем в достаточно большом количестве. Однако, процессу испарения мешают два фактора: 1 – низкая температура на улице (баллон же стоит на улице) в отопительный период; 2 – при испарении газа, температура баллона понижается. Решают эту проблему двумя способами: 1 – установка нескольких баллонов в параллель; 2- подогрев баллона. Удельная теплота сгорания сжиженного газа составляет 45200 кДж/кг или 23500 кДж/литр (при плотности газа 0.52 кг/литр). Стоимость заправки 50-ти литрового газового баллона составляет 650 рублей. Таким образом, стоимость 1 литра баллонного газа составляет 13 рублей. Количество тепла, выделяемого 1 литром сжиженного газа составляет:
23500/10*2.78 = 6533 Вт или 6.53кВт Для отопления дома 100 м2 необходимо 1.5 литра сжиженного газа в час, или 10 кВт тепловой энергии в час (Для теплоносителей). Стоимость 10 кВт тепла с учетом КПД котла составит:
19/10/0.85 = 22 руб. в час
В один календарный месяц:
22х24х30 = 15840 руб

Итоговые затраты на отопление сжиженным газом:
15840х7 = 110.880 рублей. И это без учета транспортных расходов на перемещение баллонов

Примерный расход сжиженного газа на отопление нашего дома составит 61 баллон.

ОТОПИТЕЛЬНЫЙ КОТЕЛ НА ПРИРОДНОМ ГАЗЕ

Отопление на метане

ПРИРОДНЫЙ ГАЗ

Удельная теплота сгорания природного газа в России составляет 38 231 кДж/м³. Это при условии, что газ поставляется максимального качества. На практике, газ частенько “бодяжат” водяным паром или другими примесями. В итоге, удельная теплота сгорания становится ощутимо ниже. КПД современных газовых котлов составляет порядка 70-80%. Возьмем – 75%
При выделении 10кДж тепла образуется 2.78 Вт тепловой энергии.
Стоимость 1м³ природного газа в Южно-Уральском регионе составляет 8руб. 57коп. (на конец марта 2023 года). Итого, получаем количество тепла в 1 кубометре газа:
38231/10*2.78 = 10628 Вт или 10.63 кВт
Одного кубометра газа , или 10 кВт вполне хватит обогревать дом 100 м2 в течении одного часа. За один месяц расход газа составит:
1х24х30 = 720 м3
Стоимость отопления с учётом КПД котла за месяц составит:
8,57х720/0.75 = 8227 руб. 72 коп./месяц
Итоговые затраты на отопление магистральным газом нашего условного дома за отопительный период (7 месяцев):
7 х 8227 = 57590 руб. 40 коп./сезон
Следует заметить, что этот способ отопления является самым дешевым. Однако, с учетом политики газовых хозяйств, самым малодоступным.

ЗАТРАТЫ НА ОТОПЛЕНИЕ ДРОВАМИ

БЕРЕЗОВЫЕ ДРОВА

Посчитать затраты на отопление дровами достаточно сложно. Сложно определить цену дров. Кто-то пойдет в ближайший лес, притащит бревно, распилит его, поколет и сложит в поленницу. В этом случае, цена дров будет равна 0. Однако, так ли это? Давайте считать как капиталисты. Сколько времени Вы затратите на это бревно. Допустим, один день. Сколько стоит Ваш рабочий день? Если же закупать готовые дрова, то цена кубометра березовых поленьев, уложенных в поленницу составит 2200 рублей (правда, без учета доставки). Масса одного кубометра дров примерно 600 кг. Таким образом, стоимость 1 кг дров будет составлять 3руб. 60 коп. Теплота сгорания березовых поленьев равна, примерно, 10220 кДж/кг. КПД котла составит примерно 70%, так как есть теплоноситель. Таким образом, количество теплоты, выделяемой при сгорании 1 килограмма дров составит:
10220/10х2.78 = 2841 Вт или 2.84 кВт
Для отопления дома с теплоносителем 100 м2 с учётом СНИПа необходимо 10 кВт тепловой энергии в час. . Значит нам необходимо 3.5 килограмма дров
Стоимость 10 кВт тепла, с учетом КПД котла составит:
3.5х3,6/0.7 = 18 руб./час
Итоговые затраты на отопление дровами нашего дома за месяц составят:
18х24х30 = 12960 руб./месяц
Затраты за отопительный сезон ( 7 месяцев) составят:
7х12960 = 90720 руб.

ЗАТРАТЫ НА ОТОПЛЕНИЕ ДИЗЕЛЬНЫМ ТОПЛИВОМ

ДИЗ. ТОПЛИВО

Средняя оптовая цена дизельного топлива на Урале составляет 45 рублей за литр. Эта цена на конец марта 2022 года при условии заказа 2000 литров с доставкой.
Удельная теплота сгорания дизельного топлива составляет 42700 кДж/кг или примерно 36295 кДж/литр (из расчета плотности солярки 0.85 кг/литр). КПД дизельного котла примерно 70%, так как есть в системе обогрева жидкость — теплоноситель. Таким образом, количество теплоты, выделяемое одним литром дизельного топлива составит:
36295/10*2.78 = 10090 Вт или 10.09 кВт.
Одного литра солярки, или 10 кВт тепловой энергии вполне хватит обогревать дом 100 м2 в течении одного часа. (Для котлов с теплоносителями)
Стоимость 10 кВт тепла с учетом КПД котла составит:
45х0.8 = 36 руб./час.
За один отопительный месяц:
36х24х30 = 25920 руб
Итоговые затраты на отопление соляркой нашего дома 100 м2 за отопительный сезон ( 7 месяцев) составят:
7х25920 = 181440 рублей
Как оказалось, отопление соляркой является самым дорогим способом отопления. Как ни странно, в народе бытует совершенно иное мнение.

ЗАТРАТЫ НА ОТОПЛЕНИЕ ПЕЛЛЕТАМИ

ПЕЛЛЕТЫ – это калиброванные гранулы, состоящие из прессованных опилок. Основным достоинством пеллет является возможность автоматизации процесса отопления. Также, при производстве пеллет, уделяют особое внимание удалению влаги из готового продукта, повышая тем самым удельную теплоту сгорания. Удельная теплота сгорания пеллет составит примерно 17500 кДж/кг. Средняя цена 1 кг. пеллет по Уралу – 35 рублей за килограмм. КПД котла – примерно 90%. Таким образом, количество тепла, выделяемого 1 кг пеллет составит:
17500/10х2.78 = 4865 Вт или 4.87 кВт
Для отопления дома 100 м2 пеллетным котлом с теплоносителями необходимо 10 кВт тепловой энергии в час (для теплоносителей)
Стоимость 10 кВт тепла в час, при отоплении пеллетами, составит:
35х2/0.9 = 11.1 руб.
Затраты в месяц на отопление пеллетами
11.1х24х30 = 7992 руб
Итоговые затраты на отопление дома пеллетами за отопительный сезон составит:
7х7992 = 55944 рублей

ЗАТРАТЫ НА ОТОПЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ КОТЛОМ НА ТЭНах

КОТЕЛ

Выбор котлов очень огромен. От простых, до дорогих. Напичканными разными электронными устройствами контроля. Но у них у всех есть один минус. Это теплоносители. Вода или антифриз. Чтобы разогреть жидкость и донести её до отопительных приборов нужно потратить больше элекТро-энергии. КПД таких систем от 60% до 70%. В среднем КПД 65% Пройдя весь контур жидкость возвращается обратно в котёл уже в остывшем виде, и её нужно снова нагревать. Это происходит постоянно для поддержания тепла в помещении. Для отопления дома с теплоносителем закладывается пусковая мощность 100 ватт на 1 квадратный метр отапливаемой площади.
Чтобы отопить дом площадью 100 м2 котлом на ТЭНах понадобится нагревательный элемент (котел) мощность в 10 кВт. Стоимость 1 кВт в нашем регионе – 3 рубля
Стоимость 10 кВт тепла в час при отоплении котлом на ТЭНах составит:
10х3= 30 руб./кВт/час
Есть котлы снабжённые термостатами, которые отключают нагрев при достижении жидкости заданной температуры. Но это экономит до 30% затраченной электроэнергии.
Потребление электроэнергии такого котла будет 10 – 30% = 7 кВт в час.
7х3 = 21 руб./кВт/час
Затраты за отопительный месяц;
21х24х30 = 15120 руб./месяц
Итоговые сезонные затраты ( 7 месяцев) на отопление дома ТЭНовым котлом составит:
7х15120 = 105840 руб./сезон.

В данной системе отопления используется двойной принцип передачи тепловой энергии. Первый принцип – это естественная конвекция.

КОНВЕКЦИЯ

Прохладный воздух проходит через конвекционные горячие рёбра обогревателя. Воздух нагревается и увеличивается в объёме и уже нагретым выходит из верхней решётки обогревателя. По такому принципу работают практически все батареи, конвекторы, радиаторы ,где в качестве нагрева их используется горячая вода, или другой теплоноситель.

ТЕПЛОВОЙ НАПРАВЛЕННЫЙ ПОТОК

Но в данном обогревателе есть и второй принцип обогрева – это направленный длинноволновый тепловой поток, который нагревает пол и предметы находящиеся в помещении, а те в свою очередь передают тепло окружающему воздуху. Мягкое тепло исходит от лицевой стороны обогревателя одновременно с конвекцией.

ЭКОНОМИЯ Данной системе отопления требуется меньше электрической мощности, так как используется два самых основных принципов передачи тепловой энергии и нет теплоносителей. Для прогрева помещения достаточно 55 ватт на 1 м2 отапливаемого помещения вместо 100 ватт. КПД такого прибора 98%. Один электро-конвектор мощностью 550 ватт способен отопить утеплённое помещение 10 м2 или 25 м3. Практически вся затраченная электрическая энергия переходит в тепловую. Стоимость тарифа электроэнергии за 1 кВт/час в Челябинской области около 3 рублей.
550х10 = 5500 ватт или 5.5 кВт Для запуска отопления дома 100 м2 с высотой потолка 2.5 метра и утеплением современными материалами по СНИП, достаточно 10 обогревателей «РЭССИ-550» общей пусковой мощностью 5.5 киловатта.
Стоимость 5.5 кВт электроэнергии при отоплении электро-конвекторами «РЭССИ» в режиме запуск составит:
3х5.5/0.98 = 16 руб. 83 коп./час.
Такую сумму система отопления затрачивает только в момент разогрева помещения. После того как помещение прогрелось до нужной температуры система отопления переходит в рабочий режим. Затраты на электроэнергию снижаются втрое и составляют 15 — 20 ватт на 1 квадратный метр в час, или 5,5 Ватт на 1 кубический метр в час. Контроль температуры осуществляет выносной термостат – регулятор.

СТОИМОСТЬ ОТОПЛЕНИЯ
Потребляемая мощность системы в рабочем режиме в доме 100 м2
0.015х100 = 1500 ватт или 1.5 кВт/ч
Стоимость затрат на отопление в рабочем режиме.
3х0.015х100/0.98 = 4,6 рубля/час.
За месяц оплата составит:
3х24х30 = 3312 рублей/месяц.
За весь отопительный сезон:
7х2160 = 23184 рубля/сезон.

Все расчёты на отопление дома 100 м2 исходят в среднем за отопительный сезон. В Южно-Уральском регионе он длится 7 месяцев.