Чем лучше обогреть дом частный: самый экономный способ, как и чем дёшево, экономично обогреть частный коттедж зимой, эффективный тип обогрева

Как отопить частный дом без газа

Почему вообще в последние годы встает вопрос: как отопить дом без газа? Основная причина состоит в нестабильности газовых поставок, второстепенная – в высоких тарифах на газ. Теперь владельцы строящейся недвижимости ищут, как организовать альтернативное отопление, без газа, но с высоким уровнем удобств и возможностей.

Новое поколение стремится к более высокому уровню комфорта, к экономному отоплению по программе, с автоматикой в каждой комнате или с удаленным управлением.

Владельцы уже давно построенных домов стремятся снизить роль газового котла в работе на отопление к минимуму и заменить его чем-то менее затратным в эксплуатации.

Вариантов модернизации давно действующей котельной существует несколько. Разберем по очереди различные возможные технические решения и сравним величину капиталовложений, необходимых для реализации разных способов отопления, исключая системы с газовым котлом.

Рассмотрим, как сделать отопление в новом частном доме без газа, и как провести модернизацию старой котельной, не используя газовый котел.

Отопление частного дома без газа: чем, как и сколько стоит

1. Твердотопливные котлы. Котел на твердом топливе, точнее – на дровах, угле, пеллетах или брикетах. Самым простым вариантом многие считают установку вместо газового котла твердотопливного отопительного агрегата, рассчитанного на несколько дней работы от одной закладки топлива. Но в этом варианте для отопления частного дома без газа есть порядочно неудобств.

Пеллетные котлы с бункером, с транспортером и горелкой, занимают достаточно много места. Пеллеты должны быть обязательно сухими, что требует сухого склада для их хранения. В отопительный сезон нужно нескольких тонн пеллет, нужно найти место для котла, соорудить дымоход, выдерживающий высокую температуру, нужно помещение для котельной, а еще – заботы летом о закупке топлива, заботы зимой – по надзору за котлом. Современные пеллетные котлы можно запускать и регулировать даже удаленно, но особой надежностью в работе они не отличаются.

Есть еще котлы длительного горения, в которые можно закинуть и дрова, и уголь, и прессованные брикеты, и много чего еще. КПД у некоторых моделей — до 90%, а работать они могут несколько суток. Но без надзора такой агрегат не стоит оставлять. По установке котла и устройству дымохода — требования аналогичные любому котлу на твердом топливе. Обслуживание не из легких, нужна чистка от сажи, смолы, золы…

Такие котлы греют воду до высокой температуры, для горячей воды нужен бойлер косвенного нагрева, бак-аккумулятор или отдельный электробойлер нужного объема.

Цена решения. Стоимость котла от 30 до 100 и выше тысяч гривен, в зависимости от материала теплообменника и от мощности. Тонна пеллет — до 3-3,5 тыс грн, а в зимний месяц, чтобы обогреть дом без газа, потребуется не одна тонна пеллет. Еще нужен бункер и склад под эти тонны топлива, котельная, и устройство дымохода, которые по стоимости «потянут» почти столько же, а то и больше чем котел. Заботы и заботы…

Небольшие топки, печи, булерьяны, камины отличный выбор для отопления загородного домика, куда можно приехать на пару дней. Это экономные варианты для отопления одного общего помещения. Можно сделать отопление на даче без газа и создать уютную обстановку вечером у огня. Камин или топка подойдут лучше всего. Но и для них нужен грамотно сделанный дымоход для отвода продуктов сгорания, соблюдение пожарной безопасности и постоянный контроль за горением топлива.

В новом доме по современному проекту теплоснабжения твердотопливный котел предусматривается крайне редко. Хотя, как альтернативный способ теплоснабжения может использоваться в комплексе с основным теплогенератором.

2. Электрообогрев. Если не твердотопливным котлом, то как еще, можно сделать отопление в частном доме без газа? Остаются различные традиционные электрические обогреватели. В условиях, когда подсоединение к газовой магистрали невозможно, слишком дорого или просто нежелательно, остается только электроотопление.

Самая простая схема включает простой, компактный и доступный по цене электрический котел, в котором электроТЭНами подогревается вода, поступающая в бойлер косвенного нагрева или в бак-аккумулятор. Оттуда тепло отдельно забирается насосами в контуры радиаторов или водяных теплых полов, а также в линию горячего водоснабжения.

Цена решения. Электрокотлы и конвекторы – самые дешевые из всех альтернативных нагревателей для систем отопления частных домов без газа. Все просто, если бы не многозначные счета за электричество.

Каждые 8-10 метров площади дома требуют до 1 киловатта тепла в час. А если топить 8 или 12 часов? А в месяц за весь дом? Есть, правда, льготный ночной тариф (от 11 ночи до 7 час. утра) при установке двухзонного счетчика – по 45 коп /кВт.

Но по всем расчетам, чтобы отопить частный дом или загородный коттедж, 3000 кВт, на которые может рассчитывать владелец, хватает только для экономного отопления и бытовых нагрузок площади дома около 100 м кв. И то при работе котла около 8 часов в сутки.

А 3000 кВт х 90 коп. = 2700 грн., или по двухзонному счетчику — 1350 грн. Это без других бытовых приборов и без кухонной электроплиты, которую тоже нужно поставить. А если в морозы приходится топить больше, то счета переваливают за 4 -5 тысяч гривен.

Такое же количество электричества потребляют любые электронагреватели в домах, где нет газа: электроконвекторы, электрорадиаторы, настенные, напольные или внутрипольные. Электрический кабель теплых полов укладывается с такой плотностью, чтобы количество тепла от кабеля было достаточным для обогрева того помещения, где уложена кабельная система обогрева пола. Теплые полы с датчиком температуры греют комфортную нижнюю зону комнат, включаясь и выключаясь по команде термостата. Но это вариант не для двух -трехэтажных домов.

Электрические теплые полы или керамические ИК панели могут как выступать вариант снятия нагрузки с газового котла, как системы местного обогрева, но не более дешевый в оплате – ведь платить придется по полному тарифу.

Можно применять их в качестве дополнения к твердотопливному котлу для отопления в доме без газа.

Если переходить на электроотопление, нужно пройти процедуру документального оформления в местных электросетях перехода на другой тип отопления. Кроме электрокотла или кабельных систем отопления придется делать ревизию всей проводки и электрощита на более высокие нагрузки. Нужно будет установить емкости (баки) для нагрева и аккумулирования горячей воды.

Если посчитать все расходы на такое отопление (стоимость оборудования плюс затраты на эксплуатацию), плюс – выделение мощности от подстанции, то получится самое дорогое теплоснабжение, альтернативное газовому отоплению.

Для новых домов, особенно в несколько этажей, когда необходимы система отопления без газа, электрокотлы ставят крайне редко из-за высоких платежей за электрику.

3. Тепловой насос – вариант не дешевый, но более доступный в исполнении, если выбирать воздушный тепловой насос. И уж точно более функциональный, чем газовый котел, потому что вы получаете отопление, кондиционирование и нагрев воды для бытовых нужд — один агрегат с «полным фаршем». Запросто можно организовать отопление дома с ограниченной мощностью электросети. Тепловой насос потребляет в несколько раз меньше, чем электрокотел, а потому можно подобрать модель, не выходящую по потреблению за пределы выделенной на дом мощности. В большинстве случаев можно обойтись и сетью в 220В. Для хорошо утепленного дома 120 м 2 для теплового насоса достаточно сетевой мощности до 3 кВт.

При монтаже нужно установить вместо газового котла на стене (или рядом с ним) более компактный настенный внутренний блок теплового насоса и подсоединить его к той же сети отопления. Снаружи дома, рядом с ним или на стене устанавливают внешний блок. Теплонасос греет воду до 65 градусов, что достаточно для радиаторов и с запасом для водяных теплых полов. Тем более, что автоматика теплонасоса может управлять двумя разными контурами отопления: радиаторами и теплыми полами. Можно заменить несколько радиаторов современными панельными фанкойлами, – получите не только регулируемый обогрев нужной зоны помещения, но и прохладу и комфорт в летнюю жару. Сплит-системы не нужны. Комфорт и благоприятный микроклимат контролируются круглый год.

Цена решения. «BMW» это точно не «Жигули», но и ощущения от езды в них разные. Стоимость комплекта теплонасосного оборудования (внешний и внутреннийблок) может быть от 2,5 3 тыс евро. Пример: комплект теплового насоса Mycond Arctic Home Basic стоит от 2,3 (5,6 кВт) до 3,5 (10 кВт) тыс. Евро. Они рассчитаны на площадь от 70 м кв.

Сумму на монтаж и стоимость оборудования можно уменьшить на 35% (до 3000 евро), если зарегистрироваться и принять участие в программе IQ-Energy. Можно брать льготные банковские кредиты по программам «Ощадный дім», «Тепла оселя» и т. п., где также экономятся солидные суммы. Так что стоимость реконструкции или начальных вложений в отопление нового дома существенно сокращаются.

Современные воздушные тепловые насосы (ТН), используют альтернативные источники бесплатного возобновляемого тепла, что переносится в дом извне, и достается владельцу дома в несколько дешевле, чем он платил бы за электрообогрев.

По множеству уже действующих проектов собрана статистика расходов за отопление. Никто из владельцев не пожалел. Экономия по сравнению с газом – минимум в два раза, по сравнению с электрообогревом – до 80%!

Если установить только тепловой насос «воздух-вода», сделать систему отопления в доме полностью без газа, можно перейти на электроотопление и платить по низкому тарифу. Если оставить газовый котел, то можно использовать его как резервный, в поддержку теплонасосу в очень морозные дни.

В новом доме, как вариант ТН с резервным котлом, может реализовываться схема тепловой насос + твердотопливный котел, тепловой насос + электрокотел, тепловой насос+ гелиосистема. Можно установить только ТН, который в критические моменты подключает встроенную систему электродогрева.

Для альтернативного обогрева дома без газа можно установить грунтовый или водяной тепловой насос, они отличаются стабильной производительностью, но по стоимости внедрения в несколько раз дороже ТН «воздух-вода».

На теплоснабжение дома работают также теплонасосы, утилизирующие тепло уходящего воздуха системы вентиляции.

В комбинации с другим тепловым источником можно установить кондиционеры с функцией теплового насоса, которые также работают на тепло. Но они слабо поставляют тепло и не экономичны в морозную погоду. Сплит-системы обогревают теплым воздухом одну комнату, и не готовят воду в систему отопления, для кухни и для душа.

Выводы

Как обогреть дом без газа? Нужно в каждом случае подходить индивидуально, с учетом характеристик строения, его теплопотерь, количества необходимого тепла, нужд в горячей воде, и еще массы всяких факторов. Владельцу дому предстоит пройти путь от подбора до покупки оборудования, а после стадию реализации проекта. Советуем обратиться к квалифицированным специалистам компании Mycond, чтобы оценить все предлагаемые технические решения. Вариантов много, как организовать альтернативное экономичное отопление без газа, и они предоставляют разные выгоды.

Наш совет — выбирать наиболее передовое теплонасосное оборудование — это обеспечит минимум затрат на экономное отопление, высокий уровень удобств, вплоть до удаленного управления через интернет, а также уверенность, что через несколько лет не придется проходить этот путь заново. За теплонасосными технологиями, работающими на альтернативных источниках, прекрасное будущее и перспективы развития для применения в жилом домостроении.

Методы экономичного отопление частного дома без газа

На сегодняшний день, бесспорно, самым доступным, эффективным и экономичным вариантом обогрева жилых зданий является газовое водяное отопление. Для многоквартирных домов, в частном секторе, в местах, где присутствует централизованное газоснабжение, газ становится основным видом топлива. Однако когда отопительный сезон в самом разгаре нередко возникают ситуации, когда отведенные лимиты на потребление газа быстро исчерпываются. Что делать в таких случаях? Как экономить газ в частном доме, уменьшая тем самым расходы на отопление? Единственный выход в подобных ситуациях – это иметь под рукой вспомогательные источники тепла.

Какие альтернативные газу варианты обогрева лучше всего использовать? Сколько чего стоит и какой в этом случае достигается эффект – задача с несколькими неизвестными, которую нам приходится решать.

Газа нет – рассматриваем все возможные способы отопления

Увеличившиеся финансовые затраты на обогрев жилого дома в холодный период, перерасход голубого топлива, частая и хорошо знакомая для многих владельцев частных домов ситуация. Попробуем вместе найти оптимальный выход из сложившейся ситуации. Основное условие, которое в данном случае актуально – получить экономичное отопление, не уступающее по своим технологичным параметрам привычному для нас, газовому водяному отоплению.

Оценив все технические возможности различных вариантов отопления, остановимся подробнее на каждом из них.

Рекомендуем! Компания Теплодар предлагает твердотопливные котлы отопления, которые работают на основных видах топлива: дрова, уголь. При необходимости оборудование легко переводится на пеллеты и газ. Приобрести котлы можно на сайте производителя https://www.teplodar.ru/.

Самый проверенный и старый способ обогрева жилой постройки  — печное отопление. В сельской местности, в частном секторе еще можно встретить дома, где стоит традиционная печь не просто в качестве элемента этнического декора, а как важный компонент домашнего быта. В основном распространены комбинированные печи, которые играют роль источника тепла и служат для приготовления пищи. Наличие печи в доме позволит сэкономить газ, тем более, если есть в избытке дрова и их количество не ограниченно.

Если такая печь имеется в доме, вопрос с альтернативным вариантом обогрева дома, решен. Несмотря на имеющиеся недостатки, которые характерны для печного отопления. Когда в доме тепло при относительно низких затратах, мало кто обращает внимание на сажу и копоть, присутствующую в помещении. Единственный аспект, который остается во внимании —  пожарная безопасность печного отопления.

Важно! Печь нуждается в постоянной чистке. Оптимальный режим работы зависит от состояния дымохода. Хорошая тяга позволяет избежать скопления опасных для здоровья продуктов горения, а доступ свежего воздуха гарантирует приемлемый уровень СО₂ в помещении.

Другой не менее удобный вариант, если нет газа, использовать жидкотопливные системы отопления. Основной вид топлива в данном случае  —  солярка. Реже встречаются модели котлов, работающие на рапсовом масле или на керосине. Обогрев частного дома в данном случае будет эффективным, учитывая высокий КПД жидкотпливных котлов. Обогрев жилых помещений соляркой используется достаточно редко. Причина тому, сложность хранения больших объемов дизельного топлива и высокая пожароопасность подобных систем отопления. Да и кому понравится постоянный запах солярки в доме, вечная грязь и копоть.

*
Использовать твердое топливо в случаях, когда газ необходимо экономить —  вариант оптимальный. В нашей стране, ни дрова, ни уголь, ни торф не являются диковинными, поэтому использовать их в качестве топлива удобно, рационально и эффективно, с экономической точки зрения. Про домашнюю печь мы уже говорили, остается вариант с установкой твердотопливных или универсальных котлов. Чем выгоднее топить дровами или углем, решать вам. Все зависит от доступности каждого вида топлива в отдельно взятом регионе.

Современные технологии шагнули вперед, предоставив потребителям широкий выбор моделей оборудования, которое посредством сжигания твердого топлива, обладает высокой теплоотдачей. Твердотопливные пиролизные котлы имеют довольно высокий КПД, около 80%, оборудованы автоматикой, не требуют постоянного присутствия человека и частой загрузки топлива. Твердое топливо по-прежнему самый дешевый способ обогрева. Существующие недостатки подобных вариантов отопления оценивать вам, тем более, когда стоит вопрос быстрой и эффективной замены отсутствующего газа.

Комбинированные, многотопливные котлы, предлагаемые сегодня многими фирмами и компаниями, имеют высокую стоимость. В силу объективных причин подобная техника пока не нашла своей ниши на потребительском рынке, учитывая финансовые возможности населения.

Важно! Перед тем, как браться за калькулятор, и делать расчеты эффективности отопления частного дома без газа, необходимо устранить путаницу между объемами, измеряемыми в куб. метрах и массой топлива, измеряемой в килограммах. Все виды топлива, кроме электричества лучше измерять в килограммах, так как именно с весом связана теплотворная способность топлива.

Здесь уместно провести непредвзятый анализ эффективности использования различных видов топлива. Приведенная таблица даст вам наглядное представление о том, какой вид топлива наиболее эффективен на сегодняшний день, чем дешевле отапливать дом.

Данные таблицы позволяют провести нехитрые расчеты самостоятельно, подставив актуальную стоимость топлива.

Стоимость тепловой энергии, получаемой при использовании каждого вида топлива, рассчитывается следующим образом:

Делим ориентировочно стоимость топлива в вашем регионе на удельную теплотворную способность топлива. Данные из второго столбца делим на параметры, указанные в третьем столбце. В пятый столбец заносим данные из расчета:

• для отопления частного дома в 100м² в отопительный сезон потребуется 5 кВт/ч;
• 24, количество часов в сутках;
• учитываем длительность отопительного периода  —  180 дней(6 месяцев).

В результате получаем: 5 х 24 х 180  = 21600 кВт/ч.

*

Как видно из таблицы, данные по всем используемым в наших домах видам топлива, одинаковы. Это говорит о примерно одинаковой эффективности предлагаемых вариантов отопления. Единственная поправка возможна в том случае, когда речь идет о разных размерах строения. Существенное значение играет бытовая интенсивность использования нагревательных приборов и теплоэффективность частного дома. Принятое в расчет значение 5 кВт/ч характерно для хорошо утепленного современными материалами строения. Длительность отопительного периода также может варьироваться в зависимости от климата региона.

Умножим стоимость 1 кВт/ч тепловой энергии в каждом отдельном случае на общее количество киловатт часов, получим стоимость каждого вида топлива. Полученные цифры делим на теоретическую величину КПД оборудования для сжигания каждого вида топлива, получаем фактические параметры эффективности и ответ – чем выгоднее отапливать здания без газа.

Также не забудьте ознакомится с методами экономии на отоплении в квартире.

Электричество — достойная замена газу ввиду его отсутствия

Экономное, эффективное отопление частного дома, дачи без газа в большей степени должно быть ориентировано на сохранении привычных бытовых условий. Уровень комфорта определяет выбор альтернативного способа отопления, к тому же сегодня технологии дают широкие возможности для маневра. Добиться экономии газа  в холодное время года позволит наличие электричества. Недаром многие владельцы дачных домов и загородных коттеджей, ввиду отсутствия технических возможностей подключения к газовой магистрали, отдают предпочтение электрическим системам отопления.

В сравнении с другими устройствами обогрева, электронагревательные приборы имеют практически 100% КПД. Котел, работающий на электричестве прост в обслуживании, недорогой. Отпадает в данном случае необходимость оборудования вытяжки и дымохода. Электроэнергия на сегодняшний день остается самой доступной альтернативой газовому отоплению, если брать во внимание эффективность и удобство обслуживания.

Основная статья: отопление дачи электричеством.

Помимо установки в доме электрического котла для водяной системы отопления, активно используются для обогрева жилых строений небольшой площади конвекторы, тепловые пушки и инфракрасные излучатели. Модным явлением сегодня становится оборудование теплых полов в частном доме. Технология достаточно новая, однако, уже успевшая доказать свою эффективность. Разнообразие предлагаемых источников тепла дают вам возможность сделать выбор, чем лучше отапливать дом.

На заметку: В том случае, если теплый пол для вас является основным источником обогрева жилых помещений, мощность оборудования должна составлять 150-180 Вт на один м² жилой площади. Теплые полы должны иметь площадь не менее 70-80% от общей площади самого здания. В противном случае ожидаемый отопительный эффект будет мизерным.

При отоплении частного дома другими способами, можно добиться еще более высоких экономических показателей. Без газа экономный и бесперебойный источник тепловой энергии на своем участке можно получить, используя тепловой насос. Принцип работы оборудования построен на разнице температур, в глубине грунта и на поверхности. С помощью теплового насоса, который правда стоит немалые деньги, можно обеспечить себя практически вечным источником тепла в загородном доме.   Эффективность данной системы подтверждается нехитрыми расчетами. Показателем успешной работы теплового насоса является коэффициент преобразования теплоты (СОР).

К примеру. При потреблении тепловым насосом 1 кВт электроэнергии, необходимой для обеспечения работы всей системы (Ртн), коэффициент преобразования теплоты (СОР) составляет  3.0, а значит:

Ртн  х СОР = 3 кВт Рп энергии на выходе. Экономия и эффективность данного метода отопления более чем очевидна.

Однозначного ответа на вопрос, выгоднее отапливать частный дом газом или другими видами топлива, не существует. В каждом отдельном случае играет роль наличие самых разных факторов, среди которых не последнее место занимают экономические и технические возможности потребителя.

Взамен газа при отоплении можно использовать практически любое топливо. Другое дело, насколько вы сможете полноценно отопить собственный дом в холодное время, создать для себя комфортные условия проживания. Столкнувшись с подобной ситуацией —  выбор за вами. Как сэкономить, сделать свои расходы на отопление оптимальными зависит от вас, от вашего отношения к самому факту экономии энергоносителей и технических возможностей.

Как дешевле всего отапливать дом при отсутствии газа? :: Статьи

Принимая во внимание регулярное повышение цен на энергоносители, все больше хозяев начинает задумываться о том, как можно отопить свой загородный коттедж с минимальными затратами денежных средств. Чаще всего вопрос возникает у тех людей, которые имеют дома в местах с отсутствием газа, поскольку в таком случае приходится использовать традиционное печное отопление. Ниже мы расскажем о том, какие существуют альтернативные варианты систем отопления и насколько выгодно их использовать на практике.

Как рассчитываются затраты на систему отопления?

Итак, важно понимать, что на конечную стоимость системы отопления того или иного типа оказывает прямое влияние множество факторов. Наряду со стоимостью материалов и услуг монтажа, стоит также узнать и цену на энергоноситель, которая в будущем может возрасти.

В целом при выборе системы отопления нужно принять во внимание следующие затраты: 

• Цену покупки всего необходимого отопительного оборудования.
• Стоимость доставки его на объект.
• Прейскурант на услуги монтажа «под ключ».
• Цену на сервис и обслуживание.
• Стоимость эксплуатации и самого топлива.

Помимо этого, во внимание также следует принять вариант проживания в доме – временное (летний период времени) или постоянное (круглогодичное), поскольку от этого зависит мощность проектируемой системы отопления с учетом средней температуры в зимний период времени.

При проектировании учитывают также мощность коммуникационной линии, а также общей теплоизоляции дома, поскольку от этого зависит энергоэффективность жилья в целом. Зачастую хозяева вначале выполняют работы по наружному или внутреннему утеплению стен, производя замену окон и дверей на модели с более высокими теплоизоляционными характеристиками. Это позволяет в будущем затрачивать меньше денежных средств на отопление помещений вне зависимости от выбранного способа: газовое, электрическое, дровяное, угольное, жидкое топливо и так далее. 

На чем обычно основываются при выборе системы отопления? 

На самом деле вариантов современного отопления масса, поскольку в качестве топлива используются не только дрова и уголь, но также топливные брикеты, паллеты, электричество, отработанное масло, природный или сжиженный газ и даже солнечные батареи. При сравнительном анализе разных систем отопления хозяева могут прийти к выводу о том, какой системе отопления отдать предпочтение с учетом субъективных и объективных факторов. При выборе стоит обязательно учитывать не только цену самого топлива, но также стоимость услуг по его доставке и безопасному хранению.

Основные варианты отопления частного дома

В подавляющем большинстве случаев проблема выбора с вариантом отопительной системы возникает в местах, где отсутствует центральное газоснабжение. В таком случае хозяевам нужно определиться со следующими вопросами:

1. Тип отопительного котла: твердотопливный, для жидкого топлива, электрический, комбинированный.
2. Вариант используемого топлива: пеллеты, уголь, дрова, брикеты, солярка, электричество, отработанное масло.
3. Способ отопления: лучевое тепло, батареи (алюминиевые, стальные, биметаллические), теплый пол, комбинированные варианты.

Не менее важным является и фактор удобства, поскольку все больше хозяев отдают предпочтение вариантам, которые подразумевают как минимум частичную автоматизацию процесса отопления. Ведь это не только облегчает процесс отопления, но также экономит время, благодаря чему пользоваться системой отопления становится более удобно и выгодно во всех отношениях.

Если дом располагается в регионе, где зимний период времени свыше 4-5 месяцев в году, для полноценного отопления следует предусмотреть достаточно места для хранения топлива. Даже если хозяева примут решение отапливаться сжиженным газом, то им на участке потребуется место для установки подземного газгольдера не говоря уже о затратах по финансам на работу по выкопке ямы и монтажу емкости. 

Особенности пеллетных котлов

В последнее время особую популярность и уважение завоевали пеллетные котлы, многие из которых работают по пиролизному принципу. Благодаря этому после полной загрузки партии топлива, в такой котел можно не заглядывать несколько суток, что является весомым плюсом. Более того, пеллеты являются более удобными в плане хранения, поскольку поставляются партиями, отличаясь компактными габаритами, что оптимизирует пространство в котельной.

Если использовать паллеты, важно помнить о том, что хранить их нужно только в теплом помещении, с невысоким уровнем влажности, поскольку сырое топливо значительно снижает их теплотворную способность. В случае отсутствия такой возможности можно отдать предпочтение сухим дровам, которые допускается расположить даже на улице. Их также можно уверенно использовать в специальных пиролизных котлах. 

Главные требования для отопительной системы

Чтобы система отопления была действительно оптимальной в плане финансовых затрат, касающихся как установки, так и эксплуатации, периодического обслуживания, важно приять во внимание все факторы. Если говорить о дешевом отоплении, то при ее определении следует принять во внимание следующие параметры:

• доступный для хозяев вид топлива с учетом внешних факторов;
• недорогая в ежедневной эксплуатации система;
• разумное использование тепловой энергии, с минимальными потерями, при высоком КПД.

Важно знать, что при любой системе отопления немаловажное значение имеет еще и степень аккумуляции тепла окружающим пространством: полом, стенами, предметами и так далее. Принимая во внимание способность теплого воздуха подниматься вверх,

Особенность теплого пола и его достоинства

Сегодня теплые полы могут быть использованы не только как основной, но и как дополнительный источник отопления в частном доме. При правильном проектировании и монтаже труб по всей площади помещения, теплый воздух поднимается вверх, обеспечивая равномерный прогрев всего пространства при минимальных затратах топлива.

Более того, любой теплый пол дает лучевое тепло, которое лучше всего воспринимается человеком, благодаря чему хозяева чувствуют себя максимально комфортно и уютно. В основе функционирования теплого пола лежит забетонированные в стяжку пола труб, по которым циркулирует теплоноситель, передавая тепло поверхности пола. Из достоинств системы отмечают удобство эксплуатации, комфорт, безопасность и высокий КПД, поэтому многие хозяева, проживающие в каменных или деревянных коттеджах, отдают предпочтение таком типу отопления.

Не стоит забывать, что параллельно с теплыми полами никто не мешает хозяевам установить радиаторы отопления и создать 2-х контурную систему. Это позволяет гибко подходить к регулированию системы отопления, выбирая один из контуров или оба в зависимости от типа отопительной система. Нужно также учесть, что устанавливать систему теплых полов в квартирах официально запрещено, поэтому такой способ подходит исключительно для частных домов и коттеджей. 

Что учитывать при выборе дешевого топлива?

Нередко можно услышать спор о том, какой вид топлива является наиболее дешевым в случае, если на участке отсутствует магистральный газ. Дать однозначный ответ на этот вопрос невозможно, поскольку все зависит от ряда ключевых факторов: площадь дома, степень его утепления, стоимость газа/электричества/дров в конкретном районе и так далее. 

Можно ли отапливать дешево дом без газа?

Согласно статистическим показателям, уровень газификации по всей территории России не превышает показателя в 10%, поэтому вопрос относительно обогрева без газа не утрачивает своей актуальности и сегодня. С учетом всех внешних факторов, включающих в себя, прежде всего, уровень теплоизоляции дома, наиболее оптимальным вариантом является комбинация двух видов оборудования: твердотопливный котел

Главное достоинство такой системы – оптимизация финансовых затрат, поскольку дрова или паллеты будут расходоваться более экономно. Помимо этого такая комбинация дает хорошую автоматизацию, поскольку избавляет хозяев от необходимости вставать по ночам для поддержания процесса горения в котле. В качестве дополнительного источника отопления можно свободно использовать еще и камин, который предпочитают иметь в коттедже многие хозяева. 

Такой прибор не только выгодно улучшает внутренний интерьер дома, но также позволяет подчеркнуть уют дома, давая жар настоящего огня. Несмотря на то, что строительство камина стоит недешево, все финансовые затраты себя окупают, поскольку в итоге хозяева получают дополнительную систему отопления зала, гостиной, спальни или иного помещения, где он располагается.

Выводы относительно оптимального варианта отопления частного дома

Подводя итоги вышеизложенному, можно отметить, что выбор подходящей системы отопления коттеджа или частного дома обуславливается рядом факторов. Обычно отдают предпочтению тому топливу, которое является наиболее дешевым в конкретном регионе или районе, где располагается дом. Если делать выводы, то тут можно отметить ряд тезисов, которые помогут сделать правильный выбор:

1. Выполнение предварительного расчета, что позволяет определить, какая система отопления является наименее затратной в плане будущей эксплуатации. Это позволяет достичь грамотного баланса между удобством, эффективностью и экономичностью.
2. Утепление загородного дома, что позволяет значительно снизить финансовые затраты на отоплении, а также уменьшить теплопотери через стены и потолок.
3. Расчет мощности, необходимый для отопления всех внутренних помещений с учетом общей площади частного дома . Здесь принимают во внимание то, что на отопление 10 м2 требуется в среднем 1 кВт электрической энергии. 
4. Степень экономичности при функционировании системы отопления, что зависит от уровня доступности применяемого топлива.

Комбинация отопительного оборудования дает наилучший экономический эффект, поэтому многие хозяева активно используют такую систему отопления. В любом случае к проектированию системы отопления следует подходить очень внимательно, принимая во внимание все факторы. 

Как лучше и чем отопить загородный дом? Виды отопления без газа- Обзор +Видео

Многие хотят приобрести жилье за городом. Но, при строительстве загородного дома возникает проблема. Как и чем отапливать загородный дом? Обычно, на земельном участке нет возможности подключения к центральному отоплению. Поэтому, нужно подумать, каким типом автономного отопления лучше воспользоваться.

[contents]

Несколько лет назад каждый владелец загородного дома старался газифицировать свое жилье. В настоящее время ситуация немного изменилась. Появились и другие способы обогрева дома. А цены на обогрев помещений увеличились в несколько раз.

Поэтому многие хозяева частных домов стали задумываться об альтернативных методах отопления помещения. Ниже мы опишем варианты отопления загородных домов.

Печное отопление дома

При постройке дома вдали от газовой линии, можно установить систему отопления дровами. При данном варианте получается выгодней отапливать загородный дом. Как работает дровяная печь?

Принцип работы данной конструкции заключается в следующем: вы покупаете печь, кладете в нее дрова и растапливаете их. При сгорании дров печное оборудование нагревается. Отдает свое тепло, и воздух в доме прогревается.

При простоте конструкции данный метод отопления имеет ряд достоинств:

• происходит быстрый нагрев печного оборудования;
• не требует установки радиаторов, насосов и труб;
• надежность конструкции позволяет использовать данную печь длительное время;
• покупка дров не отнимет много средств.

В настоящее время современные отопительные печи не похожи на всем известные старые буржуйки.

Конструкция и механизм печи разработаны так, что бы установка отдавала много тепла и работала длительное время от одной дровяной загрузки.

В данную систему можно встроить котел. Покупая котел, лучше выбирать конструкцию пиролизного типа. С таким котлом тепло будет генерироваться за счет сгорания пиролизных газов. Такой вид котельного оборудования функционирует без наличия электроэнергии.

Ниже мы разберемся, как работает твердотопливный котел. При увеличенной температуре и при полном отсутствии кислорода топливо разлагается на газ и твердые отходы. В данном случае удается получить максимальную отдачу тепла от сгорания топлива.

Теперь напишем о минусах данного вида отопления:

• все печные установки имеют большие габариты, поэтому придется хорошо подумать, куда ее поставить; вес печи достаточно большие, поэтому самостоятельно монтировать печь не удастся;
• понадобится дополнительное крытое помещение для хранения дров. Очень важно, чтобы дров хватило на весь отопительный период;
• при неправильном использовании печного оборудования, продукты его горения могут быть опасными для человека;
• необходимо обустроить дымоходную трубу;
• при больших площадях дома, печь будет нагревать комнаты не равномерно.

Отопление при помощи угля

Как мы писали выше, отопить загородный дом без газа можно при помощи печного оборудования. Но, так как приобретение дров в некоторых регионах дело сложное, то можно рассмотреть вариант отопления загородного дома на твердом топливе.

У данных печей котлы имеют специальные датчики для регулировки температуры отопления. Применение каменного угля при сгорании сокращает количество вредных летучих веществ.

Котлы для угля состоят из:

• теплообменника;
• топки, в которой идет процесс сгорания;
•  колосника.

Теплообменник производят из чугуна либо стали. Поэтому на рынках, в основном, представлены котлы из стали и чугуна. Стоит отметить, что стальные котлы имеют низкую стоимость по сравнению с чугунными котлами. Надежность котлов из данных материалов очень высока, и при желании вы вряд ли сможете повредить печную конструкцию

К плюсам угольных печей можно отнести их долговечность и увеличенную теплоотдачу. Такая отопительная система не требует наличия электрической энергии.

Что касается угля, то его лучше закупать заранее и построить помещение для его правильного хранения.

Электрическое отопление

Если загородный дом находится в непосредственной близости от электросетей, то можно отопить загородный дом электричеством. Стоит отметить, что отапливать загородный дом будет не электрика, а нагретая вода.

Как устроить электрическую  систему обогрева

Первое, что необходимо сделать, это купить котел для нагрева воды.

В магазинах представлены электрические котлы, рассчитанные на разную мощность, с одним или несколькими контурами. Система с одним контуром греет только дом. Система с двойным контуром греет воду для ванной и кухни. Обычно, устанавливают два котла. А в летнее время один из них просто отключают. Второй греет воду для личных нужд.

Виды электрических котлов

Для частных домов, как правило, приобретают настенные или напольные электрические котлы.

Напольные котлы имеют больший размер и вес. Поэтому устанавливать их необходимо на горизонтальной поверхности.

Вода, поступающая в котел, нагревается и расширяется. За счет этого увеличивается напор воды, а жидкость самостоятельно движется по трубам к радиаторам. Батареи нагреваются и обогревают весь дом. Когда вода остывает, она опять возвращается в котел для нагрева. Вся система имеет замкнутый цикл.

Иногда устанавливают бойлер с принудительной системой циркуляции воды.  Но для этого необходимы будут дополнительный насос и бачок.

Если в доме проведена электроэнергия, но система для водного обогрева не установлена, можно использовать и другие варианты для обогрева. В настоящее время в строительных магазинах можно приобрести разные типы обогревателей, работающих от электрической энергии. Обычно покупают масляные радиаторы.

Расход электроэнергии у них минимальный, к тому же они безопасны в работе.

Также отапливать загородный деревянный дом можно при помощи инфракрасных обогревателей. Но они нагревают лишь отдельные участки помещения. Данный тип обогрева позволяет экономить электрическую энергию. В основном применяется на дачах.

Инфракрасное излучение не представляет угрозы здоровью. Кроме этого, инфракрасные лучи помогают при простудных заболеваниях.

Техника безопасности

Отопить загородный дом можно и с помощью обогревателя, но это предусматривает соблюдение определенных мер предосторожности, таких как:

• нельзя сушить на обогревателе влажную одежду;
• нельзя класть провод на легковоспламеняющиеся предметы;
• не использовать длинные удлинители;
• не оставлять приборы обогрева включенным на ночь.

При отоплении здания дровами, необходимо следовать следующим правилам:

• рядом с печкой не должны присутствовать горючие вещества;
• пол, возле дверцы печи, необходимо сделать железным, на случай если искры попадут на пол, это не приведет к пожару;
• устройство качественной вентиляции необходимо для удаления лишних продуктов горения.

Закон двух «Э» – как отапливают дома в Финляндии

В североевропейской Финляндии траты на отопление – заметная часть расходов каждой семьи. Но в заботе об экономии финны не согласны забыть об экологии. Солнце, воздух и земля – лучшие друзья современного жителя страны Суоми.

«Даже холодное лето теплее, чем теплая зима», – давно подметила финская пословица. И даже в теплую зиму каждый финский дом – будь то многоэтажка в мегаполисе, отдельный коттедж или дача на озере – потребляет много киловатт-часов энергии.

Печка дает тепло и ныне

Солнечные панели производят энергию даже в Финляндии. Фото: Нико Нурми/Tekes

У владельца собственного дома есть возможности существенно сократить свои расходы. Жителям многоэтажек куда сложнее: они – «заложники» центрального (по-фински точнее: удаленного) отопления. Чем и как отапливается дом, им порой и неведомо, и повлиять на это трудно. Вот освещение и многочисленная бытовая техника – они в твоих руках: между производителями электроэнергии существует острая конкуренция. Можно зайти на специальный сайт, сравнить цены и выбрать оптимальную. Особо азартные в погоне за экономией меняют электрокомпании каждый год.

Лет сто назад единственным способом отопления собственного дома были печки разных конструкций, и до сих пор практически в каждом современном коттедже свое почетное место занимает камин. Однако, камин нынче играет роль второго плана: одним им большого дома не обогреть.

Еще совсем недавно лучшим другом финна-домовладельца можно было назвать котел, который топился мазутом. Неудобный, неэкономный и неэкологичный он еще не прощается: и сейчас таким образом отапливают 20% финского жилого фонда. Но собственные дома все реже, а новые совсем никогда – платить лишние деньги и портить при этом окружающую среду совсем не в финских обычаях. Нынче в Финляндии властвует закон двух «Э» – экономия плюс экология.

Геотермальный тепловой насос черпает энергию от земли

Все чаще новый финский дом черпает энергию, как мифологический Антей – от земли. Ведь в условиях Финляндии на глубине 200 метров температура может доходить до +10 градусов. Финские скалы – точно гигантские радиаторы: летом они накапливают тепло, зимой отдают. В грунте прокладывают трубки, по которым циркулирует 40% этиловый спирт.

В доме устанавливают особое устройство: нечто вроде холодильника наоборот со встроенным внутрь компьютером. Стоит оно, конечно, недешево, зато окупается за 5-7 лет и позволяет экономить от 30 процентов электроэнергии и выше. Неудивительно, что такие завидные цифры прельщают и владельцев старых домов, и они берутся переоборудовать свои жилища.

Финнов согревают солнце и воздух

Тепловой насос в частной квартире в г. Эспоо, Финляндия. Фото: Сари Густафссон/Lehtikuva

Финны заставили работать на себя даже окружающий воздух – представьте себе холодильник вывернутый наизнанку, где холодная часть на улице, а нагревающаяся система с циркулирующим специальным веществом – в помещении. При морозах до -25˚ это работает замечательно: потратив на работу 1 кВт электроэнергии, тепловой насос произведет до 2 и даже 5 кВт тепла.

Такой «теплый» холодильник, а точнее, кондиционер эффективен для небольших домов – не более 120 метров жилой площади. Зато для малых домов это настоящая находка: не надо бурить землю и устанавливать дорогое оборудование: все затраты не более 2000–3000 евро.

Текст: Ольга Деркач и Владислав Быков, октябрь 2012 г.

Способы отопление дома электричеством | Hitachi Ukraine

Тепловий насос Нitachi купити стало не лише престижно, а й економічно вигідно за всіма параметрами.

• Основними перевагами обладнання є його універсальність: працює на опалення, кондиціювання та гаряче водопостачання будь-якого будинку і квартири за низьких експлуатаційних витрат.
• У новій лінійці теплових насосів Yutaki від Hitachi представлено 70 моделей продуктивністю від 7 до 32 кВт.
• Тепловий насос для опалення будинку за ціною впевнено конкурує з іншим опалювальними агрегатами.
• Устаткування повністю вдосконалили, щоб вигідно виокремлюватися серед конкурентів.
• Насос для системи опалення з лінійки Yutaki Hitachi відрізняється від попередніх моделей потужністю установок, збільшенням коефіцієнта ефективності СОР, а також наявністю спеціального комплекту для кондиціювання.
• Новий білий дизайн установок робить їх максимально підходящими навіть для найвишуканішого інтер’єру.
• Купити тепловий насос цього бренду – економія коштів на опаленні, охолодженні і ГВП житла, очевидна вигода у зв’язку з постійним підвищенням всіх тарифів на опалення.

Де замовити теплові насоси в Києві?

Щоб обладнання радувало вас тривалим терміном служби й ефективною безперебійною роботою, замовте теплові насоси в Україні від перевіреного бренду. Компанія Hitachi на українському ринку представляє свою продукцію вже більше 20 років. Наш тепловий насос за ціною в Києві впевнено конкурує з іншими провідними виробниками і дозволяє стати володарем функціонального агрегату без зайвих фінансових витрат.

Ми пропонуємо теплові насоси Нitachi в Києві за цінами виробника

У нас представлена офіційна продукція бренду, що дозволяє пропонувати клієнтам теплові насоси за ціною без накруток. Пряма співпраця з японською корпорацією гарантує доступну вартість теплового насосу всіх моделей, своєчасні постачання та регулярне оновлення асортименту.
У нас також можна замовити тепловий насос під ключ — ми візьмемо на себе всі турботи про доставку, встановлення та запуск обладнання.

Как устроить отопление частного дома без газа?

К сожалению, даже в давно обжитых и вполне «цивилизованных» регионах не всегда есть возможность подключиться к централизованной газовой магистрали, а потому вопрос, как организовать в частном доме отопление без газа, является достаточно актуальным для многих застройщиков. Рассмотрим самые популярные варианты, их сильные и слабые стороны.

Печи и камины – дань традиции

Печи – один из самых древних способов обогреть дом, их и сегодня с успехом применяют там, где нет газа, но есть возможность разжиться недорогими дровами и углем.

Их ближайший родственник камин все чаще выполняет декоративную функцию, а вот печь как отопительный прибор свою актуальность не утратила, особенно если планируется отопление без газа и электричества. Вот преимущества данной системы:

• Затраты на возведение печи и ее обслуживание не слишком велики.
• Доступное по цене топливо имеется в достатке на большей территории страны.
• Печь и камин отлично вписываются в «традиционный» дизайн, органично чувствуют себя в кантри-интерьере, придают помещению уют.

К минусам можно отнести сложности в эксплуатации: печь в холодное время года необходимо топить каждый день (иногда не один раз), дымоход требует периодической чистки. К малоприятным моментам относят риск отравления угарным газом, высокую пожароопасность и большие габариты данного сооружения, копоть и гарь, которые со временем оседают на стенах и мебели, а также неравномерное прогревание помещения.

Печь может занимать до 5% площади комнаты

В нашем следующем материале представлена пошаговая инструкция по кладке кирпичной печи: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/kirpichnye-pechi-svoimi-rukami-sekrety-remesla.html.

Твердотопливные котлы: дрова, уголь, пеллеты

Дрова и уголь в качестве топлива используют не только в печах, но и в твердотопливных котлах различных типов. Кроме них используют щепу, опилки, солому, пеллеты. Последний вид «горючего», благодаря своей экологичности, становится все популярнее как за рубежом, так и у нас и представляет собой гранулы (капсулы) из спрессованных остатков древесины.

Твердотопливный котел, на данный момент — лучшая замена магистральному газу

В результате сжигания топлива нагревается вода, которая циркулирует в системе отопления, за счет этого и происходит обогрев помещений. Такая система довольно безопасна и эффективна, но трудоемкая эксплуатация сводит это достоинство на нет: многократная загрузка топлива, регулярная очистка камеры сгорания и т.д. – все это малоприятные и утомительные процедуры.

Сейчас твердотопливные котлы становятся все удобнее: так многие останавливают свой выбор на котлах с автоматической подачей топлива, загрузка которых осуществляется раз в несколько дней, или на пиролизных котлах, имеющих необычайно высокий КПД.

Твердотопливные котлы с автоматической подачей топлива, по мнению специалистов, являются одним из лучших вариантов «устроить» отопление частного дома без газа.

Жидкотопливные котлы: эффективно и надежно

По производительности и характеристикам жидкотопливные котлы очень близко подобрались к газовым, существенная разница лишь в стоимости и виде топлива, которое для них используют: мазут, дизельное топливо (солярка или керосин), реже рапсовое масло. Вот их самые важные особенности:

• Сложности часто возникают при доставке и хранении топлива, которое отличается высокой стоимостью и горючестью.
• При использовании этих котлов возникает потребность в дополнительном помещении – котельной.
• Дизельные котлы «обошли» все остальные по выбросу вредных веществ в атмосферу, кроме того, они нуждаются в качественной защитной автоматике.
• Жидкотопливные котлы имеют отличный показатель КПД.

При мощности до 10 кВт, например, без труда обогреют дом площадью до 100 м2, поэтому они подходят даже для больших зданий. Существуют водогрейные и паровые котлы, большинство из них отличается компактностью и простотой монтажа.

Обзор котлов с описанием принципа работы, моделями и характеристиками вы найдёте в нашей статье: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/kotly/kotly-otopleniya-na-zhidkom-toplive.html.

Электричество – достойная альтернатива газу

Электрические котлы можно использовать как в качестве основного, так и в качестве резервного источника тепла. Второй вариант предпочтительнее, поскольку высокая стоимость электричества делает этот вид отопления одним из самых дорогих. Их достоинства:

• Они экологичны и безопасны, могут устанавливаться непосредственно в жилом помещении.
• Имеют небольшой размер и достаточно легкие.
• Просто монтируются и не капризны в эксплуатации.

Использование электрокотла возможно только при надежных, современных электросетях и достаточно большой выделенной электрической мощности в доме. Так, для обогрева скромного коттеджа в 100 м² потребуется мощность 10 кВт, чем больше размер здания, тем требования к мощности выше. Установка мощного котла потребует согласования с органами энергонадзора.

Компактный и легкий электрический котел можно устанавливать в жилом помещении

Современные электрические котлы позволяют наладить эффективное отопление деревянного дома без газа. Дома из других материалов требуют более «солидного» оборудования.

Все большей популярностью в качестве отопительных приборов пользуются компактные, экономичные, долговечные и неприхотливые современные электроконвекторы. Еще один вариант дополнительного обогрева – электрический теплый пол.

Автономная газификация: дорогое удовольствие

Отопление сжиженным газом – как раз тот вариант, который необходимо рассматривать в особых, исключительных случаях: мало того, что само по себе топливо довольно дорогое, так еще потребуется установить массивный газгольдер, стоимость которого зависит от его объема, в общем затраты на газификацию могут быть довольно значительными.

Отопление сжиженным газом потребует установки газгольдера

Можно, конечно, использовать для отопления небольшие баллоны, но это неудобно по целому ряду причин, особенно в больших домах, в которых проживают постоянно, а не время от времени. Таким образом, автономные газовые системы нельзя назвать популярным способом организации отопления.

Энергия солнца – одна из доступных альтернатив

В качестве дополнения к традиционным способам наладить отопление без газа и дров все чаще применяют солнечные коллекторы, которые представляют собой устройство для преобразования солнечной энергии в тепловую и служат для передачи ее теплоносителю.

Солнечный коллектор служит для преобразования солнечной энергии в тепловую

Пока гелиосистемы все еще очень зависимы от природных факторов, а потому не всегда эффективны, есть у них и другие минусы:

• высокая стоимость монтажа системы и ее обслуживания;
• потребуется качественное и дорогостоящее утепление здания, чтобы снизить возможные теплопотери.

И все же, солнечная энергия – одна из доступных и наиболее перспективных альтернатив, которая уже сейчас не воспринимается как экзотика.

В нашем следующем материале представлены рекомендации по сборке солнечного коллектора своими руками: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnoe-otoplenie-chastnogo-doma.html.

Геотермальное отопление — «экологическое» тепло

Одна из «модных» альтернатив традиционному отоплению – использование тепла, накопленного в глубине земной поверхности. Система состоит из теплового насоса и коллектора, который располагается в земле или под водой.

Геотермальное отопление — достаточно дорогое удовольствие

Окупается такая «конструкция» нескоро, но имеет ряд важных достоинств:

• геотермальная энергия является возобновляемой и экологически чистой;
• система отличается высокой эффективностью и долговечностью.

Эта технология уже достаточно широко внедряется за рубежом, у нас же, в силу своей дороговизны, пока применяется редко.

Конечно, магистральный газ на сегодня является оптимальным вариантом для организации отопления частного дома, но мы убедились, что существует масса других интересных вариантов, которые можно применять как в комплексе, так и независимо друг от друга.

Должен ли я обогревать весь дом или только комнату, в которой я пользуюсь?

Существуют разные точки зрения относительно споров о обогреве всего дома, а не одной комнаты. Некоторые думают, что дешевле и энергоэффективнее обогревать весь дом, а не одну комнату за раз, в то время как другие останавливаются на противоположной стороне.

Например, если вы в основном используете свою гостиную в течение дня, следует ли вам отключить центральное отопление и просто обогреть эту комнату?

Как оказалось, основной метод, который вы используете для обогрева дома, имеет наибольшее влияние на то, стоит ли отапливать комнату индивидуально или нет, но размер рассматриваемой комнаты — по сравнению с размером всего вашего дома — составляет также ключ.Сейчас мы рассмотрим эти факторы.

Пора поставить новый котел?

Новый энергоэффективный котел может ежегодно экономить сотни ваших счетов за отопление.

Сделать котел

Если у вас котел

Если у вас современная газовая или масляная система центрального отопления и колодец утепленный дом, вероятно, лучше использовать центральное отопление для обогрева большей части дома, чем просто обогревать одну комнату по отдельности.

Такие особенности, как сбалансированный дымоход, который втягивает воздух извне для обеспечения процесса горения, а также выводит дым, теплообменники и конденсационная технология означают, что в целом современный бойлер является наиболее эффективным способом отопления дома. .

Если у вас радиаторы центрального отопления с регулятором температуры

Если у вас есть современная система отопления, вы, вероятно, также имеете регуляторы температуры на ваших радиаторах — также известные как термостатические радиаторные клапаны или ТРВ.

Они позволяют изменять температуру в разных комнатах в доме, что означает, что вы можете использовать основное отопление для поддержания разумной фоновой температуры в доме, в то же время используя элементы управления радиатором для повышения температуры в одной конкретной комнате. когда вам нужно.

Если у вас радиаторы центрального отопления без регулятора температуры

Если у вас нет возможности использовать элементы управления радиаторами, вы можете использовать газовый камин или электрический обогреватель в комнате, где вы проводите много времени — хотя все же рекомендуется использовать основное отопление, чтобы поддерживать приемлемая фоновая температура в доме.

Однако, если вы сделаете это, убедитесь, что вашего термостата нет в комнате с дополнительным отоплением, в противном случае это нарушит управление основной системой отопления.Если у вас есть беспроводной термостат, переместите его из комнаты, которую вы отапливаете.

Если у вас накопительные обогреватели

Если основным методом обогрева дома является накопительный обогреватель, то соображения разные.

Накопительный обогреватель предназначен преимущественно для использования электроэнергии в непиковые периоды, но обычно предполагается, что вам нужно будет дополнить его некоторой пиковой потребляемой электроэнергией, чтобы обеспечить дополнительное тепло, когда и где это необходимо.

В этом случае, возможно, стоит обогреть небольшую комнату отдельно, но если вы это сделаете, не забудьте закрыть дверь в комнату, чтобы сохранить тепло.

Если есть газовое пожаротушение

Если в вашей гостиной есть газовый камин, то использовать его вместо центрального отопления стоит только в том случае, если размер комнаты меньше трети вашего дома.

В то время как современный котел центрального отопления может иметь КПД 90%, газовый огонь может иметь КПД от 50 до 60%, а газовый огонь с открытым пламенем — всего 30% или ниже. Это связано с тем, что в дымоходе или дымоходе теряется много тепла.

Газовый камин также требует подачи свежего воздуха, чтобы обеспечить кислород для процесса горения газа.Этот свежий воздух втягивается в комнату через вентилятор или воздушный кирпич. К сожалению, эта вентиляция работает постоянно и может привести к потере тепла и теплого воздуха, даже если вы не используете огонь.

В некоторых домах более практично сжигать дымовой газ или газ с катализатором. установить, но с точки зрения эффективности им по-прежнему нужна вентиляция — больше, чем при традиционном газовом камине — независимо от того, горит огонь или нет.

Сбалансированное горение дымовых газов может быть хорошим вариантом — они не нужны вентиляции, и хотя их дорого покупать, они дешевле в эксплуатации, чем другие варианты, поскольку они могут быть такими же энергоэффективными, как конденсационные котлы центрального отопления.

Если у вас переносной обогреватель

Переносные обогреватели и небольшие обогреватели не очень энергоэффективны. Они не используют самое дешевое топливо, а также очень легко перегреть комнату, поэтому по возможности избегайте их использования.

Подвижные газовые нагреватели для баллонов (известные как сжиженный нефтяной газ или сжиженный нефтяной газ) аналогичны им, поскольку для предотвращения образования дыма и конденсации требуется большая вентиляция.

Если у вас дом меньшего размера

В небольших домах почти никогда не стоит обогревать отдельную комнату, и, как правило, лучше обогревать весь дом.

Если у вас большой дом

В больших домах небольшую комнату, возможно, стоит отапливать индивидуально, если она меньше четверти размера всего дома, хотя выгода от этого будет меньше, если ваш дом хорошо изолирован.

Если у вас дом свободной планировки

Если, как и во многих современных домах, у вас есть открытая планировка, возможно, с вашей лестничной клеткой, холлом или столовой, объединенными с вашей гостиной, тогда будет неэффективно пытаться отапливать только одну комнату.Если у вас высокие потолки, действует то же правило.

Что еще нужно учитывать

Есть и другие факторы, когда дело доходит до решения, стоит ли отапливать комнату индивидуально.

С точки зрения здоровья лучше проявить осторожность, когда вы планируете обогревать только одну комнату, особенно если вы пожилой человек, инвалид или в доме есть маленькие дети. Что касается базового комфорта, отопление одной комнаты бесполезно, если это означает, что вам нужно перейти из теплой комнаты в холодную.

Безопасность — еще одно важное соображение. Открытые пожары на газе и твердом топливе могут быть опасными для детей и других уязвимых людей, поскольку есть риск попасть в них или против них.

Гораздо безопаснее — и более энергоэффективно — выбрать камин или печь со стеклянным фасадом, но все же требуется осторожность. Если у вас есть газовый камин, важно регулярно его обслуживать; в арендованных домах это ответственность домовладельца.

Подробнее:

Как эффективно отапливать большой старый дом

У старых домов репутация, правда? Они ломаются.Они сквозняки. Они могут быть дорогими в обслуживании и очень дорогими в нагреве. Но это не обязательно должна быть история вашего дома.

Варианты отопления для старых домов улучшились, и существует множество эффективных вариантов отопления, вентиляции и кондиционирования для старых домов. А если вы не совсем готовы профинансировать новую систему отопления? Не бойтесь: есть еще хорошие способы снизить расходы на отопление вашего старого дома.

Вот что мы расскажем в этой статье:

По сути, в этом руководстве вы узнаете, как , наконец, согреться в вашем старом доме (а также получите всю необходимую информацию об умных вариантах HVAC для старых домов).

Готовы перестать смотреть телевизор в куртке? Давайте нырнем.

Как обогреть большой старый дом — общие проблемы с отоплением старого дома

Во-первых, основная проблема отопления старого дома: стоимость.

Так сколько же стоит отапливать старый дом? Цена на отопление вашего дома довольно сильно варьируется и зависит от того, где вы находитесь и сколько стоит энергия в вашем районе, но отопление — в целом — дорогое удовольствие. Согласно Energy.gov, отопление вашего дома обычно составляет около 42% ваших счетов за коммунальные услуги.(А если у вас есть старый, продуваемый сквозняками дом, вы знаете, что ваши зимние счета действительно могут резко возрасти.)

Почему так дорого? Есть несколько потенциальных злодеев, но сначала мы начнем с приманки.

Если ваши окна — большая часть проблемы, это не обязательно означает, что вам нужно их заменить.

Окна старые.

Большинство людей думают, что их старые окна виноваты в сквозняках в их доме, и это понятно.Оконные компании потратили много денег, убеждая домовладельцев, что их окна являются источником всех их проблем с контролем климата.

Но — сюрприз! — окна, как правило, не в первую очередь. На самом деле, существует множество других причин, по которым в вашем доме может быть холодно (и вы, вероятно, лично сталкивались с ними, если у вас есть старый дом).

И еще кое-что, на что следует обратить внимание: если ваши окна — большая часть проблемы, это не обязательно означает, что вы должны их заменить.На самом деле, вероятно, не стоит! Во многих случаях лучшим вариантом является герметизация окон с помощью технологии, называемой атмосферостойкой . (Возможно, вы сможете сделать это без предоплаты.)

Пробелы в конструкции вашего дома.

Старые дома полны дыр, щелей и щелей, через которые может проходить холодный воздух. Эти промежутки не так легко увидеть, но тем не менее они есть — и из-за них в вашем доме может казаться совершенно холодно.

Поэтому старые дома сквозняки — конструкция старая и успела прийти в негодность (даже в самом лучшем старом доме). Холодный воздух может поступать через чердак, отверстия в стенах, наружных стенах и окнах. А если у вас неочищенный камин с дымоходом, не удивляйтесь, обнаружив, что вам становится холодно, сидя у него — это магнит для холодного воздуха.

Старая изоляция.

Еще одна распространенная проблема — изоляция. В старых домах он часто бывает старым или некачественным, а в некоторых случаях может даже отсутствовать.Если вы не уверены, как выглядит ваша изоляция, обратитесь к профессионалу, чтобы это проверить. (Не забудьте также проверить изоляцию чердака — это важно. Мы поговорим об этом позже в руководстве.)

Неэффективная система отопления.

Слон в комнате заключается в том, что иногда ваша система отопления просто не справляется с задачей обогрева всего вашего дома. Ведь старые дома предназначались для старых систем отопления. Они часто отапливаются котлами и радиаторами, которые не обслуживались должным образом или которые потребляют много энергии — только для того, чтобы иметь незначительное влияние на то, как выглядит ваш дом.Эти старые системы отопления также работают на ископаемом топливе, что вредит окружающей среде, качеству местного и домашнего воздуха, а также здоровью вашего дома.

Вот как сделать воздух в доме здоровым и чистым.

Вот 3 шага для эффективного обогрева старого дома.

Правда об отоплении большого старого дома заключается в том, что для этого потребуется немного работы — и, возможно, потребуется даже некоторые финансовые вложения.Есть вероятность, что вам потребуется обновить изоляцию (или даже систему отопления), чтобы полностью решить проблему.

Хорошие новости? У вас есть другие варианты — возможно, больше, чем вы думаете. На самом деле, почти всегда полезно посмотреть, сможете ли вы решить проблему, удерживаясь в тепле. (Во многих случаях это может существенно повлиять на то, как выглядит ваш дом.)

И есть еще одна хорошая новость: в некоторых местах вы сможете согреть свой старый дом, не внося никаких авансовых платежей.

А теперь взгляните на три ваших наиболее важных варианта.

1. Как избавиться от сквозняков в старом доме.

На первый взгляд, этот вариант довольно прост: найдите отверстия, а затем заткните их чем-нибудь, чтобы холодный воздух не мог попасть внутрь (а теплый воздух не мог выйти).

Для этого есть две большие стратегии: одна временная, а другая постоянная.

Во-первых, вариант «сделай сам». Чтобы временно предотвратить сквозняки, вам необходимо определить места, куда проникает холодный воздух.Вероятные кандидаты — это края дверей и окон, а также вентиляционные отверстия системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Затем вам нужно будет купить, одолжить или установить соответствующие «герметики» для каждой из этих проблем. Поищите в Интернете, и вы найдете множество товаров, таких как заглушки для нижней части дверей, магнитные вентиляционные крышки и пластиковые оконные уплотнители.

Воздушное уплотнение настолько эффективно, что, по оценкам Агентства по охране окружающей среды, одно только воздушное уплотнение может сэкономить вам до 15% на ежемесячных счетах за отопление.

Еще одна распространенная область, куда проникает холодный воздух, — это неиспользуемый, незапечатанный камин — это, по сути, супермагистрали для холодного воздуха.Чтобы временно решить эту проблему, вы можете попробовать установить шар для дымохода, каминное одеяло или колпак для дымохода. Или, если вы никогда не используете свой камин, вы можете даже навсегда закрыть его.

Здесь есть множество возможных решений, но независимо от того, как вы их развертываете, все равно остается основная проблема — заглушки не решают настоящую проблему.

Итак, давайте поговорим о решении, которое работает.

Надежно предотвращайте сквозняки (и минимизируйте потери тепла) за счет герметизации вашего дома.

Вот неудобная правда: если в вашем старом доме слишком холодно зимой или слишком тепло летом, вы, вероятно, не должны винить свои дверные косяки и окна. Вместо этого есть большая вероятность, что виноват ваш чердак, а точнее, способ изоляции ваших чердаков (или , а не ), а также все щели и щели в вашей крыше и потолке.

Почему ваш чердак вероятный виновник? Что ж, направляя сюда наших третьеклассников — накал страстей. И когда в вашем старом доме повышается тепловая энергия, она должна оставаться внутри.Но если ваши чердаки плохо изолированы — и если ваш старый дом не был опломбирован профессионалом, тепловая энергия просто уходит через крышу. И когда это происходит, он создает эффект гигантского вакуума, который втягивает холодный воздух через все другие зазоры в вашем доме. (Если вы когда-нибудь задавались вопросом, почему кажется, что холодный воздух проникает в ваш дом через любую доступную щель, теперь вы знаете, что буквально всасывает .)

Вот почему около четверти тепла в среднем в доме теряется через крышу.И этот процент может быть еще выше для более старого дома из-за того, как построены старые дома.

Вот почему главный шаг к сохранению тепла в вашем старом доме — это воздушное уплотнение . Если вы никогда об этом не слышали, то можно быстро объяснить, что это процесс поиска и закрытия всех маленьких отверстий в вашем доме, через которые проникает холодный воздух. Некоторые из этих дыр будут в ваших дверях и окнах, конечно, но многие из них будут на чердаке, на крыше, в подвале и в подпольях — во всех местах, которые вы, возможно, не проверяли (и, честно говоря, вероятно, не проверяли) Мне не хочется проверять, потому что до них доставлять удовольствие неинтересно).

Воздушное уплотнение настолько эффективно, что, по оценкам Агентства по охране окружающей среды, одно только воздушное уплотнение может сэкономить вам до 15% на ежемесячных счетах за отопление. Это хорошая идея практически для каждого дома, и вы можете узнать о ней все в нашем Полном руководстве по герметизации воздуха. Однако, хотя герметизация воздуха эффективна, может быть трудно реализовать ее самостоятельно. Если вы не обучены этой специализированной работе, вы можете рискнуть излишне герметизировать свой дом или вообще не герметизировать его, тратя впустую материалы, время и собственную смазку для локтей!

Короче? Если в вашем доме много холодного воздуха, велика вероятность, что воздух, изолирующий ваш фундамент, чердак и остальную часть дома, будет иметь большое значение для того, чтобы вы почувствовали себя намного комфортнее.(И, если вы живете в определенных районах, вы часто можете выполнить эту работу по герметизации воздуха без предоплаты.)

2. Добавьте изоляцию в старый дом.

Если у вас старый дом, велика вероятность того, что большая часть (или вся) имеющаяся у вас изоляция устарела или низкого качества. За последние несколько десятилетий изоляционные технологии сильно продвинулись вперед, и модернизация вашей может существенно повлиять на ваш общий уровень комфорта.

И даже если у вас хорошая изоляция, вам может потребоваться проверить, действительно ли везде в вашем доме.Многие старые дома и исторические дома имеют недостроенные и неизолированные чердаки, которые могут пропускать целый поток холодного воздуха, если их не принять во внимание.

Области вашего дома, которые могут нуждаться в дополнительной изоляции

Лучший способ определить, где вашему дому может потребоваться дополнительная изоляция, — это пройти энергоаудит — систематический процесс определения того, как и где ваш дом теряет свою тепловую энергию. Вы можете попытаться провести энергетический аудит самостоятельно — некоторые люди это делают, — но будем честны: это большой вопрос, если вы не эксперт в области энергетики.Однако составить график профессионального энергоаудита очень просто, и его можно выполнить дома или удаленно с помощью предоставленных фотографий. В компании Sealed мы обнаруживаем, что наши клиенты являются поклонниками удаленного доступа и получают заключение экспертов в соответствии с их собственным графиком — без дополнительных назначений для встречи с кем-либо в вашем доме.

Энергетический аудит часто доступен бесплатно в местной коммунальной компании, но, если это не так, вы обычно можете получить его по разумной цене у специалиста в вашем районе.(Что бы это ни стоило, если вы выберете Sealed, он будет включен в ваш общий пакет — ничего дополнительно делать не нужно.)

Как только профессионал определит проблему, он, вероятно, порекомендует некоторые или все следующие решения:

Создайте тепловую границу, утеплив чердак.

У тепловых насосов есть нематериальные преимущества, которые трудно объяснить, пока вы не сядете в доме, где они есть. Проще говоря: они чувствуют себя великолепно. Тепловые насосы обеспечивают прекрасный климат-контроль, они не пахнут и обеспечивают постоянную циркуляцию свежего отфильтрованного воздуха. (Дополнительное преимущество? Они очень тихие.)

6. Возможно, вы сможете получить его без предоплаты.

Наконец, в зависимости от вашей ситуации и местоположения, вы можете получить свой тепловой насос, не заплатив сначала ничего, .Фактически, подходящие домовладельцы могут получить как воздушное уплотнение, так и систему с тепловым насосом, а затем заплатить за это позже за счет экономии энергии. Это отличный способ получить необходимые вам энергоэффективные обновления без больших авансовых платежей.

Хотите поговорить о системах воздушного уплотнения или тепловых насосов для вашего старого дома? Позвоните нам по телефону 888-985-7481, чтобы поговорить с одним из наших специалистов и узнать, какие обновления могут подойти вам и вашей ситуации. (Также никогда не возникает никакого давления, чтобы использовать Sealed. Если мы вам не подойдем, мы дадим вам знать.)

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 нагревателей нефти, природного газа, пропана или неэффективных резистивных электрических нагревателей тепловыми насосами, что заменяет потребление ископаемого топлива на месте использованием 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].

Использование тепловых насосов для бытовых нужд, однако, 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 производится, когда такое же количество тепла доставляется путем выработки электричества и использования его для питания теплового насоса [2]. Внедрение теплового насоса может затруднить управление электросетью, 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 топлива, такого 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 энергопотребления исследование оценивает затраты и / или выбросы дома как до, так и после внедрения теплового насоса.Хотя эта общая стратегия уместна, в литературе обнаруживается 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 от перехода на наземные тепловые насосы к интенсивности выработки электроэнергии CO ₂ , затратам на энергию и эффективности теплового насоса [5].Управление исследований и развития энергетики штата Нью-Йорк считает, что бытовые потребители, как правило, не видят никакой 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 электрических сетей 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 тепловых насосов.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.

Для количественной оценки затрат и выгод от внедрения тепловых насосов в континентальной части США мы используем пятиступенчатый метод.

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 этапе 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 годовую стоимость энергии, 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), которая получается 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 климатического ущерба 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 использованием 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 снизить 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, проведенного Управлением США по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии [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, которые смоделированы в нашей модели. Города были выбраны так, чтобы они представляли 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:

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 от сжигания ископаемого топлива в каждом городе, так и от потребления электроэнергии в каждом регионе электрической сети.

Для каждого региона электрической сети мы используем коэффициенты предельных выбросов и ущерба здоровью, которые варьируются в зависимости от сезона и времени суток. Эти факторы составляются с использованием методов, разработанных Siler-Evans и др. [24], и сообщаются Центром Карнеги-Меллона по принятию решений в области климата и энергетики (CEDM) [25]. Для выбросов CO ₂ коэффициенты указываются 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, потребили 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 миллиона кубических футов израсходованного 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 различные 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 дополнительной 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 ) Интенсивность выбросов CO ₂ 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 в выхлопных газах содержится 3% O ₂ , 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 топочного топлива и эффективности использования энергии.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 выбросов, генерируемых 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 преобразуем 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 — ПГП 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 ущерб 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 электросети снизятся на 50% от базового уровня, 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, связанными с потреблением энергии в доме, C _климат — это ежегодный ущерб климату, вызванный выбросами CO ₂ , связанными с потреблением энергии в доме, 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 влияния 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 _{тепловой насос} , рассчитываются, как показано в уравнении (3).

, где C _{тепловой насос} — стоимость покупки и установки теплового насоса, C _{воздуховод} — стоимость установки воздуховода, C _замена — стоимость замены существующего нагревателя на аналогичный технология.Таким образом, чистая стоимость теплового насоса K _heatpump представляет собой дополнительную стоимость замены существующего нагревателя 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 мер по повышению 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 воздуха 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 используем 3800 + 13,3 x . А для резистивных электронагревателей мы используем 1600 + 170,6 x .

2,5. Расчет пиковой нагрузки

Мы рассчитываем изменение пиковой нагрузки 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 при 30% -ном уровне 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 вычислить процентное изменение пикового спроса для различных уровней внедрения тепловых насосов.

Наш анализ пикового спроса 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 своих домов. 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 долларов за тонну СО ₂ , есть 5,1 миллиона домов (6% жилищного фонда США) с затраты на борьбу с выбросами превышают 1000 долларов за тонну СО ₂ .Эти оценки основаны на исторических данных о работе сети и предположениях о том, что в течение 15 лет эксплуатации теплового насоса выбросы CO ₂ из 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:

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:

3.2. Полное внедрение тепловых насосов снижает CO

Поскольку проникновение тепловых насосов 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 человека.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:

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 эта 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 по выбросам, 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 нагреватели сопротивления, 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 : только 1,7 миллиона (2,1%) домов в США внедрение тепловых насосов приводит к повышению CO ₂ выбросов.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:

Однако то же отношение не действует в отношении ущерба здоровью.Внедрение тепловых насосов часто увеличивает ущерб для здоровья, 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. Michalek и др. [42] и Holland 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 благоприятным климатом.

Однако есть много других домов, для которых верно обратное: преимущества для климата от внедрения тепловых насосов затмеваются вредом для здоровья. Из 69,6 миллиона 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.Это может быть достигнуто, например, за счет более строгого регулирования выбросов 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:

Однако 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 «сторонников тепловых насосов» и «потенциального субсидирования» 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 в электросети — как CO ₂ , так и загрязняющие вещества — уменьшатся с течением времени.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 стимулируют 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 11% существующих домов с существующими тепловыми насосами, 21% домов, в которых тепловые насосы используются только для личных целей, и дома, в которых субсидирование внедрения тепловых насосов принесет 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 абсцисс исследуется для иллюстрации.

Загрузить рисунок:

Исходя из наших текущих допущений о социальных затратах на выбросы углерода в размере 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 могут усилить аргумент в пользу значительного внедрения тепловых насосов.Например, если выбросы в сеть упадут на 35% ниже наших предположений, а социальные издержки на выброс углерода достигнут 300 долларов за тонну CO ₂ , то чистая выгода для общества может быть достигнута за счет использования 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 в 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:

Мы показываем, что более высокая эффективность теплового насоса действительно улучшает показатели внедрения тепловых насосов, но с уменьшением отдачи. Эта убывающая отдача особенно заметна 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 воздействия на окружающую среду 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 высококачественную атмосферостойкость, 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 меняться 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 влияния 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 электроэнергию, прогнозов выбросов в электросети и технологии тепловых насосов мы считаем такие высокие темпы внедрения маловероятными.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 от внедрения 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. Рис. 1) свидетельствует о сильном частном экономическом потенциале и ограниченном ущербе для общества.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 генераторов 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 затрат на технологии, 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 жилого отопления.По мере того, как электрическая сеть становится чище, эта электрификация приведет к большему сокращению выбросов CO ₂ .

Лучшие и самые дешевые варианты отопления домов

Отопление наших домов и предприятий — дорогое удовольствие, и с каждым годом это становится все дороже. По мере роста затрат и усложнения проблем, связанных с изменением климата, все больше и больше из нас ищут более чистые, экологичные и доступные варианты отопления дома. К счастью, их много. Однако выбирайте внимательно, поскольку не все варианты равны.В некоторых более экологически чистых вариантах отопления дома используются невозобновляемые виды топлива, такие как природный газ. Более того, некоторые из них идеально подходят для нового строительства, а другие лучше всего подходят для модернизации существующих зданий.

Прежде чем вы начнете покупать домашнюю систему отопления, помните, что значительного повышения комфорта и экономии энергии можно достичь быстро и недорого, сделав свой дом или бизнес более энергоэффективным. Для этого требуется ряд относительно простых шагов, наиболее важными из которых являются герметизация протечек в стенах, потолках и полах, а также вокруг дверей и окон.

Для начала вы можете нанять профессионального энергоаудитора, который проведет полное энергетическое физическое обследование вашего дома. Аудит энергии дома также может помочь вам определить точные затраты и экономию на модернизации вашей системы отопления до одного из доступных вариантов, описанных здесь. Стоимость энергоаудита будет варьироваться в зависимости от того, где вы живете, но она может составлять 500 долларов и более. (Если это слишком дорого, вы можете провести бесплатное онлайн-обследование энергопотребления или самостоятельный аудит — для получения дополнительной информации прочтите Домашний энергоаудит: измерьте свои затраты на электроэнергию и добавьте экономию !.

Одним из наиболее ценных тестов, которые выполнит энергоаудитор, является проверка двери с вентилятором, которая определяет, насколько герметичен ваш дом. Тест также поможет вам определить, где расположены утечки, чтобы их можно было закрыть герметиком, жидкой пеной или герметиком, в зависимости от их расположения.

После того, как здание заделано, пора укладывать изоляцию. Значительная экономия энергии требует значительного количества изоляции, превышающей текущие требования норм. Подобно герметику и герметику, изоляция не только сокращает счета за электроэнергию зимой, но и снижает приток тепла в сезон охлаждения, помогая вам сократить расходы на топливо, сохраняя при этом комфорт для вас и вашей семьи.

Вы можете легко добавить изоляцию к большинству чердаков и под полом, лежащих в некондиционированных (не отапливаемых или охлаждаемых) помещениях, таких как подполья. Вы также можете легко добавить теплоизоляцию к неизолированным стенам. Усиление существующей теплоизоляции стен является более сложной задачей, чем добавление утеплителя на чердак, но это можно сделать. Проконсультируйтесь со специалистом по изоляции, чтобы узнать ваш выбор. Также подумайте об установке утепленных оконных штор и старательно используйте их, чтобы не замерзнуть зимой.

Хотя меры по повышению эффективности могут быть не такими захватывающими, как новая солнечная система отопления, они являются самым дешевым, быстрым и наиболее устойчивым способом экономии энергии и создания теплого дома или бизнеса.Они не только сэкономят вам деньги на счетах за топливо, но также уменьшат размер — и, следовательно, стоимость — новой системы отопления.

Энергоэффективные печи и котлы

После того, как вы модернизировали свой дом для повышения энергоэффективности, пришло время разобраться с вариантами экологичного отопления. Один простой способ получить более чистую домашнюю систему отопления — это установить сверхэффективный котел, газовую печь или масляную печь, чтобы заменить существующий обогреватель. Печи оборудованы системой воздуховодов, по которым нагретый воздух подается в каждую комнату.Бойлеры обеспечивают горячую воду в домах, отапливаемых жидкостным теплом (плинтус или радиаторы) или лучистым теплом пола.

К счастью, эффективность печей и котлов резко возросла за последние годы, и теперь возможна установка модели с КПД от 90 до 94 процентов — и это может сэкономить вам много денег. Если вашему обогревателю более 10 лет, вы можете сэкономить, заменив его более новой и более эффективной моделью.

Одной из первых функций, которую следует учитывать, является прямая вентиляция.Воздух из печей и котлов с прямой вентиляцией поступает в герметичную камеру сгорания. (Старые печи засасывают воздух изнутри вашего дома.) Прямая вентиляция дает два существенных преимущества: она резко снижает вероятность загрязнения воздуха в помещении и уменьшает утечку холодного воздуха в дом зимой.

Также следует выбрать обогреватель с электронным зажиганием вместо контрольной лампы; первый значительно более эффективен. Следите за другими энергетическими функциями, включая более эффективные теплообменники и конденсаторы.Оба варианта сэкономят ваши деньги и уменьшат потребление топлива и загрязнение окружающей среды.

Хотя более эффективные печи и котлы работают на ископаемом топливе — природном газе, пропане или мазуте — они потребляют меньше топлива, чем их предшественники, и, таким образом, производят гораздо меньше загрязнения воздуха. Они также связаны с существующими системами доставки, что делает установку в существующем доме менее затратной, чем другие варианты, обсуждаемые здесь.

Древесное тепло

Древесина — широко доступный возобновляемый ресурс. Даже в городах домовладельцы могут найти множество горючих материалов, таких как обрезки деревьев и обрезки древесины.Эту древесину можно использовать в дровяных печах, которые делают из сварной стали или чугуна. Некоторые дровяные печи двустенные. Они часто поставляются с вентилятором, который обеспечивает циркуляцию воздуха вокруг печи в комнату, что помогает повысить их эффективность.

Современные дровяные печи намного эффективнее и производят гораздо меньше загрязнения, чем их предшественники. Топлива также много, оно является возобновляемым (если высаживаются деревья вместо вырубленных) и довольно дешево, но имейте в виду, что дровяные печи являются наиболее загрязняющими из всех обогревателей, работающих на возобновляемых источниках энергии.

Дровяные печи также требуют значительного объема работы, особенно если вы рубите свои собственные деревья, распиливаете и раскалываете дрова, штабелируете их, а затем тащите в дом. Кроме того, дровяную печь нужно будет еженедельно чистить от золы. Дровяные печи также являются самой опасной из всех технологий использования возобновляемых источников энергии. Они могут вызвать ожоги и пожар в доме, если дымоход не чистится регулярно или печь не установлена ​​должным образом.

Еще один серьезный недостаток дровяных печей — зонирование тепла.То есть они в первую очередь обогревают помещения, в которых находятся. Воздух в спальнях сзади и наверху может оставаться холодным.

При покупке дровяной печи ищите самую эффективную и самую чистую модель горения. Вам может потребоваться разрешение на установку дровяной печи, а также, возможно, потребуется нанять профессионала. Если вы устанавливаете свой собственный, обязательно внимательно следите за требованиями кода и предложениями производителя.

Некоторые дровяные печи оснащены каталитическим нейтрализатором, который сжигает несгоревшие жидкости и газы, выделяющиеся при сжигании древесины.Эти углеводороды содержат значительное количество энергии, поэтому их сжигание может значительно повысить эффективность дровяной печи. Сжигание газов в каталитической горелке также снижает накопление креозота и риск возгорания. Каталитические нейтрализаторы могут требовать частой замены, поэтому проконсультируйтесь с продавцом дровяных печей, прежде чем покупать эту опцию.

Другие дровяные печи содержат перегородки вместо каталитического нейтрализатора. Перегородки, расположенные над камерой сгорания, направляют несгоревшие газы и жидкости обратно над огнем, где они могут гореть.Такая конструкция помогает выжать из дерева больше БТЕ, а также помогает уменьшить скопление креозота.

Чтобы обеспечить более равномерное отопление дома, подумайте об установке дровяной печи, которая также сжигает другое топливо, например природный газ, для обеспечения тепла, когда вас нет дома и вы не можете разжечь огонь. Дровяные печи обычно распределяют тепло через систему воздуховодов, например, в домах, отапливаемых печками с принудительной подачей воздуха.

Хотя уличные дровяные печи не так эффективны, как внутренние печи, многие люди устанавливают их, чтобы снизить риск пожара в доме и избавиться от хлопот и беспорядка, связанных с переноской дров в дом и удалением золы.Уличные печи вырабатывают горячую воду, которая циркулирует под землей в вашем доме. Горячая вода циркулирует через теплообменник в системе воздуховодов рядом с существующей печью, из которой она распределяется по дому.

Тепловые насосы

Одним из наиболее эффективных и наименее вредных для окружающей среды вариантов отопления дома является тепловой насос. Они бывают двух видов: с воздушным и наземным источником.

Тепловые насосы с воздушным источником тепла отбирают тепло из атмосферы (даже в холодные дни), концентрируют тепло с помощью технологии охлаждения, а затем распределяют тепло по дому, обычно через систему воздуховодов или по трубам.

Земные тепловые насосы, также известные как геотермальные системы, концентрируют тепло из земли через трубы, проложенные на глубине примерно 6-8 футов под поверхностью, или в вертикально пробуренных скважинах, которые обычно проходят на глубине нескольких сотен футов.

Тепловые насосы работают от электричества, но поскольку они извлекают свободное тепло непосредственно из воздуха или земли, они чрезвычайно эффективны. Как правило, на каждые британские тепловые единицы электроэнергии, потребляемые воздушным тепловым насосом, приходится около 3 британских тепловых единиц тепла.Для систем с наземным источником это отношение составляет примерно 1 к 4.

Более того, тепловые насосы могут работать в обратном направлении, что охлаждает здания. То есть летом эти системы отбирают тепло из зданий и сбрасывают его в окружающую среду. Системы наземного источника питания также могут быть оборудованы водонагревателями, поэтому большая часть горячей воды для бытового потребления может быть получена за счет тепла земли.

Тепловые насосы не сжигают ископаемое топливо, хотя электричество, которым они питаются, может быть произведено из угля, природного газа или даже на атомных электростанциях.Поскольку в вашем доме не сжигается топливо, эти системы не создают загрязнения воздуха в помещении и не вызывают пожаров в доме. Хотя оба типа тепловых насосов подходят для новых и существующих зданий, тепловые насосы с воздушным источником намного проще и дешевле установить в существующем доме.

Один из распространенных типов теплового насоса с воздушным источником, который обеспечивает нагрев и охлаждение, известен как «мини-сплит», названный так потому, что он содержит центральный наружный блок и один или несколько внутренних блоков, которые подают горячий или холодный воздух, в зависимости от сезон.Эти агрегаты относительно просты и недороги в установке. Они не требуют воздуховодов.

Наземные системы стоят больше, чем обычные системы отопления и охлаждения, из-за необходимости выемки грунта или бурения для труб. Однако они значительно более эффективны, чем варианты с воздушным источником, и, таким образом, могут быть более экономичными в долгосрочной перспективе.

Солнечный горячий воздух

Одним из самых простых и экономически эффективных способов обогрева дома является солнечная система горячего воздуха, которая обычно используется в качестве дополнительного источника тепла.Солнечные системы горячего воздуха состоят из коллекторов, которые часто устанавливаются на южных стенах домов. Зимой низкоугольное солнце освещает коллекторы и нагревает их. Если температура внутри устройства достигает 110 градусов по Фаренгейту, включается небольшой вентилятор. Он втягивает холодный воздух из комнаты в коллектор и через него, где воздух нагревается, а затем закачивается обратно в дом. Один коллектор горячего воздуха нагревает 500 квадратных футов, плюс-минус немного, в зависимости от количества солнечного света, доступного зимой, и эффективности здания.

Солнечные коллекторы горячего воздуха эффективны и относительно недороги. Если у вас есть хорошие столярные навыки и знания в области домашнего строительства, их относительно легко установить. Вы даже можете построить их самостоятельно — прочтите «Построение простого солнечного обогревателя». Перед тем, как начать, проверьте электрические линии и водопровод в стенах или наймите профессионального установщика.

могут быть установлены в новых или существующих домах. Солнечные системы горячего воздуха просты в обслуживании и долговечны. Они также предлагают респектабельную окупаемость инвестиций, что делает их одним из самых экономически эффективных вариантов отопления для зеленого дома.Однако перед покупкой системы посоветуйтесь с местным установщиком, чтобы определить размер системы, которая вам понадобится, ожидаемую тепловую мощность и экономичность. Одна модель от Your Solar Home оснащена небольшим солнечным модулем, который вырабатывает электричество для питания дома воздухом, нагретым солнечными батареями. Для систем других производителей требуется сетевое питание, хотя их энергопотребление довольно невелико. Солнечные коллекторы горячего воздуха, если они сертифицированы Solar Rating and Certification Corporation (SRCC), имеют право на 30-процентный федеральный налоговый кредит.

Солнечная тепловая энергия

Солнечные системы горячего водоснабжения обычно называют солнечными тепловыми системами. Они состоят из солнечных коллекторов, которые обычно устанавливаются на крыше дома, резервуара для хранения (обычно расположенного в подвале или подсобном помещении) и труб, соединяющих их. Насосы пропускают жидкий теплоноситель — воду или нетоксичный антифриз (пропиленгликоль) — через солнечные коллекторы, где он нагревается солнцем в коллекторах. Затем он перекачивается обратно в резервуар для хранения, где теплообменник передает солнечное тепло, полученное коллекторами, воде в другом резервуаре для хранения.Из этого бака забирается горячая вода для использования в доме.

Добавив больше солнечных коллекторов и установив резервуар для хранения воды большего размера, эти надежные и экономичные системы можно использовать для обогрева домов. Солнечные тепловые системы могут подключаться к новому или существующему лучистому полу, системам горячего водоснабжения плинтуса или системам принудительной подачи воздуха, хотя для выработки высокотемпературной воды для лучистого теплого пола обычно необходимо использовать специальные высокотемпературные коллекторы, известные как вакуумные трубчатые коллекторы.

Солнечные системы отопления дома хорошо работают во многих климатических условиях, работают тихо и не способствуют загрязнению воздуха в помещении.Они могут быть установлены в новых или существующих домах и требуют небольшого количества электроэнергии для работы их насосов и электронного управления. Многие квалифицированные установщики можно найти в крупных и малых городах. Вы также можете взять установку солнечного отопления в свои руки — см. План солнечного отопления для любого дома.

Хотя эти системы имеют право на получение федеральных налоговых льгот и иногда государственных или местных льгот, они, как правило, являются дорогостоящими. Тщательно проанализируйте рентабельность.

Одним из основных недостатков систем солнечного теплового отопления является то, что они производят избыточную горячую воду в самое солнечное время года.Некоторые домовладельцы направляют это тепло на трубы, проложенные в земле рядом с домом. Другие сбрасывают излишки тепла в песочницу вдали от дома. Будьте осторожны при установке такой системы в районе с короткими зимами, потому что, если вы в конечном итоге выбрасываете или отводите лишнее тепло, это не будет очень хорошим вложением.

Пассивная солнечная конструкция

Один из самых экономичных способов обогрева нового дома — использование пассивной солнечной энергии. Пассивные солнечные батареи обогревают дома и предприятия без механических устройств, таких как насосы, двигатели или вентиляторы.Он не требует ни труб, ни электричества — просто чистое зимнее солнце под низкими углами, которое струится через окна, выходящие на юг, и мягко согревает дом в зимние месяцы. Внутренняя тепловая масса, обычно бетонные полы, глиняная штукатурка или кирпичные стены, поглощают тепло днем ​​и отводят его ночью, поддерживая в доме постоянную комфортную температуру.

Пассивная солнечная конструкция должна быть герметичной и хорошо изолированной. В нем используются специальные окна с низким коэффициентом излучения (low-emittance), которые сохраняют с трудом заработанное солнечное тепло зимой и отталкивают тепло снаружи летом.Свесы защищают стекло от солнца летом, что также помогает сохранять прохладу в зданиях. (См. Раздел «Пассивный солнечный дизайн: создание домов, вдохновленных солнцем».)

Пассивные солнечные дома могут покрывать от 50 до 80 процентов годовых затрат на отопление дома — даже больше в более солнечных местах. Он идеально подходит для новых домов и с самого начала должен быть спроектирован как дом. В случае регистрации домовладельцы сэкономят десятки тысяч долларов за всю жизнь.

Пассивная солнечная энергия требует небольших дополнительных затрат, если они вообще требуются.В лучшем случае рассчитывайте заплатить всего на 3 процента больше дополнительных затрат на строительство дома с пассивной солнечной батареей, что является разумной ценой для пожизненного бесплатного отопления и охлаждения.

Несмотря на то, что пассивные солнечные батареи недороги в установке, обеспечивают высокую отдачу от ваших инвестиций, а также являются чистыми и надежными, добавить пассивные солнечные батареи в существующие дома намного сложнее. Один из вариантов — построить пристроенное солнечное пространство, например солнечную оранжерею или пристройку для солярия. (См. Раздел «Планирование создания идеального солярия».Другой вариант — добавить окна на южную сторону существующего дома, которые открывают его для солнечной энергии.

Зеленое тепло для жизни

Вы обнаружите, что эффективное и экологически безопасное отопление вашего дома стоит затраченных усилий. При таком большом количестве вариантов отопления дома вашей самой большой проблемой будет выбор того, который вам больше всего нравится. Тем самым вы помогаете бороться с дорогостоящими последствиями изменения климата и создавать более чистое и устойчивое будущее.

Дэн Чирас — автор 30 книг и директор Института Эвергрин в Джеральде, штат Миссури., где он ведет занятия по возобновляемым источникам энергии и зеленому строительству.

Первоначально опубликовано: декабрь 2012 г. / январь 2013 г., переиздано 19 января 2020 г.

Самый дешевый способ обогреть ваш дом

Стоимость отопления дома зависит от региона и даже от дома.

Вот, что средний домовладелец на северо-востоке может рассчитывать заплатить этой зимой за отопление своего дома различными видами топлива, как прогнозирует Управление энергетической информации (EIA):

4. Топочный мазут: 2526 долларов США

Цены на нефть выросли настолько высока, что жидкое тепло, когда-то конкурировавшее с другими основными видами топлива для домашнего отопления, стало самым дорогим в использовании. Цены привязаны к мировым событиям, поэтому они могут быстро меняться.

Но тенденция последнего десятилетия очевидна: цены на мазут выросли более чем вдвое с 10,31 доллара за миллион британских тепловых единиц до более чем 25 долларов за миллион британских тепловых единиц.

По стране только около 6 процентов домовладельцев используют масло в качестве основного источника отопления дома. Большинство из них расположено на северо-востоке.

В этом сравнении используются цены EIA для северо-востока, потому что это единственный регион, который использует все четыре вида топлива в больших количествах, и потому что оно отражает полную стоимость отопления в северном климате.

3. Пропан: 2 386 долларов

Хотя это относительно чистое топливо, пропан стоит дорого и уже много лет теряет популярность. Зимой 2006-07 годов около 6,5 миллионов домов использовали его для первичного отопления; Этой зимой, по оценкам EIA, это число снизится до 5,6 миллиона.

Стоимость сильно зависит от региона. На Среднем Западе отопление дома пропаном стоит в среднем всего 1534 доллара. В штате Мэн пропан заменяет масло, потому что его дешевле использовать.

Хотя это относительно чистое топливо, пропан стоит дорого и уже много лет теряет популярность. Зимой 2006-07 годов около 6,5 миллионов домов использовали его для первичного отопления; Этой зимой, по оценкам EIA, это число снизится до 5,6 миллиона. Стоимость сильно варьируется в зависимости от региона.

На Среднем Западе отопление дома пропаном стоит в среднем всего 1534 доллара. В штате Мэн пропан заменяет масло, потому что его дешевле использовать.

2. Электроэнергия: 1315 долларов США

Использование электрического тепла растет даже на морозном Северо-Востоке.Стоимость является основным преимуществом, хотя некоторые домовладельцы жалуются, что электрическое отопление не так эффективно, как другие виды топлива. В национальном масштабе около трети домов в США полагаются на электричество в качестве основного источника тепла.

1. Природный газ: 1 024 долларов США

Из четырех основных видов топлива, используемых для отопления домов в США, природный газ является самым популярным, а теперь и самым дешевым. Десять лет назад газ стоил около 80 процентов эквивалентного количества нефти; сейчас он стоит меньше половины нефти, поскольку цены на нефть выросли, а бум бурения на природный газ в Америке удержал цены на газ на низком уровне.

Почти половина всех домов использует природный газ в качестве основного источника тепла. Некоторые аналитики прогнозируют, что в ближайшие десятилетия будет доступно огромное количество топлива.

Не все считают, что поставки настолько велики, что природный газ останется дешевым топливом. Однако тенденции последнего десятилетия обнадеживают: с поправкой на инфляцию цены на природный газ примерно такие же, как в 2003-04 годах, даже без поправки на инфляцию.

вариантов отопления дома газом | По данным Министерства энергетики США, на отопление и охлаждение в среднем приходится до 54 процентов энергии в доме. Чтобы контролировать расходы на электроэнергию, более 57 процентов домов в США отапливают энергоэффективным природным газом. Если у вас есть доступ к природному газу, существует множество систем отопления дома, работающих на газе, от систем, предназначенных для обогрева всего дома, до различных вариантов отопления для обогрева одной комнаты.

Печи

Печи, работающие на природном газе, отапливают весь дом с помощью сети воздуховодов для распределения тепла, поступающего с воздуха, в каждую комнату. Хотя эти системы работают аналогично масляным или электрическим печам, они обеспечивают значительную экономию затрат по сравнению с этими вариантами топлива. Например, по данным Управления энергетической информации США, на момент публикации генерация одного миллиона британских тепловых единиц тепловой энергии с использованием газовой печи с КПД 82% стоила 8,79 долларов. Тот же самый миллион британских тепловых единиц стоит 34 доллара.97 с электропечью, или 37,11 долл. С масляной печью. Газовые печи имеют КПД от 80 до 97 процентов, и чем выше рейтинг, тем больше тепла вы можете произвести при том же количестве топлива.

Котлы

Газовые котлы сжигают природный газ для нагрева воды или выработки пара, который затем транспортируется по ряду труб или трубок для обогрева дома. Эти системы могут использоваться с радиаторами или системами лучистого отопления в полу, которые обогревают комнату с нуля.Если горячая вода или пар перекачиваются через теплообменник, их также можно использовать для создания воздушного отопления, как в печи.

Камины

Традиционные дровяные камины чрезвычайно неэффективны и могут иметь отрицательный рейтинг энергоэффективности, поскольку они пропускают больше тепла из других источников, чем они могут произвести. Газовые камины имеют особую конструкцию, которая дает им гораздо более высокую эффективность, чем старинные дровяные камины.Они бывают в виде вставок, которые подходят к существующему камину, или встроенных, которые могут быть размещены в любом месте комнаты, но должны вентилироваться через стену или потолок. Газовые камины варьируются от 7000 до 60 000 БТЕ. Меньшие блоки могут обогреть отдельную комнату, в то время как большие могут заменить системы центрального отопления. В 2012 году компания Heat & Glo представила первый газовый камин для всего дома с КПД 93% и подключением к воздуховодам для распределения воздуха по дому, как в печи.Имейте в виду, что газовые камины отличаются от газовых поленьев, которые предназначены в первую очередь для украшения и выделяют очень мало тепла.

Обогреватели

Газовые обогреватели бывают самых разных форм и размеров, от моделей, напоминающих дровяные печи, до устройств, которые выглядят как портативные электрические обогреватели. В то время как производители выпускают как вентилируемые, так и невентилируемые разновидности, невентилируемые газовые обогреватели запрещены в Калифорнии и многих других штатах. Без вентиляции газовый обогреватель отправляет в ваш дом окись углерода и другие побочные продукты сгорания, что приводит к плохому качеству воздуха и негативным последствиям для здоровья.Эти обогреватели требуют постоянной вентиляции или дымохода на улицу для безопасности, и часто имеют вентилятор или вентилятор для распределения тепла по комнате. Невентилируемые газовые обогреватели можно использовать на открытом воздухе для обогрева вашего патио или террасы во время вечеринок или барбекю.

Ссылки

Ресурсы

Writer Bio

Эмили Бич работает в сфере коммерческого строительства в Мэриленде. Она получила аккредитацию LEED от Совета по экологическому строительству США в 2008 году и находится в процессе работы над сертификацией консультанта по архитектурному оборудованию от Института дверей и оборудования.Она получила степень бакалавра экономики и менеджмента в колледже Гоучер в Таусоне, штат Мэриленд.

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

Барри Корица — 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, усугубляемыми растущими потребностями нашего общества в электроэнергии.

К счастью, с доступными в настоящее время солнечными батареями, технологиями теплового насоса и солнечными батареями 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.

Помимо альтруизма, генерация дешевле, чем консервация существующих зданий. Более рентабельно добавить солнечную батарею 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 2 доллара за терм, что дает 2 000 долларов в год. Существующие тепловые насосы потребляют 8 300 киловатт-часов в год для обеспечения того же количества тепла; по цене 0,30 доллара за киловатт-час, что эквивалентно примерно 2500 долларам 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 накопления, а также снижение затрат на солнечную энергию и накопление, а также новые технологии тепловых насосов и бытовой техники.

Мой противоположный совет — отложить 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, древняя изоляция чердака была вакуумирована и добавлено 18 дюймов выдувной целлюлозы, что повысило значение R 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 дневным 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.

Модернизация: 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, хранилище, EV — 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 для обновления электричества. 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 мультизональный 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 отопления, вентиляции и кондиционирования 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 на безопасную и доступную электроэнергию; единственное решение — пересмотреть бизнес-модель коммунальных предприятий — задача не из легких.

Реальные результаты этого проекта предполагают три ключевых стратегии 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 модернизации электроснабжения дома нарушен, и его необходимо отремонтировать.Когда у домовладельца умирает водонагреватель или печь, или он покупает электромобиль, или он хочет установить солнечную батарею на крыше, чтобы удовлетворить все (или более) свои электрические потребности, или он хочет установить аккумулятор 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.