Электрический котел для отопления частного дома расход электроэнергии: Сколько потребляет электрокотел для отопления частного дома 100 м2

Сколько электроэнергии потребляет электрический котел отопления в месяц?

Электрокотлы – удобный и практичный вариант отопления жилых помещений. Они экологически чистые, малогабаритные, недорогие и относительно просты в обслуживании. Но отапливать дом электроэнергией дороже, чем газом. Поэтому владельцы ищут пути экономии. И начинать стоит с расчетов, сколько потребляет электрический котел отопления в месяц.

Сейчас мы расскажем, как самостоятельно посчитать расход энергии и требуемую мощность системы, при которых температура в жилье будет комфортной, а вы не переплатите.

Факторы, что влияют на потребление?

Основа – это мощность. Для бытовых электрокотлов она варьируется в пределах 12-30 кВт. Но нужно учитывать не только мощность, а и специфику вашей электросети. Например, если у вас реальное напряжение не достигает значения 200 вольт, то многие зарубежные модели котлов могут просто не работать. Они рассчитаны на напряжение 220 вольт, а разница в два десятка вольт может оказаться критической.

Еще на этапе проектирования нужно учитывать много нюансов:

• какая вам требуется мощность котла;
• планируете вы устанавливать одноконтурную или двухконтурную систему;
• какую площадь нужно обогревать;
• какой общий объем теплоносителя будет в системе;
• какая величина тока;
• период работы на максимальной мощности;
• цена киловатт-часа.

Учитываются и теплопотери дома. Они зависят от материалов, на основе которых возведена постройка, наличия и качества утеплителя, климата, размера окон и дверей, прочего. Обладая этой информацией, можно более точно рассчитать во сколько обходится отопление электрическим котлом.

Как сделать расчет энергопотребления?

У электрокотлов в сравнении с газовыми и другими котлами очень высокий КПД – около 95%. А у ТЭНовых моделей он может достигать 98%.

Во время расчета, сколько электричества в месяц потребляет электрический котел, отталкиваются от ориентира 1 кВт на десять квадратных метров, если высота потолков не превышает 3 м. Но здесь могут быть поправки в зависимости от региона:

• в теплых регионах поправочный коэффициент – 0,7.
• в холодных регионах – до 2.

То есть, для дома площадью 50 квадратных метров нужен котел мощностью 5 кВт. Но мы рекомендуем добавлять к предполагаемой мощности около 10%. Особенно за городом, где при активном использовании жителями поселков электроэнергии напряжение заметно падает. Для двухконтурных моделей котлов стоит прибавить еще 25% мощности.

Для подсчета суточных расходов, необходимо разделить площадь жилья на 10 и умножить на число часов, когда котел работает без остановки. Примерные показатели потребления электроэнергии вы можете увидеть в таблице:

Чтобы понять, сколько потребляет электрический котел в месяц, достаточно его мощность умножить на число рабочих часов и разделить на 2. Последнее действие связано с тем, что котел точно не будет работать на пиковых нагрузках непрерывно. Получив свое значение, можно умножить его на количество месяцев в отопительном сезоне в вашем регионе. В большинстве регионов России это 7 месяцев. Зная объемы потребления и умножив значение на действующий тариф, можно достаточно точно рассчитать общие расходы за весь сезон.

Можно ли сэкономить?

Если расчеты, сколько киловатт потребляет электрический котел, дали вам слишком большие цифры и вы хотите как-то снизить расходы, возможности для этого есть. Даже несколько.

Во многих регионах России уже сейчас предусмотрены два тарифа на отопление электроэнергией в разное время. Так в Москве цена с 23:00 до 7:00 втрое ниже, чем днем. Соответственно, можно существенно сэкономить, установив двухтарифный счетчик. Например, днем можно использовать треть мощности, а ночью сильнее прогревать частный дом или квартиру.

Хорошо помогают экономить автоматические устройства управления электрическими приборами. Их задача – использовать больше электричества ночью по выгодным тарифам, а днем минимизировать потребление.

Неплохо помогает сэкономить на обогреве установка циркуляционного насоса. Благодаря ему скорость движения теплоносителя увеличивается, разница температуры подачи и обратки снижается, а для повторного нагрева нужно меньше времени и электроэнергии. Но сам насос тоже стоит денег.

В целом современные модели электрокотлов изначально помогают экономить. В них установлена прогрессивная автоматика, которая помимо повышения безопасности призвана поддерживать заданную температуру в помещениях, снижая мощность отопительного оборудования, когда это необходимо.

Отметим также, что отопление электрокотлом на постоянной основе – это затратно. Неважно, какой котел используется: электрокотел, конверторный котел или электрообогреватель. Для выработки тепла требуется много электричества. Кроме того, есть ряд дополнительных хлопот, с которыми вы столкнетесь при установке:

• необходимость получить или подготовить специальный пакет документов: электропроект, ТУ, прочее;
• тщательная организация заземления для безопасного использования;
• монтаж кабеля для разводки новой проводки, подключения жилья;
• установка нового счетчика.

Цена всех мероприятий будет зависеть от выбранного оборудования и других факторов. Плюс не рекомендуется заниматься установкой самостоятельно. Если вам нужно установить электрокотел и другие элементы отопительной системы, обращайтесь в «Профтепло». Мы выполняем установку, сервис, регулярное обслуживание котлов всех типов в Калуге и регионе. Также можем рассчитать, сколько электроэнергии потребляет котел отопления в вашем случае, и предложить варианты экономии. Если остались вопросы или вы готовы воспользоваться нашим сервисом, обратитесь по номеру +7 (4842) 75 02 04.

установка (схема подключения) и расход электроэнергии

В этом посте мы обсудим электрический котел для отопления и все основные вещи, которые о нем необходимо знать.

Здесь все будет кратко и сжато, чтобы дать в небольшом тексте комплексное представление по этому вопросу.

Если хотите узнать о чем-то подробнее, то милости прошу писать в комментарии. Итак, начнем!

Что такое электрический котел?

Электрический котел — прибор отопления, нагревающий теплоноситель в системе при помощи электрических ТЭНов или электродов.

В этой статье рассматриваются электрические котлы, в которых нагревательным элементом является ТЭН.

Такие котлы являются наиболее распространенными на нашем рынке.

Они отличаются простотой обслуживания, большим набором функций и диапазоном мощностей от 3 до 500 кВт.

Где и как лучше применять электрический котел?

Котел электрический отопительный

Электрические котлы применяют в изолированных системах отопления частных домов и производственных зданий.

В качестве теплоносителя лучше всего подходит подготовленная вода.

С некоторыми ограничениями возможно применение низкозамерзающих теплоносителей (антифризов) на основе этиленгликоля или пропиленгликоля.

Электрические котлы можно применять как аварийные на случай выхода из строя основного газового или твердотопливного котла.

То есть, если пропал газ или кончился уголь, можно подключить электрический котел на время решения этой проблемы.

Многие модели твердотопливных котлов имеют встроенный блок ТЭНов, который используется для поддержки температуры теплоносителя.

Получается комбинация двух видов котлов — твердотопливного и электрического.

Электрический котел можно применять даже как проточный водонагреватель, хотя это экзотический вариант и лучше к нему не прибегать.

Требования к системе отопления с электрическим котлом

Требований к системе отопления у такого котла немного. В этой системе должны быть:

В паспорте на котел могут быть прописаны и другие требования. Перед монтажом необходимо с ним ознакомиться.

Условия, в которых может работать электрический котел

Условия  для простоты восприятия тоже опишем при помощи списка:

• Температура в помещении от +1°С до +30°С.
• Относительная влажность при +30°С. не должна превышать 80%.
• Окружающая среда не агрессивная и не взрывоопасная.
• Рабочее положение в пространстве вертикальное.

Эти условия универсальны для большинства электрических котлов, но у разных производителей этот список может быть длиннее или короче.

Какое нужно электропитание для электрического котла

Электрический котел может быть подключен к сети с напряжением 220 В, если его мощность не превышает 9 кВт.

При мощности более 9 кВт необходимо подключение к трехфазной сети с напряжением 380 В.

Необходимое сечение провода и тип автомата всегда указываются в паспорте на котел.

Если вы его потеряли или вам лень его читать, то можно приближенно воспользоваться нижним рисунком.

Монтаж электрического котла отопления

Схема подключения электрического котла отопления

Монтаж электрического котла осуществляется в нежилом, отапливаемом помещении. Порядок монтажа будет выглядеть так:

1. Крепим котел к стене или к полу в зависимости от модели. Требования по расстоянию от стен, пола и потолка читаем в паспорте.
2. Подключаемся к системе отопления и производим проверку под давлением. Если есть течи, то их необходимо устранить. Герметизацию резьбовых соединений лучше делать тефлоновой нитью или специальным анаэробным герметиком.
3. Подключаем электрическую часть — сеть, датчики температуры, автоматы, программируемые термостаты и так далее.
4. Осуществляем пробный запуск системы.

Правила эксплуатации электрического котла отопления

Для того, чтобы ваш электрический котел проработал как можно дольше важно соблюдать правила эксплуатации.

Они будут следующими:

• Теплоноситель в системе должен быть качественным! То есть либо подготовленная вода (дистиллированная со специальными присадками), либо теплоноситель на основе гликолей (этиленгликоль или пропиленгликоль), предназначенный специально для систем отопления. Автомобильный антифриз или тосол использовать не рекомендуется.
• Температура, до которой нагревается теплоноситель должна быть как можно меньше! Эксплуатация при максимальной температуре сокращает срок жизни ТЭНов и резиновых уплотнений, а также способствует образованию накипи и ускоренному старению гликолевых жидкостей.
• Раз в год необходимо производить осмотр и чистку электрических контактов внутри котла. Кроме того, необходимо чистить от накипи сам ТЭН. Это увеличит срок его эксплуатации
• Необходимо периодически следить за герметичностью соединений и сварных швов котла.

Расход электрического котла отопления

Мощность выбирается при помощи того же правила, что и для газовых котлов.

То есть на 10 квадратных метров отапливаемой площади должен приходиться 1 кВт мощности.

Это правило выполняется при условии хорошего утепления стен и высоты потолков до 3 метров.

Для местностей с суровым климатом лучше брать котел с запасом мощности в 20-30%.

Это поможет гарантированно обогреть вас зимой при больших отрицательных температурах.

Подчеркну, что данный способ подходит для частных домов и коттеджей.

Если вы рассчитываете серьезный проект, то такой способ не подойдет.

В этом случае необходимо рассчитывать тепловые потери здания, а эту задачу может решить только профессионал.

На этом сегодня остановимся. Все вопросы пишем в комментариях.

Сколько потребляет электроэнергии электрический котел: расчет и снижение расходов

Основным элементом системы независимого отопления считается котел, который выполняет функции генератора тепла. Затраты на покупку и монтаж оборудования зависят от целого ряда факторов – расположения строения, размеров постройки и её особенностей, режима проживания и многих других. Основным критерием для выбора оборудования является теплотехнический расчет, по результатам которого подбирается мощность установки и тип топлива.

В домах с площадью до 300 м² наиболее высокую эффективность показывают электрические котлы. Оно позволяют создать отопительную систему без значительных проблем. Их производительность весьма высока, и КПД доходит до 98%.

Электрические котлы удобны своими широкими возможностями автоматизации. Их можно установить практически в любом месте, где есть доступ к электрической сети. Такой котел может использоваться отдельно или является дополнительным источником тепла в уже существующей отопительной системе.

Электрический котел

Затраты на покупку котла и его монтаж являются достаточно низкими по сравнению с устройствами, работающими от других источников энергии. Данные котлы являются экологически чистыми, для работы такому устройству не требуется сооружать дымоход для отвода газов.

Определение расхода электроэнергии

Для правильного подбора обогревательного оборудования следует провести ряд расчетов.

Чтобы определиться с нужной моделью электрического котла, необходимо учесть такие параметры:

Электрические котлы для загородного дома

• Количество контуров в оборудовании.
• Объем обогреваемых помещений.
• Сечение кабеля питания.
• Напряжение.
• Площадь нагрева.
• Размер бака.
• Объем теплоносителя в контуре отопления.
• Время работы в отопительном сезоне.
• Производительность и КПД.
• Режим проживания.
• Среднесуточную длительность работы при максимальной нагрузке.

Для расчетов используются усредненные значения, поэтому следует вводить поправки на температуру воздуха, теплопроводность стен, тип используемой теплоизоляции и др.

Кабель для котла подбирается в зависимости от мощности оборудования. Можно воспользоваться простой эмпирической зависимостью: для однофазных котлов площадь сечения кабеля в мм² должна быть не меньше мощности, выраженной в кВт. Для трехфазных котлов зависимость сложнее. Также установка устройств мощность от 10 кВт должна быть согласована в инстанциях, контролирующих потребление электроэнергии.

Простой способ расчет затрат на обогрев

Только электрические обогревающие устройства имеют КПД, близкий к 100%. Этот показатель стабилен в течение всего времени эксплуатации приборов. В разных режимах работы он изменяется в небольших переделах.

В среднем для обогрева 1 м³ строения требуется 30-35 Вт. Эта цифра может колебаться в зависимости от уровня теплоизоляции конструкции. Для дома с площадью 150 м² и высотой комнат 3 м требуется котел мощностью 15 кВт. При покупке устройства лучше отдать предпочтение установке, мощность которой незначительно превышают расчетную. Котел всегда можно настроить на слабый режим работы, а вот недостаток мощности, приводящий к низкой температуре в доме, компенсировать гораздо сложнее. Для этого потребуется либо утепление здания, либо установка дополнительного обогревающего оборудования.

Расчет расхода электроэнергии электрического котла

Чтобы рассчитать потребность электроэнергии за год, необходимо знать мощность котла. При известной цене на электричество можно узнать затраты на весь отопительный сезон, и, сравнив со стоимостью эксплуатации других обогревающих устройств сделать вывод, какое наиболее выгодное.

Для этого расчета мощность котла умножается на количество часов в сутки, в которых устройство работает при непрерывной эксплуатации. Полученную величину можно разлить надвое – котел не будет работать с предельной нагрузкой все время, в период оттепелей потребность в отоплении сильно снижается. Среднесуточный расход энергии умножается на 30 для получения этого же показателя за месяц.

Считается, что в году 7 месяцев, когда требуется отопление. Эта цифра может быть подкорректирована в зависимости от климатических условий. Годовой расход энергии получается умножением месячного расхода на длину отопительного периода. Полученное число является неточным. Реальная величина может отличаться на 15-20%.

Часто считается среднестатистическим суммарным показателем мощности отопительных приборов на одного потребителя 3 кВт. Однако, практика показывает, что этой мощности зачастую недостаточно, особенно для районов с холодным климатом.

Способы снижения расхода электроэнергии

Электрическое отопление является наиболее выгодное, что доказывается расчетом.

Чтобы понизить затраты на отопление, рекомендуется воспользоваться следующими советами:

Утепление дома

• Самый простой способ – утепление дома. Много тепла тратится через старые окна, которые часто плотно не зарываются. Современные пластиковые окна с несколькими воздушными камерами заметно снижают расходы на отопление. Стены утепляются различными материалами с низкой теплопроводностью – пенопластом, минеральными ватами пр. Также существует необходимость в утеплении фундамента и кровли.
• Оплата по многотарифному учету. Пиковые нагрузки приходятся на периоды с 08:00 до 11:00 и с 20:00 до 22:00. Поэтому выгодно, чтобы котел работал в ночные часы, когда потребление энергии, а, значит, и её цена, мининимальны.
• Установка нагнетательного оборудования для ускорения перемещения теплоносителя. В результате этого горячий теплоноситель будет контактировать минимальное время со стенками котла, что позволяет использовать источник тепла дольше.
• Монтаж дополнительных обогревающих устройств, работающих на топливе.
• Применение вентиляции с рекуператором. Это устройство будет возвращать практически все тепло, уходящее вместе с нагретым воздухом во время вентиляции помещений. При использовании системы достаточной мощности вообще не требуется открывать окна для проветривания. При этом влажность и чистота воздуха будет поддерживаться на оптимальном уровне.

Электрокотел для отопления частного дома: отзывы, расход электроэнергии

Электричество – один из самых экологичных источников энергии для устройства отопления в частном доме. А можно ли сделать его еще и экономным?

Люди, использующие электрокотел для отопления частного дома, пишут различные отзывы и указывают настолько разный расход электроэнергии, что порой не знаешь, кому верить. Давайте же попробуем разобраться в том, насколько эффективен этот способ отопления дома.

Преимуществ действительно много. Независимо от применяемой системы нагрева, электрокотлы не выжигают воздух, не загрязняют атмосферу вредными веществами, в процессе их эксплуатации не образуется зола, в отличие от систем, которые работают на твердом топливе. При этом устройство не предполагает сооружения дымохода. А если предусмотрен электронный блок управления, то котел может функционировать в полностью автономном режиме.

Разновидности отопительных котлов

Есть три типа котлов, которые работают с использованием электричества – на ТЭНах, электродные и индукционные.

ТЭНовый электрокотел работает по принципу электрочайника, в нем для нагрева теплоносителя применены трубчатые электронагреватели – сокращенно ТЭНы. Процесс нагрева протекает в проточном режиме, таким образом, в системе отопления происходит циркуляция теплоносителя. Котел с ТЭНами устроен очень просто – датчики контролируют поддержание заданной температуры в автоматическом режиме.

Изменение степени нагрева в таких агрегатах осуществляется путем включения или отключения нескольких ТЭНов. Низкая стоимость тэновых электрокотлов обеспечила им большую популярность, очень многие используют их для отопления частного дома. К недостаткам этого вида можно отнести образование накипи в процессе эксплуатации, что сказывается на теплоотдаче и вызывает увеличенный расход электроэнергии.

Электродные отопительные котлы для нагрева используют электроды. Электрический ток, протекая между электродами, нагревает теплоноситель. У такого устройства очень высокий КПД – более 90%. К недостаткам или особенностям этого вида электрокотлов следует причислить необходимость предварительной очистки воды от механических примесей.

Если этого не делать – оборудование выйдет из строя. Кроме того, приходится контролировать и регулировать электрохимические показатели воды, чтобы удельное сопротивление жидкой среды соответствовало нормативным значениям.

Индукционный отопительный котел намного проще в эксплуатации по сравнению с электродным, так как не содержит нагревательных элементов. В этой технологии используют трансформатор – он разогревает трубопровод или сердечник, от которых нагревается вода. В этом типе котлов практически нет накипи, не возникают течи. Правда, производство их стоит дороже.

Советы покупателю

Выбирая электрокотел для отопления частного дома, следует обращать внимание не только на отзывы и расход электроэнергии, но и на другие параметры.

1. Способ монтажа. В квартире или в частном доме небольших размеров оптимально установить котел в настенном исполнении. Выглядят они эстетично, аккуратно вписываются в интерьер жилища, и в то же время способны выдавать значительную температуру. Что касается напольных вариантов, то их можно отнести к промышленным или полупромышленным моделям. Это агрегаты для больших домовладений с мощностью от 24 кВт.

2. Способ подключения к электросети. Экономичные электрокотлы невысокой производительности включаются в обычную розетку на 220 В. А вот для агрегатов средней или повышенной мощности необходимо будет прокладывать трехфазную сеть на 380 В. Обычная сеть на 220 В такую нагрузку не потянет.

3. Количество присоединений. Здесь стандартная классификация: одноконтурные и двухконтурные модели. Первые исключительно для отопления, вторые плюс к этому еще и нагревают воду для водопровода.

4. И все же главный показатель – производительность. Она определяет расход электроэнергии и площадь обогрева. Стандартный минимум – 100 Вт на метр квадратный. Обратите внимание на такой момент: чем хуже теплоизоляция вашего дома, тем большей мощности котел придется покупать, и, соответственно, больше потом платить за электроэнергию.

Еще несколько ориентиров. По силе тока следует ограничиться максимумом 40 А. Патрубки электрокотла – 1 ½ ″ и более. Давление – до 3-6 атмосфер. Обязательна функция регулировки мощности – не менее 2-3 ступени.

Обязательно поинтересуйтесь качественными показателями местной электросети – при падении напряжения до 180 В по вечерам, импортная модель даже не включится.

Прежде чем покупать электрокотел на 10-15 кВт и выше, узнайте – потянет ли трансформатор, от которого запитан дом. А то потом придется прокладывать к своей усадьбе дополнительную линию.

Что касается конкретных моделей, то самые популярные – импортные, так как они при минимальной мощности обеспечивают высокую производительность. Среди самых покупаемых, по отзывам продавцов, такие:

• настенный, одноконтурный Tenko KEM, 3.0 кВт/220В, стоимость в районе 45-55$;
• настенный, одноконтурный UNIMAX 4.5/220, стоимость 125-200$;
• настенный, одноконтурный Ferroli LEB 12, 12 кВт, цена – 350-550$;
• настенный, одноконтурный Protherm Skat 9K, 9 кВт, стоимость 510-560$.

Расчет Мощности Потребления Электрокотлов И Сколько Стоит Отопление

Не новость, что тарифы на коммунальные услуги за последние несколько лет значительно выросли, а качество предоставляемых услуг в лучшую сторону не изменилось. А особенно, это касается централизованного отопления. Как только начинается отопительный сезон, начинаются технические проблемы, а соответственно приходится мерзнуть дома.

К счастью, на сегодняшний день, существует масса вариантов автономного отопления дома, квартиры. Один из них — это электрический котел. А как подобрать мощность электрокотла, сколько стоит отопление электрокотлом и сколько потребляет электроэнергии подобное оборудование мы рассмотрим в этой статье.

Какой мощности нужен электрокотел Leberg

Компания Леберг представляет одноконтурные электрокотлы для отопления мощностью от 4,5кВт. до 30кВт. Как подсчитать мощность электрического котла для своей площади помещение, которое необходимо отопить?

Самый распространенный, но очень грубый подсчет обычно заключается в количестве квадратных метров помещения. Пропорция 1кВт. на 10м². То есть, если мы берем котел мощностью 15кВт., он соответственно подойдет для дома или квартиры площадью 150м².

Но, если требуется более точный подсчет, то следует учесть такие показатели, как:

• теплопотери материалов, из которых изготовлен пол, потолок, стены, перекрытия;
• толщина и площадь стен и перекрытий;
• энергосбережение установленных окон (количество камер и площадь оконного проема).

Также, при подборе котла необходимо учитывать вольтаж. Так как бывает электрический котел отопления 380В, 220В, в редких случаях 400В.

Расчет мощности электрокотла

Помимо вышеуказанных способов определения мощности котла на площадь помещения, существует еще одна формула для расчета. Для этого необходимо знать площадь помещения и коэффициент удельной мощности для конкретного региона, такой как:

• южный регион — коэффициент 0,7;
• средняя полоса — коэффициент 1,2;
• северный регион — 2.

По формуле нужно умножить площадь на коэффициент и на 100%. Результат вы получите в Вт., что бы перевести в кВт. — разделите на 1000.

Для примера, высчитаем мощность электрокотла для региона средней полосы на площадь 100м²: 100*1,2*100%=12000Вт. или 12кВт.

Соответственно, отталкиваясь от полученного результата, мы понимает, что для нашего дома/квартиры площадью 100м² требуется электрокотел мощность которого составляет 12кВт.

Сколько потребляет электрокотел

Потребление энергии электрическим котлом рассчитать практически невозможно. Так как такой показатель на прямую зависит от теплопотери помещения, материалов теплопровода, труб и тд. Простыми словами — электрокотел потребляет электроэнергии столько, сколько теряет помещение.

И конечно, такой показатель зависит от мощности котла, так как КПД такого оборудования составляет обычно 98-100%, соответственно если котел мощностью 12 кВт, он и потребляет 12 кВт. Получается, что бы точно произвести расчет электрокотла в месяц, можно только после использования, когда будет фактические данные.

Cколько стоит отопление электрокотлом Леберг

Как мы уже выяснили выше, подсчитать стоимость отопления электрокотлом очень сложно. И для этого нужно знать ряд данных, которые часто не известны. Но по опыту пользователей, можно смело сказать, что автономное отопление электрокотлом однозначно выгодней, удобней и современней, чем централизованное отопление.

Расчет мощности электрокотла отвечает площади вашего помещения. Вы четко знаете за что платите и при необходимости, можете мощность уменьшить или увеличить, тем самым не переплачивать за лишние киловатты тепла в не очень холодную зиму.

Также, при отъезде, пользователь имеет возможность вовсе отключить отопление, а точнее поставить котел на минимальную мощность, что бы не замерзли трубы. Соответственно в период отъезда не платить за отопление, так как попросту им не пользовались.

Есть ли смысл переходить на автономное отопление электрическим котлом

После всего выше сказанного, можно сделать вывод, что переход на отопление электрокотлом, на сегодняшний день выгодно и удобно. Но важно приобретать качественную и проверенную технику, у надежного поставщика. Так как при какой либо поломке, могут возникнуть трудности с сервисным обслуживанием.

Компания Leberg предоставляет официальную гарантию на все продукцию, в том числе и электрические котлы, а так же большую, действующую сеть авторизованных сервисных центров по всей территории Украины, где Вы сможете получить качественное, квалифицированное обслуживание своей техники.

Экономия энергии в доме с электрокотлом: миф или реальность?

У всех свои традиции: кто-то, например, как в старом фильме, каждый год в одно и то же время ходит в баню. А у небезызвестного «Мосэнергосбыта» есть своя старая традиция, от которой он с завидным упорством и не думает отступать: каждый год, в одно и то же время, сотрудники ведомства объявляют о повышении тарифов. И, разумеется, этот год исключением не стал. Для тех, кто не еще не готов бросить все и уйти жить в лесную хижину, таскать воду из реки и жечь лучины, мы нашли варианты.

С 1 августа 2013 года тарифы на свет увеличились на 12%. Их постоянное повышение — одна из самых актуальных тем среди населения России, согласно результатам опроса ВЦИОМ за последние годы.

Как на это реагировать человеку со средним достатком, у которого в доме стандартный набор электрических приборов: свет, телевизор, стиральная машина, компьютер? Поругать «зажравшихся энергетиков» за наглость и смириться. Более радикальные меры приведут к отключению электричества или судебному разбирательству.

Но владельцев домов с нагревательными электроприборами, такими как электрический котел, это повышение тарифов очень серьезно ударит по карману, особенно в зимнее время. И тут уже нужны более серьезные действия, чем комментарии деятельности власть имущих.

Если вы относитесь к владельцам таких приборов, не спешите с ним прощаться. Способ сэкономить найти можно, при этом личный комфорт не будет ущемлен.

Углубляемся в котел

В этом вопросе, конечно, все неоднозначно. Детальной инструкции «Как сэкономить электроэнергию» не существует. Есть много идей и мнений, которые порой даже противоречат друг другу. Мы провели собственные исследования и сделали два вывода: первое — для учета электроэнергии необходимо использовать многотарифный счетчик; второе — подход к экономии должен быть комплексным.

В этой статье мы будем говорить о домах, которые не подключены к газовым магистралям, в холодное время года отопление в которых производится в основном электрокотлами. Преимуществ у электрокотлов много: легкость и простота установки, компактность, легкость управления, широкие возможности автоматизации процесса отопления, экологичность. Но при всех преимуществах есть один большой минус — тарифы на электроэнергию, которые продолжают стремительно расти.

Для начала немножко углубимся в «физику» электрических котлов, чтобы сформировать представление, о чем же мы говорим. В основе любого электрического котла заложен процесс преобразования электрической энергии в тепловую. То, какой схемой этот процесс реализован, и разделяет электрические котлы на несколько типов. Самый распространенный — это тэновый тип котлов. ТЭН — трубчатый электронагреватель, который передает тепловую энергию теплоносителю, в роли которого может выступать как вода, так и антифриз.

Следующим по массовости идет электродный котел (ионный). Нагрев воды происходит за счет протекания электрического тока через теплоноситель. Процесс нагрева происходит вследствие хаотичного движения ионов теплоносителя от анода к катоду с частотой 50 Гц (50 колебаний за одну секунду), что и вызывает быстрое повышение температуры теплоносителя, а эффективность нагрева зависит от свойств теплоносителя (обычно это солевой раствор). А свойства теплоносителя, в свою очередь, зависят от количества примесей.

Вопросы экономии электроэнергии надо рассматривать еще при проектировании дома. Особое внимание следует уделить снижению тепловых потерь дома, но при решении этой проблемы следует руководствоваться разумом и не делать из этого «идею фикс». Финансовые затраты на утепление дома должны быть разумными.

Ограничиваем мощность

Следующий вопрос, которому следует уделить особое внимание, это проект электропитания дома. В проекте надо заложить возможность регулировки мощности энергопотребления, разделив потребителей электроэнергии на приоритетные и неприоритетные. Данную задачу хорошо решают ограничители мощности. Сейчас на нашем электротехническом рынке их много, с различным функционалом. Подобрать нужный нам прибор можно с помощью консультантов. Учет потребленной электроэнергии следует осуществлять с помощью многотарифных счетчиков. Выбор электросчетчика также не будет проблемой. Предложений на рынке много, и здесь включается принцип «на вкус и цвет».

Глупо говорить об энергоэффективности дома, не затронув обустройства освещения. При проектировании системы освещения можно использовать датчики движения, которые автоматически управляют светом при наличии людей в помещении. Использование энергосберегающих ламп в осветительных приборах и оптимизация зон освещения (использование точечных светильников, малых зонных светильников) также внесут свою лепту в экономию электроэнергии. Использование естественного освещения также важно.

Теперь следует обратить внимание на электропотребителей с большой мощностью (стиральные машины, бойлеры, посудомоечные машины). Здесь выход один: включать их можно только в часы льготного энергопотребления. Решить данную задачу помогут таймеры, запрограммированные в соответствии с используемым тарифом по оплате электроэнергии.

Исключаем переплату

Раз мы приподняли пласт проблемы экономии электрической энергии, не стоит упускать один немаловажный момент. Большинство электроприборов установленных в доме, имеют так называемый дежурный режим. Будем считать, что работающий «показывающий и рассказывающий» телевизор — активный режим работы. Тогда дежурный режим — это режим пассивного энергопотребления, при котором прибор не выполняет своих прямых функций, но продолжает «подпитываться» энергией из сети. По сравнению с активной работой мощность потребления энергии прибором в дежурном режиме не так высока, где-то одна десятая часть от полной нагрузки. Но, учитывая количество приборов с данной функцией в современной квартире и принимая во внимание тот факт, что взрослый человек большую часть дня проводит на работе, мы приходим к выводу, что, оплачивая ежемесячно счет за энергию, мы переплачиваем за электричество, от которого не получили пользы. За год таких переплат может набежать на стоящую внимания сумму. Избежать этого можно, выключив питание линий, от которых питаются «дежурные» приборы (не считая линий, от которых питаются такие важные приборы, как холодильник, система отопления), покидая дом. Кому-то этот метод может показаться радикальным, но эффективность его оспорить сложно.

Строим систему отопления

Пришло время обсудить самое главное — построение системы отопления дома. Рассмотрев различные мнения по этому вопросу и всю имеющуюся информацию, можно смело констатировать: система отопления должна иметь тепловой аккумулятор. Тепловой аккумулятор в данном случае служит для накопления тепловой энергии во время льготного энергопотреблениия и расходования накопленной тепловой энергии вне этого времени. Устройство несложно изготовить самому или приобрести уже готовое изделие. С помощью электроклапанов и таймера производим переключение системы отопления. Фактически у нас будут функционировать два контура системы отопления, переключаемые таймером. Первый контур, который работает в ночное время, это электрический котел — тепловой аккумулятор — система отопления — электрический котел. Второй контур (работает в дневное время) — это тот же самый контур, но только без электрокотла. Такая система имеет право на жизнь, и она будет работать на уменьшение энергопотребления нашего дома. Но можно пойти дальше в решении вопроса энергоэффективности дома.

Известно, что наибольшее потребление электроэнергии происходит в момент пуска системы отопления или ее перенастройки при изменении внутренней температуры. Каким образом можно уменьшить эти расходы? Выход один — переложить данную функцию на другой котел. Это может быть твердотопливный или жидкотопливный котел, кому какой удобнее, а поддержание необходимого температурного режима будет осуществляться с помощью электрического котла. Такое построение системы отопления может решить и другую проблему — отсутствие электропитания. А такая проблема реально существует, вспомните последствия знаменитого ледяного дождя. В некоторых населенных пунктах Московской области электропитание восстановили только через месяц. А как отапливать дом? Некоторые советуют запасать не тепловую энергию, а электрическую во время льготного энергопотребления. Возможен и такой вариант. Сюда можно подключить систему преобразования световой энергии в электрическую (солнечные батареи), хотя в таком варианте возрастут финансовые затраты.

Все вышеперечисленное показывает, что ряд простейших правил, продумывание концепции построения дома могут значительно снизить расход электроэнергии.

При подготовке этого материала мы не ставили перед собой задачу написать пошаговую инструкцию по снижению энергопотребления дома. Этой статьей мы хотим обозначить направления решения данного вопроса и заставить задуматься каждого.

Артем НОВИКОВ, Дмитрий КУПЦОВ, технические специалисты компании EKF Electrotechnica, специально для «МК»

СПРАВКА «МК»

Россияне в разы более экономно используют электричество, чем европейцы.

Потребление электроэнергии в Европе составляет примерно 1,5–2 тыс. киловатт/час на человека за год; в США потребляется примерно 4 тыс. киловатт/час в год; в России на человека приходится не более 0,9 тыс. киловатт/час за год.

отзывы, характеристики, расход электроэнергии, цены

Отопление частного дома электрокотлом – удовольствие недешевое, но порой единственно доступное. К тому же зачастую системы автономного обогрева оснащаются такими приборами только в виде резерва, например, если потухнет твердотопливник. Сами электрокотлы можно купить относительно недорого, в обслуживании они тоже особых проблем не создают. Но из-за большого расхода энергии покупателям приходится тщательно подбирать оборудование по характеристикам и экономичности.

Оглавление:

1. Разновидности электрокотлов
2. Критерии выбора
3. Отзывы пользователей
4. Расценки и характеристики моделей

Виды и особенности электрокотлов

1. ТЭНовые электрические котлы отопления.

Роль нагревателей здесь играют трубчатые элементы – такие же, как в бойлере или чайнике, только мощнее. Эти приборы могут работать как в системах, заполненных водой, так и с антифризами. Их недостаток – высокая температура на поверхности ТЭНов, что приводит к появлению накипи. Если ее вовремя не убирать, КПД, по отзывам специалистов, падает до 70%. Но гораздо хуже, что нагреватель от этого может просто сгореть.

2. Ионные или электродные.

Очень компактные электрокотлы для отопления осуществляют нагрев воды в системе косвенно. Расположенные в их корпусе электроды сами тепло не выделяют, а пропускают ток через жидкость. В результате изменяется движение потоков отрицательных и положительных частиц, а встреченное ими сопротивление порождает тепловую энергию для обогрева вашего дома.

Ионные электрические котлы имеют очень маленькие размеры, лучшую «скорость» и невысокую стоимость. Но для их эффективной работы нужна, во-первых, правильная вода с соответствующим удельным сопротивлением, а во-вторых, регулярная замена электродов, которые постепенно тают. По отзывам, самостоятельно устанавливать или обслуживать такие агрегаты очень сложно, и вообще они требуют постоянного контроля. А к системам отопления с чугунными радиаторами или трубами электродники и вовсе подключать нельзя.

3. Индукционные электрические котлы отопления .

Электромагнитная индукция тоже способна увеличить температуру теплоносителя, при этом без прямого контакта с ним. То есть никаких наростов на нагревательном приборе не будет, а сам он прослужит долго. Одна беда – хорошее оборудование с индукционной катушкой стоит в несколько раз дороже классических агрегатов. А специалисты в своих отзывах не рекомендуют использовать подобные системы при теплопотерях зданий свыше 200 кВт/сут – невыгодно.

4. Резистивные электрические котлы.

Принцип их работы похож на процессы в ТЭНовых моделях, но в качестве нагревающегося сопротивления выступает слой вольфрама, запаянный в толстую пленку. Он греет участок трубы, то есть тип носителя, циркулирующий внутри, для него значения не имеет. И хотя резистивное оборудование просто так не купить, оно считается наиболее эффективным. По сути это самый экономичный электрокотел, снижающий затраты по отоплению примерно на четверть. Но и стоимость его очень высока.

Примерное энергопотребление

Стоит ли вообще использовать для обогрева электрокотел или лучше приобрести более экономичный вид оборудования? То, что КПД таких приборов вплотную приближается к единице, еще не означает выгодного решения проблемы с отоплением. Цена электроэнергии немаленькая, а «кушать» ее ваш котел будет весь сезон и помногу.

Сперва сделайте ориентировочный расчет для своего дома по такой схеме:

1. Требуемая производительность в киловаттах – площадь отапливаемых помещений, поделенная на 10.

2. Величина теплоты – полученная в п.1 мощность, умноженная на суммарное время функционирования прибора за сутки. Здесь уже нужно знать, будет ли обогрев частного дома электрическим котлом «главным» или резервным. Для первого варианта по минимуму можно взять 12 ч, в случае с комбинированной системой – вычесть время работы основного оборудования.

3. Суточную величину удобнее сразу перевести в показатели за месяц – умножаем на 30. Чтобы выйти на годовую цифру – еще на 7 (столько обычно длится холодный сезон).

Подсчитав таким образом расход электроэнергии, не спешите пугаться – результат еще нужно разделить на 2, чтобы приблизить его к реальному режиму работы системы отопления. На максимальной мощности эксплуатируется от силы 2-3 месяца. В остальное время температура за окном не -20, а значит, и энергопотребление будет регулироваться в сторону уменьшения.

Определив расход по действующим тарифам, рассчитайте, в какую сумму вам обойдется электрообогрев за год и за каждый месяц отопительного сезона. Только после этого можно решать, насколько целесообразной будет покупка.

Что учесть покупателю?

Помимо приведенной в нашем обзоре классификации существует и более простое разделение электрокотлов отопления на виды, понятное любому человеку. Зачастую на эти параметры он и ориентируется при выборе.

1. Способ монтажа:

• Настенные электрические котлы отопления чаще устанавливают в квартирах и небольших частных домах. Эстетичные и аккуратные, они могут развивать довольно серьезную мощность.
• Напольные – это уже промышленные или полупромышленные модели, выдающие от 24 кВт и выше.

2. Подключение к электросети:

• Однофазные – экономичные электрокотлы небольшой производительности достаточно включить в розетку на 220 В.
• Трехфазные – приборы средней и высокой мощности, нагрузку от которых обычная бытовая сеть уже не выдержит. Под них нужно специально вести линию на 380 В.

3. Число подключаемых веток: здесь, как у всех котлов отопления, идет разделение на одно- и двухконтурные модели. Первые работают только на обогрев, вторые дополнительно обеспечивают частный дом горячей водой в кранах.

4. Все эти особенности нужно учитывать при выборе, но главной по-прежнему остается производительность. От нее зависит, сколько потребляет электроэнергии электрокотел отопления, и какую площадь он может обогреть. Необходимый минимум — 100-110 Вт на квадратный метр, но чем хуже изолировано жилье, тем большая мощность должна быть у прибора. В идеале следует сделать расчет теплопотерь всей постройки для самых низких температур в регионе, а результат увеличить на 3-5%, чтобы получить искомую производительность.

5. Поскольку подобное оборудование технически более сложное, чем аналогичные газовые и твердотопливные модели, нужно еще правильно выбрать подходящие электрокотлы для отопления частного дома. Автономные системы предъявляют к ним определенные требования:

• Сила тока – не выше 35-40 А.
• Диаметр патрубков электрокотла – в соответствии с подключаемым контуром, но не меньше 1 ½ ″.
• Давление в системе – максимум 3-6 атм.
• Регулировка мощности – хотя бы в пределах 2-3 ступеней.

Кроме параметров электрического котла отопления придется поинтересоваться, на что способна сама сеть. Например, в загородных домах напряжение может быть слабым и падать по вечерам до 150-180 Вт, а большинство импортного оборудования при такой нагрузке даже не включится. Имейте в виду, что слишком мощный электрокотел в 10-15 кВт уже будет отбирать напряжение у соседей по улице. Также поинтересуйтесь характеристиками трансформатора, от которого запитаны дома в вашей части поселка. Нередко для подключения электрокотла высокой производительности приходится тянуть ветку в обход.

Мнения покупателей

«Третий год эксплуатирую на даче одноконтурный Protherm Скат 9. Что сказать? Электрокотел надежен, компактен, прост в управлении. На мой вкус, даже чересчур – так и тянет подключить парочку датчиков и сделать какой-нибудь выносной блок + ДУ, чтобы не бегать к нему. Из минусов – отсутствие защиты от скачков в сети, шумноват внутренний насос, да и отопление дома с таким электрокотлом никак не назовешь экономичным».

Дмитрий, Москва.

«В частном доме стоит Зевс от Ferroli на 6 кВт – выбирал по отзывам в Сети в помощь дровяному камину. Залил в систему отопления глицерин, так как дом посещаем нерегулярно. В первую же зиму вылезла проблема – электрокотел не запустился из-за низкой температуры носителя (на тот момент +1°С). Прогрел все подручными средствами до +5°С, только тогда он включился. В остальном работает хорошо, если стабильное напряжение. В первые сутки расход по электроэнергии получился не экономичный – около 100-120 кВт».

Станислав, Новосибирск.

«По долгу службы довелось столкнуться с ионным котлом – я раньше это чудо техники видел только на картинках с описанием. По факту: Галан (как помнится) отказал на третий месяц работы. Вытащили стержни в непонятном налете – сняли его аккуратненько наждачкой. Попробовали, а электрокотел греет слабо. Долго бились, пока не докопались до истины: хозяева залили в контур обычную воду. Только когда на следующий день поменяли теплоноситель, все наладилось. В общем, капризная техника».

Владимир Хабаров, Санкт-Петербург.

«Мы с поисками электрокотла намучились: перерыли кучу информации, перечитали горы отзывов и запытали насмерть десяток консультантов. Выбрали Эван Warmos-QX на 12 кВт. Отопление загородного дома рассматривалось только электрическое, а у нас еще и теплые полы в некоторых помещениях. В модели есть все, что нужно: 3 режима мощности, вход под отдельный датчик, свой термостат. Дорого, но когда нам настроили электрокотел, я почувствовала себя хозяйкой «умного дома» – пусть только на зимнее время».

Александра, Московская область.

Цены и характеристики

Модель	Мощность, кВт	Ступени	КПД, %	Размеры (ШхВхГ), мм	Цена, рубли
ТЭНовые электрокотлы
Zota-3 Lux	1 – 3	3	до 99	290х730х160	15 800
Эван Expert 7,5	0,8 – 7,5	9	93	420х775х302	45 100
Ferroli Zews 12	3 – 12	6	99	440х740х340	29 500
Электродные котлы (ионные)
Галан Очаг-5	0 – 5	3	98	110х320х80	10 900
Stafor Eko 5-10	5 – 10	—	до 99	150х400х150	53 280
Индукционные котлы
Инэра Prof SAV-10	0 – 10	3	до 98	121х1000х121	48 000
Miratron А015	1,5 – 15	5	98	400х1600х300	65 000

Дата: 29 июля 2016

Расход электроэнергии в месяц на отопление частного дома. Сколько электроэнергии потребляет электрокотел?

2017-05-31 Юлия Чижикова

Электрический котел отопления

Работа любого отопительного прибора заключается в едином принципе — нагрев теплоносителя до заданной пользователем температуры и транспортировка его в систему отопления, где он циркулирует по радиатору, передавая тепло в помещение.

Однако есть разные типы этих же электрокотлов:

Для решения проблемы тепла в доме необходимо учитывать следующие факторы:

• Стоимость самого котла и расходы, связанные с его установкой.
• Его размеры.
• Эффективность.
• Дополнительные функции, помогающие экономить ресурсы.

Рассчитываем расход электрокотла

Вы сможете узнать полную информацию по выбору, эксплуатации и обслуживанию газовых котлов всех производителей, если переведете.

Один из решающих вопросов при выборе данного устройства — сколько стоит обогреть дом электрокотлом. Ведь можно сэкономить на стоимости самого устройства, а потом оплачивать огромные счета.Чтобы этого не произошло, рассмотрите следующую таблицу.

Разница в потреблении котлов Ион и Тенн.

Приведем пример для инверторного котла и индукционного, площадь обогреваемого помещения — дом 240 м2, со стандартной высотой потолка 3 м, где хорошие пластиковые окна, двери с хорошей теплоотдачей. утепление, сам дом утеплен.

А дальше приведем более конкретный пример с цифрами, как рассчитать потребление электрокотла при условии, что у вас подключена вся система, установлены батареи, в общем, все готово к работе.А давайте попробуем разобраться, выгоден ли котел электрического отопления, или индукционный.

Исходные данные:

Продолжительность работы 10 часов, в сутки подогревается до заданной температуры и выключается. Для начала вычислим инверт, также учтем тот факт, что его эффективность со временем значительно снижается.

Первый год отопления будет самым эффективным и наименее дорогим. 24 (мощность) * 10 (часы работы) * 30 (дней в месяц) * 7.2 (стоимость электроэнергии) = 19 450 рублей в месяц или 136 тысяч рублей за 222 дня.

Во 2-й год потребление энергии увеличится в среднем на 15%, время нагрева увеличится на полтора часа, и исходя из этих данных сумма за месяц составит 22 400 рублей, а за отопительный сезон 156 500 рублей. рублей придется платить за электроэнергию.

Третий год эксплуатации ТЭН «изнашивается» еще больше и потери составят до 18%, а время работы увеличится на три часа по сравнению с первым годом.Он будет потреблять 24 кВт энергии, а отдавать 16 кВт. Однако при правильном уходе, своевременной уборке и проведении необходимых оперативных мероприятий эти показатели могут увеличиваться с меньшей интенсивностью.

Далее рассмотрим пример в цифрах с индукционным двухконтурным котлом. Все данные такие же, как в первом случае. 20 (мощность) * 240 (площадь помещения) * 30 (календарный месяц) * 2,7 (тариф) * 10 (продолжительность) = 16200 руб. в месяц, а на весь сезон 113 402 руб.

Несомненным плюсом является то, что в последующие годы сумма будет неизменной при условии, что установленный тариф не изменится, а потребление энергии останется неизменным, в отличие от первого примера.КПД в конце срока службы не снижается, так как не происходит образования накипи.

Если раньше сомневались, то из расчетов становится очевидно, что этот котел выгоднее.

Ну и для сравнения приведем пример, сколько электроэнергии потребляет газовый котел. Для работы помпы необходимо 60 Вт, при розжиге потребляется около 120 Вт, при закрытой камере сгорания для работы вентилятора плюс 30 Вт. Итого, сложив все потребности конкретного агрегата, вы получите общее количество потребляемой энергии на газовое оборудование.

Расчет других показателей при выборе котла

Вы можете узнать всю правду о заговоре, связанном с выбором, эксплуатацией и обслуживанием отопительных котлов всех производителей и моделей.

Основным элементом индивидуального отопления является котел, и какой он должен быть у вас, газовый или электрический. Котел зависит от ряда факторов. Такие как удаленность от источника энергии (будь то газ или электричество), время проживания по сезонам (коттедж, многоквартирный дом).Также важна цена, которую вы готовы заплатить за само устройство и его установку.

Но теплотехнический расчет всегда остается самым значимым при выборе, ведь опираясь на него, домовладельцы отдают предпочтение тому или иному устройству с необходимой мощностью. Однофазный электродный котел устанавливают, как правило, домовладельцы площадью не более 300 м2.

Примерная схема отопления дома электричеством

Достаточно иметь доступ к розетке 220 В и небольшое место для установки, он может служить основным источником тепла и работать в межотопительный период на обогрев.Но для начала не лишним будет углубиться в устройство аппарата более подробно, это поможет точнее рассчитать желаемую модель.

Также обратите внимание на следующие показатели:

• Назначение котла: отопление или горячая вода для бытовых нужд.
• Объем накопительной емкости.
• Объем теплоносителя для отопительного контура.
• Площадь отапливаемого помещения.
• На какой ток рассчитана сеть?
• Мощность устройства.

Эффективные способы экономии энергии

Если вы хотите знать, какие отопительные котлы не стоит выбирать, о тонкостях и нюансах их установки и подключения, а также скрытую информацию по правильному обслуживанию всех производителей и моделей, то тогда иди сюда -.

Но у нас все еще есть эта проблема, и не только та, которую вы больше нигде не найдете, потому что ее задают конкретные люди, которые нигде не могут получить больше поддержки и совета (о чем они сами нам говорят).А во-вторых, их проблемы настолько сложные, что иногда наш эксперт Александр Холодов занимается с людьми по 10 и более дней.

А теперь КАЖДЫЙ вопрос пользователя и ответ на него, во избежание денежных затрат в результате неправильной эксплуатации или ремонта котла. И здесь не важно, устройство какого производителя вовлечено в проблему. Главное — уникальная ситуация, в результате которой возник этот вопрос, потому что, как говорится в одной хорошей поговорке: «если предупредили, то вооружили.»

Вот примерный расчет стоимости отопления дома площадью 100 м² при использовании различных видов топлива (электричество, дизельное топливо, природный газ, уголь, дрова, сжиженный газ) и инфракрасной системы отопления Heat Plus. Если в вашем доме есть еще одна отапливаемая площадь, то вам просто нужно подставить в предложенную формулу свою площадь вместо числа «100».

При сравнении затрат будем исходить из тех же условий: котел работает примерно половину всего времени, а отопительный сезон длится 7 месяцев.

Ориентировочно для обогрева 1 кв. М (до 3 кубометров) хорошо изолированного помещения требуется примерно 100 ватт тепловой мощности (независимо от используемого топлива мощность котла обычно измеряется в кВт).

Следовательно, для дома 100 кв. м потребуется котел мощностью примерно 10 кВт.

Если бы котел работал непрерывно, то на месяц понадобилось бы:
10 кВт х 24 часа х 30 дней = 7200 кВт / ч.
Учитывая, что котел будет работать примерно половину всего времени (или половину максимальной мощности), разделите 7200 кВт / ч на 2 и получите 3600 кВт / ч.Это затраты в среднем статическом месяце отопительного сезона. Умножаем отопительный сезон на 7 месяцев, и получаем 25 200 кВт / ч в год.

В зависимости от различных факторов (температура наружного воздуха, изоляция стен и т. Д.) Этот показатель может меняться как в большую, так и в меньшую сторону. Но для сравнения затрат при использовании отопления на разных видах топлива это не важно. Ведь мы сравним затраты на один и тот же дом при одинаковых условиях.

	1.Затраты на отопление твердотопливным дровяным котлом : Назвать точную стоимость «дров» практически невозможно. На этот параметр влияет множество факторов, среди которых порода древесины, влажность, колотые дрова и т. Д. Попробуем привести усредненные данные. Средняя стоимость дров без доставки — 2000 руб. за 1 м³. Вес 1 м³ дров составляет примерно 650 кг. То есть 1 кг дров в среднем стоит около 3,08 руб. Для получения 1 кВт / час тепловой энергии примерно 0.Дров расходуется 4 кг / час. Стоимость получения 1 кВт / час тепловой энергии при сжигании дров составляет примерно 1,24 рубля. Умножаем годовую стоимость тепловой энергии (25200 кВт / час) на стоимость 1 кВт / час при использовании дров (1,24 рубля) = 31 248 руб / год.
	2. Стоимость отопления газовым котлом, работающим на природном (магистральном) газе: Средняя стоимость природного газа по России составляет 5,46 руб. / М³.Для производства 1 кВт / ч. примерно 0,1 м³ газа расходуется на тепловую энергию. Стоимость производства 1 кВт / час тепловой энергии на природном газе составляет примерно 0,55 руб. Умножаем годовую стоимость тепловой энергии (25200 кВт / час) на стоимость 1 кВт / час при использовании магистрального газа (0,55 рубля) = 13860 руб / год.
	3. Стоимость отопления твердотопливным котлом на угле: Стоимость угля в зависимости от его качества составляет примерно 2 рубля.за 1 кг. Для получения 1 кВт / час тепловой энергии расходуется примерно 0,2 кг / час бурого угля. Стоимость получения 1 кВт / час тепловой энергии при сжигании угля составляет примерно 0,40 руб. Умножаем годовую стоимость тепловой энергии (25200 кВт / ч) на стоимость 1 кВт / ч при использовании угля (0,40 руб.) = 10 080 руб / год.
	4. Стоимость отопления электрокотлом: Для получения тепловой энергии 1 кВт / ч примерно 1.Потребляется 03 кВт / час электроэнергии. Стоимость 1 кВт / час примерно 2,24 руб. Стоимость получения 1 кВт / час тепловой энергии при электрическом обогреве составляет примерно 2,31 рубля. Умножаем годовую стоимость тепловой энергии (25200 кВт / час) на стоимость 1 кВт / час при использовании электроэнергии (2,31 рубля) = 58 212 руб / год.
	5. Стоимость отопления жидким топливным котлом, работающим на дизельном топливе: Стоимость 1 литра дизельного топлива около 29 рублей.Для получения 1 кВт / ч тепловой энергии расходуется примерно 0,1 литра дизельного топлива (в зависимости от КПД котла и т. Д.). Стоимость 1 кВт / час примерно 2,90 руб. Умножаем годовую стоимость тепловой энергии (25200 кВт / ч) на стоимость 1 кВт / ч при использовании дизельного топлива (2,90 руб.) = 73080 руб / год.
	6. Стоимость отопления газовым котлом, работающим на сжиженном газе: Для получения тепловой энергии 1 кВт / ч примерно 0.Расходуется 1 кг сжиженного газа (в зависимости от КПД котла и т. Д.). 1 кг сжиженного газа стоит около 22 рублей. Стоимость 1 кВт в этом случае составляет примерно 2,2 рубля. Умножаем годовую стоимость тепловой энергии (25200 кВт / час) на стоимость 1 кВт / час при использовании сжиженного газа (2,2 рубля) = 55 440 руб / год.
	7. Стоимость инфракрасного обогрева с системой инфракрасного обогрева HEAT PLUS. Расчет системы на 10кВт.С учетом того, что процент использования ИК пленки от установленной мощности составляет 25%, получаем 1800 кВт / час. Это затраты в среднем статическом месяце отопительного сезона. Умножаем на 7 месяцев отопительного сезона, и получаем 12 600 кВт / ч в год. Стоимость 1 кВт / час примерно 2,24 рубля (в среднем по России). Умножаем годовую стоимость тепловой энергии (9828 кВт / час) на стоимость 1 кВт / час при использовании электроэнергии (2,24 рубля) = 28 224 руб / год.

Получается, что вариант с жидкотопливным котлом проигрывает варианту с магистральным газом, который в свою очередь проигрывает твердотопливному котлу. Почему же тогда котлы на жидком топливе часто используют для отопления загородных домов? Дело в том, что далеко не во всех случаях есть возможность подключить к газовой магистрали (даже за большие деньги) или получить необходимую для обогрева дома электроэнергию, и не многие хотят постоянно заниматься загрузкой дрова или уголь.Не говоря уже о чистке дымохода и самого котла.

Инфракрасная система обогрева Heat plus — показывает высокие результаты в нижеперечисленных категориях. По сумме результатов система Heat Plus становится лучшим решением для отопления домов малых и средних размеров (до 200 м 2).

Ориентировочная стоимость систем отопления дома 100 м 2, ( руб. )
	Электрокотел	Котел газовый	Котел твердотопливный	Отопление частного дома HEAT PLUS
Проектирование внешней сети	—	70 000	—	ставим в проект нужный емейл.нагрузка 10 кВт
Монтаж внешних и внутренних сетей	—	150 000	—	В доме уже есть электропроводка
Стоимость котла с обвязкой	25 000	45 000	170 000	—
Установка и подключение котла	20 000	20 000	20 000	—
Отопительные приборы	30 000	30 000	30 000	—
Трубы и фитинги	20 000	20 000	20 000	—
Монтаж внутренней электропроводки и отопительных приборов	40 000	40 000	40 000	—
HEAT PLUS 50 кв.м (50% площади пола) + аксессуары (основание, заземляющее полотно, утеплитель).	—	—	—	77 000
Терморегуляторы (4 шт.).	—	—	—	8 000
Монтаж системы HEAT PLUS (50 кв.м за 500 руб + подключение 4 терморегуляторов)	—	—	—	25 000
Всего	135 000	375 000	280 000	110 000
Операционные расходы ( руб.)
За газ / электричество в месяц	8 316	1 980	4 464	4 032
Затраты на 7 месяцев (отопительный сезон)	58 212	13 860	31 248	28 224
Текущие расходы на 7 месяцев (отопительный сезон)	3 000	5 000	5 000	—
Амортизация за 10 лет	135 000	375 000	280 000	110 000
Итого за 10 лет эксплуатации, когда надо менять, котел, насос, отопительные приборы и т. Д.(включая амортизацию)	717 000	563 600	430 800	330 140
Ваша переплата	386 860	233 460	100 600	0

Электрокотлы эффективно справляются с поставленной задачей — обеспечивают тепло и уют в доме, работают качественно и долговечно.Что касается обслуживания этого устройства, то это дорогое удовольствие. Но в некоторых условиях другой вариант системы отопления использовать нельзя. Поэтому электрокотел становится настоящим спасением.

Преимущества устройства

Эта система имеет много преимуществ. Основная из них связана с невысокой стоимостью самого устройства, поэтому изначально это доступный вариант для системы отопления дома. Кроме того, важно отметить легкий и легкий способ подключения. Для проведения не обязательно обращаться за помощью к специалистам.С этой задачей каждый может справиться самостоятельно. В результате система отопления будет подключена и запущена без дополнительных финансовых затрат.

Также стоит отметить отсутствие затрат на доставку топлива, типа дров, дизеля и прочего. В этом случае используется электричество. Он проводится в каждом доме. Запуск и остановка системы происходит достаточно быстро. Не нужно ждать, пока он заработает. Таким образом, вы экономите время. В доме сразу станет тепло и уютно.

В процессе эксплуатации система не требует особого ухода. Также не проводится его обслуживание, что также требует денежных затрат. Если говорить о других котлах, то в них периодически проводят золоудаление, чистку и так далее.

Как видите, достоинств у этого устройства много. Но тут возникает вопрос, сколько в месяц потребляет электрический котел отопления. Ведь недостаточно просто установить, значит, нужно применить. Выгодно ли это делать, разберемся дальше.

Характеристики прибора

Сколько электроэнергии потребляют электрокотлы, интересует каждого владельца данного устройства. Неудивительно. Ведь устанавливается не на год-два, а на всю жизнь. Важно определить финансовые затраты, которые будут при его работе.

У данного устройства есть свои особенности. Это мощное техническое устройство. Количество потребляемой энергии зависит от кубатуры дома или квартиры. Этот показатель находится в пределах 12-30 кВт.Но стоит отметить, что возможны пиковые нагрузки на систему. В этом случае потребление энергии увеличится.

Как показывает практика, на расход топлива для данного устройства влияет не сам прибор, а то, как производится его установка. Кроме того, важны особенности вашей электрической сети, так как это обязательно повлияет на работу системы.

Только после того, как вы указали эти особенности, необходимо выбрать устройство, поскольку каждая из них рассчитана на определенное напряжение.Если говорить об импортных котлах, то этот показатель должен быть не менее 220 В. При 200 В от их использования лучше отказаться. Также учитывайте квоту на дом. Если низкий, сначала посчитайте, сколько электроэнергии потребляет котел. В противном случае могут возникнуть проблемы с соседями.

Что учитывать?

Первым шагом в установке системы является ее проектирование. Это довольно важно и определит, сколько кВт потребляет электрокотел. Его проведение обязательно.

Кроме того, вам нужно будет учесть некоторые важные моменты, такие как мощность котла, который будет наиболее подходящим для этого дома.Также количество контуров, объем котла, количество теплоносителей. Важна площадь дома, которую будет отапливать система. Какова будет продолжительность использования устройства в рабочем состоянии. Это определяется сезоном года.

Как показывает практика, тепловая карта дома тоже содержит много полезной информации. Поэтому перед проектированием стоит с ним ознакомиться. Он содержит конструктивные особенности здания, информацию о том, какие материалы использовались.

Ежемесячное потребление электроэнергии

Исходя из представленных выше данных, вы можете предварительно рассчитать, сколько энергии потребляет электрический котел. Актуальные значения также получить несложно. Обратите внимание, что эти устройства обладают максимальной эффективностью. Особенно если сравнивать с другими котлами.

Определяем для помещения с высотой потолка не более трех метров, сколько киловатт потребляет электрический котел. В этом случае берите примерно один киловатт на десять квадратов.Также стоит использовать поправочный коэффициент. Его стоимость зависит от расположения дома. А точнее — его географический район.

Важно определить, является ли котел основным источником тепла. В таком случае продолжительность его использования составляет семь месяцев. Он может варьироваться в зависимости от того, в каком регионе, какие климатические условия в нем преобладают.

При стандартном расчете стоит прибавить запас. Он десять процентов. Также стоит учесть особенности загородных домов. Напряжение в них нестабильно.При повышенном использовании он уменьшается. Особенно это актуально для зимнего сезона.

В таких условиях котел малой мощности может оказаться неэффективным. Его работа будет некачественной. В итоге желаемого результата не будет. Но слишком мощный котел — не лучший вариант. Так как потребуются большие финансовые затраты, что тоже не очень выгодно.

Как рассчитать на месяц?

Расчет количества энергии, потребляемой котлом, осуществляется следующим образом.Нужно взять площадь дома и поделить на десять. Умножьте полученное значение на количество часов, в течение которых котел постоянно работал.

Если речь идет о стоимости за месяц, то можно получить среднее значение. Для этого нужно знать мощность агрегата. Умножьте его на общее количество часов непрерывной работы устройства. Затем разделите получившееся число на два.

Чтобы быть максимально независимой от центрального отопления, можно установить систему, которая будет работать от электрического блока, то есть теплогенератора.

Чтобы правильно выбрать оборудование, следует учитывать несколько важных факторов:

• Расположение частного дома до ближайшего источника электроэнергии.
• Размер (площадь) корпуса, под который подбирается оборудование.
• Периодичность присутствия в разное время года.
• Стоимость монтажных работ.

Помимо вышеперечисленных факторов на выбор электрокотла влияют теплотехнические расчеты.От них зависит ключевой выбор мощности системы и типа топлива, которое будет использоваться.

Чтобы быстро и качественно ввести в действие отопление в больших домах, необходимо установить электрокотел, где вся потребляемая электроэнергия полностью уходит в тепло, то есть КПД будет 100%.

Основным преимуществом является подключение электрообогревателя, имеющего достаточно компактные размеры, к сети 220В. Он может полностью обогреть все комнаты в доме, а также может служить дополнительным источником тепла с существующей системой отопления.

Какие показатели влияют на потребление энергии в теплогенераторе и как правильно произвести расчеты, чтобы выбрать подходящий вариант?

Для начала определимся с показателями:

• На выбор одно- или двухконтурное оборудование.
• Он определит размер помещения, которое в будущем будет отапливаться.
• Мощность электрокотла.
• Площадь сечения кабеля, от которого будет запитываться агрегат.
• Напряжение в сети.
• Напряжение питания.
• Площадь обогрева.
• Емкость бака.
• Количество жидкости (воды) в отопительном контуре, которая будет служить для передачи тепла.
• Время, в течение которого система отопления находится в отопительном сезоне.
• Стоимость тарифов эл. энергия.
• Продолжительность работы в интенсивном режиме.

Для этого необходимо учесть некоторые поправки:

• Температура воздуха на улице.
• Толщина и тип строительного материала стен дома.
• Теплоизоляция помещений.

Если посчитать затраты на покупку самого электрокотла, его установку и обслуживание, то они самые выгодные и экономичные. Немаловажно и то, что для установки такого агрегата не нужно выделять специальное помещение (ввиду его компактных размеров) и сооружать дымоходную систему.

Для расчета плановых затрат необходимо использовать общие теоретические сведения.

Как уже было сказано, электрическая энергия способна дать 100% КПД на этапе перехода на тепловую энергию. Этот показатель будет стабильным на протяжении всей работы электрокотла.

Вот некоторые общие данные, которые помогут узнать количество энергии, потребляемой оборудованием:

1. Для обогрева единичного объема частного дома электрокотлом необходимо не более 8 Вт в час потребления электроэнергии.Точную цифру можно получить только тогда, когда известен показатель теплопотерь всего дома, а также отношение текущего значения для определенного отопительного сезона к нормативному. Такие расчеты производятся с использованием коэффициентов, которые учтут дополнительные теплопотери через стены и трубопроводы в неотапливаемых помещениях дома.
2. Продолжительность отопительного сезона — семь месяцев.
3. При расчете показателя средней мощности следует знать, что для обогрева стандартного помещения площадью 10 квадратных метров (в этом случае должна присутствовать изоляция конструкций) необходим 1 кВт.Итак, нужно общую площадь всего дома умножить на 1 кВт и разделить на десять. Это будет мощность вашего электрокотла.

Важно знать , что если будет приобретен котел меньшей мощности, чем это необходимо для всей площади дома, то микроклимат не даст желаемых результатов. Если больше, то будет перерасход электричества.

1. Расчет теплового индекса на каждый месяц складывается из работоспособности котла за время, затраченное на его работу.Обязательным условием является непрерывная работа котла.
2. Получившийся показатель необходимо разделить пополам, так как есть некоторые перебои в работе электрокотла. Например, оттепель, отключение или гашение мощности работы и прочее.
3. Далее нужно на определенное время умножить обогрев всего дома, то есть на семь месяцев. Полученный такой показатель определит объем потребления электроэнергии за год.
   Итак, чтобы рассчитать общую потребность в тепле для всего дома, необходимо знать стоимость одной единицы мощности электрического котла.

Графический пример работы электрокотла: зависимость расхода электроэнергии от температуры наружного воздуха

Расчет по формуле

Теплотехнический расчет можно рассчитать по следующей формуле:

W = S x W уд / 10 кв. М.
W — искомое значение,

S — площадь отапливаемого дома,

Вт уд — удельная мощность.

Получается, что 3 кВт — среднестатистический показатель электроэнергии на человека, недостаточно для полноценной работы теплогенератора.

Произведя приведенные выше расчеты, иногда может возникнуть вопрос: как сэкономить на электроэнергии?

Сам по себе электрический котел стоит недешево, но использование электричества окупает эту стоимость и делает эксплуатацию такой системы более выгодной, чем газовый котел.

• Предварительно перед установкой котла необходимо произвести внешние работы по регулированию температуры во всех комнатах дома.Это значительно снизит скачки температуры и сэкономит электроэнергию. Показатель расхода электроэнергии и ее стоимость зависит от типа учета, а также при подключении одного метода отопления к другому.
• Хозяин частного дома знает, что в разное время суток электрическая нагрузка распределяется неравномерно. Напрашивается однозначный вывод, что работа котла будет экономически целесообразна в ночное время, то есть с 11 до 6 часов утра. И в этот период были установлены минимальные цены на электроэнергию.Такой учет поможет максимально сэкономить.
• Для более эффективной работы котла можно использовать специальное оборудование, которое будет циркулировать воду по системе, что значительно повысит теплоотдачу. Такой насос необходимо установить в обратной сети. При такой установке получается сократить время касания стенок электрокотла горячей водой. Это значительно увеличивает время работы агрегата.
• Стоимость эклектической энергии может быть снижена с помощью дополнительных устройств, которые также имеют тенденцию получать тепло.Это также поможет снизить потребление газа и угля в других отопительных котлах.

Рассчитать стоимость электроэнергии в квартире намного проще, чем в частном доме. Достаточно переписать показания счетчика. В квартире понятно, куда расходуется электричество, а в частном доме совсем не понятно, как накапливается такая сумма. Если вы хотите купить свой дом, то вам нужно внимательно вникнуть во все расходы на электроэнергию, которые будут указаны ниже.

Электрическое отопление

Если дом отапливается электрокотлом, это очень дорого. Стоимость одного киловатта в час составит примерно 3 рубля. Для дома площадью 1000 квадратных метров нужен котел на 10 киловатт. В холодную погоду при постоянной работе котла расход составит 10 киловатт в час. За сутки выйдет 240 киловатт.

В условиях сильного мороза расход будет выше, а средняя стоимость отопления в месяц составит около 20 000 руб.Длится такой сильный мороз не более 10 дней, поэтому если посчитать исходя из обычной зимней температуры и добавить период заморозков, средняя цена на отопление составит около 10 000 рублей. В конце навеса и начале весны расход будет меньше, так как котел проработает меньше часов.

Цена на отопление будет около 7.000 руб. В остальные месяцы, не считая летнего периода, цена на отопление будет еще ниже, в районе 2000–3000 рублей.Исходя из расчетов, можно сделать вывод, что в среднем на отопление электроэнергией следует выкладывать порядка 50-60 000 рублей в год. Поэтому, имея газовый котел, можно существенно снизить стоимость отопления дома площадью 100 квадратных метров.

Освещение частного дома

Имея дома энергосберегающие лампы мощностью 12-15 Вт, можно значительно сэкономить на электроэнергии. Зимой внутреннее освещение обычно работает около 10 часов в сутки, летом меньше, около 5 часов, не считая наружного.Если оснастить внешнее освещение датчиками движения и другими функциями экономии, то на этом тоже можно неплохо сэкономить.

Приведем пример для дома площадью 100 кв. Примерно в доме такого размера около 20 ламп по 15 Вт каждая. За час вы получите 300 Вт. Если взять среднее время освещения за весь период, то выйдет 7 часов. Счетчик будет заводить 2 киловатта примерно за день, 60 киловатт в месяц. Если умножить на тариф, то примерная цена будет около 200 рублей.Но это приблизительный расчет при использовании энергосберегающих ламп.

Если в доме обычные лампы мощностью 75, а то и 100 Вт, то расчет будет намного выше. На 20 лам мощность 75 Вт, за час использования будет выделяться 1,5 киловатта. Обычные лампы наматывают более 10 киловатт в сутки. Если взять для расчета 10 киловатт в сутки, то за месяц такой работы счетчик намотает 300 киловатт. Таким образом, оплата будет не менее 1000 рублей, только за освещение дома.Поэтому в целях экономии в доме следует устанавливать только энергосберегающие лампы.

Кухня и электричество

Если кухня не оборудована газовой плитой, то современная электропечь потребляет в среднем до 7 киловатт в час на максимальной мощности. Здесь расчет основан на количестве человек, а не на размерах дома, чем больше человек в семье, тем чаще готовят на плите. Для средней семьи стоимость приготовления составит около 300 рублей в месяц.

Прочие расходы

Остальная техника в доме также потребляет электроэнергию. Чтобы сократить расходы в доме, нужно не забывать отключать ненужные предметы из сети. Хотя по отдельности они не накручивают достаточно света, но в целом за месяц выходит приличное количество.

Также необходимо правильно расположить оборудование по дому. Например, холодильник или другие предметы, предназначенные для охлаждения, не следует устанавливать рядом с источниками тепла.Это приводит к перерасходу энергии, а за месяц — к лишним переплатам. В стиральной машине без необходимости не устанавливать подогрев воды — это отходы. Также в домах, не оборудованных газом, нужно будет учитывать расход электрики на обогрев котла.

Бойлер обычно держит одну температуру, которую установит хозяин, при остывании воды автоматически включается и нагревает воду. Если вы не используете горячую воду постоянно, то желательно выключить ее, либо выставить болевой синдром на низкую температуру.

Я полностью переоборудовал дом на электричество. Вот как это работало — и сколько это стоило

Барри Синнамон — генеральный директор калифорнийской компании Cinnamon Energy Systems.

***

Я пишу это в Сан-Хосе, под марсианским красным небом, иногда падающим легким пеплом и слабым запахом дыма в воздухе. Выработка солнечной энергии снизилась на 60 процентов, несмотря на то, что горящие пожары находятся по крайней мере в 50 милях отсюда.

Некоторые говорят, что это новая норма.По всей вероятности, ситуация будет ухудшаться, поскольку мы будем испытывать больше экстремальных погодных явлений и повышения уровня моря из-за таяния ледяных щитов. Многие люди в Калифорнии буквально бессильны, поскольку наша коммунальная инфраструктура не успевает за последствиями изменения климата, усиленными растущими потребностями нашего общества в электроэнергии.

К счастью, с доступными в настоящее время солнечными батареями, технологиями с тепловым насосом каждое двухэтажное здание с солнечной крышей может быть чистым генератором энергии — по сути, с отрицательным выбросом углерода.Более того, с подключенными к сети батареями здания могут легко обеспечить отказоустойчивость, в которой нуждается наша сеть во время перебоев в подаче электроэнергии и отключений электроэнергии.

Если не считать альтруизма, генерация дешевле, чем консервация существующих зданий. Более рентабельно добавлять солнечные батареи и аккумуляторы, чем повышать эффективность оболочки здания или заменять существующее оборудование HVAC до его окончания на новое высокоэффективное оборудование.

Пора сжечь мост к природному газу

Бывший U.Министр энергетики Эрнест Мониш позиционировал природный газ как мост к возобновляемым источникам энергии. Мы перешли этот мост; местные возобновляемые источники энергии теперь дешевле природного газа для всех применений, кроме промышленного тепла и дальних перевозок.

Человечество столкнулось с чрезвычайной ситуацией, связанной с изменением климата, «готовой всеми руками». Поскольку солнечные батареи и накопители на крыше могут быть установлены быстро и недорого, мы не должны останавливаться на нулевом выбросе углерода — мы должны стремиться сделать все здания углеродно-отрицательными как можно быстрее.

Экономика клиентов для использования возобновляемых источников энергии на месте является убедительной. Рассмотрим дом, в котором для отопления помещений используется 1 000 термов природного газа в год; по цене 2 доллара за термостат, получается 2000 долларов в год. Существующие тепловые насосы потребляют 8 300 киловатт-часов в год для обеспечения того же количества тепла; по цене 0,30 долл. США / кВтч, что эквивалентно примерно 2500 долл. США за электроэнергию.

Однако при использовании солнечной энергии на крыше в уравнении со средней ставкой 0,10 долл. США / кВтч годовые эксплуатационные расходы на тепловой насос составят 830 долл. США.Аналогичная энергетическая математика также показывает, что водонагреватель с тепловым насосом превосходит водонагреватель, работающий на природном газе.

Преодоление нашей зависимости от ископаемого топлива является сложной задачей, поскольку на здания приходится 28 процентов от общего потребления энергии в Калифорнии. К сожалению, существует ограниченная литература о реальных примерах электрификации существующих зданий. Является ли модернизация электрификации практичной, рентабельной и удобной? Могут ли здания ежегодно вырабатывать всю необходимую энергию?

Чтобы выяснить это, я приступил к проекту по полностью переоборудованию 50-летнего дома в Сан-Хосе на электричество.Больше никаких ископаемых видов топлива.

По пути я столкнулся с несколькими камнями преткновения, но также получил несколько очень положительных сюрпризов. Следующее обсуждение разбивает опыт электрификации зданий на три основных этапа: подготовка, создание и преобразование.

Подробности показаны в следующей таблице и в обсуждении ниже.

Приготовление: Низко висящие фрукты

Принято считать, что начать с энергоаудита. Я использую программы энергоаудита более 40 лет, в том числе программу советника по энергетике в домашних условиях Министерства энергетики США.К сожалению, в этих программах редко учитываются местные тарифы на коммунальные услуги, стимулы для использования солнечной энергии и накопителей, а также снижение затрат на солнечную энергию и накопление, а также использование новых тепловых насосов и бытовых приборов.

Мой противоположный совет — провести энергоаудит и вместо этого сосредоточиться на низко висящих фруктах — как правило, на светодиодном освещении; герметизация протекающих окон, дверей и воздуховодов; и эффективное управление электроприборами при самых низких тарифах на электроэнергию.

Тем не менее, есть некоторые продукты и услуги, которые предоставляют отчеты о потреблении электроэнергии в режиме реального времени; Эти услуги весьма полезны для выявления и последующего сокращения потребления электроэнергии в зданиях.

Для этого проекта не имело экономического смысла повторно утеплять стены или модернизировать оставшиеся стеклопакеты. Тем не менее, старая изоляция чердака была вакуумирована и добавлено 18 дюймов выдувной целлюлозы, что повысило R-значение с менее 7 до 60.

Заменить все лампы накаливания и КЛЛ светодиодами было несложно. . Старый односкоростной насос для бассейна был заменен новым насосом с регулируемой скоростью, который настолько тих, что его можно использовать ночью, когда тарифы на электроэнергию были низкими.Устранение энергетических нагрузок вампиров, использование понижающего термостата и работы приборов в непиковое время дало дополнительную экономию.

Производство: солнечная энергия и накопители

После того, как простые и дешевые меры по повышению энергоэффективности будут реализованы, почти в каждом случае следующим шагом будет производство электроэнергии с помощью солнечной энергосистемы на крыше. Окупаемость этих систем происходит быстрее, чем при обновлении функциональной техники, добавлении дополнительной изоляции стен или замене дверей и окон.

Поскольку данных о предыдущем потреблении энергии в доме не было, было подсчитано, что около 10 кВт фотоэлектрических панелей на крыше приведет к нулевым счетам за электроэнергию, включая системы отопления, вентиляции и кондиционирования, подогрев воды, приготовление пищи, насосы для бассейнов и один электромобиль. Я также установил 20 кВтч накопителя энергии и два инвертора (один с возможностью зарядки электромобилей).

Текущие тарифы на электроэнергию составляют $ 0,48 / кВтч с 16 до 21:00. и 0,17 доллара США / кВтч в остальное время. Сохраняя солнечную энергию в батарее в течение дня (вместо того, чтобы продавать ее обратно в сеть по более низким полуденным тарифам), а затем используя эту энергию в ночное время, потребители батарей могут эффективно избежать высоких пиковых тарифов на электроэнергию.Кроме того, есть очевидное преимущество наличия резервного питания для основных нагрузок в доме во время отключений электроэнергии, вызванных отказами коммунального оборудования, пожарами и отключениями электроэнергии в целях общественной безопасности.

Преобразование: замена всех газовых приборов

Покупка новых, высокоэффективных приборов для замены существующих функциональных приборов редко бывает рентабельной. Лучше подождать, пока старые приборы не умрут, кроме случаев, когда эффективность существующего прибора крайне низка или есть другие причины (например, комфорт, шум или непреодолимое чувство вины за окружающую среду).

В рамках подготовки к этому проекту полной электрификации, первоначальная основная сервисная панель на 200 А была модернизирована до новой «солнечной» сервисной панели. Поскольку эта работа проводилась одновременно с установкой солнечной батареи и батарей, на эту модернизацию распространялась федеральная налоговая льгота.

Хотя существующая газовая печь была в рабочем состоянии, компрессор кондиционера работал ненадежно, а воздуховоды в доме были в плохом состоянии. Для обеспечения как отопления, так и кондиционирования воздуха была установлена ​​двухзонная система теплового насоса, а также два блока вентиляторов, новые воздуховоды и два термостата с подключением к Интернету.

Обратите внимание, что это была не «раздельная» бесканальная система, а скорее традиционная канальная система, в которой использовались существующие схемы вентиляции в каждой комнате. При работе эту высокоэффективную инверторную систему отопления, вентиляции и кондиционирования практически невозможно услышать. Кроме того, внешний компрессорный блок занимал меньше места, чем существующий цилиндрический компрессор кондиционера, а удаление старой газовой печи и системы вентиляции освободило дополнительное место в гараже.

В Сан-Хосе действует программа скидок, поощряющая установку водонагревателей с тепловым насосом.Существующий газовый водонагреватель на 65 галлонов был заменен на водонагреватель с тепловым насосом на 65 галлонов. Поскольку время использования обеспечивает дополнительные преимущества для стирки в непиковое время, газовая сушилка была заменена электрической сушилкой.

После того, как эти изменения были внесены в прибор, старинная газовая плита была единственным газовым прибором, оставшимся в доме. На замену этой газовой плите была установлена ​​индукционная плита, что завершило электрификацию дома. Однако остались два редко используемых уличных газовых прибора: газовый обогреватель для бассейна / спа и газовый гриль.Поскольку эти газовые приборы, загрязняющие окружающую среду, используются редко и не имеют убедительных электрических опций, их оставили на месте.

Извлеченные уроки

• Дома, которые полностью электрифицированы — с тепловым насосом HVAC, водонагреватель с тепловым насосом, электрическая плита / духовка, электрическая сушилка, солнечная энергия, накопители, электромобили — не могут обойтись меньшими электрическими услугами на 100 или 125 ампер. Затраты для отдельных потребителей могут варьироваться от 5000 долларов за простое обновление электроснабжения до более 20 000 долларов, если потребуется обновить подземную проводку или трансформаторы.Как правило, авансовые платежи за инженерные коммуникации и задержки составляют шесть месяцев и более. Города и штаты, планирующие электрифицировать существующие здания, должны найти способы упреждающей оптимизации и снижения затрат на модернизацию электроснабжения. Ни один домовладелец в здравом уме не будет ждать от трех до шести месяцев без отопления или горячей воды, чтобы обновить электричество. Они просто заменят вышедшие из строя газовые приборы на новые.

• Технология тепловых насосов быстро развивается. Однако подрядчики HVAC могут не понимать проблем интеграции с солнечной энергией, накоплением и резервным питанием.Некоторые цитаты, которые я получил, рекомендуют природный газ или резервное электрическое тепло, а также более старую и менее эффективную технологию теплового насоса, которая не будет работать во время отключения электроэнергии. Установленный многозонный инверторный тепловой насос компактен и эффективен, а также имеет низкое потребление рабочего и пускового тока.

• Сантехники иногда путают водонагреватели с тепловым насосом с водонагревателями мгновенного действия или обычными водонагревателями с электрическим баком (что на самом деле запрещено в некоторых регионах).Для установки водонагревателя с тепловым насосом может потребоваться дополнительная электрическая цепь на 30 А, что является электрической задачей, выходящей за рамки работы обычных сантехников.

• Определить размер солнечной системы довольно просто, если использовать исторические данные об энергии. Более сложные инженерные расчеты необходимы для определения дополнительной солнечной мощности, необходимой при рассмотрении водонагревателя с тепловым насосом, системы HVAC или электромобиля. При проектировании аккумуляторной системы необходимо учитывать как мощность, доступную от аккумулятора, так и энергоемкость аккумулятора, и эти требования к мощности / энергии зависят от размера солнечной системы, а также от устройств, которые, как ожидается, будут работать во время отключения электроэнергии.

• Хотя оборудование для полностью электрических домов является надежным, большинство программного обеспечения и протоколов связи все еще находятся на начальной стадии. Эти системы (и соответствующие приложения для мобильных телефонов) редко общаются друг с другом. Самые большие проблемы в этом проекте связаны с настройкой этих приложений и обеспечением их надежного взаимодействия.

• В этом проекте участвовали семь различных типов подрядчиков: изоляция, бассейн, электричество, солнечная энергия / накопление, HVAC, сантехника и столярные изделия.Домовладельцы, которые не знакомы с инженерными компромиссами, должны рассмотреть вопрос о найме консультанта, который разбирается в доступных вариантах оборудования, а также в местных нормах, тарифах на электроэнергию и льготах.

• В этом проекте были значительно улучшены комфорт и безопасность. Электрическая система безопаснее; HVAC, водонагревание и приготовление пищи не создают выбросов или пожарной опасности; обогрев и охлаждение более тихие и комфортные; и резервное питание автоматическое, бесшумное и безопасное.

• После года эксплуатации становится ясно, что солнечная система на крыше мощностью 10 кВт была бы подходящим размером.Однако во время установки были установлены дополнительные панели, увеличив мощность системы до 12,8 кВт. По истечении первого года система произвела 17 404 кВтч, что превышает сумму в 7 788 кВтч согласно счету за коммунальные услуги. Если бы дома заряжались два электромобиля, а не один, избытка энергии было бы намного меньше. 20 кВтч накопителя энергии обеспечили достаточную мощность, чтобы избежать пикового энергопотребления в 335 дней в году из 365. Только в очень жаркие, дымные или пасмурные дни было необходимо потреблять электроэнергию в часы пик.

Политические рекомендации

Ощутимые последствия изменения климата вынуждают Калифорнию электрифицировать здания и транспорт в более короткие сроки. Все газовые приборы нуждаются в замене, а также необходима недорогая и надежная электроэнергия. Модернизация существующих зданий с использованием солнечных батарей и хранилищ — самый быстрый и наименее затратный способ достижения этой цели. Поскольку дополнительные затраты на добавление большего количества солнечной энергии и накопителей относительно невысоки, поощрение снижения выбросов углерода в зданиях выгодно для окружающей среды, энергосистемы и плательщиков налогов.

Эффективные переходы такого масштаба ускоряются за счет благоприятной экономики потребителей. С финансовой точки зрения существует частный капитал как от владельцев зданий, так и от банковского сектора. Однако этот переход откладывается и сдерживается действующими коммунальными предприятиями. Стремление коммунальных предприятий, принадлежащих инвесторам, генерировать увеличивающуюся прибыль, в корне противоречит потребности Калифорнии в быстром переходе к безопасной и доступной электроэнергии; единственное решение — пересмотреть бизнес-модель коммунальных предприятий — задача не из легких.

Реальные результаты этого проекта предполагают три ключевых политики для улучшения экономики и ускорения электрификации зданий:

1. Справедливая компенсация хост-клиентам

Потребители и инвесторы должны продолжать получать справедливую компенсацию как за энергию (кВтч), так и за мощность (кВт), которую они поставляют в сеть. Они должны получить компенсацию за инвестиции, которые они делают в солнечную энергию и накопители, тем более, что эти миллионы солнечных и аккумуляторных систем обеспечивают энергию и электроэнергию во время перебоев в подаче электроэнергии и отключений электроэнергии.Инвесторы в коммунальные услуги не должны использовать упущенную прибыль для увеличения затрат потребителей, особенно когда есть более быстрые и менее дорогие альтернативы налогоплательщикам.

2. Избавьтесь от бумажной работы, упростите стимулы, автоматизируйте межсетевые соединения

Эти ненужные бюрократические расходы добавляют 30 процентов или более к проектам электрификации, особенно связанным с улучшениями, которые связаны с электрической сетью. Управление стимулами и взаимосвязями должно быть вырвано из рук существующих отраслей, которые явно выступают против этих мер самогенерирования и сохранения.Это смехотворно, что коммунальные предприятия, принадлежащие инвесторам, настолько сознательно и эффективно неправильно управляют программами стимулирования, что затраты на обработку этих документов часто превышают ценность самого стимула. Задержки подключения от четырех до шести месяцев типичны для аккумуляторных проектов, соразмерно уменьшая финансовые выгоды для клиентов (пятимесячная задержка со счетом за электричество в 300 долларов означает, что дополнительные 1500 долларов идут коммунальному предприятию, а не экономятся клиентом).

3. Модернизация жилой электрической инфраструктуры

Процесс обновления электроснабжения дома нарушен, и его необходимо отремонтировать.Когда у домовладельца умирает водонагреватель или печь, или они покупают электромобиль, или они хотят установить солнечную батарею на крыше, чтобы удовлетворить все (или более) свои электрические потребности, или они хотят установить батарею для резервного питания и услуг по поддержке сети , они не могут ждать шесть месяцев и потратить до 20 000 долларов на свое коммунальное предприятие, чтобы дойти до обновления услуги. Эти дополнительные расходы и задержки часто полностью сводят на нет усилия домовладельцев по электрификации. Лучшим курсом действий для правительства была бы координация модернизации электроснабжения для групп близлежащих домов.Домовладельцам не нужно было бы ориентироваться в непрозрачном наборе коммунальных и городских правил для модернизации, можно было бы выбрать одного подрядчика для выполнения дорогостоящих подземных и воздушных электромонтажных работ в районе, а домовладельцы могли бы затем электрифицировать свои дома, когда это будет удобно.

Ускоряя переход Калифорнии к электрификации, мы можем избежать наихудших последствий глобального потепления, одновременно улучшая окружающую среду и экономику. Хорошая новость заключается в том, что для поддержки этих усилий по электрификации существуют как технологии, так и экономика.

Тепловые насосы для жилых домов в США: частный экономический потенциал и его выбросы, здоровье и влияние энергосистемы

Чтобы избежать наихудших последствий изменения климата, мировая экономика продолжает искать возможности для сокращения выбросов парниковых газов. Одна из таких возможностей — электрификация, когда энергоемкие виды деятельности переключаются с использования ископаемого топлива на чистую электроэнергию. В жилом секторе основным способом электрификации является замена существующих обогревателей для нефти, природного газа, пропана или неэффективных резистивных электрических обогревателей тепловыми насосами, что заменяет потребления ископаемого топлива на месте на использование электроэнергии.Такой переключатель может снизить выбросы парниковых газов или других загрязняющих веществ при условии, что в течение срока службы устройства электричество, используемое для его питания, будет достаточно чистым, чтобы иметь более низкие выбросы, чем при прямом сжигании ископаемого топлива.

Тепловые насосы — это реверсивные кондиционеры. Летом они действуют как кондиционеры. Зимой они реверсируют поток хладагента, поглощая тепло снаружи и отводя его внутрь здания.Электричество используется для механической работы по перемещению тепла, а не для его производства. Отношение количества тепла, которое в конечном итоге доставляется в отапливаемое пространство, к количеству энергии, поставляемой в виде электричества, обычно намного больше единицы. Даже с учетом того факта, что выработка электроэнергии за счет сжигания угля или природного газа менее эффективна, чем сжигание природного газа в домашней печи, переход на тепловой насос обычно снижает чистые выбросы парниковых газов в здании.Таким образом, во многих исследованиях изучается, в какой степени 100% внедрение тепловых насосов снизит чистые выбросы парниковых газов во многих частях мира [1].

Однако внедрение тепловых насосов в жилых домах имеет последствия, выходящие за рамки сокращения выбросов парниковых газов. Это может увеличить ущерб здоровью, вызванный определенными загрязнителями воздуха. Хотя бытовые печи и котлы часто производят больше чистых выбросов парниковых газов, чем тепловые насосы, они часто производят меньше вредных для здоровья загрязнителей, таких как SO ₂ , NO _x и PM _2.5 , чем вырабатываются, когда такое же количество тепла доставляется путем выработки электричества и использования его для питания теплового насоса [2]. Внедрение теплового насоса может затруднить эксплуатацию электрической сети, поскольку внедрение крупномасштабного теплового насоса может значительно увеличить пиковую потребность в электроэнергии [3]. И его частные затраты могут перевесить его общественные выгоды, потому что тепловые насосы дороже в установке, чем печи или бойлеры, а электричество часто дороже, чем топливо, такое как природный газ [4].Учитывая эти последствия, в данном исследовании исследуются частные и государственные компромиссы при внедрении тепловых насосов, а также оценивается, как эти компромиссы меняются по мере того, как увеличивается использование тепловых насосов, тепловые насосы становятся дешевле, а электросеть становится чище.

В литературе исследуются эффекты внедрения тепловых насосов с использованием различных структур моделирования энергопотребления. Эти схемы обычно включают моделирование энергопотребления дома до и после внедрения теплового насоса. Путем проецирования оценок цен на энергию и выбросов на эти профили потребления энергии исследование оценивает затраты и / или выбросы дома как до, так и после внедрения теплового насоса.Хотя эта общая стратегия уместна, литература демонстрирует множество недостатков, которые снижают полезность метода в качестве руководства для принятия решений.

Многие исследования, например, не в состоянии изучить компромиссы между экономикой, пиковым спросом на электроэнергию, ущерб здоровью и выбросами парниковых газов или показать, как эти компромиссы влияют на потенциал внедрения тепловых насосов. Ханова и Доулатабади оценивают чувствительность сокращения выбросов CO ₂ при переходе на наземные тепловые насосы к интенсивности выработки электроэнергии CO ₂ , затратам на энергию и эффективности теплового насоса [5].Управление энергетических исследований и разработок штата Нью-Йорк считает, что бытовые потребители обычно не видят выгоды от перехода на электрические тепловые насосы, но переход снизит выбросы CO ₂ и принесет пользу коммунальному предприятию за счет смещения спроса с летнего пика [6 ]. Ни в одном из исследований не рассматривается влияние на выбросы других загрязнителей. Уэйт и Моди оценивают влияние (частичной) электрификации отопления на пиковое потребление электроэнергии в системе, но не принимают во внимание какое-либо воздействие на окружающую среду [3].Кауфман и др. обнаружили, что при сочетании технологических усовершенствований и климатической политики тепловые насосы могут быть конкурентоспособными по стоимости по сравнению с газовыми печами в различных климатических условиях США [7]. В некоторых исследованиях изучаются аспекты этих компромиссов, но не учитываются капитальные затраты на тепловые насосы [1, 8], изменения в пиковом спросе на электроэнергию [9] и / или монетизированный ущерб от критериев загрязнителей воздуха [1, 8, 10, 11]. Без полного учета этих компромиссов трудно проанализировать плюсы и минусы различных темпов внедрения тепловых насосов, поэтому большинство исследований игнорируют это обсуждение, анализируя влияние только 100% внедрения тепловых насосов [1, 10, 12].

Еще одним недостатком является невозможность моделирования выбросов домов и электросетей с почасовым разрешением. Во многих исследованиях моделируется потребление энергии домашним хозяйством в годовом [13] или сезонном [9] масштабе времени. Аналогичным образом, во многих исследованиях используются годовые или усредненные коэффициенты для количественной оценки выбросов из электрических сетей [1]. Без использования почасового разрешения эти исследования не могут точно зафиксировать суточные и сезонные колебания потребности в отоплении, производительности теплового насоса, выбросов в электросети или пикового спроса на электроэнергию, которые влияют на компромиссы при внедрении тепловых насосов.

Большинство предыдущих анализов также предполагают статическую сеть: их анализ выгод и затрат действителен только для электрической сети, как это было на момент анализа. Фактически, электрическая сеть США имеет [14] и, если текущие предложения по политике будут успешными [15], будет продолжать становиться значительно чище в течение всего срока службы теплового насоса, установленного сегодня. В этом анализе мы учитываем быструю очистку электросети. В соответствии с «прогрессивным» сценарием исследования Национальной Оценки Электрификации Института Электроэнергетики (EPRI) за 2018 год, мы предполагаем, что выбросы CO ₂ в электросети и ущерб здоровью снизятся на 45% и 75% в период с 2017 по 2032 год [16]; что ущерб от выбросов CO ₂ оценивается в 40 долларов за тонну [17]; стоимость и производительность теплового насоса статичны.Мы также учитываем утечку метана при добыче, транспортировке и распределении природного газа, которая затрагивает как бытовые печи, так и газовые электростанции.

Литература также неадекватно отражает разнообразие жилищного фонда, регионов электросетей и климатических условий. Многие исследования анализируют внедрение тепловых насосов путем моделирования отдельных типов зданий [2, 13, 18, 19] или нескольких архетипов зданий [10], которые не могут адекватно охватить разнообразие зданий в жилом жилищном фонде.Хотя в других исследованиях используются вероятностные методы для создания сотен или тысяч имитационных моделей зданий, чтобы более тщательно отразить разнообразие жилищного фонда, они сосредоточены на отдельных электрических сетях и климатических условиях [1, 8]. Без моделирования различных домов, регионов электросетей и климатических условий с помощью одного и того же метода моделирования эти исследования не позволяют адекватно исследовать разнообразие ситуаций, которые делают внедрение тепловых насосов столь нюансированным.

Из-за этих недостатков в литературе не полностью исследуются последствия внедрения теплового насоса.Он не уравновешивает экономические, электросетевые, медицинские и климатические компромиссы при внедрении тепловых насосов, а также не учитывает полную стоимость и преимущества высоких темпов внедрения тепловых насосов.

В этом исследовании мы устраняем описанные выше пробелы. Мы учитываем неоднородность нынешнего жилищного фонда страны и то, как эта неоднородность взаимодействует с различиями в региональных электрических сетях и климате. Мы учитываем как капитальные, так и эксплуатационные затраты на переоборудование тепловых насосов в современные дома.Мы также оцениваем ущерб здоровью, ущерб от выбросов парниковых газов и влияние на пиковый спрос на электроэнергию. Мы оцениваем, как меняются выгоды и затраты от внедрения теплового насоса по мере увеличения проникновения теплового насоса (т. Е. Мы не предполагаем 100% проникновения). Наш анализ также признает, что в отсутствие политики скорость принятия, вероятно, будет определяться частными выгодами для пользователей. Мы учитываем тот факт, что сеть будет развиваться в течение срока службы тепловых насосов, установленных сегодня. Наконец, мы проводим анализ чувствительности, чтобы оценить влияние климатической политики (например,грамм. налог на выбросы углерода) и ускоренное снижение интенсивности выбросов в энергосистему. Для этого мы исследуем экономические компромиссы, выбросы и пиковый спрос при внедрении тепловых насосов для 400 местных репрезентативных домов в каждом из 55 городов, чтобы спросить, как затраты и выгоды от внедрения тепловых насосов меняются с увеличением проникновения. Мы спрашиваем, какой уровень внедрения тепловых насосов является экономичным с учетом сегодняшнего жилищного фонда, электросетей, цен на энергию и технологий тепловых насосов, предполагая, что домовладельцы минимизируют свои затраты.И мы исследуем, какие политики, инновации и технологические усовершенствования можно использовать для более широкого внедрения тепловых насосов.

Отвечая на эти вопросы, данный анализ заполняет пробел в исследованиях, который не позволяет понять все последствия широкого распространения тепловых насосов. Заполнение этого пробела в исследованиях позволяет нам лучше понять потенциал внедрения тепловых насосов и проблемы, препятствующие более высокому уровню внедрения. Это помогает определить, на чем следует сосредоточить текущие усилия по стимулированию внедрения тепловых насосов: как с точки зрения географического положения, так и с точки зрения характеристик здания.Это также помогает нам разработать прогнозы того, как новая политика и инновации могут изменить баланс выгод и затрат на электрификацию отопления.

Чтобы количественно оценить затраты и выгоду от внедрения тепловых насосов в континентальной части США, мы следуем пятиэтапному методу.

На шаге 1 мы моделируем потребление энергии в жилых домах. Мы используем инструмент ResStock от NREL, чтобы создать виртуальный фонд из 400 домов для каждого из 55 городов. Мы моделируем потребление энергии в этих домах с помощью программного обеспечения для моделирования зданий EnergyPlus.В результате получено 22 000 смоделированных годовых 8760 часовых профилей потребления природного газа, мазута, пропана и электроэнергии на уровне домашних хозяйств.

На шаге 2 мы используем общедоступные данные для количественной оценки затрат на электроэнергию, ущерба здоровью и выбросов CO ₂ этих профилей потребления. Мы умножаем потребление электроэнергии на предельные выбросы CO ₂ , факторы предельного ущерба для здоровья и цены на электроэнергию на уровне штата. Мы умножаем объем сжигания топлива в домах на уровень выбросов CO ₂ , сезонные факторы ущерба здоровью и среднегодовые цены на топливо на уровне штата.Результаты показывают годовые затраты на электроэнергию, годовые выбросы CO ₂ и годовой ущерб здоровью, связанный с каждым из 22 000 энергетических профилей домашних хозяйств.

На шаге 3 мы вычисляем частную и государственную чистую приведенную стоимость (ЧПС), полученную в результате использования каждым домохозяйством теплового насоса. Для каждого смоделированного дома мы заменяем существующую систему отопления тепловым насосом с воздушным источником тепла. Модель EnergyPlus, лежащая в основе анализа ResStock, автоматически определяет размер теплового насоса. Мы выбираем рабочие характеристики теплового насоса (HSPF / SEER), как описано в разделе выше.Затем мы повторно моделируем энергетические профили дома и пересчитываем их затраты, ущерб здоровью и выбросы. Для каждого дома частная чистая приведенная стоимость внедрения теплового насоса равна экономии затрат на энергию за вычетом амортизированной стоимости установки теплового насоса. Для каждого дома общественная чистая приведенная стоимость внедрения теплового насоса равна базовому климатическому ущербу и ущербу для здоровья за вычетом ущерба, нанесенного климатическим условиям теплового насоса и ущерба здоровью.

На шаге 4 мы количественно оцениваем процент жилищного фонда, который выиграет от внедрения теплового насоса.С чисто частной точки зрения затрат сюда входят все дома, для которых внедрение теплового насоса дает положительную частную чистую приведенную стоимость. С общественной точки зрения мы также включаем любой дом, положительная общедоступная NPV которого превышает отрицательную частную NPV, т. Е. где чистая положительная (частная + государственная) ЧПС может быть достигнута за счет стимулирования внедрения тепловых насосов с помощью субсидии.

На шаге 5 мы используем почасовые профили электроэнергии в домах, чтобы количественно оценить влияние внедрения теплового насоса на пиковый спрос на электроэнергию.Для каждого из 55 городов мы используем профили электроэнергии из шага 1 для расчета совокупного спроса на электроэнергию для 400 базовых домов. Затем мы выполняем тот же расчет с использованием обновленных профилей электроэнергии для всех домов, определенных на шаге 4 как пользователей тепловых насосов. Сравнивая совокупный профиль базового потребления электроэнергии с совокупным профилем, который включает пользователей тепловых насосов, мы можем количественно оценить, как внедрение тепловых насосов меняет профиль электроэнергии в жилых домах для каждого города, включая то, как внедрение тепловых насосов меняет пиковую потребность в электроэнергии в жилых домах.

Следуя этим пяти шагам, мы объединяем проверенный инструмент моделирования энергопотребления жилых зданий, общедоступные данные о стоимости, ущербе для здоровья и выбросах CO ₂ , а также экономические расчеты, чтобы определить дома на всей континентальной части США, где внедрение тепловых насосов снижает экономические затраты. стоимость и денежный ущерб окружающей среде. В разделах ниже представлены дополнительные сведения о различных компонентах этого метода.

2.1. Моделирование энергопотребления зданий

Мы моделируем энергопотребление 400 домов в каждом из 55 городов с помощью ResStock [20].ResStock — это база данных характеристик жилья. Он описывает эти характеристики жилья с помощью распределений вероятностей, которые зависят от местоположения дома, площади в квадратных футах, урожая и других характеристик. Такой подход позволяет ResStock вероятностно создать виртуальный фонд из сотен домов, распределение старинных домов, площадь в квадратных футах, изоляция чердаков, инфильтрация воздуха, эффективность HVAC, качество окон и другие характеристики точно отражают качество фактического жилищного фонда.

Затем мы загружаем эти модели домов ResStock в программу моделирования энергопотребления зданий EnergyPlus. EnergyPlus использует строительные характеристики дома и погодные данные для определения размера кондиционера / печи / теплового насоса в доме и расчета его почасового годового графика работы / профиля энергопотребления.

Другие академические исследования использовали аналогичные методы. Protopapadaki и др. [8] и Asaee и др. [12], например, используют вероятностные методы для создания большой выборки виртуальных домов для ввода в инструмент моделирования энергопотребления здания.Некоторые исследования также используют сам инструмент ResStock [1].

Чтобы сократить вычислительные затраты на моделирование такого большого количества домов, мы предприняли два шага, чтобы минимизировать количество домов, которое нам нужно было моделировать для каждого города. Мы основали наш анализ на результатах моделирования из NREL, где 80 000 домов моделируются в ResStock и сообщаются характеристики эффективности каждого дома и годовое потребление энергии для отопления, охлаждения и других конечных целей. Во-первых, мы уменьшили степени свободы модели.Мы использовали регрессионный анализ, чтобы определить характеристики, которые мало повлияли на годовые потребности в отоплении или охлаждении. Для этих характеристик — например. эффективность посудомоечной машины, эффективность стиральной машины — мы оценили все дома одинаково. Мы также удалили редкие характеристики — например, окна с тройным остеклением, которые встречаются в очень небольшом подмножестве домов.

Во-вторых, мы использовали эти обновленные характеристики для моделирования 1000 домов для Питтсбурга, Далласа и Сан-Франциско и сравнили годовые потребности этих домов в отоплении с 4500 домами, указанными в наборе данных NREL для каждого из этих городов.Произведя случайную выборку подмножеств этих 1000 смоделированных домов, мы оценили соответствие r-квадрата между кумулятивными функциями плотности годовой потребности в отоплении и охлаждении между симуляциями NREL и нашими симуляциями. См. Результаты этих сравнений в SI (доступны на сайте stacks.iop.org/ERL/16/084024/mmedia). Мы пришли к выводу, что, моделируя 400 домов, мы можем рассчитывать уловить 88–96% колебаний годовой потребности в отоплении, которые будут отражены в модели, в которой используется 4500 домов.Мы определили, что уменьшение количества симуляций, например, до 300, значительно снизит это соответствие, а увеличение количества симуляций, например, до 500, приведет к увеличению вычислительных затрат без значительного улучшения подгонки. Подробнее см. SI.

Чтобы количественно оценить энергетические последствия внедрения теплового насоса, мы смоделировали каждый из 22 000 домов как с их базовой технологией HVAC, так и с модификацией теплового насоса. Мы модернизируем каждый дом воздушным тепловым насосом на 8,5 HSPF, 14,3 SEER в соответствии со стандартами Министерства энергетики [21].Энергоэффективность теплового насоса изменяется в зависимости от температуры окружающей среды, при этом более низкие температуры приводят к снижению эффективности теплового насоса. Инструмент EnergyPlus использует файлы погоды окружающей среды с хронологическими значениями нормальной температуры за каждый час. Когда тепловая нагрузка превышает мощность теплового насоса, что может происходить при низких температурах окружающей среды, когда производительность теплового насоса ниже, инструмент EnergyPlus предполагает, что тепловой насос работает как резистивный нагреватель (т. Е. С COP, равным 1).

2.2. Моделирование городов

Мы моделируем жилищный фонд 55 городов континентальной части США.Мы предположили, что климатические выбросы и выбросы из электросети будут важными индикаторами ценности внедрения тепловых насосов. Таким образом, мы выбрали города, представляющие различные климатические условия и регионы электрических сетей. Климатические регионы определены с использованием данных проекта Building America Управления по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии США [22]. Регионы электрических сетей определяются как субрегионы, используемые Североамериканской корпорацией по надежности электроснабжения (NERC) [23].

Чтобы выбрать города, мы начали с моделирования одного города для каждой комбинации климатического региона и региона электрической сети.Затем мы добавили дополнительные города, чтобы лучше представить (а) районы с большим населением и жилым фондом и (б) климатические / электрические регионы с большими географическими границами. Используя эти рекомендации, мы решили смоделировать жилищный фонд 55 городов, показанных на рисунке 1.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 1. 55 серых кружков представляют города, смоделированные в нашей модели. Города были выбраны так, чтобы представлять различные регионы электрических сетей, как определено в [23], и различные климатические регионы, как определено в [22], в пределах каждого региона электросетей.Черные линии и текст показывают границы каждого региона NERC, его название и средний климат + интенсивность ущерба здоровью (в долларах США / МВтч).

Загрузить рисунок:

Стандартный образ Изображение высокого разрешения

Чтобы представить все 80 миллионов домов на одну семью в жилом секторе США, мы масштабируем моделированный жилищный фонд: мы масштабируем 400 смоделированных домов каждого города, чтобы представить общее количество домов в близлежащих регионах города, как определено данные из программы NREL ResStock.В больших густонаселенных регионах, таких как Сан-Франциско, Бостон и Лос-Анджелес, каждый смоделированный дом масштабируется до примерно 10 000 домов реального мира. В небольших и малонаселенных регионах, таких как Гудленд, Канзас, Карибу, Мэн и Мидленд, штат Техас, каждый смоделированный дом масштабируется до 500 домов. В среднем каждый смоделированный город представляет 1,45 миллиона домов, и каждый дом масштабируется до 3600 домов.

2.3. Ущерб для климата и здоровья

Мы рассчитываем выбросы и связанный с ними ущерб для климата и здоровья как в результате сжигания ископаемого топлива в каждом городе, так и в отношении потребления электроэнергии в каждом регионе электросети.

Для каждого региона электрической сети мы используем коэффициенты предельных выбросов и ущерба здоровью, которые варьируются в зависимости от сезона и времени суток. Эти факторы составлены с использованием методов, разработанных Siler-Evans и др. [24], и о них сообщает Центр Карнеги-Меллона по принятию решений в области климата и энергетики (CEDM) [25]. Для выбросов CO ₂ коэффициенты указаны в килограммах-CO ₂ / МВт-ч потребления электроэнергии. Чтобы монетизировать этот ущерб, наносимый климату, мы умножаем эти факторы на социальную стоимость углерода в размере 40 долларов за тонну CO2 ₂ .Что касается ущерба здоровью, выбросы SO ₂ , NO _x и PM _2,5 монетизируются с использованием методов, разработанных Heo и др. [26], и указываются в единицах потребления электроэнергии $ / МВтч. Умножив почасовое потребление электроэнергии каждым домом на сезонный / часовой климат в электросети и ущерб здоровью, мы можем рассчитать годовой ущерб от выбросов в электрическую сеть, вызванный каждым домом.

Чтобы учесть утечку парникового газа метана из инфраструктуры природного газа, мы оцениваем количество утечки метана на МВт-ч выработки электроэнергии в каждом регионе NERC и переводим в эквивалентные выбросы CO ₂ через потенциал глобального потепления (GWP) метана.Например, мы обнаружили, что в 2017 г. штаты, входящие в западный регион (WECC) электрической сети США, потребляли 1,45 млн. Кубических футов природного газа в электроэнергетическом секторе [27]. Мы предполагаем, что на каждый миллион кубических футов израсходованного природного газа в атмосферу попадает 0,023 миллиона кубических футов метана [28]. Умножив эту скорость утечки на 1,45 млн. Кубических футов потребленного природного газа, преобразовав в тонны и умножив на GWP, равный 28 [29], мы оценим, что энергетический сектор WECC 2017 года способствовал утечке метана в размере 18.6 Mt CO ₂ -эквивалент. Разделив эти 18,6 Мт на 724 ТВтч электроэнергии, произведенной в штатах WECC [27], мы вычислим коэффициент скорости утечки метана 25,7 кг МВтч ⁻¹ . Таким же образом мы рассчитываем коэффициенты утечки метана для других регионов НКРЭ. Мы используем значение GWP за 100 лет для метана, равное 28. Хотя были предложения использовать значения GWP за 20 лет, недавние исследования показывают, что преимущества этой альтернативы через 20 лет переоценены [30].

В этом исследовании мы называем разные регионы электросетей с низким, средним или высоким уровнем выбросов по сравнению с другими субрегионами электросети США. Мы основываем эти различия, вычисляя средний ущерб. Как описано выше, мы рассчитываем ущерб, предполагая, что SCC составляет 40 долларов США за тонну CO ₂ [17], а для PM _2.5 , NO _X и SO ₂ , используя методы, разработанные Siler-Evans и др., [24] и сообщается CEDM [25] в каждом регионе и классифицирует их следующим образом: <35 $ / МВтч = низкий; 35–50 $ / МВтч = средний; > 50 $ / МВтч = высокая.Для получения более подробной информации см. Рисунок 1.

Поскольку срок службы теплового насоса составляет 15 лет [31, 32], мы предполагаем, что выбросы во всех электрических сетях США уменьшатся в течение срока службы теплового насоса. Чтобы зафиксировать этот эффект, мы используем прогнозы выбросов электрических сетей из Национальной оценки электрификации EPRI [16]. Мы используем «прогрессивный» сценарий этого исследования (баланс между «консервативным» и «трансформирующим» сценариями исследования), чтобы предположить, что с 2017 по 2032 год (а) энергия угля снизится на 75% с 1200 ТВтч до 300 ТВтч и (b ) CO ₂ интенсивность выбросов снизится на 45% с 850 фунтов МВтч ⁻¹ до 450 фунтов МВтч ⁻¹ .Мы предполагаем, что большая часть вреда здоровью от угольной энергетики [33]. Таким образом, мы предполагаем, что для каждого региона сети ущерб здоровью снизится на 75%, а выбросы CO ₂ — на 45% к 2032 году. Мы предполагаем линейный тренд.

Для сжигания топлива для отопления мы рассчитываем выбросы CO ₂ , SO ₂ , NO _x и PM _2,5 , генерируемые различными технологиями отопления, и монетизируем эти выбросы с использованием коэффициентов ущерба для конкретного города. Мы используем данные Агентства по охране окружающей среды [34] для количественной оценки выбросов CO ₂ для каждого вида топлива для отопления.Для количественной оценки выбросов NO _x и PM _2,5 для каждого вида топлива мы используем данные Брукхейвенской национальной лаборатории [35]. Мы применяем стехиометрические расчеты, предполагая, что 3% O ₂ в выхлопных газах, чтобы рассчитать килограмм выбросов на 1 миллиметров БТЕ топлива для газовых и мазутных обогревателей с различными показателями энергоэффективности. Установив линию тренда для этих данных, мы разработали линейную модель выбросов NO _x и PM _2,5 в зависимости от используемого топлива для обогрева печи и энергоэффективности.Мы предполагаем, что пропан и природный газ имеют схожие характеристики выбросов. Эти расчеты аналогичны методу оценки выбросов NO _x и PM _2,5 , используемому Вайшнавом и др. [2]. Для выбросов SO ₂ мы используем данные из [36] и предполагаем, что содержание серы в мазуте составляет 0,0015% [37]. Используя эти расчеты, мы разработали серию моделей для расчета кг / ммBtu CO ₂ , SO ₂ , NO _x и PM _2.5 выброса, генерируемого каждой из различных существующих технологий отопления, имеющихся в домах ResStock.

Чтобы учесть утечку парникового газа метана в инфраструктуру природного газа, мы оцениваем количество утечки метана в расчете на один терм природного газа, потребляемого для отопления, и переводим его в эквивалентные выбросы CO ₂ через ПГП метана. Мы предполагаем, что на каждый терм природного газа, израсходованный на отопление, в атмосферу уходит 0,023 терма метана [28].Используя плотность энергии природного газа, мы переводим термины в килограммы и умножаем на 28 — GWP метана [29] — чтобы рассчитать коэффициент 1,27 кг CO ₂ -эквивалента на терм израсходованного природного газа.

Чтобы монетизировать ущерб здоровью SO ₂ , NO _x и PM _2.5 , мы используем модель ущерба здоровью EASIUR. EASIUR — это модель пониженной сложности, которая использует регрессионный анализ для аппроксимации результатов более сложной модели химического переноса CAMx.Используя онлайн-инструмент EAISUR, мы вводим географические координаты каждого города, чтобы получить денежный ущерб здоровью для каждого из трех загрязнителей, представленных в единицах $ / кг. Эти данные представлены в 24-часовых профилях за три сезона. Спроецируя эти профили ущерба на сезонное, почасовое потребление энергии каждого из этих видов топлива для каждого дома ResStock, мы оцениваем стоимость ущерба здоровью, вызванного сгоранием топлива. Обратите внимание, что ущерб может значительно варьироваться в зависимости от города, и что в регионах с меньшим населением и погодными условиями, которые быстро рассеивают и разбавляют концентрации загрязняющих веществ, ущерб здоровью от этих выбросов будет, как правило, ниже, потому что меньше людей будет подвергаться воздействию загрязняющих веществ по сравнению с густонаселенный город с разными погодными условиями.Чтобы монетизировать выбросы CO ₂ , мы предполагаем, что социальные издержки углерода составляют 40 долларов за тонну CO ₂ .

В ходе анализа чувствительности данного исследования мы скорректируем факторы, наносящие вред здоровью и климату для электросети, а также социальную стоимость углерода, чтобы увидеть, как они влияют на общественную чистую приведенную стоимость внедрения тепловых насосов. Что касается электросети, мы предполагаем, что ущерб, нанесенный климату и здоровью, уменьшается с одинаковой скоростью. Если, например, выбросы CO ₂ в электрическую сеть снизятся на 50% от базовой линии, мы предполагаем, что ущерб здоровью электросетей также снизится на 50%.Таким образом, например, за счет уменьшения выбросов из электрических сетей и увеличения социальных затрат на углерод чистая приведенная стоимость внедрения тепловых насосов для населения будет иметь тенденцию к увеличению. Затем для любых домов, в которых положительная государственная ЧПС превышает отрицательную частную ЧПС, мы предполагаем, что дом будет использовать тепловой насос при получении субсидии, чтобы свести частную ЧПС к нулю.

2.4. Экономика

Мы используем показатель NPV для количественной оценки общего положительного или отрицательного изменения стоимости энергии, ущерба для климата, ущерба здоровью и капитальных затрат.Мы рассчитываем чистую приведенную стоимость внедрения теплового насоса как с частной, так и с общественной точки зрения, как показано в уравнениях (1) и (2).

, где C _{энергия} — годовая стоимость электроэнергии, газа, мазута или пропана в доме, C _{здоровье} — ежегодный ущерб здоровью, вызванный критериями загрязнителей воздуха, связанных с потреблением энергии в доме, C _климат — это ежегодный ущерб климату, вызванный выбросами CO ₂ , связанными с потреблением энергии домом, а K _{тепловой насос} — чистые капитальные затраты на замену существующего обогревателя дома на тепловой насос.Кроме того, i равно процентной ставке, а n равно количеству лет, по которым рассчитывается NPV. Мы используем i = 7% и n = 15 лет, чтобы представить срок службы теплового насоса и процентную ставку, которую можно было бы получить, вложив этот капитал в другое место. В других исследованиях тепловых насосов используется тот же расчет NPV с аналогичными процентными ставками и сроками службы [2, 10].

Затраты на энергию рассчитываются путем умножения годового потребления природного газа, мазута, пропана или электроэнергии каждым домом на цену энергии.Цены на энергию представляют собой среднегодовые розничные значения, опубликованные Управлением энергетической информации США [38], и различны для каждого вида топлива и для каждого штата США. Мы предполагаем, что эти базовые цены на топливо сохранятся на протяжении всего периода исследования, хотя цены, которые видят потребители, могут вырасти в зависимости от цен на углерод, предполагаемых в некоторых сценариях. Наше предположение об исторических годовых и средних ценах по штату является ограничением анализа. Однако, учитывая потенциально огромную неопределенность будущих цен на энергоносители [39], это упрощающее допущение упрощает определение воздействия жилищного фонда, структуры производства электроэнергии, налоговой политики и технологических усовершенствований.Ущерб здоровью и климату рассчитывается по методике, описанной в разделе 2.3.

Чистые капитальные затраты на тепловой насос, K _heatpump , рассчитываются, как показано в уравнении (3).

, где C _{тепловой насос} — стоимость покупки и установки теплового насоса, C _{воздуховодов} — стоимость установки воздуховодов, C _замена — стоимость замены существующего нагревателя на аналогичный технология.Таким образом, чистая стоимость теплового насоса, K _heatpump , представляет собой дополнительные затраты на замену существующего обогревателя дома на тепловой насос вместо его замены аналогичной технологией. То есть мы предполагаем, что домовладельцы, скорее всего, купят тепловой насос всякий раз, когда их существующий обогреватель подходит к концу, и его нужно будет заменить либо на новый аналогичный обогреватель, либо на новую систему теплового насоса.

Капитальные затраты на тепловой насос и затраты на замену существующего нагревателя взяты из Национальной базы данных показателей эффективности жилищного строительства [40].Данные о стоимости воздуховодов взяты из компиляции обзоров затрат, предоставленных [41]. Мы предполагаем, что каждая из этих затрат варьируется в зависимости от характеристик существующего дома.

Мы рассчитываем стоимость установки теплового насоса с использованием коэффициента 143,30 $ / кВт мощности во всех случаях плюс фиксированная стоимость, которая варьируется от 3300 до 4800 долларов. Для домов с существующими централизованными системами кондиционирования мы предполагаем фиксированную стоимость 3300 долларов США, которая представляет собой среднее значение, указанное для замены существующей системы теплового насоса новой системой теплового насоса.Для домов с существующими печами и плинтусами, но без централизованной системы кондиционирования, мы предполагаем фиксированную стоимость в размере 3700 долларов США, что является средним значением, указанным для установки системы теплового насоса с нуля. Для домов с существующими котлами мы учитываем дополнительные трудозатраты по демонтажу гидравлического радиаторного оборудования и предполагаем фиксированную стоимость в 4800 долларов, что является самым высоким показателем для установки системы теплового насоса с нуля.

Мы рассчитываем стоимость воздуховодов как 0 долларов для домов, в которых уже есть центральные системы воздуховодов.В противном случае мы используем фиксированную стоимость, которая зависит от площади дома. Модель ResStock имеет четыре отдельных ящика для площади дома. Мы используем стоимость 1500 долларов для домов площадью менее 1500 квадратных футов, 3000 долларов для домов площадью от 1500 до 2500 квадратных футов, 4500 долларов для домов площадью от 2500 до 3500 квадратных футов и 6000 долларов для домов с площадью больше чем 3500 квадратных футов.

Мы рассчитываем стоимость замены существующего нагревателя на аналогичную технологию, используя линейное уравнение: C _замена = a + bx , где x — мощность существующего нагревателя в кВт.Уравнение зависит от базового топлива [40]. Для газовых обогревателей используем 2500 + 13,3 x . Для подогревателей жидкого топлива мы используем 4100 + 13,3 x . Для пропановых обогревателей мы используем 3800 + 13,3 x . А для резистивных электронагревателей мы используем 1600 + 170,6 x .

2,5. Расчет пикового спроса

Мы рассчитываем изменение пикового спроса в зависимости от скорости внедрения теплового насоса для каждого города, используя четыре шага. Во-первых, мы рассчитываем частную чистую приведенную стоимость для каждого дома, когда в нем установлен тепловой насос.Во-вторых, мы сортируем дома в порядке увеличения частного NPV. В-третьих, мы объединяем профили потребления электроэнергии в домах, чтобы соответствовать интересующей нас процентной ставке по внедрению тепловых насосов. Например, в выборке из 400 домов потребность в электроэнергии для 30% -го коэффициента внедрения теплового насоса будет равна потребности в электроэнергии 120 домов с самой высокой частной ЧПС, установившей тепловой насос, плюс потребность в электроэнергии других 280 домов, сохраняющих их базовая технология отопления. В-четвертых, мы вычисляем 99-й процентиль итогового агрегированного профиля электроэнергии.Мы выбрали 99-й процентиль, чтобы обеспечить некоторую свободу действий, учитывая, что многие трансформаторы и другая электроника распределительных сетей могут превышать свою номинальную мощность на небольшое количество часов в год.

Сравнивая пиковую потребность в электроэнергии до внедрения теплового насоса с пиковым спросом на электроэнергию после внедрения теплового насоса, мы можем рассчитать процентное изменение пикового спроса для различных уровней внедрения тепловых насосов.

Наш анализ пиковой нагрузки предполагает, что дополнительное тепло обеспечивается резистивным нагревом (т.е.е. тепловой насос, работающий с COP 1). Ясно, что пиковый спрос может быть уменьшен (а частная экономика тепловых насосов может быть улучшена), если дополнительное тепло будет обеспечиваться за счет природного газа [3]. Однако использование природного газа в качестве резервного тепла противоречит цели декарбонизации посредством электрификации. На практике Уэйт и Моди [3] пришли к выводу, что при использовании тепловых насосов с двумя источниками энергии только 1% и 2% тепловой энергии может потребоваться за счет природного газа. Однако неясно, будет ли распределительная сеть природного газа экономически жизнеспособной при такой низкой загрузке.

Хотя существуют некоторые данные, помогающие количественно оценить стоимость, например. в долл. США / кВт — чтобы укрепить сеть для удовлетворения пикового спроса, мы решили избежать монетизации увеличения пикового спроса. Есть много распределительных и электрических сетей, у которых есть избыточные мощности по передаче и распределению. В этих городах повышенный спрос на электроэнергию может быть выгодным, поскольку он увеличивает коэффициент использования существующей инфраструктуры передачи и распределения, а более высокие пиковые потребности могут быть легко удовлетворены за счет дополнительной пропускной способности линии.Вместо того, чтобы пытаться количественно оценить резервную мощность передающих и распределительных сетей каждого города, мы сообщаем только об изменениях пикового спроса и оставляем оценку и монетизацию этой информации экспертам, работающим в конкретной ситуации в каждом городе.

3.1. Частные экономические выгоды поддерживают утроение внедрения тепловых насосов в США с 11% до 32% односемейных домов

Мы обнаружили, что 16,7 млн ​​домов — или 21% жилого фонда односемейных домов в США — могли бы сегодня получить экономическую выгоду от замены их существующий обогреватель с тепловым насосом.Добавьте к этому 8,7 миллиона домов, в которых уже есть тепловые насосы, и общий показатель внедрения тепловых насосов в США может вырасти до 32% только за счет частных экономических выгод.

Частная экономическая выгода для этих 16,7 миллионов домов составляет 7,1 миллиарда долларов в год, как показано на рисунке 2. Эта частная выгода включает 12,0 миллиардов долларов ежегодной экономии энергии за вычетом амортизированных затрат на модернизацию технологии теплового насоса. Общественная выгода от внедрения этого теплового насоса составляет 0,6 миллиарда долларов в виде предотвращения ущерба здоровью и 1 доллар.7 миллиардов предотвращенных климатических повреждений ежегодно. Годовые выбросы CO ₂ в жилых помещениях снизились на 8,3% с 506 млн т до 464 млн т.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 2. Уровень использования существующих тепловых насосов составляет 11% существующих домов на одну семью в США. Частный NPV, рассчитанный исходя из годовых и средних цен на электроэнергию и газ по штату, при внедрении тепловых насосов положителен еще для 21% домов в США.Польза для здоровья от внедрения теплового насоса значительно различается. Климатические выгоды в основном увеличиваются с внедрением тепловых насосов: только в 1,7 миллиона домов (2,1% жилого фонда США) внедрение тепловых насосов увеличивает выбросы CO ₂ . Тем не менее, затраты на борьбу с загрязнением могут быть высокими: хотя 22,4 миллиона домов (28% жилищного фонда США) имеют затраты на борьбу с загрязнением от 0 до 200 долл. США за тонну СО ₂ , существует 5,1 миллиона домов (6% жилищного фонда США) с стоимость борьбы с выбросами превышает 1000 $ / тCO ₂ .Эти оценки основаны на исторической эксплуатации сети и предположениях о том, что в течение 15 лет эксплуатации теплового насоса выбросы CO ₂ в электросети уменьшаются на 45%, а ущерб здоровью — на 75%. Частные и социальные издержки снизятся, если сеть станет чище быстрее, чем предполагалось в нашем анализе, или если в будущем будут установлены тепловые насосы.

Загрузить рисунок:

Стандартный образ Изображение высокого разрешения

Мягкий климат (смешанный и прибрежный) имеет наибольший потенциал для внедрения тепловых насосов, как показано на рисунке 3.В этом климате зимние температуры достаточно мягкие, чтобы поддерживать эффективную работу теплового насоса, а лето достаточно жаркое, чтобы получить значительные выгоды от высокоэффективного кондиционирования воздуха теплового насоса. С другой стороны, дома в холодном климате получают наименьшие выгоды от внедрения тепловых насосов.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 3. Внедрение тепловых насосов, потенциал субсидий и общественный ущерб зависят от региона электросети и температуры климата.На рисунке 1 изображена карта, показывающая различные регионы электросетей и климатические регионы.

Загрузить рисунок:

Стандартный образ Изображение высокого разрешения

3.2. Полное внедрение теплового насоса снижает CO

₂ на 160 млн тонн при чистых ежегодных расходах в размере 25,2 миллиарда долларов

Поскольку проникновение теплового насоса превышает 60%, совокупный климатический ущерб продолжает снижаться, в то время как совокупные частные расходы и ущерб здоровью стремительно растут. Если бы все односемейные дома использовали тепловые насосы, это снизило бы выбросы CO ₂ в жилых домах до 346 Мт — сокращение на 160 Мт или 32%, что составляет 6 долларов.4 миллиарда ежегодных климатических выгод. Хотя это благоприятное воздействие на климат является значительным, оно обходится дорого: ущерб здоровью составляет 4,9 миллиарда долларов, а частные экономические издержки — 26,7 миллиарда долларов. Используя эти цифры, совокупная годовая стоимость 100% внедрения тепловых насосов в континентальной части США составляет минус 25,2 миллиарда долларов, не считая затрат на создание инфраструктуры распределения электроэнергии для удовлетворения повышенного пикового спроса на электроэнергию.

Кроме того, внедрение теплового насоса увеличивает выбросы CO ₂ на 2.1% домов в США и затраты на борьбу с выбросами превышают 1000 долларов за тонну CO2. ₂ для 6% домов в США. Исходя из этих цифр, может быть трудно оправдать очень высокие темпы внедрения тепловых насосов.

3.3. Частные и общественные результаты обычно совпадают

Учитывая текущую электросеть, технологии и цены на энергию, всякий раз, когда дом в США заменяет свой существующий обогреватель на тепловой насос из-за частных экономических выгод, внедрение теплового насоса обычно приносит пользу общественному здравоохранению и климату. также.См. Синие незатененные части рисунка 3.

Во многих случаях внедрение теплового насоса приводит к общественному ущербу, т. Е. где общественная чистая приведенная стоимость внедрения теплового насоса отрицательна. Но в большинстве случаев это относится к домам, которые не любят тепловые насосы, т. Е. дома, в которых ЧПС частного использования теплового насоса отрицательна, и внедрение теплового насоса предположительно маловероятно. См. Красные заштрихованные части рисунка 3.

Однако бывают случаи, когда внедрение теплового насоса создает частную экономическую выгоду, но наносит ущерб обществу.См. Синие заштрихованные части рисунков 3 и 4. Это несоответствие частных и общественных результатов происходит почти исключительно для домов, которые в настоящее время отапливаются пропаном. Эффект сосредоточен в областях электрической сети с более высоким уровнем излучения и в более холодных частях областей сети со средним уровнем излучения. Пропан относительно чистый, но дорогой. Обычно замена пропанового обогревателя тепловым насосом имеет экономический смысл. Но в более холодном климате, где тепловые насосы будут работать с меньшей эффективностью, а в электрических сетях с более высокими выбросами, переключение с пропана на тепловой насос часто увеличивает ущерб от выбросов.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 4. Внедрение тепловых насосов, потенциал субсидий и общественный ущерб зависят от базового топлива для отопления, региона электросети, климатической температуры и характеристик жилья. Выводы основаны на текущем жилищном фонде, а повреждения электросети основаны на исторической сети и предположении, что эти убытки уменьшаются, как описано в разделе 2.3.

Загрузить рисунок:

Стандартный образ Изображение высокого разрешения

3.4. Оптимальная по Парето политика может расширить внедрение тепловых насосов с 32% до 37% домов.

Есть много домов, в которых внедрение тепловых насосов принесет пользу обществу, но внедрение тепловых насосов маловероятно, поскольку частная чистая приведенная стоимость отрицательна. Политика может стимулировать эти дома к установке тепловых насосов. Политика может, например, (а) определять дома, в которых общественная выгода от внедрения теплового насоса превышает частные убытки, и (б) субсидировать капитальные затраты на тепловой насос, чтобы свести частные убытки к нулю.Мы классифицируем подмножество домов, в которых возможна данная политика, как «потенциальные субсидии», как показано на рисунках 3 и 4.

Эта категория потенциальных субсидий охватывает почти каждый город в данном исследовании и включает дополнительные 3,8 миллиона домов. Такая политика будет стоить 2,6 миллиарда долларов — годовая амортизированная стоимость — 280 миллионов долларов — и увеличит выгоды для здоровья и климата на 190 и 405 миллионов долларов в год соответственно.

Как показано на рисунке 2 и подтверждено Дэвисом [11], многие дома в США могут получить стимул для внедрения теплового насоса с помощью небольшой субсидии.Однако мы показываем, что только небольшой процент этих тепловых насосов будет давать выгоды от выбросов, превышающие их стоимость субсидий.

3.5. Темпы внедрения тепловых насосов зависят от региона электросети, климата, характеристик жилья и базового топлива для отопления.

Возможно, наиболее важным показателем того, приносит ли пользу использование теплового насоса в доме, является текущее топливо для отопления. Переключение отопления дома с природного газа на тепловые насосы редко приносит пользу, особенно в холодном климате, где почти нет домов, где такое переключение имеет смысл.Если есть возможность выгодной замены нагревателей природного газа тепловыми насосами, то это будет в домах средней эффективности (1970–1989 гг.) В жарком или мягком климате.

Замена домов, в которых используются электрические резистивные нагреватели, на тепловые насосы почти всегда дает явную пользу. Замена электрического резистивного нагревателя тепловым насосом становится более привлекательной в больших (> 1500 SF), менее эффективных (<1990 г.) домах в более холодном климате и регионах с более высокими выбросами в электросетях.

Дома, отапливаемые мазутом, почти всегда приносят пользу обществу от внедрения тепловых насосов. Но это обычно приводит к частным экономическим потерям домовладельца. Почти 65% домов, отапливаемых мазутом, находятся в холодном климате, где уровень использования тепловых насосов выше 20% маловероятен, если домовладельцы будут выбирать свой режим отопления исключительно по стоимости. Наибольшие возможности для замены нагревателей жидкого топлива тепловыми насосами связаны с небольшими (<1500 SF) домами с меньшей эффективностью (<1990 г.).

Замена пропанового обогревателя тепловым насосом, как обсуждалось ранее, часто экономична для домовладельца, но ухудшает качество воздуха. Это особенно верно в электрических сетях с высоким уровнем выбросов, т.е. MRO и RFC — где расположено почти 50% домов, отапливаемых пропаном.

3,6. Ущерб здоровью подрывает климатические преимущества в 28% возможных модификаций тепловых насосов

Внедрение тепловых насосов в США почти всегда снижает выбросы CO ₂ Выбросы: только 1,7 миллиона (2,1%) домов в США внедрение тепловых насосов приводит к увеличению выбросов CO _{2 выброса} .См. Рисунки 2 и 5. Таким образом, рассматривая тепловые насосы исключительно как средство обезуглероживания, имеет смысл стремиться к очень высокому уровню внедрения.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 5. Изменение климата и ущерб здоровью, причиненный каждым домом, использующим тепловой насос. Каждая точка представляет собой один смоделированный дом. В большинстве случаев использование теплового насоса снижает ущерб, наносимый климату, но увеличивает ущерб здоровью.Четкие линейные полосы точек в верхнем правом квадранте показывают модернизацию электрических резистивных нагревателей для отдельной электрической сети. Отношение ущерба здоровью к ущербу, наносимому парниковыми газами, довольно постоянно для конкретной электросети. Расстояние, которое проходит конкретная точка по этой линейной полосе, зависит от того, сколько электроэнергии экономится при переключении с электрического резистивного нагревателя на тепловой насос.

Загрузить рисунок:

Стандартный образ Изображение высокого разрешения

Однако то же отношение не действует в отношении ущерба здоровью.Внедрение тепловых насосов часто увеличивает ущерб здоровью, вызванный такими загрязнителями воздуха, как SO ₂ , NO _x и PM _2,5 . По сравнению с электростанциями, бытовые печи и котлы работают при более низких температурах горения и более строгих нормах качества воздуха. То есть электростанции производят значительно больше вредных веществ, загрязняющих воздух, чем бытовые обогреватели. Хотя внедрение теплового насоса переносит загрязнение географически из городских домохозяйств в сельские районы, где, как правило, расположены электростанции и меньше людей может подвергаться загрязнению, чистый рост загрязняющих веществ и способность этих загрязняющих веществ часто перемещаться на многие сотни миль приводит к увеличению вреда для здоровья в целом.Как показано на рисунке 5, такая ситуация — когда внедрение тепловых насосов увеличивает общий ущерб здоровью — имеет место для 47,5 миллионов домов в США, или 67% жилищного фонда без тепловых насосов. Михалек и др. [42] и Голландия и др. [43] наблюдают аналогичный сдвиг в повреждениях, когда легковые автомобили электрифицированы.

Для 26,1 миллиона таких домов климатические выгоды от внедрения теплового насоса превышают ущерб для здоровья. Это дает положительную чистую общественную ценность. Таким образом, вред для здоровья от внедрения теплового насоса часто перевешивается преимуществами для климата.

Однако есть много других домов, для которых верно обратное: преимущества для климата от внедрения тепловых насосов затмеваются ущербом для здоровья. Из 69,6 миллионов домов, в которых использование тепловых насосов приносит пользу климату, 19,7 миллиона причиняют вред здоровью, превышающий их климатические преимущества. Это дает отрицательную чистую общественную ценность.

Общественные выгоды от внедрения тепловых насосов могут быть улучшены за счет снижения выбросов в энергетическом секторе определенных загрязнителей воздуха.Этого можно достичь, например, за счет более строгого регулирования загрязняющих веществ на электростанциях, например. посредством обессеривания, каталитического восстановления, электростатических пылеуловителей и поэтапного отказа от угля [44].

3,7. Потребности в укреплении сети невелики, за исключением высоких темпов внедрения тепловых насосов в холодном климате.

Помимо увеличения ущерба здоровью, еще одной потенциальной проблемой для очень высоких темпов внедрения тепловых насосов является стоимость укрепления электрической сети для надежного удовлетворения более высокого пикового спроса на электроэнергию [ 8].На рисунке 6 показано, как уровень внедрения тепловых насосов влияет на пиковый спрос на электроэнергию в каждом городе. Многие города видят удовлетворяемые потребности в укреплении энергосистемы. При 100% внедрении тепловых насосов мы обнаруживаем, что в 24 из исследованных городов, представляющих 41% жилищного фонда США, пиковый спрос на жилье увеличивается на 50% или меньше. Более того, в городах с жарким климатом — где потребность в охлаждении приводит к пиковому потреблению электроэнергии, а новый тепловой насос может обеспечить повышение эффективности охлаждения по сравнению с существующим в доме кондиционером — может даже увидеть, что внедрение теплового насоса приведет к снижению пикового спроса на электроэнергию в жилищах.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 6. В жарком климате тепловой насос часто заменяет менее эффективный существующий кондиционер, что снижает общую пиковую потребность в жилом помещении. В холодном климате тепловой насос часто заменяет топку или котел, работающие на ископаемом топливе, что увеличивает общий пиковый спрос населения. Определения «сторонников тепловых насосов» и «потенциала субсидий» см. На рисунке 3.

Загрузить рисунок:

Стандартный образ Изображение высокого разрешения

Тем не менее, при 100% внедрении тепловых насосов мы обнаруживаем, что в 24 из исследованных городов, представляющих 44% жилого фонда США, пиковый спрос на электроэнергию в жилищном секторе увеличивается более чем на 100%. Эти города, как правило, находятся в более холодном климате, где тепловой насос должен регулярно работать при очень низких температурах, что снижает производительность теплового насоса.

Однако при более низких темпах внедрения тепловых насосов большинство городов заметят лишь небольшие изменения в пиковом спросе на электроэнергию в жилых домах.При показателях внедрения тепловых насосов, показанных для категорий «пользователи тепловых насосов» и «потенциальные субсидии» на рисунке 3, мы обнаруживаем, что пиковый спрос в жилищном секторе в некоторых случаях увеличивается на 40%, а в большинстве городов — менее чем на 20%. Многие распределительные сети могут иметь избыточную мощность, чтобы справиться с этим увеличением без необходимости каких-либо обновлений.

3.8. Анализ чувствительности

Наши результаты основаны на предположениях, изложенных выше и подробно описанных в разделе 2: сеть становится значительно чище в течение срока службы теплового насоса, установленного сегодня.Результаты этого анализа могут измениться, если эти допущения изменятся. В следующем разделе мы обсудим чувствительность темпов внедрения тепловых насосов к выбросам в электросети и социальным затратам на углерод, а также к стоимости и эффективности технологии тепловых насосов.

3.9. Более высокая социальная стоимость углерода должна сопровождать более чистые электрические сети.

Мы моделируем последствия внедрения тепловых насосов за 15 лет и предполагаем, что выбросы из электрических сетей — как CO ₂ , так и загрязняющие вещества — уменьшатся за это время.Тем не менее, выбросы в электросети могут падать быстрее или медленнее, чем мы предполагаем. Социальная стоимость углерода — цена или экономические внешние эффекты, представляющие монетизированный ущерб, причиненный выбросами углерода, — также может возрасти в будущем.

Каждое из этих изменений повлияет на общественную чистую приведенную стоимость внедрения теплового насоса. Более чистые электрические сети и более высокие социальные затраты на углерод обычно будут стимулировать декарбонизацию, которую обеспечивают тепловые насосы. Рисунок 7 иллюстрирует этот эффект.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 7. Снижение выбросов из электрических сетей не сможет стимулировать высокие темпы внедрения тепловых насосов, если в первую очередь не возрастут социальные издержки углерода. Уровень внедрения тепловых насосов включает в себя 11% существующих домов с существующими тепловыми насосами, 21% домов, в которых тепловые насосы используются исключительно в личных целях, и дома, в которых субсидирование внедрения тепловых насосов обеспечит чистую общественную выгоду. Обратите внимание, что крайняя левая часть оси x — где средние выбросы в электросети за 15 лет приближаются к нулю — маловероятна, если вообще возможна.Полная ось x исследуется для иллюстрации.

Загрузить рисунок:

Стандартный образ Изображение высокого разрешения

Используя наши текущие допущения о социальных затратах на выбросы углерода в 40 долларов за тонну, более чистая электрическая сеть с меньшим количеством CO ₂ и критериями выбросов загрязняющих веществ не стимулирует более широкое внедрение тепловых насосов. Для многих домов внедрение теплового насоса означает небольшое сокращение выбросов CO ₂ , значительный ущерб здоровью и / или большие частные экономические затраты.Все эти проблемы противоречат аргументам в пользу тепловых насосов как средства рентабельной глубокой декарбонизации.

Для преодоления этих проблем требуется нечто большее, чем очистка электросети — это требует, чтобы общество придавало большее значение ущербу, причиненному выбросами CO ₂ , т.е. более высокая социальная стоимость углерода. Однако, если и то, и другое произойдет одновременно, умеренное увеличение стоимости углерода и сокращение выбросов из энергосистемы может усилить аргумент в пользу значительного внедрения тепловых насосов.Например, если выбросы в сеть упадут на 35% ниже наших предположений, а социальные затраты на выброс углерода достигнут 300 долларов за тонну CO2 ₂ , то чистая выгода для общества может быть достигнута за счет внедрения тепловых насосов на уровне 75%.

3.10. Более низкие затраты на тепловой насос должны сопровождаться более высокой эффективностью теплового насоса

Приведенный выше анализ описывает эффекты замены базовой технологии отопления дома тепловым насосом 8,5 HSPF, 14,3 SEER. Эта замена обходится домам в среднем в 6600 долларов по сравнению со стоимостью замены существующего обогревателя на ту же технологию.Но стоимость и эффективность тепловых насосов могут меняться в зависимости от проекта, стимулов или технологических исследований и разработок.

Изменения стоимости и эффективности тепловых насосов повлияют как на частную, так и на государственную чистую приведенную стоимость внедрения тепловых насосов. Более дешевые тепловые насосы увеличивают чистую приведенную стоимость использования тепловых насосов в обществе и сокращают экономию энергии, необходимую для того, чтобы сделать их привлекательным вариантом. Более эффективные тепловые насосы имеют более низкие затраты на электроэнергию. Рисунок 8 иллюстрирует эти эффекты.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 8. Снижение затрат улучшает влияние эффективности теплового насоса на скорость внедрения. Уровень внедрения тепловых насосов включает 11% домов с существующими тепловыми насосами и домов, в которых внедрение теплового насоса дало бы положительную частную чистую приведенную стоимость.

Загрузить рисунок:

Стандартный образ Изображение высокого разрешения

Мы показываем, что более высокая эффективность теплового насоса действительно улучшает показатели внедрения тепловых насосов, но с уменьшением отдачи. Это уменьшение отдачи особенно заметно при более высоких затратах на установку.Например, при базовой стоимости повышение эффективности теплового насоса мало повлияет на общие показатели внедрения.

Если затраты снизятся — например. из-за технологических достижений, мягкого снижения затрат или субсидий — тогда убывающая отдача от более эффективных единиц будет менее заметной. Например, политика, направленная на покрытие некоторых дополнительных затрат на тепловые насосы с более высоким КПД, может быть эффективным способом одновременного снижения затрат и повышения эффективности.

В нашей статье представлена ​​более подробная картина преимуществ и затрат на внедрение тепловых насосов, чем в предыдущих исследованиях.В то время как прошлые исследования выявили целые регионы, где тепловые насосы приносят общественные или частные выгоды или убытки [2], мы обнаружили, что в большинстве климатов и для большинства типов домов проникновение тепловых насосов ниже, чем это социально оптимально (т. Е. Общественное + частное, ЧПС> 0). В соответствии с предыдущими исследованиями экологического воздействия отопления [2] и электрификации транспортных средств [42], мы обнаружили, что электрификация часто сокращает выбросы парниковых газов. Однако преимущества этих сокращений могут быть сведены на нет увеличением ущерба, наносимого загрязнителями, которые вносят более непосредственный вклад в краткосрочную смертность.Предыдущие исследования показывают, что полная электрификация резко увеличит спрос на энергосистему, и предполагают, что решением может быть продолжение использования природного газа для обеспечения небольшого количества тепла [3]. Мы показываем, что, хотя пиковый спрос на электроэнергию вряд ли резко возрастет, если тепловые насосы будут использоваться только теми, кто этим экономит деньги, более высокие уровни проникновения резко увеличивают пиковую потребность в электроэнергии. Это потребует творческой адаптации электроэнергетической системы, включая распределенную генерацию и реагирование на спрос (см., Например, [45]).

Хотя наш метод моделирования дает общую картину государственных и частных затрат и выгод от внедрения тепловых насосов, он имеет два основных недостатка, которые можно было бы исправить в будущем.

Мы изучаем энергоэффективность элементарным способом. Модель ResStock предоставляет множество характеристик, по которым можно оценить энергоэффективность различных смоделированных домов, например. инфильтрация воздуха, оконный тип, утепление чердака. Тщательное исследование этих характеристик и их влияния на внедрение тепловых насосов выходит за рамки настоящего исследования.Вместо этого мы используем год постройки дома, т. Е. винтаж — как показатель энергоэффективности. Это предположение согласуется с тем, как разработан ResStock, потому что вероятность того, что случайно сгенерированный дом будет иметь высококачественные утеплители, окна, изоляцию чердака и другие качества, увеличивается, если его винтаж моложе. Винтаж — это также показатель, который политики могут легко использовать при разработке политики. Однако политическая инициатива по поощрению внедрения тепловых насосов вполне может сопровождаться стремлением улучшить качество жилищного фонда.Действительно, дома будущего могут быть спроектированы с учетом электрификации и эффективности, и это может изменить баланс выгод и затрат на тепловые насосы. В будущей работе следует оценить совокупные выгоды и затраты на такую ​​модернизацию с применением тепловых насосов.

Высокие темпы внедрения тепловых насосов, а также политика, развитие технологий и инновации, необходимые для их достижения, окажут значительное влияние на электросети и на энергетические рынки. Мы предполагаем постоянные значения цен на топливо, предельных выбросов в сеть, цен на электроэнергию и капитальных затрат на тепловые насосы.В действительности, по мере того, как скорость внедрения тепловых насосов увеличивается, а электрическая сеть становится чище, эти переменные могут изменяться по-разному. Например, затраты на тепловой насос могут снизиться из-за большей экономии на масштабе производства и опыта установщиков тепловых насосов, электрическая сеть может стать чище быстрее из-за углеродной политики, а цены на топливо могут измениться по мере снижения спроса на это топливо со стороны жилого сектора. Наше предположение об исторических годовых и средних ценах по штату является ограничением анализа.Однако, учитывая потенциально огромную неопределенность будущих цен на энергоносители [39], это упрощающее допущение упрощает определение воздействия жилищного фонда, структуры производства электроэнергии, налоговой политики и технологических усовершенствований. Более полное исследование могло бы изучить эти разные чувствительности, чтобы лучше понять неопределенность нашего решения.

Хотя эти недостатки могут повлиять на некоторые ценности наших результатов, мы не ожидаем, что они повлияют на основные выводы этого исследования.Внедрение тепловых насосов — это многогранная проблема, охватывающая несколько секторов и отраслей энергетики, но наш анализ охватывает достаточно этой сложности, чтобы дать обоснованную оценку государственных и частных затрат и выгод от внедрения тепловых насосов в США. Наконец, хотя мы пытаемся учесть тот факт, что сеть, вероятно, станет чище в течение срока службы тепловых насосов, установленных сегодня, очевидно, что существует потребность в других подходах, которые прогнозируют влияние на выбросы структурных изменений в сети [46, 47] или даже произвести альтернативные оценки выбросов от существующей электросети [48].

Применение теплового насоса хорошо сочетается с декарбонизацией. В некоторых случаях такое согласование является слабым — для 8% домов в США внедрение тепловых насосов либо увеличивает выбросы CO ₂ , либо влечет за собой очень высокие затраты на сокращение выбросов. В то время как универсальное внедрение тепловых насосов в США имеет сомнительную ценность, очень высокие темпы внедрения, составляющие 80–90%, могут рентабельно снизить выбросы парниковых газов.

Однако с учетом текущих цен на энергию, прогнозов выбросов в электросети и технологии тепловых насосов такие высокие темпы внедрения маловероятны.С частной экономической точки зрения, мы обнаружили, что внедрение теплового насоса дает чистую экономическую выгоду для 21% односемейных домов в США. При включении домов с существующими тепловыми насосами это составляет 32%. С точки зрения общественного благосостояния, мы обнаружили, что комбинированная ЧПС для климата и здоровья при внедрении тепловых насосов положительна для 70% жилищного фонда США, не использующего тепловые насосы. Эта ставка может снизиться, если учесть стоимость укрепления электрической сети для удовлетворения повышенного пикового спроса на электроэнергию: последствия, с которыми столкнутся многие города.

Таким образом, мы находим преимущество тепловых насосов в качестве инструмента декарбонизации, но есть много препятствий для достижения высоких показателей внедрения. Однако наш анализ показывает ключевые технологии, политику и стратегические идеи для преодоления этих препятствий, причем все они применимы не только к США, но и к другим странам или юрисдикциям:

• В первую очередь обращайтесь к мягкому климату: внедрение тепловых насосов в смешанном и прибрежном климате (см. Рисунок 1) демонстрирует сильный частный экономический потенциал и ограниченный общественный ущерб.Особенно это актуально в электрических сетях со средними выбросами. Более того, в городах с мягким климатом меньше шансов увидеть резкий рост пикового спроса на электроэнергию или связанных с этим затрат на укрепление сети.
• В последнюю очередь обращайтесь к холодному климату: внедрение тепловых насосов в холодном климате (см. Рисунок 1) свидетельствует о слабом частном экономическом потенциале и значительном ущербе для общества. Более того, в городах с холодным климатом более вероятно резкое увеличение пикового спроса на электроэнергию и связанных с этим затрат на укрепление сети.Исключением является установка теплового насоса для замены электрического резистивного нагревателя: такая модернизация обычно снижает затраты домовладельцев, снижает выбросы и снижает пиковую потребность в электроэнергии.
• Ускорение сокращения выбросов в энергетическом секторе: усилия по сокращению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу по критериям электростанций и по созданию генерации с нулевым или низким уровнем выбросов углерода укрепят общественные аргументы в пользу внедрения тепловых насосов. Чем быстрее будут продвигаться эти усилия, тем более выгодными станут высокие показатели внедрения тепловых насосов.Там, где существующей технологией является мазут или резистивное нагревание, переход на тепловые насосы, вероятно, будет экологически и экономически выгодным даже при существующих электрических сетях.
• Покрытие затрат на технологию тепловых насосов средней эффективности: небольшое снижение капитальных затрат и небольшой выигрыш в эффективности могут значительно повысить скорость внедрения. Это может быть достигнуто с помощью таких политик, как отраслевое обучение для снижения затрат на установку, исследования и разработки для снижения стоимости технологий, субсидии, которые отдают предпочтение установкам с более высокой эффективностью, или вознаграждения, которые стимулируют чистое сокращение выбросов CO ₂ .
• Сосредоточьтесь на соответствующих нишах жилищного фонда: некоторые типы домов больше выигрывают от внедрения тепловых насосов, чем другие. Например, в США модернизация с использованием природного газа кажется наиболее перспективной в домах средней эффективности (урожай 1970–1989 годов), модернизация с использованием нефти и пропана в небольших (<1500 SF), старых (до 1990-х годов) домах, а также в электрических домах. модернизация резистивных нагревателей в больших (> 2500 SF), старых (до 1970-х годов) домах.

Целевые стратегические, технологические и политические инициативы могут способствовать широкому распространению тепловых насосов и глубокой электрификации сектора отопления жилых помещений.По мере того, как электрическая сеть становится чище, эта электрификация приведет к большему сокращению выбросов CO ₂ .

Среднее потребление электроэнергии в домах во всем мире — shrinkthatfootprint.com

Знаете ли вы, сколько электроэнергии потребляет ваш дом каждый год?

Если вы это сделаете, этот пост позволит вам увидеть, как вы сравниваетесь с остальным миром.

Снижение выбросов углекислого газа в результате использования энергии в вашем доме — это тема, о которой мы будем много сообщать в будущем.В качестве основы для этих постов мы рассмотрим, сколько электроэнергии используют домохозяйства по всему миру, и сколько на одного человека используется в разных странах.

Среднее потребление электроэнергии в домах

Около 80% людей в мире имеют доступ к электричеству. Эта цифра увеличилась за последнее десятилетие, в основном из-за растущей урбанизации. Но, несмотря на то, что все больше и больше людей получают доступ к электричеству, мы используем очень разные ее количества.

Используя данные Всемирного энергетического совета, мы можем сравнить, сколько электроэнергии потребляет среднее электрифицированное домохозяйство в разных странах.

В странах, которые мы выбрали для сравнения, потребление электроэнергии в домашних хозяйствах сильно различается. Среднее американское или канадское домохозяйство в 2010 году использовало примерно в двадцать раз больше, чем типичное нигерийское домохозяйство, и в два-три раза больше, чем типичный европейский дом.

В США типичное потребление электроэнергии домашним хозяйством составляет около 11,700 кВтч в год, во Франции — 6,400 кВтч, в Великобритании — 4,600 кВтч, а в Китае — около 1300 кВтч. Среднее мировое потребление электроэнергии домашними хозяйствами, имеющими электроэнергию, составило примерно 3500 кВтч в 2010 году.

Эти различия обусловлены множеством факторов, включая богатство, физический размер дома, стандарты бытовой техники, цены на электроэнергию и доступ к альтернативным видам топлива для приготовления пищи, отопления и охлаждения.

Возможно, самое удивительное в этой диаграмме — это то, что среднемировой показатель достигает 3500 кВтч / год, учитывая, что показатели для Индии и Китая настолько низки. Это объясняется двумя вещами: размером домохозяйства и уровнем электрификации.

В Китае около 99% людей имеют электричество, а средний размер домохозяйства составляет около 3 человек.В Индии это 66% и 5 соответственно, а в Нигерии — 50% и 5. Средний размер домохозяйства в большинстве богатых стран приближается к 2,5 человекам. В результате распределение электрифицированных домохозяйств более смещено в сторону богатых стран, чем населения в целом.

Потребление электроэнергии в домашних условиях на человека

Взяв потребление электроэнергии в жилых домах и разделив его по численности населения, мы можем посмотреть, сколько электроэнергии в среднем использует дома человек в каждой стране. В отличие от нашего предыдущего графика, этот график учитывает всех людей в каждой стране, поэтому для мест, где доступ к электричеству не универсален, цифры ниже.

Несмотря на то, что графики выглядят очень похожими, есть несколько разительных отличий.

Каждый американец потребляет дома около 4500 кВтч в год. Это примерно в шесть раз больше, чем в среднем в мире на душу населения, или более чем в пять раз выше среднего показателя для тех, кто имеет доступ к электричеству.

Различия между развитыми странами также весьма значительны. В то время как в США и Канаде рост составляет около 4500 кВт / ч на человека, в Великобритании и Германии — менее 2000 кВт / ч.В Бразилии, Мексике и Китае потребление на человека составляет всего 500 кВтч, но рост сильно отличается. В Бразилии жилищное использование на человека было стабильным в течение последних 20 лет, тогда как в Мексике оно выросло на 50%, а в Китае — на 600%.

Где твой?

Наше домашнее потребление электроэнергии составляло 2 000 кВтч каждый из последних нескольких лет, что означает около 700 кВтч на человека. Нам выгодно не использовать электричество для обогрева или охлаждения, хотя наша электрическая духовка является большим источником спроса.

Это делает нас бразильской семьей, но глобальными людьми 😉

Как складываются?

Сообщение по теме: Как мы используем электричество?

Как мы сокращаем потребление электроэнергии на 85%

Вы правильно прочитали: 85%. Моя семья из четырех человек использует в среднем 4,7 киловатт-часа (кВтч) электроэнергии в день. Наши счета за электричество никогда не превышают 32 доллара в месяц. Раньше мы использовали чуть более 30 кВт / ч в день, что является примерно средним показателем для США, хотя есть огромные различия.В нашем штате средний показатель составляет более 36 кВтч / день.

Позвольте мне сразу же познакомить вас с графиком. Серые полосы представляют собой использование моих родителей, что очень похоже на то, как это было у нас до того, как мы начали резать, и аналогично среднему американскому использованию. В этом году у нас был необычно жаркий май и прохладный июнь, поэтому кондиционирование воздуха в те месяцы было перевернуто. Спасибо моему мужу Data Fiend за красивый график.

Из электроэнергии, производимой в Америке, 38% используется в домах.Еще 37% используется в коммерческих целях, а остальная часть — в производстве. Очевидно, что люди имеют гораздо меньшее влияние на эти последние две категории, но, безусловно, не повредит меньше делать покупки, меньше покупать, покупать подержанные и рано выходить на пенсию . По крайней мере, это хорошо для банковского счета и создания беспорядка.

Снова по домам, ведь именно там у нас больше всего контроля. В чем вообще проблема со всем этим соком? Прежде всего, это составляет более 9,5 тонн эквивалента углекислого газа в атмосферу на одно домохозяйство при использовании U.S. средние выбросы в сеть составляют 1,45 фунта / кВт · ч углеродного эквивалента. (Посмотрите , этот замечательный инструмент , чтобы увидеть, как ваш почтовый индекс соотносится с сочетанием выработки электроэнергии, и узнайте углеродный след ваших фактических киловатт. Обратите внимание, что таблицы указаны в мегаваттах, а не в киловаттах, а диаграмма углерода — это просто углерод, с выделением других парниковых газов.) Но влияние производства электроэнергии на этом не заканчивается. Есть также экологических потерь при добыче угля , экологических последствий гидроразрыва для природного газа и сложная проблема хранения радиоактивных отходов ядерных реакторов.

К счастью, возобновляемые источники энергии, такие как энергия ветра и солнца, быстро развиваются. Не поймите меня неправильно. Я считаю, что электричество — незаменимый инструмент, а возобновляемые источники энергии — определенно шаг в правильном направлении. Я надеюсь, что мы продолжим их совершенствовать и научимся лучше их использовать. Но даже при всем недавнем росте возобновляемых источников энергии, глобальное использование ископаемого топлива составляет , также все еще растут, , потому что спрос все еще растет. Все наше строительство возобновляемых источников энергии не привело к сокращению использования ископаемого топлива вообще , и никогда не будет, пока люди продолжают требовать больше энергии.Люди в развивающихся странах нуждаются в этой силе, чтобы дети могли делать уроки, а больницы могли функционировать. Американцы не получают большей выгоды от увеличения потребления электроэнергии.

На горизонте также проблемы с окончательной утилизацией и последующей реконструкцией ветряных турбин и солнечных панелей . Есть проблемы, связанные с передающим оборудованием и прерывистостью , которые не всегда учитываются. Даже если бы можно было добывать материалы и создавать компоненты для возобновляемых источников энергии без ископаемого топлива (чего в настоящее время нет), мы, , не сможем масштабировать их достаточно быстро , чтобы предотвратить климатическую катастрофу, сохранив при этом наш текущий уровень потребления электроэнергии .Мы просто обязаны. Использовать. Меньше.

Использование меньшего количества дает нам время для перехода на более чистые виды топлива, потому что это снижает количество загрязняющих веществ, которые мы вносим в атмосферу прямо сейчас , вместо того, чтобы ждать пять или пятнадцать лет. Использование меньшего количества энергии может позволить нашему обществу использовать возобновляемые источники энергии и предоставить доступ к электричеству людям, у которых его не было, без того, чтобы не поджарить земной шар. Использование меньшего количества экономит деньги сегодня.

Так как же моя семья стала потребителем сверхнизкой электроэнергии? Это было не сложно и не сразу, а скорее как плавное извилистое путешествие к новым способам достижения цели.Не каждое предложение применимо к каждому дому, потому что у всех разные временные и денежные ограничения. Вы должны сделать то, что работает для вас, а затем поделиться этим с нами, если это может сработать и для нас. Недавно у меня был гость, который назвал мой дом «примитивным», и он не ошибся. Он сильно отличается от среднего американского дома и от дома, в котором я вырос. Однако в данном случае примитив не означает неудобно, грязно или даже особенно неудобно. Всего намного меньше экологически вредных.

Наше путешествие началось, когда наш сосед по комнате съехал и взял с собой стиральную машину и сушилку. Я была на седьмом месяце беременности первым ребенком. Я действительно , а не , хотел потратить огромную сумму денег на бытовую технику. Я не хотел увеличивать производство бытовой техники, или платить за сушилку, или обогревать дом и планету, пока изнашивает мою одежду быстрее.

Мы купили стиральную машину Energy Star с фронтальной загрузкой, но не подходящую сушилку. Хотя мы живем в очень влажном районе.Несмотря на то, что я планировала подгузник из ткани (в конце концов, я наклеила сразу две ткани без сушилки). Это не идеально. Примерно два раза в год, когда идет дождь в течение нескольких недель или кошка на что-то писает, я беру почти, но не совсем сухое белье в прачечную по дороге в другое место и провожу его в сушилке на 75 центов. .

Вешая одежду, я наблюдаю за большой голубой цаплей в нашем пруду.

Все остальное время вешаю одежду на самодельную вешалку.Стиральная и сушильная машины вместе потребляют около 13% электроэнергии в доме, но сушильная машина потребляет более 9/10 этой электроэнергии, поэтому с помощью одного небольшого изменения мы снизили влияние как минимум на 10%. (Посмотрите на графике , чтобы узнать об использовании энергии в вашем доме.)

Люблю развешивать одежду. Это не займет много времени. Это хороший момент, чтобы спокойно подумать, написать что-нибудь в голове, спланировать сад или ответить на вопросы маленьких детей. Одежда обычно лучше пахнет и служит намного дольше. Я никогда не задерживаюсь в стирке, потому что не страдаю иллюзией, что могу сделать восемь загрузок в день, если она накапливается, а это значит, проверьте это: мне никогда не придется тратить целый день на стирку! Как это круто! Я просто делаю нагрузку, когда это достаточно хорошо, и почти всегда получается хорошо.Если вы думаете, что не сможете его размахивать, вы все равно можете попробовать и узнать наверняка. Веревка для белья стоит недорого, и вам даже не нужно избавляться от сушилки, просто сделайте паузу на время, достаточное для того, чтобы научиться повеситься. Я знаю кого-то, кто сушит вешалки, несмотря на то, что у нее десять детей.

В нашем доме такая же сделка. Мы предпочитаем уделять несколько дополнительных минут нашего времени или немного больше размышлений и управления в обмен на значительное сокращение потребления электроэнергии. С другой стороны: американцы используют огромное количество электроэнергии, чтобы сократить ежедневные задачи на несколько минут или сделать их немного более удобными.Все эти негативные воздействия на планету и наше коллективное будущее, просто чтобы выиграть несколько минут, немного большего удобства. Если бы я выбрал это, я не смог бы придумать разумного способа объяснить это своим детям, которым придется жить в том деградировавшем будущем, которое мы все делаем благодаря нашему сегодняшнему выбору.

После того, как мы избавились от сушилки, заменили неэффективные лампочки. В обычном доме они могут потреблять 12% мощности, в то время как эквивалентные светодиоды используют 1/10 или меньше. Затем мы загнали в загон энергетических вампиров , которые тратят до 13% от общего использования.Большой экран компьютера, который мы используем для телевизора, находится на переключателе. Его можно полностью отключить в течение 22 часов в день, когда он не используется, вместо того, чтобы продолжать потреблять электроэнергию. У нас есть только один из них, потому что мы избавились от большинства машин, которые на самом деле не обслуживают нас , но во многих домах есть десятки устройств этой категории. А если у вас негерметичный дом, стоит еще 10% заделать трещины и добавить изоляцию, если вы можете себе это позволить, особенно в потолке. Со временем это окупится.

Итак, давайте все сложим. В доме, который использует в среднем 30 кВтч / день, эти простые изменения, не требующие больших затрат времени, денег или удобства, потенциально могут сэкономить: 3 кВтч / день на освещении, 3,9 кВтч / день на резервных энергетических вампирах, 3 на обогреве и охлаждении с помощью уменьшение утечки, и 3 на сушилке. Преобразуя эти кВтч / день в углеродные и карманные расходы, мы получаем на 3,5 тонны меньше углерода, выбрасываемого в воздух каждый год, и на 43% сокращение счетов за электроэнергию.

Около половины потребляемой электроэнергии в среднем доме приходится на отопление и охлаждение, и после того, как трещины заделаны, не так просто произвести дополнительные изменения.Большинство из нас застряло с теми домами, которые у нас есть, и с уже установленными системами, но есть место для маневра. Многие люди зонируют обогрев, обогревая только те комнаты, в которых они сейчас находятся, или только те, которые используются чаще всего. Личный опыт работы с моей дровяной печью научил меня, что дом с разной температурой в разных комнатах и ​​в разное время дня на намного удобнее на , чем тот, где всегда везде 67 градусов тепла. Многие люди выключают термостаты ночью и зимой.Я знаю семью, которая прекрасно нагревается до 65 градусов днем ​​и до 55 ночью.

Когда я жил в домах с принудительной вентиляцией, весной и осенью на несколько месяцев выключал термостат. Открывайте окна утром и закрывайте к полудню, чтобы охладить дом, когда погода становится слишком теплой. Открывайте их в полдень и закрывайте во время ужина, чтобы обогреть дом, когда погода становится слишком холодной. Конечно, это менее осуществимо, если вы ходите на работу весь день каждый день или если в вашем климате более короткие сезоны, но это вариант для многих людей.Это займет всего минуту, пахнет лучше, чем воздух, прокачиваемый через воздуховоды, и в доме тише, потому что вентиляторы, которые перемещают весь этот воздух, не должны работать; ветерок делает эту работу автоматически.

Для охлаждения огромным преимуществом являются потолочные вентиляторы. Благодаря вентилятору в комнате становится на пять градусов прохладнее, а движущийся воздух помогает бороться с влажностью и сохранять карманы. Просто обязательно выключайте их, когда люди выходят из комнаты, потому что кажется холоднее , но на самом деле он не делает воздух холоднее.Поклонники обходятся очень дешево за ту пользу, которую они приносят.

Как человек, переехавший с севера на юг, я очень ценю кондиционеры. Однако, когда на улице жарко на каждый градус, дом дополнительно охлаждается, потребляет больше электроэнергии, потому что только изоляция замедляет передачу тепла через стены , а не останавливает ее. Чем больше разница между внутренним и внешним миром, тем быстрее передача и тем больше энергии необходимо для достижения каждой последующей ступени.Вы можете значительно сэкономить, просто обогрея дом на несколько градусов.

Человеческое тело постепенно привыкает к более высоким температурам, если его не хранить постоянно. Это помогает человеку лучше переносить жару, когда он решается выйти на улицу, и может снизить риск серьезных проблем со здоровьем, таких как тепловой удар. Уменьшение нагрева и охлаждение для лучшего соответствия температуре наружного воздуха (даже если вы делаете это только во время сна или вне дома) может сэкономить 10% или еще 3 кВт / ч в день.

Когда мы строили наш маленький домик, мы думали, что, возможно, захотим полностью отключиться от электросети. Чтобы позволить себе это, мы постарались разработать дизайн, специально предназначенный для минимизации потребления электроэнергии. Это повлекло за собой другие изменения, помимо вышеизложенного.

Во-первых, горячее водоснабжение составляет 14% от потребления электроэнергии в домах. Мы забираем горячую воду из дровяной печи в самые холодные месяцы, при этом потребляется минимум электроэнергии только для того, чтобы запустить эффективный насос. Мы душ в саду в самые теплые месяцы водой, нагретой солнцем.В межсезонье, когда дровяная печь мало работает, но слишком холодно, чтобы принимать душ на улице, мы используем электрический водонагреватель, который практически не работает большую часть времени. Включаем примерно на 15 минут, затем снова выключаем перед тем, как принять душ. Это экономит около 30%, если не выключать его постоянно. В совокупности эти изменения стоят более 3 кВт / ч в день.

Дровяная печь также служит для обогрева и приготовления пищи в зимний период, и, вероятно, вызывает больше загрязнения, чем использование электричества для тех же задач (см. Подробное обсуждение здесь ).Несмотря на то, что мы всегда учитываем воздействие на окружающую среду, решающую задачу — приготовление пищи и обогрев зимой — мы решили, исходя из устойчивости. В жаркую погоду у меня есть летняя кухня с походной печью, которая потребляет около четырех галлонов бензина в год, плюс солнечная печь и солнечный осушитель. Все это необходимо делать на улице, чтобы не допустить попадания тепла в дом и снизить потребление электроэнергии, необходимой для охлаждения.

Наш дом вмонтирован в землю (также называемый «защищенным от земли»). На этапе проектирования я надеялся, что это избавит нас от необходимости в дополнительном охлаждении, и это действительно так.При такой температуре можно было бы выжить, но для поддержания нормального уровня влажности мы используем самый маленький оконный кондиционер на рынке от двух до пяти часов в день.

Таким образом, в жаркие месяцы наше потребление энергии достигает 5,2 кВтч / день, тогда как в самые холодные месяцы оно снижается примерно на 2,3 (зимой другие домохозяйства в нашем районе используют больше всего, и это дополнительное количество обычно пополняется самыми грязными топлива, потому что они наиболее гибкие, поэтому зимняя экономия особенно безопасна для окружающей среды). Мы могли бы использовать около 2.5 кВтч / день для охлаждения в нужные дни, что выше, чем я ожидал, но все же довольно мало.

Закапывание в землю, вероятно, помогает и с обогревом. Температура на глубине пяти футов под землей в нашем районе составляет около 60 градусов, что значительно выше, чем температура воздуха зимой. Когда мы уезжаем на неделю в декабре, температура в доме не опускается ниже 54 градусов, даже без дополнительного отопления. Здание ориентировано с востока на запад в соответствии с хорошим пассивным солнечным проектированием , окна выходят на юг.Это приводит к повышению температуры на пять градусов даже в самые холодные зимние дни, если погода солнечная.

Очевидно, что ничего нельзя сделать с ориентацией и защитой существующих домов от земли. Однако если вы подумываете о строительстве или покупке другого дома, определенно стоит сделать выбор, помня об этих вещах.

Еще одно изменение, которое мы внесли, — избавление от холодильника. Они потребляют всего около 4% энергии в доме, но я также хотел морозильный ларь, чтобы хранить продукты, выращенные в саду, и мясо, выращенное в домашних условиях.Я не хотел покупать, платить за пробег и освобождать место для холодильника и морозильника в моем доме площадью 725 квадратных футов. Меня очаровал отключенный холодильник Шэрон Астик, который она описала в книге Depletion and Abundance . Она поддерживала охлаждение молока, вынимая несколько бутылок со льдом из морозильной камеры. У нее было больше детей и больше коз, чем у меня; Если бы она могла это сделать, то смог бы и я.

Я рассудил, что организация с выдвижным ящиком может работать лучше, чем дверь, обращенная вперед, которая печально известна тем, что тратит впустую холодный воздух, разливая его по всему полу.Я разработал пару изолированных ящиков, которые поместятся под кухонной стойкой. Дважды в день мы вытаскиваем из морозильника две переделанные бутылки из-под сока и льда и кладем их в ящик. Есть кастрюля Tupperware для улавливания конденсата, который образуется на бутылках со льдом, который необходимо слить в раковину. Пока я не перегружаю морозильную камеру и не заставляю себя вынимать новые бутылки, это 30-секундная процедура, всего лишь часть того, как открывать кухню утром и закрывать вечером.

Насколько хорошо это работает? Чертовски хорошо.В отличие от лагеря или холодильника для пикника, здесь нет рыхлого льда, поэтому нет кучи воды, плавающей на всем протяжении. Молоко и другие очень хрупкие продукты ложатся в кастрюлю против льда. Соленья, приправы и закваски, такие как йогурт, кладут рядом со сковородой, там на градус или два теплее. Яблоки, картофель и другие продукты кладут в нижний ящик, где для них идеальная температура. Остатки остывают на прилавке, а затем отправляют в морозильную камеру, что в любом случае безопаснее, чем складывать их в холодильник.Мы забыли поменять лед, может быть, три раза за два года, но катастрофы не последовало.

Примерно единственное, что хранится не так хорошо, как в обычном холодильнике, — это брокколи. Не знаю почему, но он становится коричневым на несколько дней раньше. Независимо от того. Если я куплю его в магазине, мы съедим его в течение 48 часов. Когда-нибудь я вырасту его успешно и буду есть прямо с растения, только в сезон, тарелка за тарелкой, пока мне это не надоест, что я даже не хочу слышать слово брокколи до следующей весны.Это будет прекрасно.

В мой дом встроено много комфорта. По мировым стандартам у нас все еще есть много электрических устройств. У меня есть любимая мультиварка, электрический чайник, тостер и кухонный комбайн для приготовления арахисового масла и песто. Одно или три из этих устройств используются каждый день. Дети смотрят что-то по четыре-шесть часов в неделю, и взрослые смотрят столько же. Наш ребенок, который никогда не спал, превратился в мальчика, который отлично спит, поэтому мы проводим перед экраном в середине ночи гораздо меньше времени, чем раньше.

У нас также есть морозильная камера, стиральная машина, водонагреватель и насос, который забирает горячую воду из дровяной печи. У нас есть два ноутбука (которые потребляют примерно 1/5 энергии настольного компьютера), два телефона, две дрели и две пилы, игрушки, работающие на аккумуляторных батареях, пылесос, четыре потолочных вентилятора, 18 светодиодных ламп. В это время года на нашем живом апельсиновом дереве цветет нить праздничных огней, которая цветет на Рождество и заставляет весь дом пахнуть апельсиновым цветком.

Все это складывается в очень современную, совсем не примитивную жизнь.Нам очень удобно каждый день, и мы можем делать все, что нам нужно, плюс почти все, что мы хотим в нашей жизни. С точки зрения истории человечества это фантастическое количество роскоши, всего за 4,7 кВт / ч в день.

Не волнуйтесь, если вы не можете или не хотите менять все это. Для планеты, для кошелька и для того, чтобы жить более красивой жизнью, лучше изменить несколько или даже одну, чем ничего не менять. Даже небольшое сокращение на небольшую часть людей уничтожит нулевой уровень Америки.Ежегодный рост потребления электроэнергии на 2% направляет нас в правильном направлении. Я не предлагаю никому перевернуть свою жизнь. Я приглашаю всех присоединиться к нам в удивительном и увлекательном путешествии, чтобы жить так же хорошо или лучше с меньшими затратами.

Как насчет вас? Что вы сделали, чтобы уменьшить воздействие за счет меньшего потребления электроэнергии, и что вы собираетесь попробовать дальше? Сообщите нам в комментариях. Я хотел бы иметь новые идеи.

Тизер, фотография предоставлена ​​Майклом Гэблером, CC BY 3.0

типов систем отопления дома — советник Forbes

От редакции. Советник Forbes может получать комиссию за продажи по партнерским ссылкам на этой странице, но это не влияет на мнения или оценки наших редакторов.

Когда температура падает, легко обнаружить, что вы включаете термостат, чтобы согреться в доме. Выбор правильного типа системы отопления дома может облегчить нагрузку на ваш термостат и помочь сэкономить энергию.Все системы отопления преследуют одну цель: передавать тепло жилым помещениям, чтобы поддерживать комфортную и жаркую среду.

Сравните предложения лучших подрядчиков по отоплению и охлаждению

Бесплатно, без обязательств Оценки

Некоторые дома имеют более одной системы отопления, особенно когда у них есть подвал или дополнительная комната, отапливаемая другой системой, чем остальная часть дома. Вот 10 типов систем отопления дома, которые вы должны знать домовладельцу (или потенциальному домовладельцу).

1. Печь

Системы принудительного распределения воздуха на сегодняшний день являются наиболее распространенным типом систем отопления дома. Они используют печь с нагнетательным вентилятором, который через сеть воздуховодов подает нагретый кондиционированный воздух в различные комнаты дома. Поскольку в системах с принудительной подачей воздуха используется тот же вентилятор и воздуховоды, что и в кондиционере, их можно использовать и в летние месяцы.

• Источник топлива : природный газ, пропан, масло или электричество
• Преимущество : печи с принудительным воздушным охлаждением объединяют возможности охлаждения и нагрева в одной системе
• Недостаток : Газовые печи могут представлять опасность пожара, взрыва или отравления угарным газом

2.Бойлер

В старых домах и квартирах могут быть традиционные бойлеры и радиаторные системы. В них используется центральный котел, который направляет пар или воду по трубам к радиаторам по всему дому. Это лучше всего подходит для зонированного отопления и охлаждения, но не так эффективно для одновременного обогрева более просторных участков дома.

• Источник топлива : природный газ, пропан, мазут, биодизельные смеси или электричество
• Преимущество : Обеспечивает комфортное тепло, которое не сушит воздух, как другие системы отопления
• Недостаток : Котельные системы нельзя комбинировать с кондиционированием воздуха для круглогодичной системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

3.Тепловой насос

Тепловые насосы — это новейшая технология для систем отопления дома. Они используют систему, похожую на кондиционер, отбирая тепло из воздуха и доставляя его в дом через внутренний кондиционер. Популярная система с тепловым насосом известна как система мини-сплит или бесканальная система отопления.

В этой системе используется небольшой наружный компрессорный агрегат и внутренние кондиционеры, которые можно разместить в разных комнатах по всему дому. Они могут быть гибким дополнением, поскольку их можно переключать в режим кондиционирования в летние месяцы.

• Источник топлива : Электричество или природный газ
• Преимущество : воздуховод не требуется, а настенные блоки позволяют точно регулировать температуру в каждой комнате
• Недостаток : Неэффективен в холодном климате

4. Излучатель для пола

Системы лучистого отопления обеспечивают равномерное тепло по всему дому. В большинстве излучающих систем внутри пола используются пластиковые водопроводные трубы внутри бетонных перекрытий или прикрепляются к основанию деревянных полов.Они очень тихие по сравнению с другими системами отопления дома. Существуют также системы лучистого отопления для пола, в которых используется электропроводка для работы с керамическими или каменными плиточными материалами.

Несмотря на то, что они медленно нагреваются и приспосабливаются к перепадам температуры, напольные излучающие системы энергоэффективны и обеспечивают комфорт с подогревом для каждого дюйма дома.

• Источники топлива : Природный газ, пропан, электричество или солнечные системы горячего водоснабжения
• Преимущество : Излучающие системы обеспечивают стабильное, равномерное и комфортное тепло по всему дому
• Недостаток : при возникновении проблем с обслуживанием доступ к скрытой системе трубопроводов затруднен, и может потребоваться демонтаж полов.

5.Электрическое сопротивление

Системы резистивного отопления или электрические обогреватели не используются в качестве основной системы отопления дома из-за высокой стоимости электроэнергии. Тем не менее, они являются хорошей дополнительной системой отопления для домашних офисов, подвалов, сезонных помещений и домов без других систем отопления.

Электронагреватели просты в установке и относительно недороги. Обычно они портативные, что позволяет легко переносить их из комнаты в комнату. У них также нет движущихся частей, практически не требующих обслуживания, воздуховодов, кондиционеров или какого-либо другого оборудования.

• Источник топлива : Электричество
• Преимущество : Системы электрического сопротивления невероятно универсальны и могут быть установлены практически в любом месте
• Недостаток : они потребляют много электроэнергии и могут значительно увеличить счета за электроэнергию

6. Обогреватель плинтуса

Системы обогрева плинтусов с горячей водой, также известные как гидронные системы, представляют собой современную форму лучистого тепла, которое может быть очень эффективным. С помощью центрального котла эти системы нагревают воду, которая циркулирует по системе водопроводных труб к низкопрофильным отопительным установкам на плинтусе.Это обновленные версии традиционной вертикальной радиаторной системы. Они помогают нагретому воздуху подниматься от плинтуса, а холодный воздух направляют к плинтусу для обогрева.

• Источник топлива : природный газ, пропан, мазут или электричество
• Преимущество : Гидравлические системы предлагают точные механизмы контроля температуры
• Недостаток : Системы котла и горячего водоснабжения нельзя совмещать с системами кондиционирования воздуха

7.Электрический обогреватель

Электрические обогреватели, также известные как переносные или подключаемые к электросети, могут быть доступными для домовладельцев, которые не живут в холодную погоду. Это отличные временные решения, которые могут обеспечить целевое и контролируемое тепло в течение нескольких минут после подключения к источнику электроэнергии.

Электрические обогреватели заполнены маслом и преобразуют электрический ток непосредственно в тепло, подобно тому, как работает тостер. Некоторые современные электрические обогреватели также имеют охлаждающие вентиляторы, которые можно использовать в теплые дни, что делает их отличным выбором для квартир-студий, домашних офисов, подвалов и небольших помещений.

• Источник топлива : Электричество
• Преимущество : Эти нагревательные системы могут предлагать мгновенный источник тепла
• Недостаток : их системы не обогревают всю комнату или дом

8. Активное солнечное отопление

Более современная домашняя система отопления, активное солнечное отопление, использует солнечную энергию для нагрева жидкости и передает солнечное тепло непосредственно во внутреннее пространство или в систему хранения для дальнейшего использования. Обычно они дополняются системами лучистого отопления, котлами или тепловыми насосами.Но активные солнечные системы отопления могут распределять тепло с помощью излучающего пола, плинтусов с горячей водой или центральной системы приточного воздуха.

К сожалению, эффективные солнечные системы по-прежнему полагаются на другие домашние системы отопления, чтобы быть эффективными на 100%.

• Источник топлива : Солнечная энергия
• Преимущество : более экологичный подход к отоплению дома
• Недостаток : Активные солнечные системы по-прежнему полагаются на традиционные системы отопления для работы

9.Гибридное отопление

Гибридные домашние системы отопления сочетают в себе энергоэффективность системы теплового насоса с мощностью газовой печи. Большую часть времени тепловой насос работает на полную мощность для обогрева дома. Затем, в экстремальных погодных условиях, печь дополнит систему для достижения желаемых температур.

Поскольку обе системы дополняют друг друга, нагрузка на каждую из них значительно меньше, что означает меньшее количество ремонтов и замен.

• Источник топлива : Природный газ и электричество
• Преимущество : Гибридные системы предлагают полное решение для обогрева, которое работает при экстремальных температурах
• Недостаток : система теплового насоса требует регулярного обслуживания и проверки обслуживания каждые два года

10.Печь с гравитационным воздухом

Современная версия традиционной печной системы отопления, гравитационные воздушные печи распределяют воздух через каналы. Однако вместо того, чтобы пропускать воздух через воздуходувку, системы гравитационных печей позволяют теплому воздуху подниматься, а холодному — опускаться. Печь в подвале нагревает воздух, который через двери поднимается в комнаты, а холодный воздух возвращается в топку через другую систему каналов возврата холодного воздуха.

• Источник топлива : природный газ, пропан, масло или электричество
• Преимущество : Эта система практически не имеет движущихся частей, поэтому не требует значительного обслуживания
• Недостаток : Требуется время для регулировки температуры, потому что система работает на простых конвекционных токах

Итог

Понимание множества типов домашних систем отопления позволит вам принять оптимальные решения о том, как обогревать ваш дом, или решить, какую систему вы предпочтете при поиске дома.Знание, какая система лучше всего подходит для вас, может помочь вам сэкономить время и деньги в будущем.

Сравните предложения лучших подрядчиков по отоплению и охлаждению

Бесплатно, без обязательств Оценки

Тарифы на электрические услуги — Жилые |

Все ставки действуют с 19 января 2021 г., если не указано иное.

Каждый клиент также будет ежемесячно вносить корректировку стоимости электроэнергии (PCA) в зависимости от потребляемой кВтч.PCA основывается на стоимости электроэнергии BPU, закупаемой оптом у American Energy Partners, Inc.

Ежемесячная плата за обслуживание применяется ко всем классификациям тарифов, независимо от использования счетчика.

Бытовая служба

Плата за обслуживание	$ 16,25	Ежемесячно
Заряд энергии	$ 0,0858	Всего кВтч

Тариф на электроэнергию для жилых помещений доступен для однофазных потребителей, обслуживаемых через один счетчик при напряжении 120/240 вольт.Каждая квартира или жилая единица считается отдельной частной резиденцией.

Жилой двухтопливный

Плата за обслуживание	$ 6,50	Ежемесячно
Заряд энергии	$ 0,0593	Всего кВтч

Двухтопливная система использует две независимые системы отопления для обогрева вашего дома. Клиенты BPU, работающие на двух видах топлива, используют электроэнергию в качестве основного источника тепла. В качестве резервного источника тепла можно использовать пропан, мазут или природный газ.Резервный источник тепла должен быть автоматическим и иметь достаточный размер, чтобы обогревать ваш дом во время перебоев в работе. Например, источник электрического тепла, такой как нагнетательный воздухонагреватель, с мазутом, пропаном, природным газом или накопленным электроэнергией теплом в качестве резервной системы нагрева.

Эта программа доступна для клиентов, у которых уже есть электрическая услуга. Эта скорость может быть прервана до 400 часов в сезон и будет дистанционно контролироваться BPU для предотвращения чрезмерного пикового использования. Нагрузка на обогрев помещения будет измеряться отдельно и может быть отключена в любое время.Этот тип обслуживания однофазный или трехфазный, 60 Гц, при доступном вторичном напряжении.

Жилой Off Peak

Плата за обслуживание	$ 6,50	Ежемесячно
Заряд энергии	0,06 $	Всего кВтч

Эта программа доступна для клиентов, получающих электроэнергию вместе с другим тарифным планом на электроэнергию. Эта ставка предназначена для бесперебойного обслуживания энергетических нагрузок, которые дистанционно управляются BPU.Нагрузка на отопление помещения будет измеряться отдельно. Обслуживание по этому графику будет доступно примерно восемь (8) часов в день, обычно в 23:00. до 7:00 утра или в соответствии с установленным БПУ. Этот тип обслуживания однофазный или трехфазный, 60 Гц, при доступном вторичном напряжении.

Пиковый нагрев

Потребитель отопления в непиковый период использует электричество в качестве основного источника тепла. В непиковой системе отопления используется система аккумулирования тепла (тепла), которая нагревается в непиковое время, обычно в 11:00.м. до 7:00 утра. Напольные электрические коврики, электрические бойлеры для нагрева воды в полу и кирпичные накопители — все это примеры систем накопления тепла. Затем на следующий день в ваш дом поступает тепло, чтобы обеспечить 100% отопления по мере необходимости.

Электроаккумулятор сверхвысокой нагрузки

Потребителю, потребляющему воду в непиковый период, необходимо установить водонагреватель на 100 галлонов или больше, одобренный UL. Накопительная система водонагревателя нагревает воду в непиковые часы, обычно в 11:00 часов.м. до 7:00 утра. Нагретую воду можно использовать в любое время дня.

Чтобы получить заявку на установку Off Peak или Dual Fuel, заполните

и отправьте ее по адресу Repair@bpu.