Най-изгодният енергиен източник за отопление

инж. Владимир Карапетров
www.karapetrov.com; ОВК блог: www.karapetrov.com/blog/

Настоящото сравнение е направено на база подложки на нова сграда, отговаряща на изискванията за топлосъхранение и икономия на енергия. Сградата е монолитна, топлоизолирана, прозорците са PVC дограма със стъклопакет от едно нискоемисионно и едно обикновено (бяло) стъкло. Състои се от неотопляем сутерен, под една част от сградата, под земя (без подземен етаж), два надземни жилищни етажа и скатен покрив с неотопляемо подпокривно пространство. При направените изчисления за топлинни загуби и разход на енергия не са отчетени топлинните притоци от вътрешни източници и слънчева радиация.

Сградата не е реално съществуваща, начертана е от мен, а не от архитект, но са използвани елементи от реални обекти, поради което е напълно възможно да има грешки и несъответствия спрямо действащите норми.

Изчисленията са направени на база климатични данни за град София – външна изчислителна температура -16°С, отопление без прекъсване и без намаляване на температурата в помещенията. Отоплителният сезон е с продължителност октомври–април. Прието е, че отоплението се включва при температура +12°С, в реални условия отоплението от централен източник (ТЕЦ) се включва при 3 дни със среднодневна температура под 12°С и дългосрочна прогноза за ниски температури. Тъй като след началото и преди края на отоплителния сезон има температури по-високи от 12°С, са разгледани и част от часовете с температура до +14­°С.

След изчисляване на топлинните загуби са разработени следните варианти за отопление на сградата:
1. Отопление с електрически отоплителни тела
2. Сградна отоплителна инсталация, захранвана с топлоносител от електрически котел
3. Отопление с климатизатори в жилищни помещения и електрически отоплителни тела в бани, тоалетна и коридор
4. Сградна отоплителна инсталация, захранвана от котел на твърдо гориво
5. Сградна отоплителна инсталация, захранвана от котел на пелети
6. Сградна отоплителна инсталация, захранвана от стенен газов котел двуконтурен
7. Сградна отоплителна инсталация, захранвана от абонатна станция (АС)

За загряване на битова гореща вода (БГВ) е предвиден комбиниран бойлер със серпентина и елнагревател или се загрява директно в съответното съоръжение (газов котел или абонатна станция). Енергията за загряване на топла вода не е взета предвид при сравнението, разглежда се само и единствено кой източник на енергия е най-евтин за отопление на сградата и съответно коя инсталация. Във варианта с електрически отоплителни тела е предвидено, че се монтират под прозорците електрически конвектори, в бани и тоалетна са предвидени влагозащитени тела. За отоплението с климатизатори е предвидено да се монтират инверторни сплит системи за стенен монтаж в жилищните помещения (спални и дневни) и електрически тела в бани, тоалетна и коридор. При вариантите със сградна отоплителна инсталация се разглежда водно-помпено отопление с топлоносител гореща вода 80/60 °С от котелно (АС) в сутерена на сградата. Разпределителната тръбна мрежа за сградата е лъчева схема. Монтира се под плочата на кота ±0.00 с възходящ наклон 3/1000 и се топлоизолира с изолация от микропореста гума с дебелина 13 мм. Изпълнява се от медни тръби.

На всеки етаж се монтира колекторно табло, състоящо се от колекторна кутия, месингови колектори, спирателна арматура, автоматичен обезвъздушител и дренаж. Отоплението е с алуминиеви радиатори и стоманени лири в тоалетни и бани. Захранващите тръби между колектор и отоплително тяло са полиетиленови тръби с Al вложка, положени в гофрирана тръба и монтирани в подовата замазка Отоплителните тела се окомплектоват с термостатен и секретен вентил и автоматичен обезвъздушител. Обезвъздушаването на инсталацията се извършва с автоматични обезвъздушители, монтирани в най-високата точка на разпределителната мрежа. А източването – посредством спирателни вентили, монтирани в най-ниските точки.

Въз основа на по-горе описаните инсталации са изготвените количествени сметки и са остойностени предвидените инсталации и съоръжения. Съгласно данни от „Климатичен справочник за Р. България” са определени средният месечен и годишен брой часове с температура на въздуха в градации:

Съгласно топлинните загуби при съответната температура и съответния брой часове са определени топлинните загуби за един отоплителен сезон. Загубите са ориентировъчни поради специфичния брой часове с определена температура, зависещи от характера на зимата (климатичните условия през отоплителния сезон).


 
Определям цената на 1 kWh, получен от различен енергиен източник. С получените резултати определям количеството изразходвана енергия и нейната цена за един отоплителен сезон.

Подобно сравнение на цените за 1 kWh има в много интернет страници, но според мен човек не може да се ориентира напълно кое е най-изгодното отопление. По-добро сравнение е на база цена за първоначалната инвестиция и разходите за отоплителен сезон. За целта съм разгледал и цените на различните инсталации като първоначална инвестиция за изграждане и съответните енергийни разходи в левове за отоплителен сезон. За база на сравнение е приет най-евтиният вариант за отопление, а именно отопление с електрически отоплителни тела (елконвектори). Много по-евтино като първоначална инвестиция би било отопление с вентилаторни печки – „духалки”, но за сравнението са използвани елконвектори с механичен термостат поради факта, че отопляват с естествена конвекция. В  сравнението са използвани съоръжения на утвърдени фирми, но все пак съм търсил по-ниската цена на конкретното съоръжение. Ако се вземе по-евтино съоръжение, то представеното сравнение може да се промени, но надали ще бъде съществено.



Прост срок на откупуване на отоплителната инсталация

Забележки: В цената на инсталациите не са включени цените за връзка от градската разпределителна мрежа до котелно помещение, ако дължината на тази връзка не е голяма, то срокът на откупуване няма да се промени драстично. При варианта с електрически конвектори също не е отчетен фактът, че е необходима по-голяма електрическа мощност за сградата, поради което ще се увеличи инвестицията в част електро.

Както се вижда, последната колона е прост срок на откупуване на съответната инсталация спрямо електрическите тела.  Простият срок на откупуване е използван поради по-лесното разбиране на този показател. В случая той се получава след отнасянето на разликите в цените на съоръженията и енергийните разходи за един сезон между най-евтино и сравнявано решение. Ако се сравнява по срока на изплащане на съответната инсталация, то той е по-дълъг предвид отчитането на годишната инфлация, но няма промяна в подреждането.

Заключение: Въз основа на така представеното сравнение се вижда, че най-изгодното решение при новострояща се сграда е отопление посредством климатизатори или отопление с твърдо гориво. Кое реално ще е по-евтино, зависи от вложените инвестиции, тъй като инвеститорът може да предпочете по-скъпи от предвидените в сравнението климатизатори и срокът да се промени в полза на твърдото гориво. Респективно при избор на по-евтин котел на твърдо гориво или снабдяване с по-евтини дърва за огрев, то тогава може отоплението с дърва да е по-евтин вариант.

Накратко предимства и недостатъци на всеки от предложените варианти:

1. Отопление с електрически конвектори (тела):
•  Предимство: ниска цена
•  Недостатък: високи разходи за енергия

2. Отопление с електрически котел:
•   Недостатък: висока цена и високи разходи за енергия
• Предимство: може да се използва временно, ако се очаква например връзка с газопреносната мрежа

3. Отопление с климатизатори в жилищни и ел.тела в обслужващи помещения:
• Предимства: ниски разходи за отопление, възможност за охлаждане през лятото
•   Недостатъци: климатизаторите работят с принудителна циркулация на въздуха, т.е. създава се течение; има шум в помещенията (силата му зависи от скоростта на вентилатора); целогодишно топла вода се загрява с електричество

4. Отопление на твърдо гориво:
•  Предимство: ниска цена на горивото
•  Недостатъци: необходимост от постоянно (редовно) обслужване на котела – зареждане и почистване, трудно регулиране на топлинната мощност

5. Отопление с котел на пелети:
•  Предимства: напълно автоматизиран котел, с големи възможности за управление по температура и възможност за автоматично включване и изключване; възможност за загряване на топла вода и през летния сезон
•  Недостатък: висока цена на котела

6. Отопление на природен газ:
•  Предимства: автоматизиран котел, целогодишно загряване на топла вода с природен газ
• Недостатъци: основният недостатък е фактът, че най-малката минимална мощност на стенен газов котел е 6 kW, при по-топло време и сграда (жилище) с малка площ, изолирана съгласно действащите нормативи, има по-малки топлинни загуби от 6 kW, поради което котелът работи с често включване и изключване, освен неблагоприятния режим за котела има възможност за температурни колебания; друг недостатък е зависимостта на България от руския газ, напомням за газовата криза от началото на 2009 г.

7. Отопление с топлинна енергия от „Топлофикация” (ТЕЦ):
•  Предимства: няма обслужване от страна на клиента, целогодишно загряване на топла вода с топлоносител от ТЕЦ
•  Недостатък: освен лошата слава на „Топлофикация”, изградена най-вече от некоректни съседи в сгради с общо топлоснабдяване от една абонатна станция, аз не се сещам. В случай на коректни съседи или абонатна станция, обслужваща само конкретния консуматор, не мисля, че има сериозен недостатък.

Използвана литература:
1. “Справочник по отопление, вентилация и климатизация” -  I част, под общата редакция на проф. д.т.н. инж. Станчо Стамов, Техника, 1990г.;
2. “Справочник по отопление, вентилация и климатизация” - II част, под общата редакция на проф. д.т.н. инж. Станчо Стамов, „Техника”, 2001 г.;
3. Действащите норми и правила за проектиране;
4. “Климатичен справочник за Р. България – 3 том, Температура на въздуха, температура на почвата, слана”, Главно управление хидрология и метеорология при БАН, издателство „Наука и изкуство”, 1983 г.
5. Технически каталози и материали от интернет