Współczynniki efektywności energetycznej COP, EER, SCOP i SEER i ich znaczenie przy wyborze systemu grzewczego

Wydajność (współczynnik wydajności)

Wydajność (współczynnik wydajności) odzwierciedla stosunek kosztów energii do wytwarzania ciepła do ciepła użytkowego wykorzystywanego do ogrzewania domu. Zgrubne obliczenie wydajności ogrzewania przeprowadza się zgodnie ze wzorem η \u003d A / Q, gdzie A to zużyta energia, Q to ciepło użytkowe. Ale nie uwzględnia wielu niuansów, które należy wziąć pod uwagę. Każdy system grzewczy wykorzystuje materiały eksploatacyjne (paliwo lub elektryczność), które zapewniają ogrzewanie chłodziwa. Znając wartość opałową różnych rodzajów paliwa lub zużycie energii elektrycznej do ogrzewania jednostki, można porównać potencjał energetyczny systemu grzewczego. Tabela porównawcza przedstawia przybliżoną wartość opałową i koszt najbardziej efektywnych źródeł energii stosowanych w ogrzewaniu:

Sprawność gazowego kotła kondensacyjnego wynosi 100%+, konwencjonalnego kotła gazowego 90 - 92%, dla kotła na olej napędowy będzie to około 90%, dla kotła na paliwo stałe będzie to 75 - 80%, a kocioł elektryczny da wszystkie 98%. Z prostych obliczeń wynika, że pomimo wysokiej sprawności i kaloryczności kotła elektrycznego, koszt użytego źródła energii jest zbyt wysoki, aby stał się on priorytetowym urządzeniem do ogrzewania domu. Olej napędowy i gaz ziemny dzielą 2 i 3 miejsca pod względem efektywności grzewczej, a pellety drzewne okazują się bardziej opłacalną opcją. A instalacja kotła gazowego wiąże się z pewnymi warunkami i dopuszczeniami, a bezpieczna eksploatacja wymaga starannego monitorowania.

Dziś wśród właścicieli prywatnych gospodarstw domowych coraz popularniejsze staje się ogrzewanie za pomocą systemów split z funkcją ogrzewania „zimowego” przy silnych mrozach, a także pomp ciepła wykorzystujących przenoszenie ciepła z ulicy do pomieszczenia. że sprawność takich systemów grzewczych nie ma stałej wartości i bardzo silnie zależy od temperatury powietrza na ulicy, z której system czerpie swój potencjał cieplny.

Kolejnym ważnym aspektem efektywności energetycznej jest uwzględnienie strat ciepła w pomieszczeniach, których nie da się uniknąć w praktyce. Użyteczne ciepło przenika przez ściany, ramy okienne, sufity, podłogi, a także jest wydawane na infiltrację, czyli niekontrolowaną wymianę powietrza, która zachodzi przez niewidoczne dla oka szczeliny w konstrukcjach budynków. Ponadto należy również wziąć pod uwagę kontrolowane straty ciepła przez system wentylacyjny. Wielkość strat ciepła zależy od różnicy temperatur między wewnątrz a na zewnątrz i znacznie wzrasta przy silnym mrozie. W sieci jest wiele kalkulatorów online, które pomogą określić wartość nieodwracalnych strat ciepła. Bez wchodzenia w szczegóły wzorów matematycznych można obliczyć przybliżoną wartość strat ciepła w pomieszczeniach o różnej wielkości, z uwzględnieniem grubości i rodzaju różnych materiałów ścian i materiałów wykończeniowych.

Obliczanie podstawowych współczynników chłodzenia EER i COP ogrzewania

Kupując klimatyzator lub pompę ciepła, zwróć uwagę na tak ważną cechę, jak zużycie energii elektrycznej. W instrukcji obsługi i na etykiecie tych przetworników termicznych wskazane są parametry takie jak ERR i COP, które są ogólnie uznanymi międzynarodowymi wskaźnikami stosowanymi we wszystkich krajach w celu wyeliminowania pomyłek z oznakowaniem sprzętu. Współczynniki te są umownie porównywalne z wydajnością grzejników na paliwo kopalne, ale nie są szacowane w procentach, ale jako zwykła liczba. Im wyższa wartość współczynnika, tym lepiej, ponieważ zużyjesz mniej energii na jednostkę pracy. Współczynnik efektywności energetycznej (ERR) to chwilowy wskaźnik wydajności urządzenia przy pracy w trybie chłodzenia. Oblicza się ją jako stosunek wydajności chłodniczej urządzenia QX do całkowitego poboru mocy Ncons.:

EER= QX/Ncons.

Współczynnik efektywności energetycznej COP(Współczynnik efektywności) przedstawia wskaźnik ciepła równy mocy grzewczej QT podzielonej przez moc poboru Ncons.:

COP= QT/Ncons.

Mówiąc najprościej, współczynniki te pokazują liczba ciepła i zimna wytworzonego przez klimatyzator na jednostkę zużytej energii elektrycznej w danym okresie czasu. W przypadku klimatyzatorów domowych i systemów typu split wartość EER waha się od 2,2 do 3,5, natomiast wskaźniki COP są nieco wyższe: od 2,4 do 4. Wynika to z faktu, że działający sprzęt generuje więcej ciepła niż zimna, co stało się powód, dla którego nieuczciwi producenci stosują sztuczki marketingowe. Zaczęli pisać na swoich produktach tylko wyższą wartość współczynnika COP, nie wskazując wcale na EER. Podajmy przykład konkretnych wartości wskazanych na tabliczce do urządzenia. W tych samych warunkach klimatyzator może mieć wartości współczynników EER – 3,2 i COP – 3,6. Oznacza to, że za 1 kW zużytej energii elektrycznej wyprodukuje 3,2 kW zimna lub 3,6 kW ciepła.

Oba wskaźniki są obliczane dla trybu nominalnego w warunkach standardowych, co pozwala szybko ocenić wydajność sprzętu do chłodzenia lub ogrzewania pomieszczenia. Jednocześnie wartości mierzono przy maksymalnym obciążeniu urządzenia, a jako podstawowe warunki pomiaru współczynników efektywności energetycznej zgodnie z normą ISO 5151 przyjęto temperaturę powietrza otoczenia +35 °C dla w trybie chłodzenia i +7 °C w trybie grzania.

Skorygowane sezonowo: współczynniki SEER i SCOP oraz prawidłowe klasy efektywności energetycznej

Obowiązujący do 2013 roku system wyznaczania sprawności energetycznej urządzeń, oparty na współczynnikach EER i COP, do pewnego czasu odpowiadał wszystkim. Zgodnie z nią każdemu zakresowi liczbowemu współczynnika odpowiadała jedna z 7 liter klasy efektywności energetycznej (od A do G):

Jednak wraz z pojawieniem się dyrektywy UE ErP (Energy related Products), mającej na celu priorytetowe wykorzystanie odnawialnych źródeł energii i ścisłą kontrolę oszczędzania energii, konieczna była zmiana reguł gry.

Zgodnie z nową klasyfikacją klasy są teraz rozłożone w zakresie od A do D, a w strefie ekonomicznej „zielonej” są teraz urządzenia ograniczone do liter A z i bez „plusów” oraz B, co daje 5 klas:

Dodanie litery S (sezon) do skrótu współczynnika wskazuje, że obecnie aktualnym i dokładniejszym parametrem jest ocena sprawności urządzenia w ciągu jednego sezonu, a nie jak w przypadku COP i EER punktowo w tym momencie. Nowy system klasyfikacji efektywności energetycznej oparty na sezonowych (średniorocznych) współczynnikach SEER i SCOP umożliwił uwzględnienie pracy urządzeń w różnych warunkach klimatycznych. Ponieważ obliczenia tych współczynników przeprowadzane są dla różnych temperatur pracy, uzyskane wartości bardziej wiarygodnie odzwierciedlają sprawność klimatyzatora. Zmiany, które teraz weszły w życie, wyróżniają 3 strefy geograficzne w Europie o klimacie ciepłym, umiarkowanym i zimnym, co należy wziąć pod uwagę pracując w trybie ogrzewania:

Warunki obliczeniowe ujawniają również dotychczas ukryte zalety modeli ze sterowaniem inwerterowym. które działają nieprzerwanie przy częściowym obciążeniu, oszczędzając do 40% kosztów operacyjnych dzięki zmniejszonemu zużyciu energii.

Głównym wskaźnikiem sezonowych kosztów ogrzewania jest taka charakterystyka jak stopniodni okresu grzewczego, która jest obliczana według wzoru:

GSop \u003d (tVN - tOP) * ZOP,

gdzie tVN oznacza temperaturę powietrza utrzymywaną w pomieszczeniu, tOP to średnia temperatura zewnętrzna w okresie grzewczym, ZOP to długość sezonu grzewczego (OS). Do obliczeń przyjmujemy temperaturę w pomieszczeniu równą 20 °C, a długość sezonu grzewczego obliczamy na podstawie dni, w których temperatura na zewnątrz nie przekracza +8 °C. Początkowe wskaźniki różnią się dla różnych miast kraju i zależą od ich położenia geograficznego na mapie.

W naszych warunkach klimatycznych możemy rozważyć różnicę w kosztach ogrzewania na przykładzie takich miast jak Kijów, Lwów i Odessa:

Wskaźniki tabelaryczne pokazują, że różnica w kosztach eksploatacji ogrzewania na środkowym pasie jest o 25% większa niż na południu kraju.

W naszych warunkach klimatycznych możemy rozważyć różnicę w kosztach ogrzewania na przykładzie takich miast jak Petersburg, Moskwa czy Soczi.

Ogromna geografia i liczne różnice w warunkach klimatycznych pokazują, jak duża jest różnica w kosztach eksploatacji ogrzewania w różnych miastach kraju. I to tylko w strefie europejskiej bez uwzględnienia trudnych warunków na północy i Syberii. Z tabeli porównawczej jasno wynika, że mieszkańcy obu stolic zimą wydadzą na ogrzewanie swoich domów około 2,5 razy więcej niż mieszkańcy kurortu Soczi.

Co jest bardziej opłacalne w ogrzewaniu i zwrotach z urządzeń cieplnych

Część eksploatacyjną dowolnego systemu grzewczego można podzielić na następujące elementy, które często decydują o wyborze rodzaju sprzętu:

• początkowe jednorazowe koszty zakupu, instalacji sprzętu i aranżacji specjalnej kotłowni;
• koszty eksploatacyjne za sezon grzewczy i konserwację.
• konieczność podłączenia do sieci gazowej i biurokratyczna biurokracja związana ze wszystkimi zezwoleniami; złożoność instalacji i obsługi urządzenia.

Jednorazowe koszty zakupu i montażu urządzeń cieplnych

Należy wziąć pod uwagę, że przy zakupie kotła grzewczego należy wziąć pod uwagę nie tylko koszt głównego sprzętu, ale także koszty orurowania, ułożenia komina, a w niektórych przypadkach aranżacji oddzielnego pomieszczenia ( kotłownia). Pod tym względem zdecydowaną przewagę mają kotły elektryczne, które nie wymagają dodatkowych kosztów przy rozruchu.

Na szczególną uwagę zasługuje problem biurokratycznej biurokracji związanej z podłączaniem kotłów gazowych. Przed instalacją musisz opracować projekt, którego nie można wykonać samodzielnie, w przypadku którego należy skontaktować się z wyspecjalizowaną organizacją projektową, która ma na to uprawnienia licencyjne. Wszystkie warunki techniczne i szczegóły projektu muszą być uzgodnione z odpowiednimi służbami gazowniczymi, a w przyszłości wszelkie prace instalacyjne muszą być wykonywane przez certyfikowanych specjalistów. Należy zawrzeć umowę na indywidualne dostawy gazu na potrzeby ogrzewania. Po przejściu przez „wszystkie kręgi piekła” musisz uzyskać ostateczny wniosek specjalisty z biura gazowniczego, że wszystko jest zrobione poprawnie i można korzystać z kotła. To wszystko jest długie, kłopotliwe i kosztowne, więc zanim zaangażujesz się w tę historię, warto pomyśleć, ale „czy gra jest warta świeczki”?

Kotły na paliwo stałe, niezależnie od rodzaju zasobu eksploatacyjnego, mają inny problem. Załadunek paliwa musi odbywać się ręcznie i jest to bardzo trudne fizycznie. Zaopatrzenie w bunkry trochę pomaga, ale nadal nikt nie odwołał pracy fizycznej. W rzeczywistości wybierając kocioł na paliwo stałe, musisz przygotować się na to, że będziesz strażakiem we własnej kotłowni domowej. I dobrze, jeśli ktoś może Cię zastąpić, gdy zachorujesz lub źle się poczujesz.

Pompy ciepła wykorzystujące ciepło z zewnątrz służą nie tylko do ogrzewania domu, ale także do zaopatrywania go w ciepłą wodę. Pompy ciepła ziemia-woda mają wysoki współczynnik efektywności energetycznej, dobrą wymianę ciepła, ale wymagają skomplikowanych i kosztownych prac wiertniczych i komunikacyjnych. Zwykle uruchomienie takiego sprzętu kosztuje więcej niż jego koszt, więc jeśli uważasz, że lepiej zainwestować w prace instalacyjne, aby zaoszczędzić na eksploatacji, to jest to dobre rozwiązanie. Technologia termiczna woda-woda, wykorzystująca ciepło ze źródeł geotermalnych, wymaga również kosztów ułożenia komunikacji ujęcia wody i utrzymania pomp, ale trawi więcej energii elektrycznej niż modele naziemne, a zatem współczynniki zwrotu są jeszcze lepsze.

Nowoczesne pompy ciepła powietrze-powietrze i powietrze-woda mają również najwyższe współczynniki zużycia energii w klasie A++, dzięki czemu koszty finansowe są średnio 2 razy mniejsze w porównaniu z ogrzewaniem gazowym i 4 razy mniejsze w porównaniu z ogrzewaniem elektrycznym. Pompy ciepła powietrze/woda są optymalnymi rozwiązaniami przy minimalnych nakładach na prace instalacyjne, ale są bardzo zależne od temperatury zewnętrznej. Swój największy potencjał wykazują w systemach ogrzewania płaszczyznowego (podłogowego i ściennego) wymagających temperatury w systemie grzewczym od 30 do 35°C.

Klimatyzatory ogrzewane i pompy ciepła powietrze-powietrze nie są zbyt wydajne jako pełny zamiennik techniki grzewczej do ogrzewania grzejnikowego. Koszty instalacji takich urządzeń są najniższe, a koszt zakupu podgrzewanego klimatyzatora lub pompy jest tylko 1,5 razy wyższy niż kotła grzewczego, więc ta technika bardzo szybko się zwraca. Ale w oparciu o specyfikę działania tego sprzętu lepiej jest używać go w ciepłych regionach o łagodnym klimacie.

Koszty operacyjne i okres zwrotu

Oprócz źródła energii cieplnej, które służy jako materiał eksploatacyjny, na zużycie w sezonie grzewczym będą miały wpływ:

• charakterystyka budynku: jego powierzchnia, geometria, a nawet kierunek do punktów kardynalnych;
• efektywność energetyczna budynków. To w uproszczeniu jakość izolacji cieplnej pomieszczeń: im lepiej są ocieplone, tym mniej energii potrzeba do ich ogrzania;
• strefa klimatyczna. Omówiliśmy ten aspekt wcześniej. Oczywiste jest, że im wyższa temperatura „za burtą”, tym mniej wydasz na ogrzewanie;
• sezonowy współczynnik konwersji ciepła (patrz wyżej);
• koszty obsługi.

Oczywiście głównymi kryteriami wyboru sprzętu cieplnego będą jego koszt i przybliżone koszty w sezonie grzewczym, biorąc pod uwagę istniejące ceny rynkowe.

Taniej jest ogrzać dom: tabela obliczeniowa

Do oszacowania kosztów ogrzewania w zimnych porach roku przykład ogrzewania dobrze ocieplonego domu prywatnego (blok gazowy 40 cm + 10 cm piankę + 20 cm ocieplenie dachu + 10 cm styrodur na podłodze, okna z podwójnymi szybami) domu o łącznej powierzchni 300 m2. Wśród kandydatów na najlepszy system grzewczy znalazły się kocioł elektryczny, gazowy i pelletowy na paliwo stałe z zasobnikiem oraz powietrzna pompa ciepła z wewnętrznym obiegiem wody. Wszystkie urządzenia grzewcze mają moc 15 kW, co odpowiada całkowitej powierzchni grzewczej. Zgodnie z warunkami obliczenia przeprowadzono dla klimatu umiarkowanego ze średnią temperaturą dobową -5 °C przez cały sezon i 150-dniowym czasem trwania sezonu grzewczego.

Jak widać w tabeli, w ukraińskich realiach batalię o najtańszą opcję ogrzewania, w oparciu o koszty eksploatacyjne na sezon, wygrywa pompa ciepła, a najbliżej jej jest kocioł na paliwo stałe.

Do oszacowania kosztów ogrzewania w zimnych porach roku przykład ogrzewania dobrze ocieplonego domu prywatnego (blok gazowy 40 cm + 10 cm piankę + 20 cm ocieplenie dachu + 10 cm styrodur na podłodze, okna z podwójnymi szybami) domu o łącznej powierzchni 300 m2. Wśród kandydatów na najlepszy system grzewczy znalazły się kocioł elektryczny, gazowy i pelletowy na paliwo stałe z zasobnikiem oraz powietrzna pompa ciepła. Wszystkie urządzenia grzewcze mają standardową moc 15 kW, co odpowiada całkowitej powierzchni grzewczej. Zgodnie z warunkami obliczenia przeprowadzono dla klimatu umiarkowanego ze średnią temperaturą dobową -5 °C przez cały sezon i 150-dniowym czasem trwania sezonu grzewczego.

Jeśli nie boisz się długiej i ciernistej drogi zbierania niezbędnych pozwoleń i „przechodzenia przez bolesność”, to oczywistym wyborem pod względem ekonomicznej eksploatacji przy obecnych cenach energii jest kocioł gazowy. A pod względem efektywności energetycznej bardziej nowoczesna i przyjazna dla środowiska pompa ciepła „oddycha z tyłu”.

Najniższa cena kotła elektrycznego kosztującego około 1000 USD jest w praktyce równoważona wysokimi kosztami wynikającymi z wysokiej i stale rosnącej taryfy za energię elektryczną (patrz wyżej). Tak, będzie miał szybki zwrot (1 - 2 lata), ale celowość zakupu przy wysokich kosztach ogrzewania jest uzasadniona tylko wtedy, gdy w domu nie ma dopływu gazu, nie można zainstalować kotła na paliwo stałe lub po prostu tam nie ma pieniędzy na zakup pompy ciepła (6200 USD).

Koszt kotła gazowego lub na paliwo stałe (od 1000 do 2000 USD) to „złoty środek” pod względem kosztów początkowych, instalacji i eksploatacji. Kocioł grzewczy to sprawdzone w czasie urządzenie o wysokiej kaloryczności, które może w pełni zaopatrywać gospodarstwa domowe w ciepło i ciepłą wodę przez cały rok. Ma też tę zaletę, że kocioł jest odpowiedni w każdym klimacie. Średni okres zwrotu z tych urządzeń cieplnych zależy przede wszystkim od powierzchni ogrzewanych pomieszczeń i wynosi 6-10 lat.

Systemy Split z funkcją grzania i pompami ciepła są dobrym sposobem na ogrzewanie zapasowe lub dodatkowe na środkowym pasie, a także dobrą opcją do ogrzewania mieszkań w południowych regionach kraju. Okres zwrotu dla takich urządzeń wynosi 2-4 lata w przypadku klimatyzatorów i 5-8 lat w przypadku pompy ciepła. To bardzo krótki okres w porównaniu do długiego i bezawaryjnego zasobu tego sprzętu, który wynosi kilkadziesiąt lat.

Bardziej postępowe, ale do tej pory niezbyt powszechne są systemy ogrzewania elektrycznego, oparte o odnawialne źródła energii – słońce i wiatr. Tutaj wiele będzie zależeć od róży wiatrów w Twojej okolicy i liczby słonecznych dni w roku. Co więcej, taki sprzęt jest dość drogi i nie zwróci się szybko, pomimo „darmowych” zasobów naturalnych.

W przypadku przerw w dostawie gazu i energii elektrycznej na terenie budynku warto rozważyć opcję ogrzewania kombinowanego, wykorzystującego kilka źródeł ciepła, które mogą się wzajemnie zastępować w okresie awaryjnym.