Коефіцієнти енергоефективності COP, EER, SCOP і SEER і їх значення у виборі системи опалення

ККД (коефіцієнт корисної дії)

ККД (коефіцієнт корисної дії) відображає співвідношення витрат енергії на вироблення тепла до корисного тепла йде на обігрів житла. Грубий розрахунок ККД опалення здійснюється за формулою η = а / Q, Де а – витрачена енергія, Q-корисна теплота. Але, вона не враховує безлічі нюансів, які слід брати до уваги. Будь-яка система опалення використовує витратні матеріали (паливо або електроенергію), які забезпечують нагрів теплоносія. Знаючи теплотворну здатність різних видів палива або витрата електроенергії на обігрів одиниці площі, можна порівняти енергетичний потенціал опалювальної системи. У порівняльній таблиці представлені приблизні значення теплотворності і вартість найбільш ефективних джерел енергії, використовуваних в опаленні:

ККД газового конденсаційного котла становить 100%+, звичайного газового котла становить 90 – 92%, для котла на солярці це буде близько 90%, значення для твердопаливного котла на пелетах складе 75 – 80%, а електричний котел дасть всі 98%. Нехитрі розрахунки показують, що незважаючи на високий ККД і теплотворність електричного котла, вартість використовуваного джерела енергії занадто висока для того, щоб він став пріоритетним обладнанням для опалення будинку. Дизпаливо і природний газ ділять 2 і 3 місця по економічності обігріву, а деревні пелети виявляються більш вигідним варіантом. А установка газового котла пов'язана з певними умовами та узгодженнями при тому, що безпечна експлуатація потребує ретельного контролю.

Сьогодні у власників приватних домоволодінь набирає обертів Популярність опалення за допомогою спліт-систем з "зимової" функцією обігріву при сильному морозі, а також теплова помпа, що використовують перенесення тепла з вулиці в приміщення.Слід враховувати, що ККД таких систем обігріву не має фіксованого значення і дуже сильно залежить від температури повітря на вулиці, з якого система отримує тепловий потенціал.

Ще один важливий аспект енергоефективності полягає в обліку теплових втрат в приміщеннях, яких неможливо уникнути в практичній експлуатації. Корисне тепло йде через стіни, віконні палітурки, стельові перекриття, підлогу, а також витрачається на інфільтрацію, що представляє неконтрольований повітрообмін, що виникає через невидимі оку щілини в будівельних конструкціях. Крім того потрібно враховувати і контрольовані втрати тепла через систему вентиляції. Величина теплових втрат залежить від різниці температур в приміщенні і на вулиці і при сильному морозі значно зростає. У мережі можна знайти безліч онлайн-калькуляторів, які допоможуть визначити значення безповоротних втрат тепла. Не вдаючись в подробиці математичних формул, можна підрахувати приблизне значення теплових втрат в приміщеннях різної площі з урахуванням товщини і типів різних матеріалів стін і оздоблювальних матеріалів.

Розрахунок базових коефіцієнтів охолодження EER і обігріву COP

При покупці кондиціонер або теплового насоса обов'язково звертайте увагу на таку важливу характеристику, як споживання електроенергії. У посібнику користувача і на табличці цих теплових перетворювачів вказані такі параметри, як ERR і COP, які є загальновизнаними міжнародними показниками, що використовуються у всіх країнах, щоб виключити плутанину з маркуванням техніки. Ці коефіцієнти умовно можна порівняти з ККД опалювальних приладів, що працюють на викопному паливі, але оцінюються не у відсотках, а звичайним числом. Чим вище значення коефіцієнта, тим краще, тому що ви будете витрачати на одиницю роботи менше енергоресурсів. Коефіцієнт енергетичної ефективності ERR (Energy Efficiency Ratio) являє собою моментальний індекс продуктивності пристрою при роботі в режимі охолодження. Він обчислюється як відношення холодопродуктивності приладу QX до повної споживаної потужності Nпотр.:

EER= QX / Nпотр.

Коефіцієнт енергоефективності обігріву COP (Coefficient of Performance) відображає тепловий Індекс рівний потужності обігріву QT поділеної на потужність споживання Nпотр.:

COP= QT / Nпотр.

Говорячи простіше, ці коефіцієнти показують кількість тепла і холоду, виробленого кондиціонером на одиницю спожитої електроенергії в даний конкретний період часу. Для побутових кондиціонерів і спліт систем значення EER коливається в межах 2.2-3.5, а показники COP трохи вище: від 2.4 до 4. Це обумовлено тим, що працююче обладнання виробляє більше тепла, ніж холоду, що стало для недобросовісних виробників підставою використовувати маркетингові хитрощі. Вони стали писати на своїй продукції лише більш високе значення коефіцієнта COP, зовсім не вказуючи EER. Наведемо приклад конкретних значень зазначених на табличці до пристрою. При одних і тих же умовах кондиціонер може мати значення коефіцієнтів EER - 3.2 і COP – 3.6. Це означає, що на 1 кВт спожитої електроенергії він виробить 3.2 кВт холоду або 3.6 тепла.

Обидва індекси розраховуються для номінального режиму в стандартних умовах, що дозволяє швидко оцінити ефективність роботи обладнання на охолодження або нагрів приміщення. При цьому виміри значень виконувалися на максимальному навантаженні роботи обладнання, а в якості базових умов для вимірювання показників коефіцієнтів енергоефективності за стандартом ISO 5151 приймалася зовнішня температура навколишнього повітря +35 °C для режиму охолодження і +7 °C для режиму обігріву.

З поправкою на сезон: коефіцієнти SEER і SCOP і діючі класи енергоефективності

Система визначення енергоефективності обладнання, що базується на коефіцієнтах EER і COP, що діяла до 2013 р., до якихось пір всіх влаштовувала. Відповідно до неї кожному числовому діапазону коефіцієнта відповідала одна з 7 букв класу енергоефективності (від A до G):

Але з появою директиви Євросоюзу ErP (Energy related Products), спрямованої на пріоритетне використання відновлюваних джерел енергії і жорсткий контроль енергозбереження, потрібен був перегляд правил гри.

За нововведеною класифікацією класи тепер розподіляється в діапазоні від A до D, а в економічній «зеленій» зоні тепер знаходяться пристрої, обмежені літерами а з «плюсами» і без І B, що становить 5 класів:

Додавання букви S (season) до абревіатури коефіцієнта, говорить про те, що зараз актуальним і більш точним параметром є оцінка економічності роботи пристрою протягом одного сезону, а не як у випадках COP і EER точково в даний момент. Нова система класифікації енергоефективності на основі сезонних (середньорічних) коефіцієнтів SEER і SCOP дозволила враховувати роботу техніки в різних кліматичних умовах. Оскільки розрахунки цих коефіцієнтів проводяться для різних температур експлуатації, отримані значення більш достовірно відображають ефективність роботи кондиціонера. Вступили зараз в силу зміни виділяють в Європі 3 географічні зони з теплим, помірним і холодним кліматом, які слід враховувати при роботі в режимі обігріву:

Умови розрахунків виявляють і приховані досі переваги моделей з інверторним управлінням. які безперервно працюють з частковим навантаженням, дозволяючи заощадити до 40% на експлуатаційних витратах за рахунок зниженого споживання електроенергії.

Основним показником витрат на сезонне опалення є така характеристика, як градусо-добу опалювального періоду, яка розраховується за формулою:

ГСоп = (tВН – tОП) * ZОП,

де tВН позначає температуру повітря, підтримувану в приміщенні, tОП-середню вуличну температуру в опалювальний період, ZОП — тривалість опалювального сезону (ОС). Для обчислення приймаємо температуру в приміщенні рівну 20 °C, а тривалість опалювального сезону вважаємо по днях, коли температура на вулиці не перевищує +8 °C. вихідні показники відрізняються по різних містах країни і залежать від їх географічного положення на карті.

У наших кліматичних умовах можна розглянути різницю у витратах на опаленні на прикладі таких міст як Київ, Львів та Одеса:

Табличні показники демонструють, що різниця експлуатаційних витрат на опаленні в середній смузі на 25% більше, ніж на півдні країни.

У наших кліматичних умовах можна розглянути різницю у витратах на опаленні на прикладі таких міст як Санкт-Петербург, Москва і Сочі.

Велика географія і безліч відмінностей кліматичних умов показують, наскільки велика різниця в експлуатаційних витратах на опалення в різних містах країни. І це тільки в європейській зоні без урахування суворих умов півночі і Сибіру. По таблиці порівняння добре видно, що жителі обох столиць в зимовий період витратять на обігрів житла приблизно в 2.5 рази більше коштів, ніж жителі курортного Сочі.

Чим вигідніше опалювати і окупність теплового обладнання

Витратну частину будь-якої системи опалення можна розбити на наступні складові, які часто визначають вибір типу обладнання:

• початкові одноразові витрати на покупку, монтаж обладнання та облаштування спеціального приміщення котельні;
• експлуатаційні витрати на опалювальний сезон і сервісне обслуговування.
• потреба підключення до газової мережі і бюрократична тяганина, пов'язана з усіма узгодженнями; складність монтажу та експлуатації пристрою.

Разові витрати на покупку і монтаж теплового обладнання

Варто взяти до уваги, що при покупці котла опалення слід врахувати не тільки вартість основного обладнання, але і витрати на обв'язку, прокладку димоходу, а в деяких випадках і облаштування окремого приміщення (котельні). В цьому плані у електричних котлів, які не потребують додаткових витратах при введенні в експлуатацію, безсумнівна перевага.

Особливо слід відзначити проблемність бюрократичної тяганини, пов'язану з підключенням газових котлів. Перед установкою потрібно розробити проєкт, який не вдасться зробити своїми силами, для чого слід звертатися в профільну проектну організацію, що має на це ліцензійні повноваження. Всі технічні умови і деталі проєкту повинні пройти узгодження з відповідними органами газової служби, а в подальшому всі роботи з монтажу повинні виконуватися сертифікованими фахівцями. Обов'язково повинен бути укладений контракт на індивідуальну поставку газу для опалювальних потреб. Після проходження "всіх кіл пекла" потрібно отримати підсумковий висновок фахівця газової контори про те, що все зроблено правильно і котлом можна користуватися. Це все довго, клопітно і накладно, тому перед тим як вплутуватися в цю історію, є сенс подумати, а «чи варта гра свічок»?

У котлів на твердому паливі, незалежно від типу витратного ресурсу, існує інша проблема. Завантаження палива доводиться виконувати вручну, а це дуже важко фізично. Трохи виручає бункерна подача, але все одно ручну працю ніхто не відміняв. Фактично, вибираючи твердопаливний котел, потрібно готуватися до того, що ви будете истопником-кочегаром у власній домашній котельні. І добре, якщо вас хтось зможе підмінити, коли ви прихворіли або погано себе почуваєте.

Теплова помпа, що використовують зовнішнє тепло застосовуються не тільки для обігріву будинку, але і постачання його гарячою водою. Теплові насоси типу "грунт-вода» мають високий коефіцієнт енергоефективності, хорошою тепловіддачею, але потребують складних і дорогих роботах з буріння свердловин і прокладання комунікацій. Зазвичай, пуско-налагодження такого обладнання за витратами перевищує їх вартість, тому якщо ви вважаєте, що краще витратитися на монтажні роботи, щоб заощадити на експлуатації, то це хороше рішення. Теплова техніка типу "вода-вода", що використовує тепло геотермальних джерел, також потребує витрат на прокладку водозабірних комунікацій і обслуговування насосів, але вона перетравлює більше електроенергії, ніж грунтові моделі і, відповідно, коефіцієнти віддачі ще краще.

Сучасні теплові насоси " повітря-повітря» і "повітря-вода" також володіють найвищими коефіцієнтами енергоспоживання класу а++, тому фінансові витрати в порівнянні з опаленням газом менше в середньому в 2 рази, а в порівнянні з електричним опаленням в 4 рази. Теплові насоси "повітря-вода" являють собою оптимальні рішення з мінімумом вкладень в монтажні роботи, але дуже залежні від температури зовнішнього повітря. Вони найкращим чином розкривають свій потенціал в системах поверхневого опалення (теплі підлоги і стіни), що вимагають температуру в системі опалення від 30 – до 35 °C.

Кондиціонери з можливістю обігріву і теплові насоси класу "Повітря-Повітря" не дуже продуктивні в якості повноцінної заміни теплової техніки для радіаторного опалення. Витрати на монтаж таких пристроїв — найнижчі, а вартість покупки кондиціонера з обігрівом або насоса лише в 1.5 вище, ніж котла опалення, тому така техніка досить швидко окупається. Але виходячи зі специфіки роботи цього обладнання, його краще використовувати в теплих регіонах з м'яким кліматом.

Витрати на експлуатацію і термін окупності

Крім джерела теплової енергії, який служить витратним матеріалом, на споживання в опалювальний сезон впливатимуть:

• характеристики будівлі: його площа, геометрія, і, навіть, напрямок по сторонах світу;
• рівень енергоефективності будівлі. Це, кажучи простою мовою, якість теплоізоляції приміщень: чим краще вони будуть утеплені, тим менше буде потрібно енергії для їх обігріву;
• кліматична зона. Цей аспект ми розглянули раніше. Цілком очевидно, що чим вище температура "за бортом", тим менше ви будете витрачатися на обігрів;
• сезонний коефіцієнт перетворення тепла (див. вище);
• витрати на сервісне обслуговування.

Безумовно, основними критеріями вибору теплового обладнання будуть його вартість і приблизні витрати в опалювальний сезон з урахуванням існуючих ринкових цін.

Чим дешевше опалювати будинок: розрахункова таблиця

Для оцінки вартості витрат на опалення в холодний сезон взято приклад обігріву добре утепленого приватного (40 см газоблок + 10 см пінопласт + 20 см утеплення даху + 10 см стіродур по підлозі, двокамерні склопакети) будинку загальною площею 300 м2. Серед претендентів на кращу систему опалення електричний, газовий і твердопаливний котел на пелетах із завантажувальним бункером, а також повітряний тепловий насос з водяним внуренним контуром. Все опалювальне обладнання має потужність 15 кВт, яке відповідає загальній площі обігріву. За умовами розрахунок виконувався для помірного клімату з середньодобовою температурою -5 °C для всього сезону і тривалістю опалювального сезону 150 днів.

Як показує таблиця, в українських реаліях битву за найдоступніший варіант опалення, виходячи з експлуатаційних витрат на сезон, виграє тепловий насос, а найближче до нього «підібрався» твердопаливний котел.

Для оцінки вартості витрат на опалення в холодний сезон взято приклад обігріву добре утепленого приватного (40 см газоблок + 10 см пінопласт + 20 см утеплення даху + 10 см стіродур по підлозі, двокамерні склопакети) будинку загальною площею 300 м2. Серед претендентів на кращу систему опалення електричний, газовий і твердопаливний котел на пелетах із завантажувальним бункером, а також повітряний тепловий насос. Все опалювальне обладнання має стандартну потужність 15 кВт, яке відповідає загальній площі обігріву. За умовами розрахунок виконувався для помірного клімату з середньодобовою температурою -5 °C для всього сезону і тривалості опалювального сезону 150 днів.

Якщо вас не лякає довгий і тернистий шлях збору необхідної дозвільної документації та "ходінь по муках", то очевидним вибором з точки зору економічної експлуатації при нинішніх цінах на енергоносії є газовий котел. А з енергоефективності йому "дихає в спину" більш сучасний і екологічний тепловий насос.

Найбільш низька ціна електричного котла вартістю близько 1000 доларів на практиці перекривається непідйомними витратами через високий і постійно зростаючий тариф на електроенергію (див.вище). Так, у нього буде швидка окупність (1 – 2 роки), але доцільність покупки при великих витратах на опаленні виправдана лише тоді, коли в будинку немає підведення газу, неможливо встановити твердопаливний котел або просто немає коштів на покупку теплового насоса (6200 доларів).

Вартість газового або твердопаливного котла (від 1000 до 2000 доларів) являє собою «золоту середину» за початковими витратами, монтажу та експлуатації. Опалювальний котел - це випробуване часом обладнання з високою теплотворністю, яке повністю може забезпечити домочадців теплом і гарячою водою круглий рік. А ще у нього плюс в тому, що котел доречний в будь-якому кліматі. Середній термін окупності даних теплових приладів залежить, перш за все, від площі опалювальних приміщень і становить 6 – 10 років.

Спліт системи з функцією опалення та теплові насоси є хорошим засобом резервного або додаткового опалення в середній смузі, а також непоганим варіантом обігріву житла в південних районах країни. Окупність таких приладів становить 2 – 4 роки для кондиціонерів і 5-8 років для теплового насоса. Це дуже короткий термін в порівнянні з довгим і безвідмовним ресурсом даного обладнання, що становить десятки років.

Більш прогресивними, але поки мало поширеними є системи електричного обігріву, на заповнюваних джерелах енергії — сонце і вітрі. Тут багато чого буде залежати від троянди вітрів на вашій ділянці і кількості сонячних днів у році. А ще таке обладнання досить дороге і окупиться не скоро, незважаючи на «безкоштовні» природні ресурси.

Якщо в зоні забудови трапляються перебої з подачею газу і електрики, то варто розглянути варіант з комбінованим опаленням, використовуючи кілька джерел обігріву, які зможуть замінити один одного в аварійний період.