Двухконтурные электрические котлы отопления

Санкт-Петербург, наб. Обводного канала, 147-149, лит Н,
8(812)316-00-61,+79112869164,+79213021459

24.09.2016

автор Администратор Главный

Двухконтурные электрические котлы отопления – это современный вид отопительных устройств, обладающих широкой функциональностью. Они способны быстро обогреть помещения и снабдить вас горячей водой. Монтаж такого котла избавит вас от необходимости приобретать отдельно водонагревательные устройства, что в конечном итоге сэкономит время и деньги.

Котел электрический 2-х контурный идеально подойдет для отопления частного дома в автономном режиме. Это прекрасная возможность создать теплую, комфортную атмосферу в своем жилище, без необходимости систематически запасаться топливом, как в случае с твердо- и жидко- топливными котлами.

Следует отметить удобство пользования двухконтурными электрокотлами. Для отопления и горячей воды не нужно досконально знать их принципиальное устройство.

Чтобы освоить панель управления, не требуются узкоспециализированные инженерные знания.

Двухконтурное отопление предоставляет принципиально более высокий уровень комфорта. Если вы подходите к решению бытовых проблем системно и с этой целью хотите купить двухконтурные электрокотел – это будет взвешенное и грамотное решение, имеющее адекватную стоимость. Настенные модели котлов, способные работать от сети 220В и идеально впишутся в интерьер вашего жилища. Но, имеющееся предложение на рынке отопительных приборов, способно запутать даже искушенного специалиста. Модельный ряд электрокотлов постоянно обновляется. Появляются новые материалы и технологии, позволяющие создавать отопительные устройства с новыми, уникальными эксплуатационными характеристиками.

Чтобы оценить по достоинству возможности двухконтурных электрокотлов следует обратить внимание на зарубежные образцы подобной продукции. Германия по праву считается одним из признанных лидеров по производству отопительного электрооборудования.

Компания «Технотерм» вниманию двухконтурные котлы Wespe Heizung Kombi немецкого производства. Эти устройства отличаются высокой надежностью, продолжительным эксплуатационным сроком, широкой функциональностью. Если вам в летний период необходима горячая вода для душа, автоматика котла блокирует отопительный контур и вся энергия нагревательных элементов направлена на ее подогрев.

Продажа высококачественного отопительного оборудования является специализацией компании «Технотерм». Если вы решили приобрести двухконтурный электрокотел, «Технотерм» поможет в этом. Доступная цена на предлагаемую продукцию, внимательное отношение к своим клиентам позволят вам совершить идеальную покупку для своего дома.

Популярные отопительные котлы

Советы и статьи по теме отопления

Двухконтурный электрокотел для отопления и водоснабжения

Главная / Электрические котлы

Вернуться к

Опубликовано: 02. 06.2019

Время считывания: 7 минут популярный вид отопительного оборудования и имеет массу преимуществ. Его принято устанавливать в удаленных от централизованного газо- и водоснабжения помещениях с целью обогрева здания и подачи горячей воды. Перед приобретением агрегата необходимо внимательно изучить принцип его работы и эксплуатационные характеристики.

• 1 Типы двухконтурных котлов
• 2 Конструкция и принцип работы электрокотла 2.1 Схема подключения

3 Как выбрать электрокотел для отопления частного дома

3.1 Как рассчитать мощность

4 Какого производителя выбрать

5 Как правильно эксплуатировать электрокотлы

Какие бывают двухконтурные электрокотлы

Двухконтурные электрокотлы – это почти всегда настенные модели, которые при тех же технических характеристиках и предыдущих или несколько больших габаритах , сочетать в себе функциональность сразу двух устройств – самого котла отопления и проточного (реже накопительного) водонагревателя. Теплоноситель из отопительного контура никогда не смешивается с санитарной водой в контуре горячего водоснабжения (ГВС).

Двухконтурные электрические модели лучше всего использовать в небольших жилых домах площадью до 150-200 м2. И дело не только в высоких эксплуатационных расходах, а в длине трубопровода от котла до точек потребления, которая не должна превышать 8-10 м, иначе получить горячую воду можно будет более чем через 20 секунд после открытия кран.

Схема подключения двухконтурного электрокотла.

Если не брать в расчет дороговизну электроэнергии, двухконтурные водогрейные электрические котлы являются идеальными котлами, так как, в отличие от других типов, просты в установке, не требуют дымохода и вентиляции, не требовательны к параметры помещения, надежны и функциональны. Только модели мощностью более 10 кВт требуют согласования с органами энергетического надзора.

Также стоит учитывать, что модели мощностью свыше 6 кВт необходимо подключать к трехфазной (380 В) электросети, однофазной (220 В) сети будет недостаточно для обеспечения большей мощности.

Как рассчитать, сколько электроэнергии потребляет электрический котел отопления

Устройство и принцип работы

Устройство двухконтурного электрокотла на примере САВИТР Премиум.
Котлы электрические двухконтурные отличаются от котлов одноконтурных только наличием теплообменника, в котором осуществляется нагрев ГВС, а также способом распределения мощности между контурами. Все модели имеют одинаковое базовое устройство: ТЭН отопительного контура, в котором находятся ТЭНы и теплообменник ГВС, в котором нагревается вода.

Практически всегда корпус уже с завода содержит все необходимые элементы и узлы системы отопления: расширительный бак, циркуляционный насос, автоматический воздухоотводчик, предохранительный клапан, манометр, комплект датчиков и т.д. Это значит, что для установки и подключения котла к системе достаточно подвести к нему линии подачи и обратки отопления, горячего водоснабжения и источник хозяйственно-бытовой воды (например, водопровод).

Чтобы наглядно понять принцип работы двухконтурных котлов, рассмотрим, как работает каждый контур в отдельности:

• отопление – первичный контур, в нем непрерывно циркулирует теплоноситель, нагреваясь в отопительном узле и отдавая тепло через радиаторы, установленные по всему дому;
• нагрев воды – активируется только при открытии точки потребления горячей воды, направляет теплоноситель отопительного контура в теплообменник ГВС, посредством контакта нагревает его, а значит и хозяйственную воду внутри.

В двухконтурных электрокотлах распределение мощности между контурами осуществляется с помощью трехходового клапана, поэтому не вся мощность отдается на подогрев горячей воды, что позволяет поддерживать температуру в основном контуре отопления.

Для моделей с проточным принципом нагрева характерна задержка подачи около 5-15 секунд, однако есть модели со встроенным бойлером объемом 50-300 литров, в которых вода постоянно греется. Это позволяет не только минимизировать задержку подачи, но и обеспечить определенный запас уже подготовленной горячей воды, нивелируя низкую производительность ГВС.

Как сэкономить с электрокотлом

Так как основным недостатком электрокотлов является цена на электроэнергию, а по другим характеристикам это, пожалуй, самый привлекательный вариант для отопления и горячего водоснабжения, то вопрос экономии электроэнергии для К этим типам котлов относится особенно остро. Несмотря на распространенное мнение о том, что отопление электричеством непомерно дорого, при экономном подходе можно выйти на вполне доступные затраты при вполне существенных преимуществах.

Существует несколько способов снизить затраты на электроэнергию при использовании этих котлов:

1. Выбор котла. Потребление электроэнергии зависит от типа нагревательного элемента. Они бывают трех видов: нагревательные элементы (наиболее распространенные), катодные и пленочные. ТЭНы преобразуют электричество в тепло с помощью спирали, катодные ТЭНы нагревают теплоноситель посредством процесса ионизации, пленочные используют для своей задачи инфракрасные лучи. Наиболее экономичными являются катодные, а наиболее энергоемкими считаются нагревательные элементы.
2. Системы контроля и планирования температуры, программаторы. Способ экономии, позволяющий регулировать мощность котла, задавать нужную температуру, в том числе по заданному графику, выбирать режим отопления в зависимости от температуры за окном и т.д.
3. Утепление дома. Такой способ поможет при любом отоплении, но особенно существенной будет экономия при использовании электрического котла.

Не забывайте об экономии уже при выборе электрокотла. Существует ряд факторов, которые можно отнести к разным видам экономии при использовании электрического отопления:

• Простое решение вопросов отопления и горячего водоснабжения. При выборе электрокотла на два контура очевидна экономия времени, сил, материальных затрат, связанных с различными коммуникациями, связанными с подключением другого вида отопления и горячего водоснабжения.
• Цена. На двухконтурный электрический котел для отопления дома цена практически всегда привлекательнее, чем на другие виды отопительного оборудования.
• Стоимость услуги. Такие котлы имеют очень простую конструкцию, редко выходят из строя и требуют минимального обслуживания. Достаточно купить такой котел отопления, и установка и эксплуатация в большинстве случаев не доставит хлопот.
• Экономия места. Ярким примером является электрический двухконтурный настенный котел, который практически не занимает места, а между тем решает серьезные проблемы отопления и бесперебойной подачи горячей воды.
• Забота о здоровье и спокойствии жителей. Высокий уровень безопасности, чистота на работе, отсутствие экологически вредных отходов, а также бесшумная работа – все это бережет нервы и здоровье домовладельцев, а стоит дорого.

Электрические котлы имеют массу преимуществ, при грамотном подходе стоят не так дорого, как может показаться, и в любом случае имеют право быть достойной альтернативой для выравнивания температуры при использовании других видов систем отопления и в качестве запасной вариант.

Отзывы о бытовых двухконтурных электрокотлах: преимущества и недостатки

Преимущества	недостатки
Выгодная цена – начальная цена двухконтурных моделей всего на 15% выше215-контурных2 -контурные аналоги, поэтому это самый дешевый способ организовать горячее водоснабжение в частном доме или квартире (по сравнению с бойлером косвенного нагрева, отдельным водонагревателем и т. п.)	Высокие эксплуатационные расходы – отопление и приготовление горячей воды с помощью электричества – самое дорогое удовольствие на сегодняшний день
Компактные габариты – зачастую габариты двухконтурных моделей сравнимы с одноконтурными, и лишь за редким исключением составляют 30 -100 мм больше в любом направлении	Неустойчивость – от стабильности электросети зависит как нагрев, так и нагрев санитарной воды, поэтому в случае перебоев необходим инвертор с аккумулятором, генератор или ИБП
Простота установки и подключения – помимо того, что установка электрокотла уже намного проще и быстрее, установка двухконтурной модели еще проще, если сравнивать с необходимостью установки отдельного котла требуется дымоход и устройство для приготовления горячей воды	Модели мощностью более 6 кВт требуют подключения к трехфазной (380 В) сети
Высокий КПД – КПД всех современных электрокотлов более 99%	Крайне ограниченный выбор моделей на российском рынке
Практически полностью бесшумная работа	По отзывам владельцев, мощные модели создают значительную нагрузку на электрическую сеть дома, поэтому желательно иметь качественная и исправная электропроводка.
Наличие моделей со встроенным накопительным баком

Установка электрокотла

Для установки требуется только одно: подключение к постоянному электроснабжению, а также водопроводу, если отопление двухконтурное предоставлен. Электрические котлы обычно служат долго и надежно. Однако скачки напряжения в сети могут нанести вред такому оборудованию. Для тех, кто решил купить электрический котел для отопления, перед установкой нелишним будет убедиться в бесперебойном и равномерном поступлении электроэнергии, усилить проводку и обеспечить заземление.

Если не решен вопрос с перебоями напряжения, при покупке следует обратить внимание на готовность устройства выдерживать такие перепады, возможно, выбрать более дорогую импортную модель.

Например, многие, кто приобрел электрокотел ZOTA российского производства, столкнулись с выходом из строя некоторых элементов именно из-за перебоев в сети. Бытовой электрокотел ZOTA оснащен датчиком перегрева, но при нарушении эксплуатационных требований, при повышении напряжения в сети выше 240 В котел может перегреться выше установленной нормы.

Как правильно выбрать модель

Тип электрокотла

Совмещение функций отопления и приготовления горячей воды возможно только в ТЭНных моделях электрокотлов, где в качестве ТЭНов используются ТЭНы трубчатые. Мы бы не акцентировали внимание на этом моменте, если бы не частые ошибки интернет-магазинов или игра слов производителей, обозначающих электрические котлы с патрубками для подключения бойлера косвенного нагрева как двухконтурные.

ТЭНы являются наиболее распространенными среди всех электрокотлов вообще, но имеют и особый неприятный недостаток – склонность к образованию накипи на ТЭНах, что с годами приводит к снижению КПД в 10, 20 и даже 30%, котлу требуется больше электроэнергии и времени, чтобы прогреть такое же количество теплоносителя через слой накипи.

Слой накипи на нагревательном элементе из-за использования жесткой охлаждающей жидкости.

Электрические котлы могут быть электродными: более простые и надежные, не предполагающие образования накипи, но требовательные к трубам, радиаторам, теплоносителю и качественному заземлению. А также индукционные: надежные, применяемые в основном в промышленных помещениях, отличающиеся более быстрым нагревом , с возможностью использования антифриза в качестве охлаждающей жидкости. Но стоит помнить, что сегодня в двухконтурном исполнении не существует ни электродных, ни индукционных котлов: только ТЭНы.

Минимальная необходимая мощность

В упрощенном виде минимальная необходимая мощность электрического двухконтурного котла для отопления и водоснабжения дома рассчитывается исходя из правила 1 кВт на каждые 10 м2, также рекомендуем закладывать 25- 30% акций. Этого способа более чем достаточно для среднего дома (утепление отсутствует или слабое, кладка в 2 кирпича, высота потолков 2,7 м, климатическая зона Московской области).

Например, для вышеописанного среднего дома площадью 150 м2 минимально необходимая мощность двухконтурного электрокотла составляет 150/10*1,3 (30% запаса) = 19. 5, то есть 20 кВт.

В остальных случаях, при высоких потолках или большой площади остекления, южной или северной климатической зоне, учитываются индивидуальные поправочные коэффициенты, изменяющие результат на 5-30% в большую или меньшую сторону. Точно рассчитать минимальную требуемую мощность можно с помощью калькулятора ниже.

Калькулятор для точных расчетов

Мощность электрокотла должна обеспечивать суммарную тепловую мощность всех радиаторов, мощность которых рассчитывается для каждого помещения отдельно (исходя из теплопотерь). Поэтому для получения точных данных используйте калькулятор для расчета минимально необходимой мощности для каждого отапливаемого помещения в отдельности и сложите все полученные значения, чтобы получить результат для всего дома.

Функциональность автоматики

Наиболее энергосберегающие модели отличаются наличием программатора. Позволяет задать режим работы котла на день или неделю, например, установив температуру 15°С для рабочего времени, когда никого нет дома или 19°С во время сна, что значительно снизит энергопотребление, до до 30-40%. При отсутствии встроенного программатора ту же функциональность может обеспечить комнатный термостат.

Как выбрать внешний термостат для электрокотла и ежемесячно экономить до 30% на отоплении

Так же стоит обратить внимание на количество ТЭНов и плавность регулировки температуры, более комфортными и экономичными будут модели с количеством ТЭНов не менее 6 и регулировкой температуры по градусам.

Многие котлы оснащены только защитой от перегрева, но хорошо, если среди такого небольшого выбора можно найти модель с защитой от замерзания и блокировкой насоса. В противном случае выбор невелик и нет смысла выделять больше критериев.

Расчет мощности котла

Как и любой котел, двухконтурный нужно выбирать с учетом требуемой мощности. По уму подбирать его нужно исходя из теплопотерь вашего дома, которую далеко не всегда удается рассчитать самостоятельно. Самый грубый подход — поставить 1 кВт мощности на 10 квадратов вашего дома.

Другое дело, если вы собираетесь использовать второй контур на постоянной основе. Исходя из мощности котла, зависит количество горячей воды, которое мы отпускаем в минуту. Здесь все проще. Вам нужно минимум 24 кВт мощности, чтобы быть уверенным, что у вас достаточно производства горячей воды. Обычно котел такой мощности способен выделять 12-14 литров воды в минуту. Этого объема как раз хватит, чтобы принять душ или полностью вымыть посуду.

Самые известные производители и модели: характеристики и цены

САВИТР Премиум 15 Плюс

Одна из самых распространенных моделей отечественного производства среди двухконтурных электрокотлов. Отличается наличием программатора, а так же комплектным комнатным термостатом и выносным датчиком температуры наружного воздуха. Стоит отметить хорошие для российского производства компоновка и качество сборки, отопительный агрегат обернут слоем теплоизоляции , что явно является плюсом. На практике котел без проблем выполняет свои задачи; серьезных нареканий по обслуживанию за почти 10 лет эксплуатации практически нет.

Единственные недостатки – громкие щелчки переключающего реле, не самые компактные размеры, спорный дизайн и довольно высокая цена. Доступны версии на 9, 12, 15, 18, 21, 22 и 25 кВт.

Стоимость: 47 200-53 000 руб.

Китурами КИБ-12

Корейский, чуть более дешевый вариант с гораздо более компактными габаритами. Внутренняя планировка довольно удачная, ТЭН теплоизолирован, есть даже водяной фильтр, что в случае с ТЭНами явный плюс. Благодаря отсутствию механических переключателей работа котла практически бесшумна. Однако качество сборки спорное, многие узлы и соединения пластиковые, что в дальнейшем внушает меньше доверия, чем в случае с предыдущим SAVITR Premium с резьбовыми соединениями.

Недостатком является также крайне низкая производительность горячего водоснабжения, для рассматриваемой модели мощностью 12 кВт – 4,2 л/мин, что достаточно для полноценной работы всего одной точки потребления горячей воды (с слабое открытие крана, максимум два балла).

Стоимость: 43 600-52 000 руб.

ACV E-Tech S 160

Бельгийская технологичная модель, пожалуй, один из лучших двухконтурных электрокотлов для частного дома. Отличается напольным исполнением и наличием встроенного накопительного бака (от 99 литров в младшей версии и до 263 литров в старшей), при этом габариты небольшие, характерные для большинства напольных котлов. Производительность ГВС (без учета объема бака) также высокая, более 10 л/мин у модели 14 кВт. Котлы марки ACV известны на рынке как чрезвычайно долговечные и безотказные.

Единственными существенными недостатками являются огромная цена и небольшой, минимально необходимый функционал. Тем не менее, это решается установкой климат-контроллера в панель котла (опционально) или подключением хорошего программируемого комнатного термостата, предусмотрена возможность подключения внешнего управления в котле.

Стоимость: 239 000-249 000 руб.

Особенности устройства и работы

Сердцем практически любого электрокотла является ТЭН. Он состоит из внутренних нагревательных элементов, на которые переключаются автоматы. С их помощью нагревается теплоноситель, который транспортирует тепло в контур отопления. Электроснабжение осуществляется от однофазных и трехфазных электрических сетей. КПД электрокотлов таков, что они почти полностью преобразуют электрическую энергию в тепловую: КПД устройств приближается к 99%.

Как сэкономить на отоплении

Неважно, чем отапливается жилище – котлом, печкой или другим оборудованием – источники, дающие тепло, требуют профилактики.

Что влияет на расход электроэнергии котлом:

1. Загрязненные приборы малоэффективны – тепло выделяется «в трубу», т.к. из-за грязи затруднен нормальный перенос жидкости в системе.
2. Насос не будет работать эффективно, если в нем недостаточно хладагента.
3. Электрические преобразователи следует промывать, так как внутри скапливается много пыли.

Специалисты рекомендуют в целях экономии устанавливать свой режим во всех номерах. Так, ночью, во время сна можно понизить температуру системы на 2-3 градуса. Однако если в доме живет ребенок, температура в его комнате должна быть стабильной.

В батареях и теплых полах образуются воздушные пробки, нарушающие работу системы и увеличивающие расход газа или электроэнергии. Уезжая на время из дома, нужно оставить систему в рабочем состоянии, но установить ее на 15-18 градусов.

Цены на котел ZOTA 24 Lux

ZOTA 24 Lux

Необходимо позаботиться об уплотнителях окон и дверей. Резинки теряют эластичность и на них появляются трещины. Из-за деформированных уплотнителей в дом поступает холодный воздух, а выходит теплый.

При использовании радиаторов или конвекторов необходимо соблюдать определенные правила.

Не стоит:

• затенять оборудование мебелью или шторами, препятствующими прохождению инфракрасного излучения от устройства;
• для монтажа на радиаторах декоративных экранов, препятствующих нормальному обогреву здания и движению воздуха.

Недостаток использования батарей в том, что они отдают тепло стене, на которой закреплены. Чтобы этого избежать, на стену за радиатором следует приклеить теплоотражающий экран. Изучите кирпичный угловой камин на нашем сайте.

Критерии выбора

В процессе выбора напольного или настенного котла необходимо ориентироваться на мощность устройства, ведь от этого будет зависеть качество обогрева помещения.

При покупке устройства также следует обратить внимание на тихую работу оборудования. Хороший котел практически не издает звуков, кроме циркуляционного насоса.

Критериев выбора устройства не так уж и мало, но самые главные это:

• мощность;
• компоновочное решение;
• место для установки;
• автоматика.

Если нет места для крупногабаритной техники или вы хотите установить на кухне агрегат с презентабельным видом, то лучше брать настенный тип малой мощности.

Как рассчитать мощность

Для обогрева одного квадратного метра требуется 100 Вт тепла.

Формула выглядит так:

P = S * K * 100,

где S – площадь, k – коэффициент, определяющий теплопотери, исходя из температуры воздуха снаружи.

Многие факторы влияют на потери тепла, поэтому измерения не всегда точны.

Верны для жилого помещения, имеющего:

• комнаты высотой 2,5 м;
• средняя теплоизоляция;
• холодный чердак.

Факторы, в целом влияющие на тепловую мощность:

1. Высота помещения.
2. Количество стен.
3. Площадь и тип оконных проемов.
4. Уровень теплоизоляции.
5. Утепленный чердак.

Для расчета мощности оборудования по объему используется следующая формула:

P = V * K * Δ T / 860,

где V – объем дома, K – коэффициент, показывающий тепло потери в зависимости от теплоизоляции; ΔT – разница между желаемой температурой в доме и температурой снаружи.

Почти в каждом доме в Америке тепловые насосы выбрасывают меньше газов, чем высокоэффективные газовые приборы.

— Rewiring America

Тепловые насосы — более чистый выбор. Даже при консервативных минимальных стандартах эффективности Министерства энергетики и 100-летнем потенциале глобального потепления 98% домохозяйств в США сократят выбросы углерода, установив тепловой насос. Если все дома на одну семью в США будут оснащены тепловыми насосами, общее ежегодное сокращение выбросов составит не менее 160 миллионов метрических тонн к 2032 году9.0045

Электрификация жилых помещений и подогрев воды — это огромная возможность сократить выбросы парниковых газов [1], а также помочь американским домохозяйствам сэкономить деньги на счетах за электроэнергию и осознать пользу для здоровья от улучшения качества воздуха [2]. Электрические тепловые насосы, которые нагревают дома и воду гораздо эффективнее, чем приборы, работающие на ископаемом топливе, или старые машины с электрическим сопротивлением [3], являются ключевой технологией. В последние годы производительность тепловых насосов значительно улучшилась [4], особенно в холодном климате, поскольку многие модели могут обеспечивать достаточное количество тепла даже при падении температуры наружного воздуха до -15°F (-26°C) [5]. Поскольку тепловые насосы также обеспечивают высокоэффективное кондиционирование воздуха, они имеют решающее значение для устойчивости и здоровья населения во многих регионах страны, поскольку изменение климата приводит к более частым и сильным волнам тепла.

Федеральные стимулы, такие как предлагаемые изменения в налоговой льготе 25C и Программе скидок на высокоэффективные электрические дома (HEEHRA), имеют решающее значение для стимулирования внедрения тепловых насосов и сокращения их загрязнения. Это также позволит рынку добиться дальнейшего снижения затрат, как это уже происходит с солнечными и электрическими транспортными средствами.

Поскольку выбросы, связанные с отоплением жилых помещений, сложно поддаются количественной оценке и могут изменяться с течением времени, анализы могут различаться в своих оценках того, насколько чище электрические технологии, чем газовые приборы. Несмотря на это, исследователи согласны с тем, что сегодня тепловые насосы будут давать меньше выбросов, чем высокоэффективные газовые приборы, почти в каждом доме в Америке, даже в тех штатах, где электроэнергия по-прежнему питается преимущественно углем и газом. 6]. Здесь мы обсудим ключевые факторы, благодаря которым тепловые насосы чище газовых приборов, а также причины, по которым некоторые исследования могут недооценивать их преимущества для климата.

Выбросы от отопительного оборудования, работающего на газе, происходят из двух источников: (1) непосредственное сжигание топлива на месте и (2) утечки по газораспределительной сети и из трубопроводной арматуры внутри дома. Выбросы от прямого сгорания рассчитать просто [7], и многие оценки включают только этот компонент. Поскольку метан, преобладающий компонент природного газа, является таким мощным парниковым газом — в 30–80 раз более мощным, чем углекислый газ [8], — даже небольшие утечки оказывают значительное воздействие на климат. Около 3% природного газа теряется из-за утечек на пути от скважины к потребителю [9].]; когда они относятся к оборудованию HVAC, работающему на газе, соответствующие выбросы увеличиваются примерно на 40% при использовании значений ПГП за 100 лет (и на 115% при 20-летнем ПГП). Важно отметить, что в то время как модернизация старой печи до высокоэффективного газового прибора может уменьшить прямые выбросы при сжигании, выбросы от утечек останутся в значительной степени неизменными [10].

Выбросы от тепловых насосов определяются различными факторами: (1) количеством электроэнергии, необходимой для работы теплового насоса, (2) углеродоемкостью местного электричества и (3) утечками хладагентов, используемых для работы теплового насоса . Анализы, основанные на более старых, менее эффективных тепловых насосах, будут завышать количество требуемой электроэнергии и, следовательно, завышать выбросы, особенно в холодном климате [11]. Углеродоемкость электроэнергии также часто переоценивается, поскольку энергосистема быстро обезуглероживается [12] из-за того, что солнечная и ветровая энергия уже имеют более низкие приведенные затраты на электроэнергию, чем ископаемое топливо [13]. В 2020 году 17 штатов производили большую часть своей электроэнергии из безуглеродных источников по сравнению с 12 штатами всего пятью годами ранее [14]. Любая оценка выбросов должна учитывать тенденцию к снижению выбросов углерода в атмосферу; поскольку тепловые насосы обычно служат 15-20 лет [15], они ценят климатические активы. Наконец, хладагенты тепловых насосов могут вытекать из-за неправильного монтажа их трубопроводов во время установки, вызывая выбросы. Однако количество хладагента, используемого в тепловом насосе, настолько мало, что эквивалентные выбросы на порядок меньше, чем утечки метана из газового оборудования, и США уже переходят на хладагенты с низким потенциалом глобального потепления [16]. .

При учете всех этих факторов тепловые насосы сокращают выбросы в среднем домохозяйстве в каждом штате по сравнению с самым эффективным газовым оборудованием. Даже при консервативных минимальных стандартах эффективности Министерства энергетики и 100-летнем потенциале глобального потепления метана 98% домохозяйств в США сегодня сократили бы свои выбросы углерода, установив тепловой насос, исходя из сочетания климата, структуры выработки электроэнергии, физических характеристик жилья, профиль потребности в отоплении (см. [6]). Учитывая повышенные минимальные стандарты эффективности, начиная с 1 января 2023 г., и движение к горизонтам потенциального глобального потепления, согласующимся с климатическими последствиями (см. [8]), это 98% следует считать нижней границей доли домохозяйств, у которых наблюдается сокращение выбросов. При тех же консервативных предположениях, если все дома на одну семью в США будут оснащены тепловыми насосами, общее годовое сокращение выбросов составит не менее 160 миллионов метрических тонн, что эквивалентно снятию с дорог 32 миллионов автомобилей.

При учете всех этих факторов тепловые насосы сокращают выбросы в среднем домохозяйстве в каждом штате по сравнению с самым эффективным газовым оборудованием. Даже при консервативных минимальных стандартах эффективности Министерства энергетики и 100-летнем потенциале глобального потепления метана 98% домохозяйств США сократят свои выбросы углерода, установив тепловой насос уже сегодня, исходя из сочетания климата, структуры выработки электроэнергии, физических характеристик жилья. , и профиль потребности в отоплении (см. [6]). Учитывая повышенные минимальные стандарты эффективности, начиная с 1 января 2023 г., и движение к горизонтам потенциального глобального потепления, согласующимся с климатическими последствиями (см. [8]), это 98% следует считать нижней границей доли домохозяйств, у которых наблюдается сокращение выбросов.

[1] Мы часто используем термин «загрязнение» для характеристики выбросов от ископаемого топлива, чтобы подчеркнуть спектр пагубных последствий, включая не только воздействие на климат, но и неблагоприятное воздействие на здоровье человека и природные экосистемы.

[2] Отчет Rewiring America’s Household Savings и отчет Bringing Infrastructure Home показывают экономические выгоды американских домохозяйств от электрификации. Газовые плиты RMI: влияние и решения на здоровье и качество воздуха и выявление смертельных потерь от загрязнения воздуха зданиями подчеркивают воздействие на здоровье сжигания ископаемого топлива в наших домах и зданиях, а также пользу для здоровья от электрификации.

[3] Тепловые насосы, как и холодильники, используют термодинамические циклы для перемещения тепла между внутренней и внешней частью пространства, а не для непосредственного сжигания топлива. В то время как первоклассная газовая печь может достигать КПД 95-98% (некоторая часть тепла всегда теряется, поскольку токсичные побочные продукты сгорания выбрасываются в дымоход), современный тепловой насос может достигать КПД 300-500%. потому что количество перемещаемой теплоты может во много раз превышать количество электроэнергии, необходимой для привода насоса. Этот показатель эффективности часто называют коэффициентом полезного действия, определяемым как отношение перемещенного тепла к количеству потребляемой электроэнергии. Помимо обогрева, тепловые насосы также могут обеспечивать охлаждение. Фактически, обычный кондиционер представляет собой тепловой насос, только без реверсивного клапана, важнейшего компонента, обеспечивающего двунаправленную работу. Из-за этого преимущества тепловых насосов выходят за рамки отопительного сезона, поскольку они часто вытесняют устаревшее оборудование для кондиционирования воздуха, снижая энергоемкость в сезон охлаждения.

[4] Страница Министерства энергетики, посвященная системам тепловых насосов, является хорошим примером развития этой технологии.

[5] Список тепловых насосов с воздушным источником для холодного климата, составленный Северо-восточным партнерством по энергоэффективности (NEEP), содержит кривые коэффициента полезного действия и производительности для 30 700 моделей тепловых насосов. Многие, такие как Fujitsu Halcyon 8908615 и Airstage J-IV, сообщают о впечатляющих характеристиках при температуре до -15°F (-26°C). Важно отметить, что NEEP написал новую спецификацию для производителей, чтобы сообщать о производительности устройств, которая отражает такие характеристики холодного климата. Ранее стандартом был стандарт Института кондиционирования, отопления и охлаждения (AHRI) 210/240, в котором сообщается о производительности только до 17 ° F.

[6] Например, в журнальной статье 2020 года в журнале Nature: Sustainability были проанализированы 59 регионов мира и обнаружено, что интенсивность выбросов в среднем на 35% ниже, чем при использовании ископаемого топлива, и что даже без новой политики обезуглероживания производства электроэнергии тепловые насосы сокращают выбросы от 97% потребности в отоплении. Исследование Sierra Club, проведенное в 2020 году, показало, что тепловые насосы снижают загрязнение климата и здоровья во всех штатах США. Исследование, проведенное RMI в 2020 году, показало, что тепловые насосы сокращают выбросы во всех штатах США, кроме двух, но этот анализ не включал неорганизованные выбросы. из-за утечки природного газа, что дает ископаемым видам топлива несправедливое преимущество. В своем анализе Международное энергетическое агентство сообщает о сокращении выбросов в США на 55% от тепловых насосов по сравнению с наиболее эффективными конденсационными газовыми котлами.

В журнальной статье 2021 года в журнале Environmental Research Letters был проведен интенсивный анализ, включая местные погодные условия, состав выработки электроэнергии и характеристики жилья, и было обнаружено, что тепловые насосы сокращают выбросы углерода в 98% домов в США, в то время как в оставшихся 2% выбросы прибавки незначительные. Важно отметить, что в этом анализе используется консервативное 100-летнее значение ПГП для метана, а не 20-летнее значение, которое становится стандартным.

Кроме того, в этом исследовании также используются текущие требования Министерства энергетики США к минимальной эффективности тепловых насосов (14,3 SEER, 8,5 HSPF), то есть тепловой насос с самой низкой производительностью, доступный на рынке. С 1 января 2023 года эти стандарты будут повышены, будут доступны только тепловые насосы с более высокой производительностью. По этим причинам 98% — это нижняя граница доли домов, в которых наблюдается сокращение выбросов. Исследование показало, что если во всех домах на одну семью в США будут установлены тепловые насосы, общее ежегодное сокращение выбросов составит 160 миллионов метрических тонн к 2032 году. счетов), а это означает, что первые пользователи технологии тепловых насосов, скорее всего, придут из регионов, где выбросы и польза для здоровья значительны. (Примечание: в этом исследовании также используется структура чистой приведенной стоимости для сравнения ущерба для климата и здоровья от тепловых насосов и технологий, работающих на газе.

Это основано на значении «социальной стоимости углерода» для преобразования физических единиц выбросов в экономический доллар. К сожалению, в исследовании используется 40 долларов США за тонну, а не 51 доллар США за тонну, значение, определенное Межведомственной рабочей группой президента Байдена по социальным издержкам парниковых газов. загрязняющие вещества от ископаемых электростанций, поставляющих электроэнергию), поэтому недооценивается количество домов с положительными комбинированными преимуществами для здоровья и климата от тепловых насосов).

[7] Например, EPA публикует руководство по расчету прямых выбросов от стационарных источников.

[8] На странице Международного энергетического агентства «Метан и изменение климата» содержится хорошая информация о важности контроля выбросов метана, включая значения его потенциала глобального потепления (GWP). Значения ПГП представляют собой «обменный курс» выбросов, используемый для анализа воздействия различных газов на климат в единой метрике, связанной с потеплением углекислого газа.

Поскольку физика и химия газов в атмосфере зависят от времени, ПГП парникового газа определяется временным горизонтом, в течение которого оценивается его воздействие. Продолжаются споры о том, следует ли продолжать использовать 100-летние временные горизонты в качестве стандарта или перейти на 20-летние значения. Сторонники говорят, что 20-летние горизонты больше подходят для временных масштабов, необходимых для действий по борьбе с изменением климата, в то время как недоброжелатели говорят, что они преувеличивают необходимость смягчения последствий выбросов короткоживущих парниковых газов за счет господства более долгоживущих газов, таких как углекислый газ. Диапазон 30-80, указанный для метана, отражает это: ПГП за 100 лет составляет 27,9., в то время как 20-летнее значение равно 81,2 (МГЭИК сообщает об обновленных значениях ПГП для обоих временных горизонтов в ДО6 МГЭИК, глава 7, дополнительный материал). Статья 2022 года в журнале Environmental Research Letters рекомендует разумную альтернативу, согласовывая значения ПГП не с произвольными временными горизонтами, а с конкретными климатическими целями. В этих рамках ПГП метана по отношению к потеплению на 1,5 °C составляет 75, а по отношению к потеплению на 2 °C — 42. Другими словами, если 1,5 °C — это климатический результат, к которому мы стремимся, мы должны рассматривать выбросы метана как быть в 75 раз более мощным, чем углекислый газ, при планировании наших стратегий смягчения последствий.

[9] Отследить утечки метана сложно, но последние данные показывают, что утечки обширны. В журнальной статье 2021 года в PNAS было обнаружено, что большая часть городских выбросов природного газа в США не учитывалась в инвентаризации парниковых газов, при этом средняя скорость утечки от скважины до городского потребителя составляла от 3,3 до 4,7%. Журнальная статья 2018 года в журнале Science показала, что выбросы метана были на 60% выше, чем ранее оценивалось Агентством по охране окружающей среды, при этом примерно 2,3% валовой добычи газа в США теряется из-за утечек. В других исследованиях были обнаружены еще более высокие значения, например, исследование 2011 года оценило скорость утечки в 3,6–7,9. %. Газовый индекс ранжирует города по степени негерметичности их распределительных сетей и содержит достоверную справочную информацию о характере утечек и их последствиях. В статье 2021 года в журнале «Environmental Science and Technology» было обнаружено, что только газовые плиты пропускают 0,8–1,3% газа, который они сжигают, причем большая часть происходит, когда печь даже не используется.

[10] Исследования показывают, что утечка за счетчиком, как правило, невелика по сравнению с масштабами газовой промышленности, но когда они взяты вместе со всеми потребителями и конечными пользователями, они могут стать нетривиальной категорией выбросов. 2019 годСтатья в журнале Environmental Science & Technology оценивает, что утечки за счетчиком в жилых домах составляют примерно 2% от общего количества метана, выбрасываемого в секторе природного газа. Печи вносят наибольший вклад, составляя примерно 0,14%. Продолжаются исследования того, в какой степени модернизация печи может уменьшить эту категорию утечек, но факт остается фактом: эти утечки ничтожны по сравнению с масштабами утечек по всей системе, подающей газ в печь: при производстве, переработке, транспортировке, хранении, распределение и учет.

[11] У старых тепловых насосов производительность значительно снижалась даже при умеренных температурах. В холодном климате обычно используется резервный электрический нагреватель сопротивления, который потребляет значительное количество электроэнергии при дополнении этих старых моделей.

[12] Основываясь на текущих тенденциях, Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) прогнозирует снижение углеродоемкости электроэнергии на 38 % к 2040 году и на 50 % к 2050 году. % безуглеродной электроэнергии к 2030 году. Любое оборудование HVAC, введенное в эксплуатацию сегодня, скорее всего, прослужит до 2036–2051 годов, поэтому связанные с этим выбросы от электрооборудования значительно снизятся по мере обезуглероживания сети.

[13] Нормированная стоимость электроэнергии (LCOE) является ключевым фактором инвестиций в технологии генерации, поскольку она количественно определяет цену единицы электроэнергии после того, как были включены все затраты на весь срок службы генерирующей установки. Фирма по управлению финансами Lazard регулярно публикует данные о LCOE.

[14] Управление энергетической информации США сообщает подробную информацию о производстве электроэнергии по штатам по источникам топлива. Интегрированная база данных по выбросам и генерирующим ресурсам (eGRID) Агентства по охране окружающей среды США содержит обширные данные о топливной смеси, уровнях выбросов и т. д. Набор данных Cambium Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии содержит предельные уровни выбросов, уровень выбросов, вызванных или предотвращенных изменением спроса на электроэнергию.

[15] На срок службы устройства влияют многие факторы, в том числе местный климат, методы установки и частота использования, но NREL ведет Национальную базу данных показателей эффективности жилых помещений, которая содержит приблизительные оценки.

[16] Хладагенты в бытовых тепловых насосах сегодня могут вытекать из-за неправильного монтажа линий хладагента во время установки. В среднем по всем устройствам годовая скорость утечки составляет примерно 3,5% (см. «Влияние утечки хладагентов в тепловых насосах» и IPCC SR05: «Кондиционирование и отопление жилых и коммерческих помещений»). Средняя заправка хладагента в бытовом тепловом насосе составляет от 1 до 5 кг (например, Fujitsu Halycon 12LZAS1 и 45RLXFZ). R-410a, наиболее часто используемый хладагент в тепловых насосах (см. BSRIA), является парниковым газом с 100-летним потенциалом глобального потепления, равным 2255 (см. ДО6 МГЭИК, Глава 7 Дополнительный материал). R-410a будет исключен из всех новых продуктов в январе 2023 г. (см. Американский закон об инновациях и производстве (AIM) 2020 г.) и заменен R-454b и R-32, хладагентами со 100-летним потенциалом глобального потепления 531 и 771. соответственно. В совокупности это означает, что тепловой насос с хладагентом R-401a производит выбросы, эквивалентные примерно 200 кг CO2 в год, а тепловой насос с хладагентом R-454b — всего 48 кг. По сравнению с примерно 1000 кг эквивалентных выбросов углерода от летучих выбросов в цепочке поставок природного газа, необходимых для питания бытовой системы ОВКВ, эти цифры в 5-20 раз ниже.